книги / Структурная геология

2.7. Слоистость

61

Карбонатно-терригенным (рис. 2.13) называется флиш, в составе ритма которого присутствуют слои терригенных и карбонатных пород. Так, ассоциации, при которых в разрезе многократно повторяется ритм, состоящий из следующих слоев: песчаники — алевролиты-глины — известняки, следует называть карбонатно-терригенным флишем.

Рис. 2.13. Карбонатно-терригенный флиш:

А — трехкомпонентный глинисто-карбонатный, Б — двухкомпонентный песчано-карбонатный. 1 — глины; 2 — песчаник; 3 — песчаный известняк; 4 — известняк

Если в разрезе ритма присутствуют только карбонатные породы (снизу вверх): известняки — мергели — известковые глины, то мы имеем дело с карбонатным флишем (рис. 2.14), в данном случае трехкомпонентным. Для четырехкомпонентного флиша в основании ритма могут присутствовать известняковые брекчии.

Рис. 2.14. Карбонатный флиш:

А — двухкомпонентный; Б — трехкомпонентный; В — четырехкомпонентный. 1 — глинистые доломиты; 2 — доломиты; 3 — известняки; 4 — известняковые брекчии

Флиш характерен для складчатых поясов. Он образуется в условиях, когда периодически изменяются режимы осадконакопления. Чаще всего происходит периодическое колебание уровня вод в бассейне осадконакопления, что, в свою очередь, приводит к смене мелководных условий осадконакоплений (образуются гравелиты, песчаники) более глубоководными (образуются алевролиты, глины).

62	Глава 2. Слой, строение слоистых толщ

К разновидности упорядоченной слоистости относится градационная слоистость (рис. 2.15), которая обусловлена не относительно быстрыми периодическими изменениями условий осадконакопления, а постепенной направленной сменой условий осадконакопления. В этом случае границы между слагающими ритмами будут постепенными. На рис. 2.15 показана постепенная смена снизу вверх по разрезу конгломератов песчаниками затем глинами.

Рис. 2.15. Градационная слоистость:

1 — глины; 2 — пески; 3 — конгломераты

Косая слоистость. Особенностью косой слоистости является расположение в разрезе отдельных групп слоев под углом друг к другу (рис. 2.16). Такой тип часто встречается в аллювиальных, эоловых, флювиогляциальных отложениях. Косая слоистость вызвана изменениями направления движения водных потоков или, как в случае эоловых отложений, изменением направления перемещения воздушных масс (направлением ветра).

Рис. 2.16. Косая слоистость. Пачки слоев располагаются под углом друг к другу

Косая слоистость флювиогляциальных отложений хорошо проявлена

вводно-ледниковых образованиях района подмосковного г. Домодедово (фото 2.9). Принадлежность отложений к флювиогляциальным доказывается кроме косой слоистости также плохой сортировкой и разной степенью окатанности материала.

Косая слоистость отложений прибрежно-морских равнин проявлена

впесках верхневолжского яруса верхнеюрского отдела в окрестностях подмосковного г. Дзержинский (фото 2.10). Характер данного типа слоистости этих отложений отличается от косой слоистости флювиогляциальных тем, что все слойки падают в одном направлении. Это указывает на постоянное направление движения водной или воздушной среды.

2.7. Слоистость

63

Фото 2.9. Косая слоистость флювиогляциальных отложений в северной стенке Домодедовского карьера стройматериалов

Фото 2.10. Косая слоистость песков верхневолжского подъяруса верхней юры. Стенка карьера в окрестностях г. Дзержинский в Подмосковье

Волнистая слоистость. Она характеризуется синхронными волнообразными изгибами кровли и подошвы слоя. Типична для прибрежно-морских отложений, когда в процессе осадконакопления материал облекает плавные неровности поверхности осадконакопления (рис. 2.17).

64	Глава 2. Слой, строение слоистых толщ

Рис. 2.17. Волнистая слоистость, обусловленная неровной поверхностью бассейна осадконакопления:

1 — породы основания; 2 — пески; 3 — глины; 4 — известняки

Волнистая слоистость также характерна для контуритов, которые накапливаются у подножия континентального склона за счет функционирования морских подводных течений.

Линзовидная слоистость. Представляет собой сочетание линз (рис. 2.18). Данный тип слоистости образуется в прибрежно-морских условиях (зона пляжа), в прирусловых речных отмелях.

Рис. 2.18. Линзовидная слоистость

2.7.2. Генетические типы слоистости

В зависимости от того, какие факторы влияют на изменение условий осадконакопления, выделяют мутационную и миграционную слоистость.

Мутационная слоистость обусловлена изменением поверхностных (экзогенных) условий осадконакопления. В частности, в роли таких факторов, определяющих изменение условий осадконакопления, могут выступать следующие.

1. Изменения климата. В этом случае образуется климатическая слоистость. Это связано с тем, что в разное время года возможно отложение слоев различного состава. Так, весной, во время функционирования мощных водных потоков, переносится и накапливается достаточно грубообломочного материала, а в зимний период, когда вода находится в спокойном состоянии, из нее осаждаются мелкие — глинистые частички. Таким образом, в течение года накапливаются два слоя — один грубообломочный, другой — тонкообломочный. Ярким примером такой слоистости являются озерно-ледниковые отложения, в которых чередуются слои песка и глин. Первые накапливаются в озере в летнее время, вторые — в зимнее (рис. 2.19). Сочетание слоев глин

2.7. Слоистость

65

и песка получило название годичного цикла, или варвы. По количеству варв

вразрезе озерно-ледниковых отложений можно определить количество лет,

втечение которых данная толща формировалась. Сам процесс определения продолжительности формирования осадков таким способом получил название варвометрии.

Рис. 2.19. Озерно-ледниковые отложения:

1 — глины; 2 — пески

2.Морские течения. Формирование слоистости при участии морских течений связано с динамикой движения водных потоков. При больших скоростях движения воды отлагается крупнообломочный материал, а при меньших — тонкообломочный.

3.Мутьевые или суспензионные потоки. Эти геологические процессы представляют собой перемещение водонасыщенного ила по склонам морского дна. Мощные толщи таких илов скапливаются в дельтах крупных рек. Во время сейсмических толчков линзы ила начинают сползать по дну.

Вотдельных случаях скорость перемещения материала может достигать скорости селей.

4.Периодические штормы. Они приводят к образованию штормовой слоистости (рис. 2.20). Во время штормов сильное движение морской воды приводит к перемещению и отложению грубообломочного материала (валунов, гальки), который оказывается среди тонкообломочного (песков).

Рис. 2.20. Слоистость, связанная с периодическими штормами:

1 — конгломераты, накапливающиеся во время штормов; 2 — пески, образующиеся в условиях спокойного моря

5. Изменение химического состава морской воды. Оно часто происходит в результате изменения климата, особенно в сторону его засушливости.

66	Глава 2. Слой, строение слоистых толщ

Засуха приводит к интенсивному испарению морской воды и тем самым к повышению содержания растворенных в ней солей. Вследствие этого происходит пересыщение вод солями и отложение последних на морском дне. В этом случае среди терригенного и карбонатного материала появляются слои гипса, каменной соли, мирабилита (рис. 2.21). Общее название для пород подобного состава (солей) — эвапориты.

Рис. 2.21. Слоистость, обусловленная изменением химического состава воды:

1 — каменная соль; 2 — глины; 3 — гипс; 4 — пески

6. Пульсационная подача воды. В результате быстрой подачи воды образуются мощные бурные потоки захватывающие на своем пути тонкообломочный и грубообломочный материал, который в процессе перемещения не успевает отсортироваться. В результате в разрезе мы наблюдаем среди относительно хорошо сортированного и окатанного материала отдельные слои, в пределах которых обломочный материал имет разную степень окатанности и слабую сортировку (рис. 2.22). Причиной пульсационного поступления воды могут быть: ливневые дожди, интенсивное таяние ледников, прорыв перемычек горных озер при землетрясениях, извержения вулканов. Пример грубой слоистости пролювиальных отложений, обусловленной изменением динамики водного потока виден в останце пролювиального конуса выноса в борту урочища Ирик в Приэльбрусье (фото 2.11).

Рис. 2.22. Слоистость, обусловленная пульсационным поступлением воды:

1 — грубообломочный материал, накапливающийся во время бурных потоков, 2 — тонкообломочный материал, отлагающийся при спокойном течении воды

2.7. Слоистость

67

Фото 2.11. Грубая слоистость пролювиальных отложений, обусловленная пульсационным поступлением воды. Останец пролювиального конуса выноса в борту ущелья Ирик

вПриэльбрусье

7.Изменение органической жизни. Изменение органической жизни

вкакой-то период времени может отразиться и на составе пород. В результате чего в отложениях появляется большое количество органических остатков. Так, массовая гибель рыб приводит к образованию глин, насыщенных костным детритусом, отличающихся по составу от окружающих слоев (рис. 2.23). Увеличение количества морских звезд приводит к уменьшению образования кораллов, так как первые уничтожают вторых. В этом случае из разреза будут исчезать коралловые известняки.

Рис. 2.23. Слоистость, вызванная изменением органической жизни (периодической массовой гибелью рыб):

1 — глины, лишенные костных остатков рыб; 2 — глины с костными остатками рыб

Особенностями мутационной слоистости являются: контрастность состава слагающих разрез слоев, их небольшие мощности, а также небольшие

68	Глава 2. Слой, строение слоистых толщ

площади их распространения. Все особенности, обусловленные локальным характером экзогенных факторов, действуют на ограниченной площади и непродолжительное время. Они не имеют глобального влияния.

Причина миграционной слоистости — тектонические движения, которые приводят к трансгрессии (наступлению) или регрессии (отступлению) моря. В результате таких движений изменяется глубина осадконакопления и соответственно условия образования пород, что выражается в образовании слоев разного состава.

Для миграционной слоистости характерны следующие особенности, которые отличают ее от мутационной слоистости: большие мощности слоев (N × 100 м – N × 1000 м); огромные площади распространения слоев (N × × 1000 км2 – N × 10 000 км2).

Закономерности формирования осадочных толщ при миграционной слоистости подчиняются закону Головкинского–Иностранцева (за рубежом этот закон получил название закона Вальтера).

Первое положение закона Головкинского–Иностранцева гласит о том, что в бассейне осадконакопления наблюдается закономерное изменение состава осадочных горных пород по мере удаления от береговой линии.

Втечение определенного времени вблизи от береговой линии накапливаются грубообломочные породы (галечники, гравелиты), с удалением от нее происходит их смена песками, алевритами и наконец глинами (рис. 2.24).

Врезультате образуется стратиграфический горизонт, под которым понимают ассоциацию горных пород различного состава, сформировавшуюся одновременно в едином бассейне осадконакопления.

Рис. 2.24. Зависимость состава осадков от удаленности области осадконакопления от береговой линии:

1 — конгломераты; 2 — пески; 3 — глины; 4 — границы между фациями (разными по составу осадками)

Стратиграфический горизонт делится на составные части — литофации. Литофация — это часть стратиграфического горизонта, имеющая одинаковый состав и сформировавшаяся в определенных физико-химических условиях. Например, конгломераты у береговой линии — это одна литофация, а глины на удалении от береговой линии — другая (см. рис. 2.24). Переходы между ними постепенные.

2.7. Слоистость

69

Второе положение закона Головкинского-Иностранцева гласит о том, что трансгрессии и регрессии моря, связанные с опусканием и подъемом морского дна приводят к образованию слоистости (рис. 2.25). Это связано с тем, что глубина бассейна в конкретной точке меняется, а следовательно, меняется и состав накапливающихся осадков. Изменение же состава осадочного материала приводит к тому, что над существующем слоем начинает формироваться новый слой другого состава.

Рис. 2.25. Образование слоистой толщи:

I — уровень воды в бассейне осадконакопления на момент образования нижнего стратиграфического горизонта; II — уровень воды в бассейне осадконакопления на момент образования среднего стратиграфического горизонта; III — уровень воды в бассейне осадконакопления на момент образования верхнего стратиграфического горизонта. Состав осадков: 1 — конгломераты; 2 — пески; 3 — глины; 4 — границы между фациями (разными осадками внутри слоя)

Поверхность Земли испытывает периодические опускания и поднятия в течение которых море то наступает (трансгрессия), то отступает (регрессия). Возникающие при этом особенности взаимоотношений между слоями получили название трансгрессивного и регрессивного взаимоотношения слоев.

Трансгрессивное взаимоотношение слоистых толщ. При опускании участков поверхности Земли море в их пределах становится глубже, а площади прилегающей к нему сущи превращаются в мелководный морской бассейн. Например, на месте, где раньше была зона приливов и отливов и формировались галечники и крупнозернистые пески дно стало глубже и начали накапливаться среднезернистые и мелкозернистые пески. На галечники через поверхность наслоения отложились грубозернистые пески, т. е. стал образовываться новый слой. С дальнейшим углублением бассейна на данном участке грубозернистые пески сменяются среднезернистыми, затем мелко- и тонкозернистыми и, наконец, формируются глины. Такое взаимоотношение слоистых толщ называется трансгрессивным.

Для трансгрессивного взаимоотношения характерны следующие особенности.

1. Снизу вверх по разрезу идет смена грубозернистых осадков (конгломератов) тонкозернистыми (алевролитами и глинами). На рис. 2.26 А показан разрез по скважине в центральной части толщи с трансгрессивным взаимоотношением слоев.

70	Глава 2. Слой, строение слоистых толщ

2. При трансгрессивном залегании площадь, занимаемая породами более древнего возраста, меньше, чем площадь, занимаемая более молодыми породами. На рис. 2.26 Б сплошной линией (III) показана площадь распространения самых молодых пород, штриховыми линиями (I и II) — проекции на дневную поверхность границ распространения более древних слоев (1 и 2). Это связано с тем, что при наступлении моря площадь акватории увеличивается и соответственно расширяется область осадконакопления от более ранних эпох к поздним.

Рис. 2.26. Трансгрессивное взаимоотношение слоев:

А — в разрезе; Б — по площади. I — граница распространения самых древних пород; II — граница распространения пород среднего возраста; III — граница распространения самых молодых пород

Регрессивное взаимоотношение слоистых толщ.При отступлении моря (регрессии) взаимоотношения слоев меняются на противоположные по сравнению с трансгрессивным залеганием. При отступлении моря происходит обмеление бассейна, и там, где раньше формировались глубоководные отложения — хемогенные известняки, аргиллиты — в мелководных условиях формируются пески и гравелиты (рис. 2.27 А). Возникает регрессивное взаимоотношение слоев, которое характеризуется закономерной сменой снизу вверх по разрезу глубоководных (тонкозернистых) осадков мелководными (грубозернистыми). При регрессии площадь бассейна осадконакопления уменьшается, поэтому более молодые породы будут занимать меньшие площади, чем породы более древнего возраста (рис. 2.27 Б).

Рис. 2.27. Регрессивное взаимоотношение слоев:

А — в разрезе; Б — в плане