§ 17. Строение и морфологические типы слоя и слоистости

Горные породы, в частности осадочные, являются объектом изучения не только структурной геологии, но и стратиграфии, и литологии (в данном случае петрографии осадочных пород). Каждая из этих отраслей геологии имеет свои конкретные задачи, свой круг вопросов, подлежащих исследованию. Структурная геология занимается изучением преимущественно морфологиче­ских особенностей слоистых пород. А так как вещественный состав и возраст осадков при структурно-геологическом анализе толщ тоже представляет большой интерес, то решать эти вопросы, не прибегая к помощи литологии, палеонтологии и стратиграфии, структурная геология не может.

При морфологическом исследовании толщи начинают с описа­ния внешней формы слоев и общего рисунка слоистости, дополняя его данными о мощности слоев (абсолютной и относительной), о степени их разграничения и о характере сочетаний слоев в свите. Затем выясняют строение (рисунок) поверхностей наслоения и, наконец, облик и ориентировку слагающих слои обломочных частиц и окаменелостей. Перечисленные морфологические признаки дают возможность судить о происхождении отдельных слоев и об истории формирования слоистой толщи в целом, а также о дальнейших, вторичных изменениях положения слоев в про­странстве.

Форма слоев и общий рисунок слоистости - один из важней­ших признаков динамики среды, в которой происходило накопле­ние осадка, позволяющий делать выводы о происхождении слои­стости. Форма слоистости определяется как внешними очертаниями отдельных слоев, так и внутренним их строением, выраженным в расположении слойков по отношению к общему плану ориенти­ровки поверхностей наслоения (обычно горизонтальному их рас­положению). В последнем случае устанавливают соотношение между положением подошвы и кровли слоя и поверхностями составляющих его слой ков.

Выделяют четыре основных типа слоистости (рис. 19).

Рис. 19. Типы и разновидности слоистости. По Е. П. Брунс.

J - параллельная; 2 - линзовидная; 3 - волнистая; 4 -8 - косая; 4 - диагональ­ная (отложения временных потоков), 5 - перекрестная, образовавшаяся при морских течениях. б - клиновидная эоловых отложений, 7 - 1Io'lногоэтажная косая речных отложений, 8 - диагональная дельтовых отложений

1. Па­раллельная (горизонтальная) слоистость свидетельствует об от­носительной неподвижности среды отложения осадка, когда слои и слойки располагаются горизонтально и параллельно друг другу; она характеризует собой большей частью относительно глубоководные морские, а также озерные осадки (в последнем случае нередко и мелководные); наиболее широко распространена в природе и имеет несколько разновидностей (полосовидная, прерывистая, ленточная). 2. Волнистая слоистость образуется при движении среды в двух различных направлениях (например, осадки приливно-отливной полосы моря), когда слойки очерчи­вают волнистые поверхности; имеет относительно ограниченное распространение. 3. Линзовидная слоистость связана с периодическим привносом в спокойную часть водоема более грубозернистого материала (например, реки в половодье выносят песчаные частицы далеко в море, где обычно отлагаются глины, турбулент­ное же движение воды обусловливает прерывистое в виде линз отложение материала (рис. 20)^.

Рис. 20. Jlинзовидная слоистость.

Фацин: I - песок; 2 - песок частично нефтеносный; 3 - слоистость в плотной глине

4. Косая слоистость образуется при движении водной и воздушной среды более или менее дли­тельное время в одном направлении; при частных изменениях этого направления слойки ложатся под различными углами по отношению друг к другу и к подошве слоя и образуется косая разнонаправленная слоистость.

К косой слоистости относится ряд разновидностей: дельтовая, речная, эоловая, перекрестная морских течений (рис. 17, 19). Косые слойки во всех случаях наклонены в направлении движе­ния среды (водной или воздушной), из которой выпадает осадок. В геологическом разрезе могут быть сочетания двух или несколь­ких основных типов слоистости (например, горизонтальная и косая), и тогда говорят о сложной слоистости.

Морфологический анализ слоистости, выделение в ней главных генетических типов позволяют быстрее находить закономерности размещения в осадочных толщах твердых полезных ископаемых, подземных вод, газа, нефти.

Строение поверхности наслоения (рисунок кровли и подошвы слоя) дает возможность определить происхождение слоя и условия его залегания в земной коре. Эта поверхность может быть доста­точно ровной и гладкой или приобрести различные неровности и отпечатки - так называемые «знаки». К таким окаменелым знакам, которые с разной степенью отчетливости проявляются на кровле и подошве слоя, относятся рельефные формы (промоины), различные поверхностные текстурные знаки в виде следов ползания животных, отпечатков капель дождя, трещин усыха­ния, борозд струйных течений, следов сверления моллюсков и червей, знаков ряби и др., а также их отпечатков (слепков) ­иероглифов (гиероглифов). Поверхностные текстурные формы слоя позволяют достаточно уверенно определять его кровлю и подошву, так как в кровле знаки, как правило, представлены углублениями различной формы и размеров, а в подошве­ выпуклыми слепками (валиками) с этих форм^. Кроме того, благодаря сортировке материала в слое часто можно отметить постепенную смену грубозернистого материала в подошве тонко­зернистым в кровле.

Следы ряби имеют вид более или менее параллельных, прямолинейных или изогнутых ложбинок и гребней высотой обычно 1,5-2 см (рис. 21).

Рис. 21. Знаки ряби в овручских кварцитах. Волынь, Украина

Гребни мо гут быть равносклонными, если они образованы волнами (на некоторой глубине), и асимметричными, харак­теризующимися различным располо­жением крупных песчинок, в зависи­мости от того, образована ли рябь действием ветра или током воды (рекой, морским течением - рис. 22). Рябь свойственна лишь мелководным (боль­шей частью прибрежным) морским, озерным и речным песчаным осадкам, а также наземным эоловым образованиям. Она наблюдается только на поверхности слоя и тем отличается от волнистой слоистости, которая раз­вита по всему слою.

Рис. 22. Разновидности ряби: а – волновая, б – асимметричная эоловая, в – донных сечений. По В.Н.Веберу

Волноприбойные знаки - система мелких, перекрывающих друг друга холмиков и гребешков, выпуклых в одном направлении (в сторону не­когда находившегося берега). Обра­зуются в зоне прибоя (морского, озерного).

Трещины усыхания расчленяют поверхность напластования на многоугольники, обычно шестигранные (рис. 23); развиваются в слоях, обра­зованных глинистым материалом, причем трещина заполняется более гру­бозернистым материалом. Такие тре­щины характерны для ископаемых пустынь (древние такыры), речных пойм, морских пляжей и т.п.

Подошва

Рис. 23. Блок-диаграмма трещин усыхання (высыхания). По Р.Шроку

Отпечатки капель дождя и града, следы кристалликов льда, пузырьков газа характеризуют формирование осадка в условиях прибрежной (часто приливно-отливной) полосы; в большинстве своем они имеют вид округлых или эллиптических ямок, бугорков и борозд.

Следи передвижения животных (биоглифы, ходы червей) весьма разнооб­разны, но в общем представляют отпечатки частей донных организмов или про­дукты их жизнедеятельности; могут быть обнаружены как в мелководных, так и в относительно глубоководных отложениях.

Облик и ориентировка составляющих слой обломочных частиц и заклю­ченных в осадке окаменелостей часто позволяют выяснить палеогеографические условия осадконакопления, особенно на континентах и в прибрежных зонах мо­рей. Наибольший интерес в этом отношении представляют окатанные несцемен­тированные (галечники, обычно четвертичные образования) и более широко рас­пространенные сцементированные (конгломераты, обычно дочетвертичные об­разования) обломки горных пород.