Строение поверхностей наслоения. Определение кровли и подошвы слоёв
При изучении осадочных отложений одной из основных задач является определение кровли и подошвы пласта и установление относительной последовательности пород (слоёв) разреза и их происхождения. Для этого используется большое количество внешних признаков: фациальные признаки, цвет породы, наличие конкреций и включений, характер строения несогласованных слоёв и особенности строения поверхностей наслоения или приграничных участков слоёв.
К признакам, которые можно выявить на поверхности наслоения или в приграничной части, относятся: знаки ряби; линии и знаки прибоя; следы периодических потоков или знаки струй; трещины высыхания; следы падения капель дождя и града, иероглифы механического происхождения; иероглифы биогенного происхождения и прочие следы, оставляемые организмами; отпечатки кристаллов; следы выхода пузырьков газа; наличие конкреций, обломков туфов; стилолиты и фунтиковые («конус в конус) текстуры; и т.д.
Рис. 1.11. Следы ряби на верхней плоскости плиток известковой породы.
а – симметричная рябь волнения;
Эоловая рябь несимметрична (рис. 1 14). Более крутой склон грядки расположен с подветренной стороны. Гребень слега заострён и указывает на положение кровли слоя, а ложбинка более пологая. На гребнях песчинки часто грубее, чем в желобках. Рябь характеризуется небольшой амплитудой колебания – отношение высоты к длине волны от 1:20 до 1:50. Обычно длина не больше нескольких сантиметров и лишь в грубых песках может достигать 25 см. Расположение грядок субпараллельное.
Рис. 1.12. Ложное напластование.
Рис. 1.13. Волновая рябь.
а – следы ряби и их отпечатки в покрывающем слое. Видна внутренняя структура хребтиков ряби, отсутствующая в перекрывающем слое.
б – характерные профили волновой (осцилляционной) ряби.
в – профиль волновой ряби. Зная, что хребтики второго порядка располагаются в углублениях, можно установить в нормальном или опрокинутом залегании находится слой.
Волновая рябь симметрична (рис. 1.13, 1.14). Ряды острых гряд, разделены широкими ложбинами, в средине которых иногда бывают более низкие острые гребни. Острый гребень указывает на положение кровли. Длина волн колеблется в зависимости от глубины и силы течения. Чем глубже и сильнее волнение, тем больше длина волны и амплитуда. Короткие и мелкие волны образуются в мелкой воде при слабом волнении.
Перекрёстная рябь (рис. 1 11) возникает при наложении на ранее образованную рябь новой ряби другого направления или в результате разложения волны на две системы перекрещивающихся колебаний. Обычно образуется в мелкой воде, где движение воды ограничено угловатым границами берега, и представляет собой неправильные ряды многоугольных ямок, образованных пересекающимися системами гребней).
Образовались в зоне прибоя (морского или озёрного). Встречаются в ископаемом виде крайне редко.
Следы струек течения (рис. 1.17б) наблюдаются в волноприбойной зоне на глинистом или песчаном пляже и представлены двумя вариантами. В первом – струйки ветвятся в сторону моря, во втором – струйки сливаются в направлении моря (по строению напоминают речную систему) и образуются при замирающей волне или спадающем приливе.
Рис. 1.15. Следы трещин усыхания (высыхания) на границах напластований.
а – типичные трещины усыхания: захоронённые обломки образуют межформационный конгломерат из угловатых обломков; в верхнем сланце V-образные трещины усыхания заполнены песком; на нижней части схемы изображен тонкий слой глины с хорошо развитыми трещинами усыхания.
Рис. 1.16. Формы трещин усыхания в илистых донных отложениях.
Трещины высыхания можно наблюдать у высыхающих луж, пойм, такыров и т.д. Трещины позднее могут заполняться более крупнозернистым материалом. Иногда при высыхании и растрескивании отделяются плитки, края которых иногда закручиваются вверх (реже вниз), или плитки скручиваются в трубочки.
Следы падения капель дождя, града сохраняются обычно в осадках прибрежной приливно-отливной зоны в кровлевой части слоя и имеют округлые или овальные формы вмятин с неровными валиками вокруг них (рис. 1.18). На эти структурные формы очень похожи следы выхода пузырьков газа. При уплотнении рыхлых осадков газ выдавливается и, выходя наружу, образует лунки размером до 7 мм и более. Они отличаются гладкой поверхностью и обычно отсутствием приподнятого края (валика). Иногда сохраняются узкие субвертикальные каналы выхода газа, заполненные позднее инородным материалом.
Иероглифы (гиероглифы) механического происхождения разнообразны по происхождению. Иногда они наблюдаются внутри слоя, но чаще на поверхности. Глубина рельефа от нескольких миллиметров до 10 сантиметров и более. Часто имеют вид гроздевидных или сосковидных образований (следы неравномерного размыва сильным течением или наплывания полужидкого осадка) (рис. 1.19) или параллельных нарезок, штрихов, или широких линейно вытянутых грядок, иногда пересекающихся и очень причудливых (следы волочения). Струи указывают на направление, а их морфология – на характер течения. Иероглифы биогенного происхождения и другие следы, оставляемые организмами (биоглифы, ходы червей, следы ползания и отпечатки следов животных или частей донных животных или растений – их разнообразие очень велико).
Рис. 1.17. Следы прибоя и периодических потоков
а – следы прибоя, оставленные волнами на песчаных отложениях морского берега (пляжа); длина следов прибоя колеблется в пределах 1 м; слева показаны разрез мелкого хребтика и отпечаток его в покрывающем слое;
Рис. 1.18. Глинистый сланец со следами мелких дождевых капель и ямками от крупных градин.
Рис. 1.19 Механические иероглифы стекания ила во флише Закарпатья. Уменьшено
Отпечатки кристаллов, обычно приурочены к прикровлевой части слоя в осадках прибрежной приливно-отливной зоны. Это слепки полостей или пустот от растворившихся кристаллов солей, выделившихся при высыхании воды в осадках и особенно на берегах солёных озёр и такыров. Иногда это слепки кристаллов льда.
Рис. 1.20. Местные размывы, ксенолиты и отторженцы
в стратиграфическом разрезе (по М. Биллингсу).
Конкреции, случайные валуны и гальки, обломки туфов и эоловые многогранники, наблюдаемые на границе двух пластов, дают возможность определить условия накопления и кровлю пласта. Нижние слойки продавлены обломком или валуном, средние примыкают к нему, а верхние параллельно перекрывают его. Кроме того, обломки нижележащих пород могут находиться среди пород вышележащего слоя в его основании. А вымоины в плоскости наслоения, заполненные материалом соседнего слоя, также указывают на кровлю этого пласта (рис. 1.20).
Рис. 1.21. Основные типы ориентировки галек в реках, дельтах и на побережье (по Л.Б. Рухину).
Рис. 1.22. Формы заполнения раковин
Рис. 1.23. Стилолиты. А и Б – образцы стилолитового известняка; В – взаимосвязь стилолитов с напластованием:
Стилолиты или сутуры (рис. 1.23) – мелко- или грубозазубренные темные линии, наблюдаемые иногда в поперечных разрезах в поперечных срезах известняковых пород и характеризуются наличием в них тонкой глинистой плёнки. «Фунтиковые» или «конус в конус» текстуры встречаются в тонких прослоях известняка среди глинистых слоёв. Перечисленные структуры могут образовываться как до, так и после нарушения первичного залегания пород. Если биссектрисы углов зубцов или конусов примерно перпендикулярны к поверхностям наслоения, то они образовались до нарушения залегания пород (рис. 1.23а), а если расположены под углом – то после нарушения (рис.1.23 б, в).
Сущность и условия образования слоистых толщ
Рис. 1.24. Схема размещения фациальных зон и образование слоёв при трансгрессии (I) и регрессии (II).
Н.А. Головкинский указал, что при изучении слоистых толщ нужно «различать понятия о хронологическом, стратиграфическом, петрографическом и палеонтологическом горизонте». Стратиграфическим горизонтом он предложил называть одновозрастную (синхронную) группу слоёв различного состава, связанных постепенными переходами в горизонтальном направлении. Отдельные слои (или пачки слоёв) стратиграфического горизонта одновозрастны, но характеризуются различным (в видовом и родовом отношениях) комплексом окаменелостей и литологическим (петрографическим) составом. Петрографическим горизонтом называется серия одинаковых по составу, но разновозрастных по времени образования (асинхронных) слоёв. Границы между петрографическими горизонтами представляют собой условные поверхности сложного строения (как бы с зазубренными краями).
Таким образом, в формировании слоистых толщ осадочных пород значительную роль играют тектонические процессы – направленные и колебательные тектонические движения земной коры, а также физико-географические условия и физико-химические условия среды осадконакопления и области питания, климатические, биологические и др. факторы.