Слоистые текстуры

Эти текстуры – основные в осадочных породах. Слоистость можно выделить даже в неслоистых породах, вернее в чередовании их.

Слоистостью называют анизотропную текстуру, возникающую в процессе накопления осадка при изменении материала в вертикальном, а точнее в перпендикулярном поверхности напластования направлении или при параллельном расположении уплощенных компонентов осадка, обозначающим поверхность наслоения.

Слой или пласт – геологическое тело плоской или плащеобразной формы, сложенное более или менее однородной породой, ограниченное сверху и снизу поверхностями напластования.

Поверхность напластования – это поверхность геологической синхронности (одновременности), т.е. отвечающая одному моменту поверхности осадка или нижней границе зоны осадкообразования.

Следовательно, слоистость также можно определить генетически как анизотропную седиментационную текстуру, отражающую перемещение в пространстве поверхности наслоения.

Основная классификация слоистости производится по положению слоев относительно горизонта или относительно вектора силы тяжести на Земле (что практически одно и то же с разницей в 90⁰).

Выделяют четыре основные морфологические типы слоистости:

- горизонтальная

- волнистая

- косая

- косоволнистая

Эти типы имеют и генетическое истолкование.

Горизонтальной слоистости отвечает отсутствие движения вещества среды, по меньшей мере у дна (у поверхности напластования) или при ламинарном движении

Волнистая слоистость вызывается, как правило, колебательными движениями воды или воздуха у дна.

Косая – поступательными, потоковыми, направленными движениями – течениями, за исключением очень медленных или очень быстрых (горные реки в паводок) ламинарных течений.

Косоволнистая слоистость не отвечает какой-то чистый динамический тип движения, она образуется при сочетании волнения и течения – наиболее частом проявлении волнения в природе. Поэтому подобная слоистость распространена наиболее широко, что и позволяет поставить ее как равноценный тип рядом с тремя другими.

Горизонтальная слоистость образуется при горизонтальном положении ровной поверхности напластования. Поэтому совершенно неправильно называть ее «параллельной» слоистостью, что не выражает главной ее стороны, ее сущности, а кроме того параллельной бывает и волнистая и косая слоистость. Горизонтальная слоистость, несмотря на ее общую простоту, морфологически и динамически весьма разнообразна. Наиболее распространены:

- градационная

- прослоевая

- переслаивательная

ее разновидности, а также те ее виды, которые выражены сменой окраски и включениями, расположенными параллельно поверхности напластования.

Градационная горизонтальная слоистость образуется при достаточной толщине слоя воды (т.е. достаточной его глубоководности) и массовой подаче в верхние слои воды (во всяком случае не в придонные) разнозернистого осадочного материала любого состава. Этот материал, опускаясь на дно, по пути рассортировывался: тяжелые и крупные, а также изометричные, частицы, обгоняя мелкие, легкие и плоские, откладываются первыми и образуют базальный слой градационной серии пород – многослоя, а более мелкие будут постепенно сменять его вверх по разрезу, пока не осядет пелитовый материал.

Нормальная или прямая Перевернутая, или Симметричная

инверсионная, или обратная

Так осаждается материал мутьевых потоков (турбидиты), пепловые туфы, паводковые выносы рек в озерах или морях и т.д. Естественно, чем толще слой воды предстоит пройти массе материала, тем большие массы его могут быть переработаны и наоборот, чем ближе ко дну распространяется поток осадочного материала, тем меньшая его часть может быть градационно рассортирована. Поэтому часто градационная серия подстилается неслоистой, изотропной. Из этих соотношений, зная толщину отложенного материала, можно найти меру глубины бассейна.

Прослоевая горизонтальная слоистость выражена прослоями иной или чем-то отличной от основной, фоновой породы, будь то глинистые примазки, присыпки растительного детрита или, наоборот, микрослоечки алеврита или песка в глине, известняке, силиците, а также микрослоечки глобигерин и других планктонных форм. Пока прослойки явно подчиненные, они не нарушают монопородности слоя. Но с определенного порога толщины (2,5 и 10 мм) можно говорить уже о переслаивании разных пород и слоистость уже становится переслаивательной, означающей переход от текстуры породы к текстуре толщи. Она часто флазерная, т.е. контрастная по цвету: темно-серые глины чередуются со светлыми песками.

Горизонтальная слоистость, выраженная сменой окраски, встречается часто, но может быть принята за вторичную. Нередко она вообще выявляется на поверхности выветривания. Так на свежем изломе песчаник неслоистый, а на поверхности песчаники окрашены в прослоях в вишневый цвет за счет окисления сидеритового цемента до лимонита.

Очень часто горизонтальная слоистость выражается только включениями галек, обрывками глинистых слоев, цепочками раковин или конкреций и другими включениями.

Динамика накопления пород с горизонтальной слоистостью варьирует от самой слабой до активнейшей. В тиховодных условиях у дна обычно отмечаются тонкие илы. Но когда в таких же условиях накапливаются горизонтально слоистые грубые пески, это уже кажется парадоксальным и невероятным. Но открытый в 1950 году механизм взвешенных мутьевых потоков разрешил этот парадокс. Но еще более парадоксальным кажется отложение горизонтально-слоистых конгломератов в горных реках. Однако это объясняется очень большой скоростью потока, в котором уже не могут образовываться донные поперечные валы, ответственные за формирование косой слоистости.

Волнистая слоистость образуется колебательными (волновыми) или пульсационными (порывами) движениями воды или воздуха (ветра) как захороняющая рябь, т.е. при волновой поверхности наслоения. При этом зеркало ряби горизонтально. Если рябь невысокая, слоистость сохраняется полностью – это собственно волнистая слоистость, а если рябь крупная, с высотой более 15-20 см, то чаще всего при перестройке плана волнения гребни срезаются и захороняются только мульды, такую слоистость называют мульдообразной.

Можно говорить о третьем типе волнистой слоистости – неправильно-волнисто-слоистой текстуре, у которой гребни чаще всего широкие, даже уплощенные, а мульды острые, килевидные в разрезе, а чередование их недостаточно регулярные. Это не механическая, а биогенная, водорослевая волнистая слоистость, которую волнистой можно назвать условно.

Волнистая слоистость не развивается в глинистых и даже в алевритовых осадках, т.к. частицы этого размера (менее 0,05 мм) не отлагаются при движении волны, создающем волнистую слоистость. Поэтому волнистая слоистость – это текстура песков: от тонко- до грубозернистых, реже гравийных, включая и обломочные известняки песчаной и гравийной размерности. Неправильная волнистая слоистость свойственна биостромным доломитам и известнякам. Чаще всего волнистая слоистость всех типов – мелководное образование, т.к. волнение не проникает глубже первых десятков метров. Но похожая слоистость образуется и донными течениями, а они действуют и на океаническом дне ( до гл. 4-5 км и глубже). Правда, такая волнистая слоистость отлична от волновой и чаще переходит в косоволнистую.

Косая слоистость – одна из замечательных особенностей осадков, важная в практическом и особенно научном отношении. Наклон косой слоистости направлен в сторону течения, которое таким образом определяется по своему вектору и силе, а также по характеру движения и среды (водной или воздушной).

Косая слоистость формируется течением или воздушным перемещением зерен песка или гравия, реже и меньше гальки. В сущности она продолжает развитие слоистости ряби.

Поперечная течению рябь при увеличении скорости течения становится выше, шире и превращается в асимметричные подводные валы или дюны: склон, обращенный против течения, пологий или почти горизонтальный, а склон по течению – крутой (до

40⁰), и на нем поградационно, т. е. поступательно передвигаясь по пути течения, откладываются все новые слойки; формируется серия косых слойков протяженностью по течению в десятки-сотни метров. За ней на расстоянии метров-десятков метров следует вторая, третья серии и т.д. Если серии наползают одна на другую, образуется многоэтажная однонаправленная косая слоистость (с одним направлением наклона косых слойков – в реках, в зоне постоянных морских течений). Если направления течений меняются, например, на противоположные в прибрежной зоне, образуется разнонаправленная косая слоистость, редко осуществляющаяся в реках – в случаях сильного меандрирования, когда на некоторых отрезках меандр течение направляется вверх, против генерального наклона.

Непосредственной причиной образования косой слоистости является турбулентный характер течения воды или ветра. При завихрениях возникает торможение потока в каком-то слое воды или воздуха и это приводит к падению вниз заторможенных зерен. Они обязательно образуют валики аккумуляции песка, которые еще больше усиливают турбулентность и торможение над крутым склоном, обращенным по течению. Таким образом, начальное накопление на дне в виде бугорка или валика делает систему более устойчивой и саморазгоняющейся. При этом первично S – образные слойки за счет срезания их на гребнях валов становятся только прогнутыми книзу, как бы провисающими под действием силы тяжести, что и используется для определения нормального или перевернутого залегания толщи: слойки прогнуты к подошве (т. е. выпуклы к ней).

Косая слоистость, как и всякая другая, может осложняться другими видами слоистости, в том числе и косой слоистостью иной ориентации и размера, формирующимися в иных динамических режимах. Наиболее распространены два типа косой слоистости:

- плоскопараллельная (а)

- мульдообразная или фестончатая (б)

В водных потоках максимальная мощность косых серий обычно непревышает 2 м, хотя иногда в дельтовых отложениях встречаются серии в 5-10 м. Однако вероятность их образования в водных условиях полностью не доказана. Вопрос этот тем не менее важен, т.к. в случае подтверждения водно-потокового генезиса сверхмощных косых серий можно уверенно восстанавливать и сверхмощные потоки, очевидно катастрофического характера. Но одновременно это снижает разрешающую силу масштаба для отличия эоловой от водной ее разновидности. Мощность косых серий эоловых дюн и барханов достигает 50-80 м (возможно и более), что отвечает их высоте. Раньше до обнаружения сверхмощных косых водных серий, уже при мощности их свыше 2 м., слоистость считалась эоловой. Теперь этот порог уверенного различения поднимается до 10 м.

Второе отличие эоловой косой слоистости от водно-потоковой – частая клиновидность косых серий, поскольку наветренный склон также довольно крут (до 10-15⁰), а флювиальная косая слоистость характеризуется параллельностью или субпараллельностью серийных швов.

Третий признак - парагенетический – ассоциация с эоловой рябью.

Косоволнистая слоистость обьединяет признаки волнистой и косой слоистости и образуется при волнении, генерирующем поступательное перемещение воды – течения. Выделяют два морфологических типа : мелкая и крупная

однонаправленная

с волнистыми серийными швами разнонаправленная

Серийные швы волнистые, а слойки косые, часто сигмоидообразные (в форме S). Косоволнистая слоистость – это слоистость песков, преимущественно не грубых. Она формируется в реках, в морях от прибойной зоны до океанического дна, а также на суше как эоловая. Такая многофациальность снижает ее диагностическое значение, но в комплексе с другими текстурами и иными генетическими признаками ее изучение помогает генетическому и фациальному анализам.

Трудно отличить морскую и речную косую слоистость. Многие исследователи одним из отличительных признаков считают ритмичную (градационную) сортировку косых слойков. Действительно, это так, река часто переносит разнозернистый материал, в морях такой материал встречается реже.

Другие отличия речной и морской однонаправленной косой слоистости надо проверять и искать.

Текстуры наложенные, ранние сингенетичные формируются практически одновременно с седиментацией или сразу после акта отложения осадка. Они разнообразны и важны в генетическом отношении. Важнейшими среди них являются

1. Биогенные, среди которых различают текстуру ходов илоедов, или иначе ихнитолитовую (ихнитовую, ихнос – след), или биотурбитовую. Ее геологические масштабы с каждым годом выявляются все больше. Есть даже одна геологическая формация – писчего мела, - которая своим формационным типом обязана не только первичному, планктоногенному, в основном, кокколитовому материалу, но и полной биоэлювиальной сингенетичной переработке свежего ила илоедами. Ихнитолитовую текстуру писчего мела одним из первых выявил Г.И. Бушинский (1954). Материал осадка, полностью пропущенный через кишечник илоедов, агрегирован в виде довольно длинных шнурков, переплетение которых и создает ихнитовую текстуру (копролиты):

В настоящее время все тонкие неслоистые, изотропные осадки считаются биотурбированными, т.е. поеденными, а сохранение свойственной для них тончайшей, часто сезонной слоистости означает ненормальный для жизни инфауны газовый или иной режим.

Стадии переработки осадка илоедами:

а) ненарушенные слои песков и ила,

б) слабо нарушенные слои,

в) сильно нарушенные слои – четкая пятнистость биотурбированного осадка,

г) прогрессирующая гомогенизация осадка – ослабление пятнистости,

д) гомогенный осадок, полностью биотурбированный.

Достоверно ихнитовые текстуры известны с ордовика, они вероятны в кембрии и венде. На суше ее аналогом является текстура дождевых червей, перерабатывающих почву и делающих ее не слитной, а проницаемой для воздуха и воды, т.е. благоприятной средой обитания разнообразныз живых организмов и поэтому плодородной.

Корневая комковатая текстура иногда называемая кучерявой (а литотип «кучерявчиком») является поисковым признаком на пласты угля, например, в Донбассе. Текстура формируется корнями растений, перемешивающих осадок, сообщающих ему вертикальные линии раздела и полностью «стирающих» первичную слоистую текстуру.