Блог

Анфимов Л.В.
Сферичность зерен кластогенного кварца из песчаников как индикатор природы источников при формировании осадков этих пород в геологическом прошлом

Сферичность зерен кластогенного кварца из песчаников

как индикатор природы источников при формировании осадков этих пород

 в геологическом прошлом

Л. В. Анфимов

Институт геологии и геохимии УрО РАН, Екатеринбург, Россия

             Морфологические признаки кластогенных зерен песчаников – окатанность, гранулометрия, округлость, анизометричность, сферичность и др., – всегда находились в сфере внимания литологии. Эти свойства обломочных зерен обычно рассматривались как характеристика динамики среды транспортировки и осаждения обломочного материала [1, 3].

При статистическом инструментальном измерении сферичности (φ) кластических зерен кварца удается показать, что количественная характеристика данного признака позволяет устанавливать степень морфологического совершенства обломочного компонента и различать его петрогенетические источники в питающей провинции. Последнее приобретает большое значение при палеогеографических реконструкциях, когда в изучаемых осадочных комплексах отсутствуют конгломераты, содержащие фрагменты размываемых пород питающей провинции.

Сферичность (φ) зерен определяется степенью приближения их объема к объему описанного вокруг них шара [1]. Поскольку объемы зерен в литифицированных породах измерять не представляется возможным, то в литологии принято объемы заменять площадями. Таким образом, φ может определяться отношением площадей зерен и кругов, в которые они вписываются [2].

Наиболее распространенным компонентом песчаников является кластогенный кварц, зерна которого встречаются практически во всех петрографических разновидностях данной породы. Автором исследовалась эволюция φ зерен кварца в направлении: кристаллические породы → осадочные первого цикла (firstcyclerocks) → осадочные рециклированные (secondcyclerocks). Кварцевые зерна в шлифах под микроскопом зарисовывались с помощью рисовального апппарата. Площадь зарисованных зерен и кругов, в которые они вписывались, измерялась планиметром.

Часть шлифов кристаллических пород было любезно предоставлена автору Ю. Н. Горбачевым, В. Н. Смирновым, Г. Б. Ферштатером, а песчаников – Г. А. Мизенсом, Г. А. Петровым. Было изучено 464 кварцевых зерна кристаллических (магматических и метаморфических) пород и 1138 зерна из песчаников докембрия и палеозоя западного склона Урала (см. табл. и рис.).

На графиках распределения φ видно (см. рис.), что в кристаллических породах кварцевые зерна, образованные как в процессах раскристаллизации магм и лав, так и при перекристаллизации в твердом состоянии, характеризуются одинаковыми классами размерности модальных значений φ (0.4–0.6).

Кластогенные зерна кварца песчаников firstcycle имеют такие же модальные значения (Мо) φ на графиках распределения, как и кристаллических пород. Песчаники secondcycle характеризуются графиками φ со сдвинутыми Мо в сторону повышенных значений (0.6–0.8) относительно Мо φ кварца кристаллических пород.

Расчетные Мо значения φ показывают, что для кварцевых зерен из песчаников firstcycle отклонения от Мо кварцевых зерен кристаллических пород обычно составляют 2–3 %, а secondcycle – 30–40 % (см. табл.). Вычисленные среднеарифметические значения Х_ср для φ также показывают возможность коррелировать виды кластогенного кварца firstcycle и secondcycle с кварцевыми зернами кристаллических пород. Для Х_ср сферичности отклонения в породах firstcycle составляют 8 %, а в песчаниках secondcycle – 20 %.

Таким образом, при статистическом подходе в изучении φ, измеряемой инструментально, данная характеристика является объективным и надежным детерминантом для выделения первичных и рециклированных кварцевых песчаных осадков геологического прошлого. В общем виде φ является функцией длительности переноса и степени совершенства механической обработки кластогенного кварца.

Литература

1. Батурин В. П.Петрографический анализ геологического прошлого по терригенным компонентам. М.–Л.: Изд. АН СССР, 1947. 378 с.
2. Лапинская Т. А.К вопросу о количественной характеристике формы зерен обломочных минералов // Советская геология, 1947. № 18. С. 156–169.
3. Фролов В.Т.Литология. Кн. 2. М.: Изд. МГУ, 1993. 430 с. 

Таблица

Статистические характеристики сферичности (φ) зерен кварца кристаллических пород и песчаников

Примечание. Значения φ: Мо – модальные; Х_ср – среднеарифметические. В числителе – значение φ, в знаменателе – количество измеренных зерен. Породы: магматические – граниты, адамеллиты, риолиты; метаморфические – гнейсы, кварциты. Песчаники: первого цикла (firstcycle) – сылвицкая и ашинская серии; артинский и сакмарский ярусы; рециклированные (secondcycle) – айская, зигальгинская, зильмердакская, такатинская свиты, зилаирская серия, московский ярус. 

Подпись к рисунку к ст. Анфимова

Графики распределения коэффициентов сферичности φ зерен кварца в изверженных (1–4), метаморфических (5–8) и осадочных породах Урала (9–12 – песчаники I цикла, 13–18 – песчаники рециклированные).

На графиках выделены модальные значения φ. Породы (курсивом – возраст; в скобках – число измеренных зерен): 1 – риолит О₃(49), Ср. Урал; 2 – адамелит С_2-3 (50), Адуйский массив, Ср. Урал; 3 – гранит С (99), Мурзинский массив, Ср.Урал; 4 – гранит R₁ (59), Бердяушский массив, Ю. Урал; 5 – кварцит S (50), Ср. Урал; 6 – кварцит AR (50), Ю. Урал; 7 – гнейс S (56), Ср. Урал; 8 – гнейс R_2-3 (51), Ср. Урал; 9 – песчаник V, ашинская серия (159), Ю. Урал; 10 – песчаник Р₁, артинский ярус (43), Ю. Урал; 11 – песчаник V, сылвицкая серия (167), Ср. Урал; 12 – песчаник Р₁, сакмарский ярус (58), Ю. Урал; 13 – песчаник R₃, зильмердакская свита (393), Ю. Урал; 14 – песчаник С₂, московский ярус (48), Ю. Урал; 15 – песчаникR₂, зигальгинская свита (100), Ю. Урал; 16 – песчаник D₃, зилаирская серия (40), Ю. Урал; 17 – песчаникR₁, айская свита (89), Ю. Урал; 18 – песчаник D₁, такатинская свита (51), Сев. Урал.