25.04.2018

Петрология и петрография карбонатных пород


Петрология и петрография карбонатных пород рассмотрены в главе 3 группой опытных французских и итальянских геологов: Жубле, Бертраном, Маттавелли, Риццини и Пассега. Этот авторский коллектив отражает две интересные тенденции: 1) неуклонное увеличение исследовательских работ в Институте Франсе-де-Петроле и в Итальянской Национальной Корпорации (A. G.I.P.) и 2) ведущую роль карбонатных пород в нефтяных и газовых бассейнах Западной Европы (особенно в Аквитанском и Сицилийском бассейнах), Северной Америки и Среднего Востока.

Петрология включает изучение геометрии карбонатных пород, их седиментологии, напластования, внутриформационных текстур и полевые исследования. Напротив, петрография ограничивается описанием компонентов микроскопического масштаба: осадочных микроструктур, цемента и деталей строения зерен. Петрографические исследования взаимосвязаны с петрологическими и дополняют их. Статистическая обработка материалов оказалась возможной на основе метода, разработанного Имбре и Пёрди.

Карбонатные породы — полигенетические образования; они слагаются хемогенными, биохемогенными и обломочными компонентами, обычно образующими различные смеси. Преобладающие катионы в главных карбонатных минералах — Ca2+, Mg2+ и Fe2+, второстепенные компоненты представлены глинистыми минералами, кремнеземом, фосфатами, окислами и сульфидами.

В петрологии и петрографии карбонатных пород намечаются три основных аспекта:

а — Роль организмов. Организмы (особенно фотосинтезирующие водоросли и бактерии) играют главную роль в петрологии карбонатных пород, так как они способны прямо или косвенно изменять рСО2 среды обитания. Поэтому изучение палеоэкологии этих организмов имеет решающее значение для понимания петрологии карбонатных пород.

б — Mетастабильные минералы. Метастабильные минералы, обычно возникающие во вновь образованных карбонатных осадках, в значительной мере контролируют их диагенетическую эволюцию. Высокомагнезиальные карбонаты обычно преобразуются в устойчивый доломит, арагонит же способен быстро превращаться в низкомагнезиальный кальцит. He всегда легко отличить первичные кристаллы от диагенетически образованных, а процессы диагенеза могут протекать от самой ранней до самой поздней фазы существования отложений.

в — Распространение древних карбонатов. Распространение карбонатов в прошлом не всегда было таким же, как в настоящее время. Резкое изменение картины распространения карбонатов произошло в меловое время в связи с широким развитием пелагических организмов (Foraminifera, Coccolithophoridae). До этого времени преобладали неритовые фации и бентонные организмы. Филогенетическое положение главных создателей карбонатных пород заметно изменялось со временем.

Еще в 1838 г. Грессли ввел термины литофация и биофация, которыми обозначил совокупности признаков пород. Расшифрованные фации авторы рассматриваемой главы называют петромоделью.

В микроскопическом масштабе каждый тонкий слой имеет свои характерные особенности. Совокупность признаков микрослоя Кавиллье назвал микрофацией (которая включает как минеральные зерна, так и фрагменты окаменелостей). Микрофации наблюдаются и сравниваются в прозрачных или полированных (или протравленных) шлифах и могут использоваться для расшифровки генезиса породы.

Совокупность микрофаций, т. е. серия прослойков, представляет собой микропоследовательность. Различаются нарушения в последовательности отложения (пробелы, диастемы). Микроскопическая косая слоистость указывает на направление движения материала. Ритмическое чередование слоев, отражающее климатические или тектонические явления, удается проследить с помощью геохимических, гранулометрических и палеонтологических исследований.

Диагенетические изменения возможны на любой стадии литогенеза. Так, они могут быть связаны с жизнедеятельностью организмов (биотурбация, поглощение и т. д.), с биохимическими явлениями или с физическими процессами. Последние наиболее многочисленны и включают уплотнение, кристаллизацию и т. д. Эти изменения могут быть вызваны водами трех типов: погребенными (иловыми), гидротермальными или метеорными. В результате могут образоваться новые минералы («неогенез» или «аутигенез») и измениться размеры и форма частиц («эпигенез») и соответственно пористость и проницаемость пород. Наступление различных фаз диагенеза частично зависит от времени проявления тектонических движений. Так как изменение микрофаций ведет к возникновению в них анизотропии, то в осадочных толщах наблюдаются резко выраженные различия в пористости и других свойствах; поэтому очень важное значение имеет изучение беспорядочно ориентированных шлифов.

Основы современной петрографии карбонатных пород были заложены по существу в трудах двух исследователей. Первый из них, Кайе на основании многочисленных шлифов образцов из всех районов Франции и разных районов мира составил детальную монографическую, почти энциклопедическую сводку всех известных ему типов карбонатных пород (Кайе написал столь же полные работы по фосфатистым и кремнеземистым отложениям Франции и районам, находящимся в сфере ее влияния, которое он интерпретировал достаточно широко). Другой исследователь, Зандер в Австрии, впервые с помощью метода стереографических проекций использовал петроструктурный анализ карбонатных пород для выяснения их первоначальной структуры и различения первичных и диагенетических признаков. Исследования Зандера знаменуют переход от чисто описательной петрографии к петрологии, связанной с полевыми изучениями древних и современных осадочных обстановок.

Разработки петрографических методов привели к появлению современных рациональных методов исследования и различных усовершенствований или упрощений. Кавиллье показал значение микропалеонтологии для познания микрофации. Кароцци применил графические и статистические методы при изучении распределения и частоты встречаемости частиц и организмов. Фридмен и другие показали ценность методов окрашивания для определения минералов. Шмитт применил микрорадиографию для идентификации доломита в мелкозернистых доломитовых известняках. При изучении пористости и проницаемости пород Этьенн вдавливал в них окрашенные синтетические смолы, чтобы исследовать геометрию норового пространства. Ана-диагенез и тектонические воздействия, все еще мало изученные, приводят к переориентации кристаллов в породах; изучением этих явлений в лабораторных условиях недавно занимался Далбиссан. Очевидно, применение обычного микроскопа недостаточно для всестороннего изучения этих явлений. В настоящее время разработаны методы электронно-микроскопического, рентгеновского и эмиссионно-спектрального исследований.

Ивонна Жубле и ее соавторы описывают детали полевых исследований карбонатных пород. Во-первых, они приводят результаты изучения «пизолитового известняка» в Виньи во Франции. Они правильно сделали, что избежали соблазна давать специальное название каждой необычной породе, хотя настаивают на применении терминологии, основанной на текстурногеометрической (гранулометрической) классификации Фолка, примером чего может служить «биоспаритовый кальцирудит». Далее описаны фациальные различия триас-юрских рифовых и бассейновых формаций района Рагуза в южной части Сицилии. Первичные текстуры здесь в значительной мере уничтожены в результате доломитизации. Интересная особенность этого района — устойчивый рост рифа с его мелководными платформенными фациями, общая мощность которого составляет 2500 м. Эта цифра превышает любое из определенных кайнозойских погружений современных тихоокеанских атоллов или квазикратонных подводных плато.

Авторы особо подчеркивают, что с помощью обычного петрографического изучения только в редких случаях можно надлежащим образом описать породу. Если брать бассейн осадконакопления в целом, то сразу же возникают затруднения в количественном обобщении данных вследствие их несопоставимости. Систематическое бурение скважин и стандартизированное опробование образцов имеют особенно важное значение для составления сопоставимых профилей, для обобщения описаний нефтяных месторождений и для обработки информации, полученной при изучении шлифов.





Яндекс.Метрика