18.01.2021

Интерпретация данных гранулометрического анализа частиц


Только что мы рассмотрели методы гранулометрии, способы представления данных гранулометрического анализа и статистические операции с этими данными. Выясним теперь ценность этого подхода и его применимость к изучению осадков.

Прежде всего, в ряде случаев бывает совершенно недостаточно охарактеризовать осадок просто как «среднезернистый хорошо сортированный песок». В промышленности, использующей песчаные и галечниковые породы, существуют определенные требования к описанию разрабатываемых осадков. Среди полезных ископаемых этого типа можно упомянуть штучный камень, дорожный гравий, строительные, фильтровальные, полировальные пески и так далее. Пески и гравий для этих и многих других целей должны иметь определенный гранулярный состав. Этот состав должен быть точно описан с помощью статистических коэффициентов, рассмотренных выше.

В геологии точные данные гранулометрического анализа требуются при петрофизических исследованиях, когда выясняют связь структуры песка с пористостью и проницаемостью. Подбор гравийного материала для водяных скважин также требует детального знания его гранулометрии.

He считая этих чисто описательных аспектов гранулометрии, имеется один генетический аспект, который всегда волновал геологов. Это — применение данных гранулометрического анализа для интерпретации древних обстановок осадконакопления. Теоретические основы такого подхода заключаются в том, что современные обстановки запечатлеваются в гранулометрических параметрах накапливаемых осадков; рассмотрим в качестве примера явные различия между ледниковым тиллем и пустынным дюнным песком. Если эти различия можно показать количественно, то, вероятно, возможно сравнить гранулометрические составы какого-либо древнего образца и современных образцов и, найдя образцы с наибольшим сходством, узнать обстановку накопления древнего осадка.

Это направление исследований было недостаточно успешным, несмотря на проведение больших работ. Современные обстановки, гранулометрия осадков которых широко изучалась, включают реки, пляжи и дюны. Обзор этих исследований приведен в работах Фолка и Уорда, Фридмена, Фолка и Мойола к Вейзера. Очевидно, что статистические коэффициенты могут быть различными для современных осадков. Например, ряд исследований показал, что кривые гранулярного состава пляжных и дюнных песков имеют соответственно отрицательную и положительную асимметрию.

Теперь рассмотрим некоторые факторы, усложняющие гранулярный состав пород. Многие осадки в действительности включают две или несколько размерных фракций различного происхождения. Такие составы могут отражать смешивание частиц, привнесенных из разных обстановок. Однако более вероятно, что присутствие частиц нескольких классов в одном образце отражает воздействие разных физических процессов. Например, в заливе Баратариа в Луизиане с помощью многовариантного анализа было показано, что в осадках встречаются частицы, перенесенные ветром, волнами, водными течениями и гравитационными процессами. И все-таки эти частицы были отложены в одной и той же лагунной обстановке или в заливе. Подобным образом Вишер установил изменчивость типов осадка в пределах речных русел и показал, что эти различия связаны с седиментационными структурами, т. е. с процессами осадконакопления. На диаграммах С—M Пассега можно видеть другой подход к решению той же проблемы. Наиболее иллюстративны такие диаграммы, на которых по одной оси С отложены в единицах ф процентили наиболее крупной фракции, а по другой — M — медианы частиц. На таких диаграммах выделяются различные поля для пелагических суспензий, турбидитов, осадков твердого стока ложа и так далее (фиг. 8).

Другая сложность определения гранулометрических характеристик современных осадков заключается в унаследованности. Часто отмечалось, что если мелкозернистый однородный по размеру песок переносится в бассейн, то в нем отложится только один тип осадка, однородный по гранулярному составу, независимо от обстановки или процесса осаждения. Более конкретные примеры влияния первичного состава материала на характер его сортировки можно найти в работах по изучению современного аллювия Ирана и Средиземноморских стран.

Теперь рассмотрим применимость этих гранулометрических подходов к анализу обстановок накопления древних осадочных пород. Сразу же здесь возникает ряд вопросов. Анализы современных осадков показывают, что. тонкая глинистая фракция очень чутко реагирует на характер процесса осадконакопления. В древних осадках глинистый цемент мог быть привнесен после их осаждения или мог образоваться при диагенетическом разрушении песчаных зерен неустойчивых минералов. Кроме того, глины могли быть перенесены в виде комков разного размера — от размера песчинок до валунов. При гранулометрическом анализе какого-либо древнего осадка эти более крупные глинистые обломки могут дезагрегироваться на составляющие глинистые частицы. Форма и размер кварцевых зерен могут значительно измениться в результате растворения и цементации, Совокупность этих факторов вместе с проблемой унаследоваиности и отсутствием корреляции между осадочным процессом и обстановкой свидетельствуют о том, насколько трудно распознать осадочную обстановку древних отложений по их гранулометрии. Поэтому если имеются какие-либо другие критерии — например, наблюдение над изменением размера зерен по вертикали и над осадочными структурами, а также палеонтологические данные, то их обязательно надо учитывать.





Яндекс.Метрика