ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПОРОД СИЛУРА И ОРДОВИКА

Песчаники ордовика и силура, известковые и доломитовые. Состав цемента песчаников. Полевошпатисто-кварцевые песчаники

Песчаники

Среди песчаников ордовика и силура Иркутского амфитеатра можно выделить следующие разновидности: кварцевые и кремнисто-кварцевые, содержащие не менее 95 % кварца и обломков кварцитов, кремней; полевошпатисто-кварцевые и полевошпатово-кварцевые, содержащие соответственно 5—20 и 20—50 % полевых шпатов; кремнисто-полевошпатово-кварцевые, полимиктовые.

Встречаются и кварцево-полевошпатовые песчаники с содержанием более 50% полевых шпатов.

Состав цемента песчаников глинистый (главным образом гидрослюдистый, иногда каолинитовый), карбонатный (известковый и доломитовый), гипсовый, кварцевый, железистый, смешанный.

Песчаники, входящие в состав усть-кутской свиты, по составу полевошпатово-кварцевые, полевошпатисто-кварцевые и кварцевые. В меньшем количестве присутствует калишпат, иногда халцедон и кремнистые обломки пород и обычно в незначительном количестве плагиоклаз (альбит), мусковит, биотит. Часто встречается глауконит, содержание которого достигает в некоторых случаях 15 % .

По крупности зерен песчаники подразделяются на мелкозернистые глинисто-алевритовые и разнозернистые мелко-крупнозернистые; первые чаще наблюдаются в восточной части амфитеатра, вторые — в западной. Наибольший медианный диаметр зерен (до 0,63 мм) характерен для разрезов Присаянья. В направлении от краевых частей внутреннего поля амфитеатра к центральным медианный размер зерен песчаников уменьшается (2).

Песчаники большей частью отсортированы плохо, несколько лучше — в районах Прибайкалья. Содержание доминирующей фракции зерен в породе довольно редко превышает 50% (3).

Степень окатанности песчаных зерен обычно низкая, хотя наиболее крупные зерна нередко хорошо окатаны.

Зерна глауконита в большинстве случаев округлые; в то же время форма часто неправильная. Обычный размер их — 0,15—0,20 мм, в редких случаях — до 1 мм. Изредка наблюдается замещение глауконита карбонатом (табл. I, 1)  .

В песчаниках краевых частей внутреннего поля амфитеатра нередко встречаются довольно крупные, до нескольких миллиметров, обломки песчанистого известняка. Иногда наблюдаются также мелкие обломочные зерна карбоната, окатанные и покрытые тонкой пленкой бурых гидроокислов железа. Большинство таких зерен регенерировано (см. табл. I, 2). В песчаниках часто встречается пирит.

Зерна кварца в песчаниках подвергаются регенерации, но очень редко. Значительно чаще наблюдается коррозия кварцевых зерен с замещением их карбонатом.

По характеру цемента выделяются песчаники с карбонатным и глинисто-карбонатным цементом базальной или поровой структуры и песчаники с контактовым цементом, почти полностью лишенные глинисто-карбонатного материала. Количество глинистого материала в цементе невелико, нередко содержание фракции менее 0,01 мм не превышает 1 О%. Струк- туракарбоната в цементе тонкозернистая; наблюдается также мозаичный карбонатный цемент и очень редко — пойкилитовый.

По составу карбонатного материала выделяются песчаники известковые и доломитовые. Известковые песчаники прослеживаются в восточной части амфитеатра в бассейнах рек Окунайки, Орленги, Таю- ры, а доломитовые — в Лено-Илимском районе. В Ангаро-Бирюсинском междуречье песчаники нижней части усть-кутской свиты, как правило, доломитовые; в средней части они, за редким исключением, известковые, .а в верхах свиты наблюдается чередование известковых и доломитовых песчаников.

В Прибайкалье также наблюдаются определенные отличия между песчаниками различных пачек усть-кутской свиты. Песчаники самых нижних частей свиты мелкозернистые, довольно хорошо отсортированные, характеризуются в отдельных разрезах повышенным содержанием кварца и высоким содержанием карбоната (до 50%). Данные песчаники отвечают поворотной пачке. Песчаники кислинской пачки, залегающие в верхней части нижнего макроритма свиты, характеризуются часто пониженным содержанием кварца, обычно плохо отсортированного. Часто наблюдаются переходные к алевритам разновидности. Размер зерен достигает 0,35 мм. Песчаники средней и верхней частей свиты характеризуются хорошей сортировкой; размер зерен их до 0,25 мм. Степень окатанности зерен — от плохо окатанных до полуокатанных.

В чуньском ярусе по составу выделяются кварцевые, полевошпатово- кварцевые, а также полимиктовые песчаники, содержащие, кроме кварца и полевого шпата, значительное количество обломков пород. Структура песчаников колеблется от мелко- до крупнозернистой; встречаются и гравийные разновидности. Цемент разнообразен — гидрослюдистый, глинисто-карбонатный, карбонатный (кальцитовый или доломитовый), гипсовый, кварцевый; структуры цемента — поровые и контактово-поровые, пойкилитовые, регенерационные. В основной массе песчаники мелкозернистые; средне- и крупнозернистые разновидности встречаются в виде сколько-нибудь мощных пачек лишь в краевых участках амфитеатра.

Песчаники восточной и западной частей амфитеатра по составу несколько разнятся между собой, в связи с чем мы рассмотрим их порознь.

В восточной части амфитеатра выделяются песчаники двух типов: с преобладающим глинисто-карбонатным цементом и с регенерационным цементом. Основная часть песчаников принадлежит к первому типу. Они мелкозернистые и мелко-среднезернистые. Песчаники с регенерационным цементом занимают ведущее место только в верхней части суринской свиты и являются мелко-крупнозернистыми

Минералогический состав обоих типов песчаников сходен. В составе обломочной части основное место занимает кварц (до 90%), халцедон (до 10%), микрофельзит, микрокварциты, в меньшем количестве калишпаты (до 5 %), биотит и мусковит. Из акцессорных минералов встречаются рутил, турмалин, апатит, хлорит. В ряде образцов отмечаются также крем- нисто-серицитовый микросланец, углисто-кремнистый сланец. Зерна полевых шпатов пелитизированы и серицитизированы, иногда хлоритизиро- ваны. Многие зерна кварца регенерированы. Сортировка зерен в большинстве случаев плохая, зерна полуокатаны. Цемент первого типа песчаников известковый, контактово-поровый, изредка базальный мозаичный и пойкилитовый; существенную роль играет кварцевый регенерационный и контактовый цемент (табл. II). Наблюдается также пленочный лимонитовый цемент и изредка — поровый лимонитовый. В песчаниках второго типа карбонаты отсутствуют почти совершенно (обр. 3008, 3009, см. табл. 4). Цемент песчаников, как правило, целиком регенерационный кварцевый и глинистый. Иногда встречается бурый пленочный железистый цемент.

В западной части Иркутского амфитеатра песчаники чуньского яруса значительно более разнообразны по составу как обломочного материала, так и цемента.

По соотношению обломочного материала выделяются песчаники кварцевые, полевошпатисто-кварцевые, полевошпатово-кварцевые и кремни- сто-полевошпатово-кварцевые. Кварцевые песчаники встречаются в третьей и четвертой пачках ийской свиты р. Чуны и во второй пачке бадарановской свиты. Однако в целом песчаники чуньского яруса Присаянья содержат больше полевых шпатов, чем в Прибайкалье. Особенно значительное содержание полевых шпатов (до 30—35 %) характерно для первых (нижних) пачек ийской и бадарановской свит. В этих же пачках отмечается "Высокое содержание обломков пород, представленных главным образом кварцитами. Наибольшее содержание обломков зафиксировано в песчаниках р. Бирюсы (табл. III, I). Наряду с обломками кварцитов и кремнистых сланцев здесь встречаются обломки глинистых пород.

Состав цемента песчаников глинистый, глинисто-карбонатный ба- зальный и поровый (см. III, 2), карбонатный мозаичный (табл. IV, I) ИЛИ пойкилитовый ( табл. IV, 2), бурый железистый.

Глинистый цемент в основном гидрослюдистый, но в песчаниках бадарановской свиты р. Бирюсы иногда наблюдается каолинитовый. Это или мелкоагрегатный эпигенетический каолинит, встречающийся совместно с гидрослюдой, или (очень редко) более крупнозернистый.

Карбонатный материал в цементе на р. Бирюсе и в верхнем течении р. Чуны представлен почти полностью кальцитом; в среднем течении р. Чуны некоторую роль играет доломитовый цемент, сопутствующий обычно гипсовому.

Гипсовый цемент приурочен к отдельным слоям верхней части ийской свиты и средней части нижней пачки бадарановской свиты. В разрезах Присаянья гипс характерен лишь для полосы, отстоящей на несколько десятков километров восточнее юго-западной границы выходов отложений чуньского яруса. В бассейне р. Ангары и в разрезах р. Бирюсы гипс в отложениях ийской и бадарановской свит не встречен.

В песчаниках чуньского яруса наблюдается отчетливое уменьшение размеров зерен в направлении от краевых участков внутреннего поля амфитеатра к центральным (табл. 5, 6, рис. 3). В одних случаях эта тенденция выражена очень слабо (реки Окунайка и Орленга, где минимальный медианный диаметр зерен уменьшается с 0,12 до 0,1 мм), в других — весьма резко (уменьшение медианного диаметра песчаников нижней пачки ийской -свиты от 0,31—0,5 мм нар. Бирюсе до 0,1—0,14 мм нар. Ангаре), но проявляется она достаточно отчетливо как в восточной, так и западной частях амфитеатра.

Среди полевых шпатов в песчаниках чуньского яруса преобладают нерешетчатые калишпаты; в виде редких зерен встречаются зерна микроклина (сдвойникованного) и плагиоклаза. Содержание слюды, представленной главным образом гидратизированным биотитом, колеблется в широких пределах — от отдельных зерен до 10% в единичных образцах. Нередко встречается хлорит. В песчаниках самых нижних горизонтов чуньского яруса в бассейнах рек Ангары и Ии, а такжеОадарановской свиты встречается глауконит.

В песчаниках нередки конкреционные образования. Нами они наблюдались в отложениях бадарановской свиты рек Бирюсы (Троицкое обнажение), Чуны (обнажение на левом берегу в 3 км выше с. Казачья Бада- рановка) и в породах средней части ийской свиты р. Чуны. Наибольшее количество конкреций характерно для Троицкого обнажения, где отдельные слои насыщены ими в весьма высокой степени. Конкреции обладают здесь уплощенной эллипсовидной формой; размеры их колеблются в основном от нескольких сантиметров до 5—8 см. Приурочены они обычно к слабо сцементированным песчаникам, в которых залегают в виде параллельных цепочек. Конкреции по составу песчаные с кальцитовым цементом; от вмещающей породы отличаются лишь значительно большим содержанием карбонатного материала (табл. 7). Изредка в бадарановской свите р. Чуны встречаются железистые конкреции.

Песчаники в отложениях криволуцкого яруса являются основным типом пород; в чертовском горизонте они занимают значительное место на р. Илиме (верхи мамырской свиты). Песчаники в рассматриваемых отложениях разнозернистые, от средне-крупнозернистых до гравелитистых, изредка мелкозернистые; по составу кварцевые и полевошпатисто-кварцевые, редко полевошпатово-кварцевые. Часто наблюдаются коллофанизирован- ные обломки раковин, окатанные и неправильной формы галечки фосфатных песчаников и алевролитов (табл. V, 2; VI, 1). В песчаниках встречаются листочки гидратизированного биотита, мусковита, зерна халцедона, микрокварцита.

Наиболее высококварцевые песчаники характерны для разрезов р. Лены, где содержание полевых шпатов в них не превосходит 10% в среднем для разреза. Значительно более неравномерное и в общем повышенное содержание полевых шпатов отмечается в песчаниках в Ангаро-Илимском районе, где оно колеблется от нуля до 30%.

Цемент песчаников гидрослюдистый и редко — каолинитовый; местами в состав цемента входит кальцит. По структуре цемент контактово-поро- вый, контактовый, кварцевый регенерационный (), реже базальный. В разрезах рек Илима и Лены количество карбоната в составе цемента несколько увеличивается относительно разреза р. Ангары; в отдельных слоях цемент песчаников здесь полностью карбонатный базальный мозаичный ипойкилитовый (). Изредка в песчаниках встречаются карбонатные оолиты.

Для песчаников нижней части криволуцкой свиты р. Лены в ряде случаев характерен гематитовый цемент ().

В отложениях братской и макаровской свит песчаники занимают заметное место лишь в западных районах амфитеатра (р. Бирюса). Уже в разрезе р. Чуны роль песчаников резко падает, а в Ангаро-Ленском районе доля их ничтожна. Песчаники плотно сцементированы; цвет их меняется от зеленовато-серого до розового, бурого и лилово-бурого.

Для красноцветных разновидностей весьма характерны округлые, иногда неправильной формы пятна зеленовато-и голубовато-серого цвета, размеры которых колеблются от мельчайших точек до нескольких сантиметров. Изредка встречаются галечки аргиллитов и алевролитов. На р. Бирюсе в песчаниках нередко наблюдается однонаправленная косая слоистость.

По составу терригенной части песчаники относятся к полевошпатово- кварцевым (.). Кроме кварца и полевых шпатов присутствуют также биотит, мусковит, обломки пород, представленныемикрокварцитами, кремнисто-слоистыми сланцами и эффузивами. Изредка в шлифах наблюдаются циркон, гранат, хлорит. Зерна кварца и полевых шпатов в большинстве случаев покрыты бурой железистой пленкой; обычно они полуокатанные или плохо окатанные. Как кварцевые, так и полевошпатовые зерна часто корродированы; регенерация их встречается реже и отмечается главным образом в нижних горизонтах свит. Полевые шпаты в массе представлены нерешетчатыми калишпатами; иногда встречаются альбит и микроклин. Количество полевых шпатов в песчаниках составляет в Чу- но-Бирюсинском районе 15—25%. Содержание биотита в песчаниках колеблется от 1 до 5—6%. Зерна биотита, как правило, сильно изменены. При этом в одних случаях биотит сохраняет первичную форму и плеохроизм, имеет красновато-бурый цвет и характеризуется большим количеством бурых точечных выделений гематита. Другой вид преобразований биотита заключается в его гидратации; биотит разбухает, становится волокнистым; цвета интерференции довольно высокие. Погасание у таких зерен волнистое. Изредка в песчаниках встречается каолинит, зерна которого- червеобразной или веерообразной формы.

Цемент песчаников глинисто-слюдистый, часто лимовитовый, а Также карбонатный, обычно мозаичный или пойкилитовый. Глинистый (гидрослюдистый) цемент наблюдается во всех изученных разрезах. Также- во всех разрезах встречен карбонатный цемент, преимущественно кальци- товый. В разрезе р. Бирюсы в песчаниках наблюдается мелкоагрегатный каолиновый цемент ().

По структуре песчаники относятся к мелкозернистым и мелко-сред-- незернистым (). Наблюдается увеличение медианного диаметра песчаных зерен в направлении от центральных частей внутреннего поля амфитеатра к краевым.

В нижней подсвите кежемской свиты песчаникам, наряду с алевролитами, принадлежит ведущая роль. Они, как правило, имеют серый, желтовато- или зеленовато-серый цвет, изредка с розовым оттенком. По- минералогическому составу их можно подразделить на кварцевые, полево- шпатисто-кварцевые, полевошпатово-кварцевые и кварцево-полевошпатовые.

Кварцевые песчаники встречаются лишь в разрезе р. Илима. В них отмечается наибольшее содержание полевых шпатов (калишпаты, альбит)^ и почти полное отсутствие слюды. Некоторые зерна полевых шпатов слабо- регенерированы. Среди песчаников встречаются и мелкозернистые разновидности, и крупно- и грубозернистые. Макроскопически кварцевые песчаники светло-серые, плотно сцементированные, неслоистые; цемент их. обычно карбонатный, доломитовый

Полевошпатисто-кварцевые и полевошпатово-кварцевые песчаники развиты в западной части амфитеатра, в Чуно-Бирюсинском районе. По структуре эти песчаники мелко-среднезернистые и мелкозернистые. Слагаются они преимущественно кварцем. В заметных количествах (10—40%) присутствуют полевые шпаты, представленные главным образом нерешетчатыми калиевыми минералами; иногда отмечаются сдвойникованные- микроклин и альбит, а также слюды (биотит и мусковит), микрокварцит, обломки эффузивов; характерно высокое содержание граната, достигающее даже в шлифах 3 % .

Кварц наблюдается в виде полуокатанных и хорошо окатанных зерен, лишь изредка с узкими регенерационными каемками. Полевые шпаты имеют такую же в общем форму, однако процессы регенерации затронули их значительно интенсивнее. Так, зерна нерешетчатого калишпата восстанавливают иногда свою кристаллографическую форму (см. табл. IX, 2); в зернах решетчатого микроклина регенерированные полоски лишены двойниковой решетки (табл. Х, 1); регенерацией затронуты также зерна альбита. В песчаниках широко развит процесс коррозии терригенных зерен, в первую очередь полевых шпатов, причем коррозией нередко захвачены и ре- генерационные каемки (см. табл. Х, 2).

Кварцево-полевошпатовые песчаники, содержащие более 50 % полевых шпатов, встречаются в составе кежемской свиты р. Бирюсы. От полевошпатово-кварцевых аналогов они отличаются лишь повышенным содержанием калиевых полевых шпатов