Литология
Литология образцах породы горной — это описание ее физических характеристик, видимых на обнажениях , в ручных образцах или керна или при микроскопии с малым увеличением. Физические характеристики включают цвет, текстуру, размер зерна и состав. [1] [2] [3] Литология может относиться либо к подробному описанию этих характеристик, либо к краткому изложению физических характеристик породы. Примеры литологии во втором смысле включают песчаник , сланец , базальт или известняк . [4]
Литология является основой разделения толщ горных пород на отдельные литостратиграфические подразделения для целей картирования и корреляции между областями. В некоторых приложениях, таких как исследования месторождений , литология описывается с использованием стандартной терминологии, например, в европейском геотехническом стандарте Еврокод 7 .
Тип породы
[ редактировать ]
Название литологии основано на типе породы . Три основных типа горных пород — магматические , осадочные и метаморфические . Магматические породы образуются непосредственно из магмы , которая представляет собой смесь расплавленной породы, растворенных газов и твердых кристаллов. Осадочная порода образуется из минеральных или органических частиц, которые собираются на поверхности Земли и литифицируются . Метаморфические породы образуются в результате перекристаллизации существующей твердой породы в условиях сильного тепла или давления. [5]
Магматические породы подразделяются на три большие категории. Магматические породы, состоящие из обломков горных пород, образовавшихся непосредственно в результате вулканических процессов ( тефра ), относятся к пирокластическим породам . Пирокластические породы далее классифицируются по среднему размеру фрагментов ( обломков ) и тому, являются ли фрагменты в основном отдельными минеральными кристаллами , частицами вулканического стекла или фрагментами горных пород. [6] Также могут применяться дополнительные классификации, например, по химическому составу . [7] [8] Магматические породы, имеющие видимые минеральные зерна ( фанеритовые породы), относят к интрузивным , а стеклянные или очень мелкозернистые ( афанитовые ) — к экструзивным . Интрузивные магматические породы обычно классифицируют по классификации QAPF , основанной на относительном содержании кварца , щелочного полевого шпата , плагиоклаза и полевого шпата . Существуют специальные классификации магматических пород необычного состава, таких как ультраосновные породы или карбонатиты . Там, где это возможно, экструзионные магматические породы также классифицируются по содержанию минералов с использованием экструзионной классификации QAPF, но когда определение минерального состава нецелесообразно, их можно классифицировать по химическому составу с использованием классификации TAS . Это основано на общем содержании кремнезема и оксидов щелочных металлов и других химических критериях. [9] [10] [11]
Осадочные породы далее классифицируются по тому, являются ли они кремнисто-обломочными или карбонатными . Затем кремнисто-обломочные осадочные породы подразделяются на подкатегории на основе распределения их размеров по размерам и относительных пропорций кварца, полевого шпата и литических (породных) фрагментов. [12] Карбонатные породы классифицируются по схемам классификации Данэма или Фолка в соответствии с составляющими карбонатных пород. [13]
Именование метаморфических пород может быть основано на протолите , минеральном составе, текстуре или метаморфической фации . Именование на основе текстуры и протолита пелита (например, сланца , глинистой породы ) может использоваться для определения сланца и филлита . Названия, основанные на текстуре, — сланец и гнейс . Эти текстуры, от сланца до гнейса, определяют постоянно увеличивающуюся степень метаморфизма. [14] Метаморфические фации определяются полями давления и температуры, в которых образуются определенные минералы. [15] Существуют дополнительные названия метаморфических пород, такие как зеленый сланец (метаморфизованный базальт и другие экструзивные магматические породы) или кварцит (метаморфизованный кварцевый песок). [16]
Размер зерна/обломков
[ редактировать ]
В магматических и метаморфических породах размер зерен является мерой размеров кристаллов в породе. В магматических породах это используется для определения скорости охлаждения материала: крупные кристаллы обычно указывают на интрузивную магматическую породу, а мелкие кристаллы указывают на то, что порода была экструзивной. [17] Метаморфизм породы, состоящей в основном из одного минерала, такого как кварцит или мрамор , может увеличить размер зерна ( рост зерен ), тогда как метаморфизм расслоенной породы может уменьшить размер зерна (синтектоническая рекристаллизация ). [18]
В обломочных осадочных породах размер зерен представляет собой диаметр зерен и/или обломков, составляющих породу. Они используются для определения того, какую систему обозначения горных пород использовать (например, конгломерат , песчаник или аргиллит ). В случае песчаников и конгломератов, которые охватывают широкий диапазон размеров зерен, к названию породы добавляется слово, описывающее диапазон размеров зерен. Примерами являются « галечный конгломерат» и «мелкий кварцевый аренит ». [19]
Минералогия
[ редактировать ]
В породах, в которых минеральные зерна достаточно велики, чтобы их можно было идентифицировать с помощью ручной лупы, видимая минералогия включается в описание как часть описания. В случае, если толщи, возможно, включают карбонаты , кальцитом сцементированные породы или породы с возможными кальцитовыми жилами , обычно проверяется наличие кальцита (или других форм карбоната кальция ) с использованием разбавленной соляной кислоты и поиска вскипания . [20]
Минералогический состав горной породы является одним из основных способов ее классификации. Магматические породы классифицируются по содержанию минералов, когда это возможно, с использованием классификации QAPF или специальных классификаций ультраосновных или карбонатитов. [9] [10] [11] Точно так же метаморфические фации, которые показывают степень, в которой порода подверглась воздействию тепла и давления и, следовательно, важны для классификации метаморфических пород, определяются путем наблюдения за минеральными фазами, присутствующими в образце. [15]
Цвет
[ редактировать ]Цвет камня или его составных частей является отличительной характеристикой некоторых горных пород и всегда регистрируется, иногда по стандартным цветовым таблицам, например, составленным Комитетом по цветовым таблицам горных пород Геологического общества Америки на основе цветовой системы Манселла. . [21]
Ткань
[ редактировать ]Ткань камня описывает пространственную и геометрическую конфигурацию всех составляющих его элементов. В осадочных породах основной видимой структурой обычно является напластование , а масштаб и степень развития напластования обычно фиксируются как часть описания. Метаморфические породы (кроме созданных контактным метаморфизмом ) характеризуются хорошо развитыми плоскостными и линейными тканями. Магматические породы также могут иметь структуру в результате течения или осаждения определенных минеральных фаз во время кристаллизации, образуя кумуляты .
Текстура
[ редактировать ]
Текстура камня описывает взаимоотношения между отдельными зернами или обломками , составляющими породу. Осадочные текстуры включают степень сортировки , сортировку , форму и округлость обломков. [22] К метаморфическим текстурам относятся те, которые относятся к срокам роста крупных метаморфических минералов относительно фазы деформации — до деформации порфирокласта — после деформации порфиробласта . [23] Магматические текстуры включают в себя такие свойства, как форма зерен, которая варьируется от кристаллов с идеальной кристаллической формой ( идиоморфная ) до неправильных кристаллов (ангедральная), показывает ли порода крайне неоднородные размеры кристаллов ( порфировая ) или выровнены ли зерна (что описывается как трахитическая текстура). [24]
Мелкомасштабные структуры
[ редактировать ]
Породы часто содержат мелкомасштабные структуры (меньше масштабов отдельного обнажения). В осадочных породах это могут быть отметины на подошвах , следы ряби , грязевые трещины и поперечные слоистости . Они регистрируются, поскольку обычно характерны для конкретной среды осадконакопления и могут предоставить информацию о направлениях палеотечений. [25] В метаморфических породах, связанных с более глубокими уровнями зон разломов , встречаются мелкомасштабные структуры, такие как асимметричные будины. [26] а микроскладки используются для определения направления смещения поперек зоны. [27] В магматических породах мелкомасштабные структуры в основном наблюдаются в лавах, таких как потоки пахохо и базальтовые потоки Аа, [28] и подушки, показывающие извержение в водоеме или подо льдом. [29] [30] [31]
Поверхностная литология
[ редактировать ]Неконсолидированным поверхностным материалам также может быть придана литология. Это определяется размером зерен и составом и часто связано с интерпретацией того, как образовалась единица. Поверхностная литология может быть отнесена, среди прочего, к озерным , прибрежным , речным, эоловым , ледниковым и современным вулканическим отложениям. Примерами классификаций поверхностной литологии, используемых Геологической службой США , являются «Ледниковые отложения, суглинистые », «Осадки соленых озер» и «Эоловые отложения с грубой текстурой (песчаные дюны )». [32]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Литология» . Глоссарий землетрясений . Геологическая служба США . Проверено 29 октября 2010 г.
- ^ Бейтс, Р.Дж.; Джексон, Дж.А., ред. (1984). Словарь геологических терминов (3-е изд.). Американский геологический институт . п. 299. ИСБН 0-385-18101-9 .
- ^ Аллаби, Эйлса; Аллаби, Майкл (1999). Оксфордский словарь наук о Земле (2-е изд.). Издательство Оксфордского университета. п. 320 . ISBN 0-19-280079-5 .
- ^ Словарь американского наследия, под ред. (2005). Научный словарь американского наследия . Хоутон Миффлин Харкорт. п. 364. ИСБН 978-0-618-45504-1 .
- ^ Левин, Гарольд Л. (2010). Земля во времени (9-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: Дж. Уайли. п. 57. ИСБН 9780470387740 .
- ^ Шмидт, Р. (1981). «Описательная номенклатура и классификация пирокластических отложений и обломков: рекомендации Подкомиссии МСГС по систематике магматических пород» . Геология . 9 : 41–43. дои : 10.1007/BF01822152 . S2CID 128375559 . Проверено 27 сентября 2020 г.
- ^ Фишер, Ричард V; Шминке, Х.-У. (1984). Пирокластические породы . Берлин: Springer Verlag. стр. 98–99. ISBN 3540127569 .
- ^ Шминке, Ганс-Ульрих (2003). Вулканизм . Берлин: Шпрингер. п. 138. ИСБН 9783540436508 .
- ^ Перейти обратно: а б Ле Бас, MJ; Стрекайзен, Ал. (1991). «Систематика магматических пород МСГС». Журнал Геологического общества . 148 (5): 825–833. Бибкод : 1991JGSoc.148..825L . CiteSeerX 10.1.1.692.4446 . дои : 10.1144/gsjgs.148.5.0825 . S2CID 28548230 .
- ^ Перейти обратно: а б «Схема классификации горных пород - Том 1 - Магматические породы» (PDF) . Британская геологическая служба: Схема классификации горных пород . 1 :1–52. 1999.
- ^ Перейти обратно: а б Филпоттс, Энтони Р.; Аг, Джей Дж. (2009). Основы магматической и метаморфической петрологии (2-е изд.). Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. стр. 139–143. ISBN 9780521880060 .
- ^ Блатт, Харви; Трейси, Роберт Дж. (1996). Петрология: магматические, осадочные и метаморфические (2-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. стр. 217–220, 257–258. ISBN 0716724383 .
- ^ Боггс, Сэм (2006). Принципы седиментологии и стратиграфии (4-е изд.). Река Аппер-Сэддл, Нью-Джерси: Пирсон Прентис Холл. стр. 169–173. ISBN 0131547283 .
- ^ Ярдли, BWD (1989). Введение в метаморфическую петрологию . Харлоу, Эссекс, Англия: Longman Scientific & Technical. стр. 21–27. ISBN 0582300967 .
- ^ Перейти обратно: а б Ярдли 1989 , стр. 49–51.
- ^ Ярдли 1989 , стр. 21, 26.
- ^ Левин 2010 , стр. 58–59.
- ^ Ярдли 1989 , стр. 154–155.
- ^ Блатт и Трейси 1996 , с. 241-242.
- ^ Геология.com. «Кислотный тест карбонатных минералов и карбонатных пород» . Геология.com . Проверено 28 ноября 2016 г.
- ^ «4 Классификация горных пород и описание физических свойств горных пород». Полевое руководство по инженерной геологии (PDF) . Том. 1. Бюро мелиорации США, Группа технического обслуживания Центра инженерной геологии. 1998. стр. 57–90. Архивировано из оригинала (PDF) 17 июня 2015 года . Проверено 7 июня 2010 г.
- ^ Боггс 2006 , с. 130.
- ^ Ярдли 1989 , стр. 154–170.
- ^ Блатт и Трейси 1996 , стр. 39–44.
- ^ Боггс 2006 , стр. 74–118.
- ^ Фоссен, Х. (2010). Структурная геология . Издательство Кембриджского университета. п. 272. ИСБН 978-0-521-51664-8 .
- ^ Каррерас, Дж.; Другет Э.; Гриера А. (2005). «Складки, связанные с зоной сдвига» . Журнал структурной геологии . 27 (7): 1229–1251. Бибкод : 2005JSG....27.1229C . дои : 10.1016/j.jsg.2004.08.004 . Проверено 31 октября 2009 г.
- ^ Джеймс Фурман Кемп: Справочник по горным породам для использования без микроскопа: со словарем названий горных пород и других литологических терминов . 5. Aufl., Нью-Йорк: Д. Ван Ностранд, 1918, стр. 180 , 240 : К. Э. Даттон, 4-й годовой отчет Геологической службы США , 1883, С. 95; Бюллетень Геологического общества Америки, Том 25 / Геологическое общество Америки. 1914, с. 639
- ^ «Маккарти Т. и Рубидж Б. 2008. История земли и жизни, Глава 3, Первый континент. 60–91, Struik Publishers» (PDF) . Веб.wits.ac.za. Архивировано из оригинала (PDF) 7 апреля 2009 г. Проверено 10 марта 2014 г.
- ^ Уокер, Джордж П.Л. (1 августа 1992 г.). «Уокер, GPL 1992. Морфометрическое исследование спектра размеров подушек среди подушечных лав». Бюллетень вулканологии . 54 (6): 459–474. Бибкод : 1992BVol...54..459W . дои : 10.1007/BF00301392 . S2CID 129797887 .
- ^ Хармон, Рассел С.; Рапела, Карлос В. (1991). Андский магматизм и его тектоническая обстановка . Геологическое общество Америки . п. 24. ISBN 978-0-8137-2265-8 .
- ^ Географический научный центр USGS в Скалистых горах. «Поверхностная литология: атрибутивная информация» . Геологическая служба США . Проверено 15 сентября 2011 г.