URSS.ru - Издательская группа URSS. Научная и учебная литература
Об издательстве Интернет-магазин Контакты Оптовикам и библиотекам Вакансии Пишите нам
КНИГИ НА РУССКОМ ЯЗЫКЕ


 
Вернуться в: Каталог  
Обложка Бергер М.Г. Седиментологическая система минералов и фундаментальные основы терригенной минералогии
Id: 105346
 
699 руб.

Седиментологическая система минералов и фундаментальные основы терригенной минералогии

URSS. 2009. 272 с. Мягкая обложка. ISBN 978-5-9710-0269-7. Букинист. Состояние: 5-. .

 Аннотация

В книге рассмотрены геологические предпосылки создания седиментологической системы минералов и основания этой системы. Предложена бинарная седиментологическая система минералов, построенная с учетом их относительной химической и гидроаэродинамической устойчивости. Сформулирован основной закон терригенной минералогии. Получены следствия основного закона терригенной минералогии и седиментологической системы минералов. Рассмотрены основные принципы терригенной минералогии. Значительное внимание уделено методическим основам прикладной терригенной минералогии и терригенно-минералогическим показателям различного типа --- их обоснованию, характеристике, примерам использования. Рассмотрены особенности эволюции состава терригенно-минералогических ассоциаций осадочных образований и связанные с ними закономерности терригенной минералогии.

Для специалистов в области осадочной геологии и смежных областей геологии, а также других наук о Земле.


 Оглавление

Введение
Глава 0. Некоторые исходные понятия и определения
 § 1.О терригенных минералах как особой генетической группе минералов осадочных образований
 § 2.О терригенной минералогии как области геологических исследований
 § 3.Некоторые дополнительные исходные понятия и определения. О понятии "петрофонд" и связанных с ним исходных понятиях терригенной минералогии

Часть 1. Основной закон терригенной минералогии и седиментологическая система минералов

Глава 1. Исходные геологические предпосылки создания седиментологической системы минералов. Основные геологические факторы, определяющие изменчивость содержаний терригенных минералов в копетрофондовых отложениях. О возможности сведения основной обратной геологической задачи терригенной минералогии к однофакторным моделям
Глава 2. Основания седиментологической системы минералов -- основные седиментологические свойства минералов
 § 1.Предварительные замечания
 § 2.О химической устойчивости минералов
 § 3.О физико-механической (прочностной) устойчивости минералов и сравнительной оценке ее значимости в определении состава терригенно-минералогических ассоциаций осадочных образований
 § 4.О критериях определения относительной химической и гидроаэродинамической устойчивости минералов
Глава 3. Основной закон терригенной минералогии
Глава 4. Седиментологическая система минералов
Глава 5. О седиментологической эквивалентности (эквистабильности) и контрастности терригенных минералов
Глава 6. Корреляционные связи между терригенными минералами как отражение их седиментологической эквивалентности и контрастности
Глава 7. Следствия основного закона терригенной минералогии и седиментологической системы минералов -- исходные методические принципы решения геологических вопросов по терригенным минералам

Часть 2. Основные принципы терригенной минералогии

Глава 8. Принцип неопределенности
Глава 9. Об относительности в терригенной минералогии
Глава 10. О дополнительности в терригенной минералогии

Часть 3. Методические основы прикладной терригенной минералогии

Глава 11. Палеогеографические реконструкции и корреляционно-стратиграфические построения по терригенным минералам
 § 1.Предварительные замечания
 § 2.Петрофондовые терригенно-минералогические показатели
 § 3.Об отражении терригенными минералами климатических условий седиментогенеза. Климатические терригенно-минералогические показатели. О тектоно-геоморфологических терригенно-минералогических показателях
 § 4.Гидроаэродинамические (фациально-динамические) терригенно-минералогические показатели
 § 5.О корреляционно-стратиграфических терригенно-минералогических показателях
 § 6.Заключительные замечания
Глава 12. О рецикличности (переотложении) обломочного материала осадочных образований

Часть 4. Вопросы эволюции состава терригенно-минералогических ассоциаций осадочных образований и некоторые закономерности терригенной минералогии

Глава 13. О постседиментационном внутрислойном растворении терригенных минералов
Глава 14. Об изменении химической зрелости ассоциаций терригенных минералов в истории Земли
Заключение
Литература

 Введение

Наука состоит в отыскании общего.

Д. И. Менделеев

[Необходим] вывод минералогического знания на уровень законов и следствий..., представление накопленных минералогических данных в виде свода эмпирических законов, закономерностей, принципов... Это, впрочем, общая проблема геологических наук.

Академик РАН Н. П. Юшкин

Исследований терригенной минералогии и ее закономерностей немного и гораздо меньше, чем это требовалось бы сложностью проблемы.

Н. М. Страхов

Вероятно, больше, чем что-либо другое, нас должна беспокоить наша неспособность подразделить и оценить влияние нескольких факторов, контролирующих петрологию песчаников.

Ф. Петтиджон, П. Поттер, Р. Сивер

Совершенно очевидно, что пока не будут должным образом учитываться различные факторы, получаемая петрографическая и петрологическая информация в лучшем случае окажется путанной, а в худшем -- совершенно дезориентирующей.

Дж. Гриффитс

...Мы вновь высказываем свое убеждение, что ответы на большинство вопросов... придут не в результате применения невообразимой новой техники, а от разумного применения методов и приборов, которые имеются и сейчас в нашем распоряжении. Мы уверены в том, что объединение количественных полевых и лабораторных анализов -- преимущественно, но не исключительно микроскопических -- с идеями и данными химии, с одной стороны, и с данными гидродинамики, с другой, дадут нам искомые решения.

Ф. Петтиджон, П. Поттер, Р. Сивер

Некоторые исследователи считают, что изучение акцессорных минералов обеспечивает получение любой информации, в то время как другие глубоко в этом сомневаются.

Дж. Гриффитс

Истинным компасом для исследователя, руководящей нитью, путеводной звездой естествоиспытателя, в частности, геохимика, справедливо называли и называют Менделеевскую Периодическую систему химических элементов.

В различных областях приложения минералогии, использования результатов изучения минералов и их природных ассоциаций, количественного минералогического анализа также всегда ощущалась необходимость в существовании той или иной системы минералов (или ряда систем), учитывающей их свойства, проявляющиеся в поведении минералов в ходе протекания геологических процессов под воздействием многочисленных природных факторов.

В частности, история развития и современное состояние теоретической и прикладной терригенной минералогии [1, 2 и др.] и смежных областей геологии, использующих в своих заключениях терригенно-минералогические данные, со всей очевидностью показывают уже давно остро назревшую необходимость в такой достаточно общей основополагающей системе минералов, которая позволила бы обобщить и систематизировать теоретические, полевые, лабораторно-аналитические и экспериментальные сведения о минералах с учетом их важнейших, основных свойств и особенностей поведения, проявляющихся, в частности, в поверхностных и близповерхностных условиях земной коры.

При этом речь не идет, естественно, о традиционной структурно-кристаллохимической классификации или систематике минералов, поскольку некоторые существенные в том или ином отношении свойства минералов (например, их относительная химическая устойчивость), проявляющиеся, в частности, в ходе осадочного процесса, не находятся в однозначной зависимости от каких-либо известных их структурно-кристаллохимических особенностей, не вытекают из них с достаточной определенностью, не определяются ими в полной мере и, соответственно, не могут быть выведены из этих особенностей.

С учетом имеющихся сведений о природных минералах и их свойствах, варьирующих для большинства минеральных видов в довольно широких интервалах значений, разумеется, не приходится рассчитывать на создание системы минералов, хоть сколько-нибудь подобной системе химических элементов по совершенству, строгости, однозначности и доказательности, даже если абстрагироваться от такого варьирующего в весьма широких пределах параметра реальных природных минеральных индивидов (кристаллов и кристаллических зерен), как их размеры.

Тем не менее, внесение значительно большей определенности и упорядоченности в существующие представления о соотношениях между различными минералами по их свойствам, проявляющимся, в частности, в ходе осадочного процесса (которые, соответственно, могут быть названы седиментологическими), систематизация минералов по этим свойствам, т. е. построение седиментологической системы минералов, безусловно, весьма желательны и, как представляется, вполне возможны. Некоторые результаты в этом направлении уже были получены автором ранее [1, 3, 4]. Ниже в данной работе рассмотрение соответствующего круга вопросов получит дальнейшее развитие.

Как будет показано в данной работе, создание такой системы минералов имеет исключительно большое значение и ведет к многочисленным следствиям теоретического и прикладного характера, в том числе к существенному совершенствованию терригенно-минералогических методов геологии.

* * *

Изучение состава вещества Земли, выявление закономерностей в распределении вещества различного состава, определение факторов, влияющих на его распределение, реконструкция процессов и условий миграции, рассеяния и концентрации различных компонентов этого вещества, их сохранения, трансформации и уничтожения являются, как известно, одними из важнейших задач теоретической и прикладной геологии. Область геологии, решающая этот круг задач в отношении минерального состава обломочного (терригенного) вещества осадочной оболочки Земли, -- терригенная минералогия.

Более обстоятельное специальное рассмотрение содержания и объема терригенной минералогии как особой области геологических исследований предпринимается в следующей главе.

Предварительно отметим лишь, что терригенная минералогия, как известно, -- традиционная, можно сказать, классическая область геологических исследований, которая в течение многих десятилетий была крупнейшей частью геологии осадочных образований. В ее развитии принимали участие тысячи геологов многих стран мира. История систематических исследований в этой области насчитывает уже около полутора столетий, а отдельные публикации о терригенных минералах, по имеющимся сведениям [5], известны, по меньшей мере, еще с середины прошлого тысячелетия.

Весьма характерно и показательно, что на первых этапах становления и развития терригенной минералогии в этой области активно работали выдающиеся ученые своего времени, многие их которых более известны как геохимики, физики, кристаллографы, петрографы, почвоведы, океанологи, специалисты в других областях геологии и естествознания в целом, -- И. Вальтер, Р. Гаюи, В.-М. Гольдшмидт, А. Гумбольдт, К. Гюмбель, К. Дельтер, Л. Кайе, А. Лакруа, А. Мишель-Леви, Р. Реомюр, Г. Сорби, Г. Челленджер и другие. Очевидно, что терригенная минералогия в то время считалась важной, значительной, передовой областью естествознания, заслуживающей внимания выдающихся ученых-естествоиспытателей того времени.

В те же и в последующие годы, в условиях неизбежно наступившей более узкой специализации исследований ученых, в решении вопросов терригенной минералогии и ее приложений активное участие принимали многие выдающиеся геологи Великобритании, Германии, Голландии, Италии, России, США, Франции и других стран, такие, например, как П. П. Авдусин, О. М. Аншелес, В. П. Батурин, П. Босуэлл, А. Винчелл, С. Г. Вишняков, В. Иллинг, В. Н. Лодочников, Г. Мильнер, А. Полдерваарт, В. Б. Татарский, У. Твенхофел, Ж. Туле, В. Флит, Р. Фолк, В. Н. и П. Н. Чирвинские, К. Эдельман и многие другие, а позднее -- Т. Ван Андел, Х. Блэтт, А. Б. Вистелиус, Дж. Гриффитс, В. А. Гроссгейм, В. П. Казаринов, А. Г. Коссовская, В. Крамбейн, П. Крынин, А. А. Кухаренко, Ф. Кюнен, Г. Г. Леммлейн, А. П. Лисицын, Н. В. Логвиненко, В. П. Петелин, Ф. Петтиджон, П. Поттер, Л. В. Пустовалов, А. Б. Ронов, Ф. Синдовски, Н. М. Страхов, Г. Фиск, Г. Фюхтбауэр, В. Н. Холодов, Н. А. Шило, В. Д. Шутов и еще очень многие другие.

В одной из относительно недавних публикаций автор [2] предпринял попытку осветить весьма насыщенную, сложную, но вполне закономерную историю развития терригенной минералогии, выделить его основные направления и этапы.

* * *

По определению крупнейшего отечественного специалиста в области изучения терригенных минералов В. П. Батурина [6, c. 15], "терригенные компоненты -- пришельцы земли, достигшие океана (или других областей седиментации) в твердой фазе". Практически таким же является приведенное Ф. Петтиджоном [7, с. 28] определение понятия "аллогенные минералы", согласно которому к аллогенным относятся "минералы, образованные вне места осадконакопления и механически принесенные в осадок во время его отложения". Это определение является практически общепринятым.

В соответствии с традиционным пониманием, с учетом вышеизложенного, можно дать следующее определение понятия "терригенные минералы" (которого автор придерживался ранее [1 и др.] и придерживается в данной работе): терригенными называются зернистые (неглинистые) аллогенные минералы осадочных образований. В следующей главе данный вопрос также подвергается дополнительному обсуждению.

* * *

В соответствии с широко распространенными современными представлениями, "изучение любой пачки осадочных пород заключается в выявлении источника сноса, установлении характера пород, послуживших этим источником, определении обстановок осадконакопления, -- т. е. физических, химических и биологических особенностей тех условий, в которых формировались осадки, и, наконец, условий литификации или изменений, происходящих после отложения осадка" [8, с. 7]. И хотя иногда полагают, что присутствующие в отложениях терригенные минералы дают некоторую информацию, главным образом, лишь для определения источников сноса, а некоторые геологи сомневаются и в этом, в действительности, как, в частности, будет показано в данной книге, изучение терригенных минералов оказывается чрезвычайно важным и полезным для решения почти всех перечисленных выше и еще многих других геологических задач.

Разумеется, как справедливо заметил Ф. Петтиджон [7, с. 28] (подобные же замечания высказаны, например, Х. Блэттом [9] и вообще обычны в работах по седиментологии), "в противоположность минералам изверженных и метаморфических пород, минералы обломочных осадочных пород не образуют равновесных соединений. Они не образуются в равновесии друг с другом или с раствором, из которого осаждаются". Обломочные (аллогенные, терригенные) минералы вообще образуются, как известно, не там (не в том месте), не тогда (не в то время) и не в тех условиях, где, когда и в которых осаждаются. Поэтому они, естественно, ничего не могут сказать о химических, физико-химических, биологических и некоторых других условиях среды осадконакопления. Но, помимо химических, физико-химических и биологических условий среды осадконакопления, существуют и многие другие требующие определения и учета условия протекания осадочного процесса, в частности, фациально-гидроаэродинамические условия транспортировки и осаждения, климатические и тектоно-геоморфологические условия выветривания и денудации (последние две группы условий касаются, главным образом, областей сноса -- питающих провинций), условия постседиментационного преобразования обломочного вещества и, конечно, условия, объединяемые автором [1, 3] под названием петрофондовых, касающиеся местоположения, генетического типа и, главное, исходного состава пород источников сноса. И обо всех этих условиях обломочные (терригенные) минералы (а во многих случаях только они) могут очень многое рассказать. Обосновать пути решения этих и других геологических вопросов по терригенным минералам -- важнейшая задача данной книги.

* * *

Терригенные минералы, как известно, -- одни из наиболее распространенных компонентов осадочной оболочки Земли, в том или ином количестве присутствующие в ее составе практически повсеместно. Многие из них являются полезными ископаемыми или же непосредственно сопутствуют им и важны как критерии при поисках месторождений. Большое экономическое и геолого-поисковое значение имеют касситерит, золото, платина, алмаз, вольфрамит, тантало-ниобаты, кварц, ильменит, рутил, лейкоксен, циркон, монацит, пироп и многие другие терригенные минералы. Исключительно широки масштабы и разнообразны цели их исследования и практического использования. Результаты изучения терригенных минералов используются в нефтяной геологии и палеогеографии, литостратиграфии и морской геологии, геологии россыпей, структурной геоморфологии и неотектонике, четвертичной геологии и геологии докембрия и многих других областях геологической науки и практики, включая изучение геологической истории развития крупных регионов, осадочной оболочки в целом и всей Земли и установление закономерностей размещения и поиски месторождений полезных ископаемых.

Именно в этом -- в огромном научном и практическом значении терригенной минералогии -- причина сохраняющегося в течение столь длительного времени интереса геологов всех стран к исследованию терригенных минералов и их ассоциаций, причина непрекращающихся попыток добиться существенного прогресса в данной области.

Вместе с тем, несмотря на столь большое научное и практическое значение терригенно-минералогических исследований, их чрезвычайно широкую распространенность и весьма длительную историю их проведения, многие, в том числе важнейшие, вопросы терригенной минералогии всё еще остаются недостаточно разработанными и нуждаются в дальнейшем изучении и обоснованном решении. Прежде всего, это касается самих основ терригенной минералогии, ее исходных положений, на которых базируются терригенно-минералогические методы решения различных геологических вопросов. Н. М. Страхов, Ф. Петтиджон, П. Поттер, Р. Сивер, Дж. Гриффитс, Х. Блэтт, А. Б. Вистелиус и многие другие исследователи неоднократно указывали на нерешенность важнейших проблем терригенной минералогии, их большую сложность и необходимость поиска новых путей в данной области.

Приходится констатировать, что, наряду с некоторым расширением сферы научных и практических приложений терригенно-минералогических методов, происшедшим во второй половине XX в., во многих областях традиционного приложения этих методов (прежде всего, в палеогеографии и литостратиграфии) в последние десятилетия наблюдается значительный спад интереса к этим методам, резкое сокращение объемов их использования, что связано с давно уже нараставшей неудовлетворенностью состоянием этих методов, качеством (прежде всего, степенью доказательности) получаемой с их помощью информации.

Характеризуя современное состояние терригенной минералогии и ее приложений, необходимо отметить, что дело даже не столько в существенном снижении интереса к получению и практическому использованию результатов терригенно-минералогических исследований и свертывании этих исследований (что вполне естественно и неизбежно при современном состоянии теоретического обоснования терригенно-минералогических методов решения различных геологических вопросов), сколько в свертывании теоретических исследований в области терригенной минералогии и ее приложений, без чего, естественно, не приходится рассчитывать на существенный прогресс в данной области.

Как видно, в частности, из приведенного в качестве эпиграфа к данному разделу высказывания Дж. Гриффитса [10, с. 171], имеющиеся в настоящее время оценки терригенно-минералогических методов существенно различны.

Одна из широко распространенных (главным образом, среди специалистов в области терригенной минералогии, "терригенщиков") точек зрения по данному вопросу состоит в том, что обычный, традиционный методический подход к использованию результатов изучения терригенных минералов, разработанный ещё в начале XX в. (а во многом и ещё ранее), вполне позволяет определять источники сноса (генетический тип, состав и местоположение пород областей минерального питания), проводить расчленение и корреляцию разрезов, осуществлять палеотектонические, палеоклиматические и иные реконструкции.

Эта точка зрения представляется, однако, чрезмерно оптимистической, поскольку обычная, традиционная методика терригенно-минералогических исследований и решения различных геологических вопросов по терригенным минералам, по признанию крупнейших специалистов в данной области Ф. Петтиджона, П. Поттера и Р. Сивера [11, с. 225], Дж. Гриффитса [10, с. 121, 186 и др.] и некоторых других, не позволяет осуществить раздельный учет влияния на состав терригенно-минералогических ассоциаций различных геологических факторов (исходный состав пород источников сноса, тектоно-геоморфологические условия денудации и климатические условия выветривания в областях сноса, динамика среды транспортировки и осадконакопления и др.), а без такого учета невозможно обоснованное решение обратной геологической задачи -- по известному составу терригенно-минералогических ассоциаций определить (реконструировать) исходный состав пород источников сноса, климат и другие черты палеогеографии и седиментологии. Как справедливо указывает Дж. Гриффитс [10, с. 121], "совершенно очевидно, что пока не будут должным образом учитываться различные факторы, получаемая петрографическая и петрологическая информация в лучшем случае окажется путанной, а в худшем -- совершенно дезориентирующей". Прежде всего, именно поэтому, по резкой, но вполне справедливой оценке современного состояния палеогеографии по терригенным компонентам, данной А. Б. Вистелиусом [12, с. 28], в настоящее время "наблюдается совершенно естественный спад интереса к палеогеографическим методам, незаслуженный по их возможному эффекту, но вполне объяснимый с позиций примитивности и беспомощности применяемых методов".

Вторая, принципиально иная точка зрения по вопросу оценки современного состояния и возможностей терригенно-минералогических методов распространена, главным образом, среди специалистов в областях приложений терригенной минералогии, т. е. "не-терригенщиков", а палеогеографов, стратиграфов, геологов-нефтяников и др. Она состоит в том, что, в силу влияния на состав терригенно-минералогических ассоциаций многих глубоко различных по своей природе, направленности, времени и месту проявления геологических факторов и самой специфики терригенных минералов и образуемых ими ассоциаций (в частности, в силу обычно наблюдаемой значительной локальной изменчивости содержаний терригенных минералов), обоснованное и эффективное решение вопросов палеогеографии и (или) литостратиграфии (в целом или же только при детальных исследованиях) по терригенным минералам в принципе невозможно.

Эта точка зрения, во всяком случае, в ее крайнем выражении, представляется, однако, чрезмерно пессимистической, поскольку, при всём сказанном выше, совершенствование терригенно-минералогических методов, как будет показано в данной работе, делает вполне возможным раздельный учет влияния различных геологических факторов на состав терригенно-минералогических ассоциаций и, соответственно, вполне реальным обоснованное успешное решение обратной геологической задачи -- расшифровки, реконструкции характера этих факторов по составу присутствующих в отложениях терригенно-минералогических ассоциаций, причем как при региональных исследованиях в пределах обширных областей и крупных стратиграфических подразделений, так и (ничуть не в меньшей мере) при сколь угодно детальных исследованиях в пределах сколь угодно малых локальных участков и интервалов разреза.

Отмеченные выше две точки зрения на методы, используемые терригенной минералогией при решении различных геологических вопросов, при всех принципиальных различиях между этими точками зрения, сходятся в одном -- они не способствуют развитию и совершенствованию терригенной минералогии и её методов, поскольку либо не усматривают какой-либо необходимости в этом, либо не видят возможности для этого и, более того, исключают саму возможность существенного совершенствования терригенно-минералогических методов, повышения их обоснованности и эффективности.

Вместе с тем, наряду с отмеченными двумя точками зрения о современном состоянии, возможностях и перспективах развития прикладной терригенной минералогии и используемых ею методов решения палеогеографических, корреляционно-стратиграфических и других геологических вопросов, существует и третья, представляющаяся и более реалистической, более соответствующей действительному положению вещей, и более полезной, более продуктивной. Высказанная в различные годы Х. Блэттом, А. Б. Вистелиусом, А. Г. Коссовской, Ф. Петтиджоном, П. Поттером, Р. Сивером, Н. М. Страховым и рядом других весьма авторитетных специалистов, эта точка зрения достаточно негативно оценивает состояние данной области геологии и указывает на необходимость и, в то же время, возможность её существенного развития и совершенствования, особенно в части обоснованности терригенно-минералогических методов и, соответственно, объективности, доказательности и однозначности получаемых с их помощью результатов.

Успешное решение этих задач возможно лишь на пути существенного развития и совершенствования фундаментальных основ терригенной минералогии -- исходного базиса терригенно-минералогических методов и их приложений. Именно этому, прежде всего, и посвящена данная монография.


 Об авторе

Михаил Григорьевич БЕРГЕР

Доктор геолого-минералогических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники Республики Северная Осетия -- Алания, академик РАЕН. Руководитель отдела Международного инновационного научно-технологического центра "Устойчивое развитие горных территорий" (г. Владикавказ), главный научный сотрудник Центра геофизических исследований Владикавказского научного центра РАН и Правительства Республики Северная Осетияя-- Алания. Автор более 200 опубликованных работ в различных областях геологии и других наук о Земле.

 
© URSS 2016.

Информация о Продавце