Литология горной породы — это описание ее физических характеристик, видимых на обнажениях , в ручных образцах или образцах 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 .
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 по 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, которые имеют видимые минеральные зерна ( фанеритовые породы), классифицируются как интрузивные , а те, которые являются стеклообразными или очень мелкозернистыми ( афанитовые ), классифицируются как экструзивные породы . 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 формируются конкретные минералы. [15] Существуют дополнительные названия метаморфических пород, такие как зеленый сланец (метаморфизованный базальт и другие экструзивные магматические породы) или кварцит (метаморфизованный кварцевый песок). [16]
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 зерна ), в то время 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]
В породах, в которых минеральные зерна достаточно велики, чтобы их можно было идентифицировать с помощью ручной лупы, видимая минералогия включается в описание. В случае, если толщи, возможно, включают карбонаты , сцементированные кальцитом породы или породы с возможными кальцитовыми жилами, обычно проверяется наличие кальцита (или других форм карбоната кальция ) с использованием разбавленной соляной кислоты и ищется вскипание . [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] Аналогичным образом метаморфические фации, которые показывают степень, в которой порода подвергалась воздействию тепла и давления и, следовательно, важны для классификации метаморфических пород, определяются путем наблюдения за минеральными фазами, присутствующими в образце. . [15]
Цвет камня или его составных частей является отличительной характеристикой некоторых горных пород и всегда регистрируется, иногда в сравнении со стандартными цветовыми таблицами, например, составленными Комитетом по диаграммам цвета камней Геологического общества Америки на основе цветовой системы Манселла. . [21]
Ткань камня описывает пространственную и геометрическую конфигурацию всех составляющих его элементов. В осадочных породах основной видимой тканью 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 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 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]
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 , мелкомасштабные структуры, такие как асимметричные будины [26] и микроскладки , используются для определения направления смещения по зоне. [27] В магматических породах мелкомасштабные структуры в основном наблюдаются в лавах , таких как пахоэхо и базальтовые потоки Аа, [28] и подушки , демонстрирующие извержения внутри водоема или подо льдом. [29] [30] [31]
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]