Литология

ЛИТОЛОГИЯ (от греческого lithos — камень и logos — слово, учение * а. lithology; н. Lithologie; ф. lithologie; и. litologia) — наука о современных осадках и осадочных породах, их составе, строении, происхождении и закономерностях пространственного размещения.

Литология как одна из отраслей геологии обособилась в конце 19 — начале 20 веков в результате стратиграфического, палеогеографического и других исследований, сопровождавшихся изучением вещественного состава осадочных пород и связанных с ними полезных ископаемых. Большое значение для обособления литологии имели материалы, полученные английской океанографической экспедицией на судне "Челленджер" (американский учёный Дж. Меррей, бельгийский — А. Ренар, 1891), а также исследования немецкого геолога Й. Вальтера (1893-94), посвященные вопросам осадочного породообразования. Благодаря работам русских (П. А. Земятченский, Я. В. Самойлов, В. Н. Чирвинский, А. П. Карпинский, А. П. Павлов и др.) и зарубежных (английский учёный Г. Сорби, американские — Дж. Баррелл, французкий — Л. Кайё, В. Воган, немецкий — Г. Потонье и др.) учёных литология в 1910-е годы оформилась в качестве самостоятельной науки. Большой вклад в её дальнейшее развитие внесли советские (А. Д. Архангельский, А. Н. Заварицкий, Д. В. Наливкин, М. С. Швецов, В. П. Батурин, Л. В. Пустовалов, Н. М. Страхов, Л. Б. Рухин и др.), американские (У. Твенхофел, У. Крумбейн, Ф. Петтиджон и др.) и другие зарубежные учёные. Особенно интенсивное развитие литологии началось в CCCP после 1-го литологического совещания (1952), на котором были обсуждены достижения литологии за весь прошедший период и намечена программа дальнейших исследований.

Современная литология тесно соприкасается со стратиграфией, тектоникой, палеогеографией, геохимией, минералогией, геологией полезных ископаемых, гидрогеологией, инженерной геологией, морской геологией, палеонтологией, климатологией, почвоведением, а также с циклом физико-химических и математических наук.

Главные задачи литологии заключаются в выявлении закономерностей распределения различных типов осадочных пород и полезных ископаемых в общем ходе процессов породообразования на протяжении геологической истории Земли, в стратификации и корреляции разрезов. Основным путём решения этих задач является генетический (фациальный) анализ осадочных пород, их естественных парагенетических сочетаний — осадочных формаций, палеогеографических обстановок их накопления. Существенные успехи, достигнутые советскими учёными в этом направлении, нашли своё выражение в ряде атласов литолого-палеогеографических карт, составленных как для CCCP в целом, так и для отдельных его регионов (А. П. Виноградов, В. Н. Верещагин, А. В. Хабаков, 1960-72), а также для всего мира (А. Б. Ронов, К. Б. Сеславинский, В. Е. Хаин). Подготовлены такие атласы и для ряда зарубежных территорий. Их значение состоит в том, что они дают общий прогноз размещения многих видов полезных ископаемых, связанных с осадочными породами. Одна из важнейших задач литологии — разработка теории литогенеза. В создании этой теории ведущая роль принадлежит советскому учёному Н. М. Страхову, разработавшему (1956-76) учение о 5 основных типах литогенеза (ледовом, гумидном, аридном, вулканогенно-осадочном и океанском) и их эволюции в истории Земли. Важное значение для развития теоретических представлений об осадочном процессе в целом имело изучение кор выветривания (И. И. Гинзбург и др.), условий образования и закономерностей размещения в них полезных ископаемых. Весьма широко литология изучает современные осадки и условия их образования как на суше (Е. В. Шанцер и др.), так и на морском дне (П. Л. Безруков, А. П. Лисицын, И. О. Мурдмаа и др.). Большое значение для развития литологии имели работы по глубоководному бурению в океанах с корабля "Гломар Челленджер" (Deep Sea Drilling Project, с 1968). Наибольшее число работ по литологии посвящено исследованию вещественного состава, структур и текстур осадочных пород, закономерностей их размещения и изменений в конкретных регионах. Относительно новое направление литологии — изучение древних (докембрийских) глубоко метаморфизованных осадочных пород (А. В. Сидоренко и др.). Эти породы сохраняют некоторые первично-осадочные черты и их выявление позволяет восстановить условия древнего осадконакопления, установить закономерности развития земной коры в докембрии и связанного с ними рудообразования.

Выявление вторичных изменений осадочных пород при погружении их в более глубокие горизонты литосферы с помощью так называемого стадиального анализа (см. Катагенез, Метагенез, Эпигенез) — одна из актуальных задач литологии, особенно в нефтяной геологии (А. Г. Коссовская, Н. В. Логвиненко и др.). В 60-70-х годах 20 века широко развернулось изучение литологии вулканогенно-осадочных пород, распространённых главным образом в геосинклинальных областях (Г. С. Дзоценидзе, И. В. Хворова и др.). Выяснение роли вулканогенно-осадочного литогенеза в общем породообразовании — также одна из важнейших задач литологии.

Методы исследования в литологии разнообразны, среди них — полевые и лабораторные работы, методы обобщения материалов. Литологические полевые работы характеризуются более детальным описанием состава и строения осадочных пород, тщательными наблюдениями за органическими остатками, их сохранностью, замещением другими минералами, распределением, количественными соотношениями и условиями захоронения. Проводится определение состава и других свойств осадочных пород в буровых скважинах на основании выявления физических параметров пород разреза (например, каротажные диаграммы). Лабораторные работы включают аналитические исследования и эксперимент: моделирование и исследование физико-химических условий среды осадкообразования (физические и математические модели). Основные лабораторные методы — микроскопический и химический.

Для определения минерального состава породы в зёрнах применяется иммерсионный метод, основанный также на оптических свойствах минералов. Для разделения зёрен рыхлых пород по гранулометрическому составу используется гранулометрический анализ. Термический анализ позволяет определять поведение минералов, слагающих некоторые осадочные породы, при нагревании до 1000°С и выше. Для исследования тонкодисперсных (глинистых, кремнистых, карбонатных и др.) пород используются рентгеноструктурный анализ, а также электронная микроскопия, имеющие особенно важное значение для диагностики минерального состава пород и для исследования изменений отдельных минеральных видов на разных стадиях литогенеза. Широко применяются такие методы, как рентгеноспектральный, люминесцентный, газовообъёмный анализы, используемые для решения строго определённых задач литологии.

Главные методы обобщения при генетическом изучении осадочных пород — фациальный и формационный анализ, а также сравнительно-литологический метод, особенно полно разработанные в CCCP на примере угленосных толщ (Ю. А. Жемчужников, Г. Ф. Крашенинников, П. П. Тимофеев и др.), а также других осадочных образований. Для обобщения материалов лабораторных исследований существует ряд методов графического выражения результатов (различные диаграммы, кумулятивные кривые и т.д.), а также приёмов математического анализа и аналитического моделирования седиментогенеза. По результатам полевых и лабораторных исследований составляются литологические колонки и фациальные профили, а также литолого-фациальные карты разных масштабов. В 60-70-е года из литологии выделились новые самостоятельные научные дисциплины: геохимия осадочных пород и руд и органическая геохимия.

Литология интенсивно развивается во всех странах, имеющих геологическую службу. В CCCP периодически созываются Всесоюзные литологические совещания. "Труды" совещаний и тематических семинаров регулярно публикуются. В 1956 при Отделении геологии, геофизики и геохимии Академии Наук CCCP создана Комиссия по осадочным породам, ныне преобразованная в Межведомственный литологический комитет. С 1963 в CCCP выходит журнал "Литология и полезные ископаемые" (полностью переводится на английский язык и издаётся также в США). Вопросы литологии обсуждаются на сессиях Международного геологического конгресса (созываемых один раз в 3-4 года). В 1952 создана Международная ассоциация седиментологов, регулярно организующая конгрессы, в работе которых с 1958 принимают участие и делегации литологов CCCP. Среди зарубежных журналов, публикующих статьи по литологии, наиболее известны "Journal of Sedimentary Petrology" (Tulsa, с 1931), "Sedimentary Geology" (Amst., с 1967), "Marine Geology" (Amst., с 1964), "Sedimentology" (Oxf., с 1952).