Основы генетической интерпретации данных гранулометрического анализа

В связи с ограниченным объемом данных учебных материалов проблема генетической интерпретации гранулометрических анализов и количественных гранулометрических характеристик подробно не рассматривается. Эта проблема чрезвычайно сложна и многогранна и неоднократно обсуждалась в трудах многих исследователей. Здесь мы остановимся на наиболее общих вопросах, касающихся, главным образом, практических приемов использования результатов гранулометрических анализов для характеристики зернового состава песчаных пород в связи с условиями их формирования.

Как уже отмечалось выше (раздел 1), многими исследователями разработаны различные методы использования данных гранулометрических анализов и количественных гранулометрических характеристик для определения условий образования песчаных пород. Для удобства сравнения образцов пород между собой по их зерновому составу предложены различные способы изображения результатов анализов (кривые распределения, кумулятивные кривые, гистограммы и др.). Для большей объективности в оценках были введены определенные количественные параметры и коэффициенты, характеризующие изучаемые породы с разных сторон. На основе наиболее «значимых» параметров строятся диаграммы, на которых выделяются поля, соответствующие тем или иным условиям накопления (Л.Б.Рухин) либо переноса (Р.Пассега) осадков.

В настоящее время, однако, можно утверждать, что проблема генетической интерпретации результатов гранулометрических анализов (в том числе и на основе использования так называемых количественных параметров и коэффициентов) очень далека еще от своего удовлетворительного разрешения. Такое положение объясняется, по-видимому, тем, что зерновой состав осадка зависит от очень большого числа факторов. Это и влияние грансостава исходного вещества в области размыва (переотложения), и способа переноса (мутьевые потоки, разные виды суспензий, перекатывание частиц по дну), способа осадконакопления (осаждение в спокойной среде, при колебательных движениях или поступательных, которые могут быть турбулентными или ламинарными), и многое другое.

Кроме того, мнения о самой возможности использования гранулометрических коэффициентов и параметров весьма противоречивы. Одни ученые нашли возможным использование только отдельных определенных коэффициентов: например, коэффициента асимметрии, который, по их мнению, для аллювиальных песков характеризуется положительными значениями, а для прибрежно-морских – отрицательными, Мd характеризует силу и скорость потока, S0 – характеризует дальность переноса, (Cadigan R.A., 1961, Duane D.B., 1964, Martins L.R., 1965). Другие считают, что сами по себе значения статистических коэффициентов Ma (средняя арифметическая), (стандартное отклонение) ,Ka (коэффициент асимметрии)и E (эксцесс) не дают возможности различать отдельные генетические типы осадков между собой.

Отдельно следует остановиться на гранулометрических количественных параметрах и коэффициентах. Действительно, гранулометрические параметры и коэффициенты отражают лишь в обобщенном виде отдельные стороны более сложной, но зато и более полной реальной картины распределения зерен по классам крупности. Введение их было обусловлено понятным стремлением исследователей перейти от качественной характеристики образца породы к ее количественной характеристике (как к более «компактной» и «объективной»). Характеристика образца породы в виде цифровых значений содержания многих размерных фракций является достаточно громоздкой, а поэтому неудобной для восприятия и сравнения. К тому же большое количество результатов анализов трудно (или невозможно) удержать в поле зрения и памяти. Упрощенная характеристика образца в виде нескольких параметров делает процесс сравнения более удобным. Однако следует иметь в виду, что при этом неизбежно теряется часть информации. По меткому выражению В.Тэннера [13], гранулометрические коэффициенты «маскируют столько же информации, сколько ее предоставляют». Тем не менее, в большинстве случаев применение этих коэффициентов является целесообразным. Мы считаем необходимым обратить внимание на следующие условия применения гранулометрических параметров и коэффициентов. Во-первых, они должны применяться грамотно, а во-вторых – в комплексе с другими более полными данными гранулометрии.

Чтобы эффективно использовать гранулометрические коэффициенты, нужно знать законы распределения величин вообще и обломочных частиц в частности. Необходимо иметь четкие представления о том, какие коэффициенты и в какой мере могут быть применимы в каждом конкретном случае. К сожалению, приходится констатировать, что на практике чаще они применяются не на основе теории, а скорее интуитивно. Это обстоятельство может послужить причиной неверных выводов. Дело в том, что некоторые параметры и коэффициенты не всегда достаточно адекватно отражают свойства образца. Например, использование коэффициента асимметрии (Sk) и эксцесса (E), как уже упоминалось, полезно при исследовании свойств пород с нормальным распределением и лишено смысла в применении к распределениям иного рода и т.д.

Средняя арифметическая (Ма) и медиана (Мd) хорошо отражают свойства однородных совокупностей (в нашем случае это хорошо сортированные пески, имеющие одновершинную кривую распределения). Использовать их для характеристики плохо сортированных пород просто нелепо, так частицы со средним размером в таком образце могут оказаться в минимальном количестве, а сложен он будет значительно более крупными и мелкими зернами. В таком случае более правильное представление о породе дает использование моды (Мо), поскольку она соответствует размеру самой значимой по содержанию фракции. Следует иметь в виду, что одно и то же значение среднего размера зерен может быть у пород, существенно отличающихся по гранулометрическому составу. Вот почему гранулометрические коэффициенты и параметры следует использовать обязательно в комплексе с данными, отражающими полностью гранулометрический состав образцов (такими, как кривые распределения, гистограммы, графики распределения размерных фракций в геологическом разрезе и т.д.).

Рассмотрим теперь некоторые конкретные примеры и основные приемы интерпретации гранулометрических анализов по их изображениям, построенным нами по данным, содержащимся в таблице 1.

Кривые распределения являются, пожалуй, наиболее удобной для восприятия и сравнения между собой формой изображения гранулометрических анализов. Они содержат полную количественную информацию о распределении в каждом образце всех выделенных размерных фракций. Их удобно сравнивать между собой, поскольку эта форма изображения позволяет нанести на один чертеж множество кривых. Попутно отметим, что гистограммы, которые содержат ту же информацию, меньше пригодны для сравнения, так как их нельзя нанести каждую поверх другой, а только рядом друг с другом.

По диаграмме кривых распределения можно быстро качественно определить основные параметры образца: содержание размерных фракций, сортировку материала, степень симметричности в распределении частиц относительно главной фракции и др. В хорошо сортированных породах резко обособляется один положительный пик, а остальные выражены значительно слабее. У плохо отсортированных песков, напротив, выделяется несколько приблизительно одинаковых по величине пиков.

Ранее уже отмечалось, что такой параметр, как средний размер зерен, отвечает реальным свойствам образца только для хорошо отсортированных пород.

Кумулятивные кривые существенно расширяют наши возможности в количественной оценке результатов гранулометрических анализов. Сложность или простота формы кривой прямо определяется степенью ее сортировки: чем лучше сортировка, тем проще кривая; и наоборот: чем хуже сортировка, тем больше у кривой изгибов-ступенек. Крутизна наклона кривой особенно между ординатой 25%(Q₃) и ординатой 75%(Q₁) также связана с сортировкой породы. Именно величиной этих квартилей определяется коэффициент сортировки So. Поскольку So = , величина коэффициента сортировки не может быть <1 и чем она, больше, тем хуже сортировка вещества, тем положе нарастающая кривая. Положение кривой вдоль оси Х определяется величиной зерен. Чем меньше средний размер зерен (медиана), тем правее абсцисса, соответствующая ординате 50%, то есть медиане и наоборот. Диаграммы кривых распределения и кумулятивных кривых позволяют проанализировать сами кривые, определить количественные параметры проб, выделить типы кривых, а, стало быть, в общем плане установить число отличающихся обстановок осадконакопления. Однако вне поля зрения остается, как конкретно эти обстановки сменяют друг друга во времени (в геологических разрезах). Увязать между собой все разрозненные данные можно, построив диаграмму распределения размерных фракций в геологическом разрезе и параллельно в том же масштабе «присоединив» к ней графики изменения различных количественных параметров. В данном случае диаграмма сопровождается графиками изменения медианного размера, коэффициента сортировки и коэффициента асимметрии. На таких изображениях результатов гранулометрических анализов наглядно может быть представлена практически вся, полученная в ходе исследования структурных особенностей пород, информация. Здесь можно проследить, как изменяется содержание любой отдельно взятой размерной фракции или нескольких любых фракций в ходе накопления изучаемой толщи. Параллельно здесь же для каждого образца показаны основные количественные параметры или коэффициенты.

Поиск по сайту: