ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» г. Тюмень Контрольная работа по дисциплине «Геология» Осадочные горные породы Выполнил: студент 1 курса группы НР(до)зс-10-1 Борисов Александр Николаевич Зачётная книжка №33 Научный руководитель: Папин Юрий Семенович ТЮМЕНЬ, 2011 1 ОГЛАВЛЕНИЕ ДИАГЕНЕЗ .................................................................................................................. 5 КАТАГЕНЕЗ ................................................................................................................ 7 ФОРМЫ ЗАЛЕГАНИЯ ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД ................................... 7 ПЛАСТ ....................................................................................................................... 10 ПЛИКАТИВНЫЕ ДИСЛОКАЦИИ ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД ............. 14 ЭЛЕМЕНТЫ СКЛАДКИ .......................................................................................... 15 КЛАССИФИКАЦИЯ СКЛАДОК ............................................................................ 18 ДИЗЪЮНКТИВНЫЕ ДИСЛОКАЦИИ ................................................................... 20 КЛАССИФИКАЦИЯ ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД ПО ПРОИСХОЖДЕНИЮ ............................................................................................... 22 КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕРРИГЕННЫХ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД ........................ 23 ЛИТЕРАТУРА ........................................................................................................... 25 Борисов А. Н. НР(до)зс-10-1 2 Осадочные горные породы Осадочные горные породы, горные породы, возникшие путём осаждения вещества в водной среде, реже из воздуха и в результате деятельности ледников на поверхности суши, в морских и океанических бассейнах. Осаждение может происходить механическим путём (под влиянием силы тяжести и изменения динамики среды), химическим (из водных растворов при достижении ими концентраций насыщения и в результате обменных реакций), а также биогенным (под влиянием жизнедеятельности организмов). В зависимости от характера осаждения О. г. п. разделяются на обломочные, химические и биогенные. Рис. 1 Обломочная осадочная горная порода Источником вещества для образования осадочных горных пород. являются: продукты выветривания магматических, метаморфических и более древних осадочных пород, слагающих земную кору; растворённые в природных водах компоненты; газы атмосферы; продукты, возникающие при жизнедеятельности организмов; вулканогенный материал (твёрдые частицы, выброшенные вулканами, горячие водные растворы и газы, выносимые вулканическими извержениями на поверхность Земли и в водные бассейны). В современных океанических осадках (красная глубоководная глина, ил и др.) и в древних осадочных породах встречается также космический материал (мелкие шарики никелистого железа, силикатные шарики, кристаллы магнетита и т.п.). Кроме того, в составе осадочных горных пород, как правило, присутствуют органические остатки (растит. и животного происхождения), синхронные времени их образования, реже более древние (переотложенные). Некоторые Борисов А. Н. НР(до)зс-10-1 3 осадочные горные породы (известняки, угли, диатомиты и др.) целиком сложены органические остатками. Размер частиц (зёрен), их форма и взаимное сочетание определяют структуру осадочных горных пород. Осадочные горные породы образуют пласты, слои, линзы и др. геологические тела разной формы и размера, залегающие в земной коре нормально-горизонтально, наклонно или в виде сложных складок. Внутреннее строение этих тел, обусловливаемое ориентировкой и взаимным расположением зёрен (или частиц) и способом выполнения пространства, называется текстурой осадочных горных пород. Для большинства этих пород характерна слоистая текстура; типы текстуры зависят от условий их образования (главным образом от динамики среды). Образование осадочных горных пород происходит по следующей схеме: возникновение исходных продуктов путём разрушения материнских пород, перенос вещества водой, ветром, ледниками и осаждение его на поверхности суши и в водных бассейнах. В результате образуется рыхлый и пористый насыщенный водой осадок, сложенный разнородными компонентами. Он представляет собой неуравновешенную сложную физико-химическую (и частично биологическую) систему, с течением времени постепенно превращающуюся в осадочную породу. Классификация осадочных горных пород основана на их составе и генезисе. В связи с тем, что большинство пород полигенно, т. е. одна и та же осадочная порода может образоваться при различных процессах (например, известняки могут быть обломочными, хемогенными или органогенными), при выделении основных групп пород учитывается их состав. Различают свыше десяти групп осадочных горных пород: обломочные, глинистые, глауконитовые, глинозёмистые, железистые, марганцевые, фосфатные, кремнистые, карбонатные, соли, каустобиолиты и другие. Кроме основных групп, существуют породы смешанного состава — переходные между обломочными и карбонатными, карбонатными и кремнисгыми и т.п., а также вулканогенно-осадочные породы, представляющие собой смесь обломочноосадочного материала и твёрдых продуктов выбросов вулканов (см. также Пирокластические породы). Более детальное подразделение в пределах выделенных трупп проводится по структуре (размеру зёрен), минеральному составу и генезису. По химическому составу осадочные горные породы отличаются от магматических пород гораздо большей дифференцированностью, широким диапазоном колебаний в содержании породообразующих компонентов, повышенным содержанием воды, углекислоты, органического углерода, кальция, серы, галоидов, а также высокими значениями отношения окисного железа к закисному. Среди осадочных горных пород преобладают глинистые (глины, аргиллиты, глинистые сланцы — около 50%), песчаные (пески и Борисов А. Н. НР(до)зс-10-1 4 песчаники) и карбонатные (известняки, доломиты и др.) — примерно поровну, в сумме около 45%; на остальные типы приходится менее 5%. Образование и размещение на поверхности Земли осадочных горных пород определяется главным образом климатическими и тектоническими условиями. Так, в областях гумидного климата (влажного и тёплого) образуются глинозёмистые, железистые, марганцевые породы и различные каустобиолиты; для аридных (засушливых) областей характерны отложения доломитов, гипса, галита, калийных солей, красноцветных пород; для нивальных областей (полярных и высокогорных) — продукты физического выветривания, представленные различными обломочными породами. Влияние тектонического режима не менее важно. В геосинклиналях накапливаются мощные толщи осадочных горных пород, которые, как правило, характеризуются изменчивостью в пространстве и пёстрым (многокомпонентным) составом обломочного и др. материала, наличием пластов вулканогенно-осадочных пород и т.п. Наоборот, на платформах залегают небольшие по мощности толщи осадочных горных пород, часто с пластами, выдержанными в пространстве, с однородным (однокомпонентным) составом обломочного материала и т.п. Поскольку условия осадконакопления в прежние геологические эпохи (особенно в фанерозое) были близки или аналогичны современным, картина современного размещения типов пород на поверхности Земли позволяет восстанавливать палеогеографическую и палеотектоническую обстановку геологического прошлого. Осадко- и породообразование — процесс периодический: формирование сходных типов пород и их парагенетических ассоциаций (формаций) многократно повторяется во времени, что связано с периодическими (долговременными) изменениями климата и геотектонических движений. Наряду с этим наблюдается также постепенное изменение условий осадконакопления на протяжении всей истории развития земной коры. Эволюция осадконакопления связана с изменением состава вод Мирового океана, атмосферы,. эволюцией органического мира, преобразованиями структуры земной коры, а также с изменением (увеличением) общего количества осадочных горных пород на поверхности Земли. Борисов А. Н. НР(до)зс-10-1 5 Рис. 2 Осадочные горные породы Осадочные горные породы составляют около 10% массы земной коры и покрывают 75% поверхности Земли. Основная их масса сосредоточена на материках (500 млн. км3) и континентальных склонах (190 млн. км3), тогда как на дно океанов приходится 250 млн. км3. В пределах материков около 75% объёма всех осадочных горных пород приурочено к геосинклинальным областям и около 25% — к платформам. Свыше 75% всех полезных ископаемых, извлекаемых из недр Земли (уголь, нефть, соли, руды железа, марганца, алюминия, россыпи золота и платины, фосфориты, строительные материалы и др.), заключено в осадочных горных породах. Диагенез Диагенез – совокупность природных процессов преобразования рыхлых осадков на дне водных бассейнов в осадочные горные породы в условиях верхней зоны земной коры. Понятие Д. введено в науку немецким геологом В. Гюмбелем (1888), который вкладывал в него всю совокупность изменений осадка от первоначального его вида вплоть до превращения в метаморфические горные породы. Позднее (немецким геологом Й. Вальтером, советским геологом А. Е. Ферсманом и др.) понятие "диагенез" было сужено. Под диагенезом понимается только преобразование осадка в собственно осадочную породу. Более поздние превращения осадочной породы относятся к стадиям катагенеза и метагенеза. Д. мыслится при этом как этап физико-химического Борисов А. Н. НР(до)зс-10-1 6 уравновешивания осадка, представляющего собой первоначально неравновесную физико-химическую систему, резко обводнённую и богатую органическим веществом как живым (бактерии), так и мёртвым. На самом раннем этапе процесса уравновешивания организмы поглощают свободный кислород иловой воды, после чего начинается редукция окислов Fe3+, Mn4+, V5+ и др., а также SO42-. Среда из окислительной превращается в восстановительную. Имеющиеся в осадке твёрдые биогенные фазы SiO2, СаСО3, MgCO3, SrCO3 и др. веществ, длительно соприкасавшихся с ненасыщенной ими водой, постепенно растворяются до стадии полного насыщения растворов. Одновременно между катионами, находящимися в поглощённом состоянии на мицеллах глинистых минералов, и катионами иловой воды происходит обмен. Органическое вещество, разлагаясь, частично переходит в газы (CO2, NH3, H2S, N2, СН4), воднорастворимые соединения, накапливающиеся в воде, а также в более устойчивые соединения, сохраняющиеся в твёрдой фазе осадка. В итоге этих процессов водный раствор, пропитывающий осадок, особенно глинистый, меняет свой состав. Количество сульфатов в водном растворе резко уменьшается, повышается щёлочность и происходит обогащение Fe2+, Mn2+, SiO2 и органическим веществом. Вместо O2 накапливаются H2S, CH4, CO2, NH3, Н2 и др. Т. о. возникает геохимический мир, резко отличный от геохимического мира наддонной воды. Формирование специфических иловых растворов сопровождается двумя процессами. Первый заключается в обмене веществ между наддонной водой и иловым раствором. При этом исчезающие из осадка в ходе Д. O2 и SO42- (а вместе с сульфатным ионом также Ca2+ и Mg2+) интенсивно диффундируют в иловый раствор из наддонной воды и поглощаются илом, а газы (CО2, NH3 и др.), накопившиеся в илах, вместе с Fe2+, Mn2+, SiO2, CaCO3 и др. компонентами медленно диффундируют в наддонную воду. Обмен веществ захватывает осадок на глубину 2—4 м. В результате второго процесса, протекающего только в илах, происходит осаждение из иловой воды тех комбинаций ионов, которые пересыщают её. Образуются аутигенные минералы — глауконит, фосфориты, сидерит, родохрозит, сульфиды Fe, Pb, Zn, Cu, вивианит, цеолиты и др. Различают два этапа диагенетического минералообразования: окислительный, приуроченный к самой верхней плёнке осадка, ещё содержащей свободный O2, и восстановительный, охватывающий более глубокие слои, лишённые O2, и характеризующийся редукционными процессами. Образованием диагенетических минералов, однако, процесс уравновешивания в осадках не заканчивается. Пестрота физико-химической обстановки (по pH, Eh концентрации ионов) в разных частях осадка приводит к перераспределению вновь возникших диагенетических минералов. Образуются их стяжения: пятна, линзы, конкреции, пластообразные тела и др. Этот более поздний этап Д. получил название этапа перераспределения вещества. Он имеет большое значение в формировании рудных месторождений многих элементов: Р, Mn, Pb, Cu, Zn и др. Одновременно с формированием диагенетических минералов осадок теряет свободную воду и несколько уплотняется вначале Борисов А. Н. НР(до)зс-10-1 7 локально и пятнами, а затем на более поздних стадиях — катагенеза и метагенеза — происходит его сплошное уплотнение. Катагенез Катагенез (от греч. kata — приставка, означающая движение вниз, усиление, переходность или завершение процесса, и... генез) – это совокупность природных процессов изменения осадочных горных пород после их возникновения из осадков в результате диагенеза и до превращения в метаморфические породы. Некоторые геологи (Н. М. Страхов и др.) выделяют стадию метагенеза — промежуточную между К. и собственно метаморфизмом. Впервые термин "К.", обозначающий совокупность химических преобразований горной породы после перекрытия её слоями нового осадка, был предложен А. Е. Ферсманом в 1922. Термин "К." постепенно вытесняет другие названия постдиагенетических процессов (например, эпигенез). Главными факторами К. (включая стадию метагенеза в понимании Н. М. Страхова) являются: температура, достигающая на глубине 8—12 км, на границе с зоной метаморфизма, 300—350 °С; давление, которое на этих глубинах доходит до 180—290 Мн/м2 (1800—2900 ат), и поровые воды (растворы), взаимодействующие с пропитанными ими породами. Важным следствием К. является уплотнение пород, протекающее сначала без, а затем с нарушением их структуры. К концу стадии пористость песчаников, алевролитов, аргиллитов обычно не превышает 1—2%. Выжимается и удаляется вся свободная, а затем и связанная вода. Минеральный состав терригенных пород претерпевает усиливающиеся с глубиной и возрастом изменения — одни минералы растворяются, другие отлагаются. Широко развито регенерационное обрастание зёрен кварца, хлоритизация, альбитизация, цеолитизация. Возникают новые текстуры: микростилолитовые швы, вдавливание одних зёрен песчаников в другие и т.д. Органическое вещество, теряя СО2 и углеводороды, преобразуется до стадий полуантрацитов. Знание закономерностей К. имеет большое практическое значение, например для оценки перспектив нефтеносности осадочных толщ, для прогнозирования свойств (марок) углей ископаемых, стройматериалов и т.д. Формы залегания осадочных горных пород Борисов А. Н. НР(до)зс-10-1 8 Осадочные и метаморфические горные породы залегают обычно в виде слоев или пластов, ограниченных приблизительно параллельными поверхностями. Осадочные породы при ненарушенном первоначальном их залегании располагаются почти горизонтально (рис. 1), реже они имеют первичный наклон в одну сторону или изгибы, обусловленные рельефом той поверхности, на которой отлагались. Нарушения первоначального З. г. п. или их дислокации вызываются двумя причинами: эндогенными, к которым относятся тектоническим движения, и экзогенными, как, например, деятельность поверхностных и особенно грунтовых вод, вызывающих оползни, обвалы, растворение пород и др. По условиям накопления осадочных горных пород выделяют 3 вида З. г. п.: Трансгрессивное залегание, Регрессивное залегание и Миграционное залегание. По характеру нарушений различают 3 главные группы З. г. п.: складчатые, или пликатявные (без разрыва сплошности пластов), разрывные, или дизъюнктивные (с разрывом), и формы нарушения, связанные с внедрением (прорывом) магматических масс или высокопластичных пород (соли, гипсы) в ранее образовавшиеся толщи горных пород. Среди складчатых форм нарушенного З. г. п. выделяются: односторонний наклон пластов под различными углами (моноклинальное залегание), изгибы пластов с образованием складок самых разнообразных размеров и форм (антиклинальные, синклинальные, прямые, косые, опрокинутые и др.). Среди разрывных нарушений выделяются крутопадающие нарушения, вызывающие разрыв сплошности пластов с движением прилегающих блоков пород в вертикальном, горизонтальном либо наклонном направлениях (сбросы, взбросы, сдвиги, раздвиги, надвиги). Крупные, пологонаклонённые или горизонтальные разрывы со смещением на десятки км носят название покровов или Шарьяжей. К прорывающим формам З. г. п. в осадочных толщах относятся диапировые складки (складки «с протыкающим пластичным ядром») и складки, возникающие при внедрении магматических расплавов. При наличии разновозрастных комплексов слоев различают 2 основных типа З. г. п.: Согласное залегание и Несогласное залегание. Эти термины используются для определения стратиграфических и структурных взаимоотношений. Стратиграфическое согласное залегание характеризует непрерывность накопления пород; при стратиграфическом несогласии в осадочных, вулканогенных и метаморфических толщах выпадают отдельные стратиграфические подразделения (рис. 2). При структурном согласном Борисов А. Н. НР(до)зс-10-1 9 залегании комплексы пород разного возраста залегают друг на друге параллельно и комплекс верхних слоев повторяет формы залегания нижних. При структурном несогласном залегании нижний и верхний комплексы залегают различно, причём основание верхнего комплекса перекрывает различные слои нижнего комплекса, обычно имеющие более крутые углы наклона (рис. 3). Размещение слоев на косо срезанной эрозионными процессами поверхности более древней толщи называется прислонённым залеганием или прилеганием, а заполнение впадин в древнем комплексе пород более молодыми слоями, отложенными быстро наступающим морем, — ингрессивным залеганием. Магматические горные породы имеют разнообразные формы залегания. Излившиеся на поверхность земли лавы застывают в виде потоков и покровов (эффузивные горные породы); при застывании магмы на небольшой глубине от поверхности земли образуются штоки, жилы, дайки, плитообразные пологие тела (силлы), лакколиты (экструзивные и гипабисальные горные породы). При остывании магмы на значительных глубинах (более 1,5—2 км) образуются штоки и батолиты (интрузивные горные породы). Положение в пространстве отдельных слоев и комплексов определяется измерением т. н. элементов залегания горных пород: направления простирания, направления падения и угла падения. Эти элементы либо замеряются с помощью горного компаса, либо вычисляются путём геометрических построений по данным структурных карт или отметок пластов, вскрытых на глубине буровыми скважинами. Совокупность вопросов, относящихся к З. г. п., изучается структурной геологией. Рис. 3. Горизонтальное залегание осадочных пород: 1 — белый мел; 2 — кварцевый песчаник; 3 — песчанистая глина; 4, 5, 6 — песчаник с различными прослоями; 7, 8, 9, 10 Борисов А. Н. НР(до)зс-10-1 10 — известняк с прослоями гипса и др.; 11 — рухляки; 12 — оолитовый известняк. Рис. 4 Несогласное залегание горных пород (стратиграфическое несогласие): А — древняя толща; Б — молодая толща; а — а — поверхность перерыва (размыва). Рис. 5 Структурное несогласие: А — древняя толща, смятая в складки; Б — несогласно залегающая молодая толща; а — а — поверхность несогласия. Пласт Пластом (слоем) называется геологическое тело, сложенное однородной осадочной породой, ограниченное двумя параллельными поверхностями напластования, имеющее примерно постоянную мощность и занимающее значительную площадь. Ряд слоев или пластов, перекрывающих (налегающих) и подстилающих друг друга и объединяющихся по какому-либо признаку (геологическому возрасту, происхождению, петрографическому признаку и т.д.), называют свитой. Слои горных пород можно наблюдать в обнажениях. Обнажением слоев (пластов) горных пород называется выход их на поверхность Земли. Название пласта обычно определяется составом слагающих его пород. Например, пласт известняка, пласт песчаника и т. д. Поверхность, ограничивающая пласт снизу, называется подошвой, сверху — кровлей. Борисов А. Н. НР(до)зс-10-1 11 В серии или пачке пластов кровля нижележащего пласта является одновременно подошвой покрывающего пласта. Толщина пласта называется его мощностью. Обычно различают истинную, вертикальную и горизонтальную мощность. Истинная мощность — кратчайшее расстояние между кровлей и подошвой пласта. Вертикальная мощность — расстояние по вертикали от любой точки кровли до подошвы пласта. Горизонтальная мощность — расстояние по горизонтали от любой точки кровли до подошвы пласта. Мощность пластов может быть относительно постоянной (выдержанной) и непостоянной (изменчивой). При изменении мощности пласта может происходить как его увеличение, так и сокращение вплоть до полного исчезновения - выклинивание. Рис. 6 Наиболее выдержаны по мощности на больших пространствах пласты осадочных морских пород. Менее выдержанной мощностью пластов отличаются континентальные отложения, для которых характерны также линзовидные и гнездообразные формы залегания. Первоначальное залегание осадков в большинстве случаев почти горизонтальное. Всякое отклонение пластов от первоначального горизонтального залегания называется дислокацией (нарушением). Дислокации бывают без разрыва сплошности слоев (пликативные дислокации) и с разрывом (дизъюнктивные дислокации). Все дислокации являются результатом движений в земной коре. Пространственное положение пласта характеризуется его простиранием и падением. Простирание — линия пересечения кровли пласта с горизонтальной плоскостью; положение этой линии относительно стран света определяется азимутом простирания. Кровля и подошва слоя, а также любая плоскость внутри слоя, параллельная его кровле и подошве, имеет простирание. Эти простирания будут параллельными между собой. Простирания кровли, подошвы или другой им параллельной плоскости в пределах слоя условно считаются в то же время простиранием слоя. Борисов А. Н. НР(до)зс-10-1 12 Простирания тех или иных плоскостей и в том числе слоев (пластов, горизонтов) отличаются одно от другого своими азимутами. Допустим АВ — простирание кровли некоторого слоя, т.е. направление линии пересечения кровли его с горизонтальной плоскостью (см. рис. 107). Плоскость чертежа в данном случае изображает горизонтальную плоскость. Предположим, что мы находимся в точке Е. Простиранием кровли слоя в точке С будут линии ЕА и ЕВ. Обе линии имеют свои азимуты, отличающиеся один от другого на 180°. Пусть линия СЮ — линия меридиана, проходящего через точку Е. В данном случае азимутом линии ЕА будет угол СЕА, отсчитанный по ходу часовой стрелки (закрашен). Этот угол приблизительно равен 314°. Азимутом линии ЕВ будет угол СЕB, тоже отсчитанный по ходу часовой стрелки. Он равен порядка 134°. Итак, азимут простирания кровли интересующего нас слоя равен 314— 134°. Иногда, кроме градусов, указывают страны света. В нашем примере азимут простирания слоя равен СЗ 314° и ЮВ 134°. Принято сначала указывать азимутальный угол в северных четвертях (СВ или СЗ) и после него (за тире) азимутальный угол в южных четвертях (ЮЗ или ЮВ). Падением называется наклон пласта по отношению к горизонтальной плоскости. Падение слоя (кровли, подошвы и любой им параллельной плоскости в пределах слоя) характеризуется направлением падения и углом падения. Направление падения определяется азимутом этого направления. Оно всегда перпендикулярно простиранию слоя. Простирание, как мы видели, имеет два азимута, в то время как азимут падения — один (рис. 108). Он отличается от азимутов простирания на 90°. Рис. 7 Борисов А. Н. НР(до)зс-10-1 13 Зная азимут падения слоя, можно вычислить оба азимута простирания того же слоя. Но если известен азимут простирания какого-либо слоя, то это не значит еще, что можно вычислить азимут падения. При одном и том же простирании падение может быть в двух направлениях. Под углом падения слоя (его кровли, подошвы или любой плоскости, параллельной им внутри слоя) понимают телесный угол между горизонтальной плоскостью и плоскостью слоя. Телесный угол измеряется линейным углом, образованным перпендикулярами, восстановленными к линии простирания слоя, — один перпендикуляр в горизонтальной плоскости, другой в плоскости слоя. В нашем примере это угол ДБА (рис. 7). Азимуты простирания, падения и угол падения называются элементами залегания пласта и определяют его положение в пространстве. Направление, или азимут падения и угол наклона (падения) измеряются в градусах и определяются горным компасом (рис. 9). Рис. 8 Горный компас Зная азимут падения слоя, вычисляют оба азимута его простирания. Для определения одного из них к азимуту падения прибавляют 90°, а для определения другого из азимута падения вычитают 90°. Если все же хотят при помощи компаса найти азимуты простирания, то придают компасу горизонтальное положение. Длинную сторону его прикладывают к линии простирания и отсчитывают по лимбу азимут простирания слоя. Для получения другого азимута к отсчитанному азимуту прибавляют 180°. Так как, зная азимуты простирания слоя, нельзя вычислить азимут его падения, то совершенно ясно, что удобнее сначала определить азимут падения. Угол падения пласта измеряют следующим образом. Рис. 9 Горный компас Борисов А. Н. НР(до)зс-10-1 14 Допустим, нужно определить угол падения слоя а, кровля которого ВС, подошва DE (рис. 8). Для его измерения придают пластинке компаса вертикальное положение. Длинную сторону компаса прикладывают к кровле слоя а. Клинометр MZ покажет на полулимбе угол KMZ, равный искомому углу падения ABC (углы с взаимно-перпендикулярными сторонами). Пликативные дислокации осадочных горных пород Всякое отклонение слоев от первоначального горизонтального залегания называется дислокацией (нарушением). Дислокации бывают без разрыва сплошности слоев - пликативные и с разрывом – дизъюнктивные. Пликативные дислокации. К ним относятся моноклинали, складки, флексуры. Моноклиналь – структура, в которой слои наклонены в одну сторону. Складки – структурные формы с волнообразными изгибами слоев. Они бывают антиклинальные и синклинальные. Антиклинальная складка (антиклиналь) характеризуется тем, что перегиб слоев выпуклостью обращен кверху. В центральной части - ядре - антиклиналей расположены наиболее древние породы, вокруг них по мере удаления от ядра – молодые. Синклинальная складка (синклиналь) выпуклой частью обращена книзу. В ядрах синклиналей залегают наиболее молодые породы, а вокруг них, по мере удаления от ядра – все более древние. Осевой поверхностью складки называется поверхность, проходящая через точки перегиба слоев, составляющих складку. Изгибы слоев в складках видны по меньшей мере в двух взаимно перпендикулярных направлениях – в поперечном и продольном. Осевая поверхность проходит вдоль складки через ее окончания, которые носят название периклинальных (у антиклиналей) или центриклинальных (у синклиналей). Эта поверхность делит складку на две части, в которых выделяют крылья складки. Часть складки в месте перегиба слоев называется замком складки. Существует несколько классификаций складок. Наиболее распространенная их них учитывает форму складок и носит название морфологической. Согласно этой классификации выделяют симметричные, асимметричные, диапировые, брахиантиклинальные, куполовидные и др.. У симметричных складок осевая поверхность вертикальная, углы наклона крыльев одинаковые. Асимметричные складки имеют наклонные либо горизонтальные осевые поверхности и неодинаковые углы наклона крыльев. Асимметричные складки в свою очередь делятся на наклонные, опрокинутые, лежачие, ныряющие. Наклонные (косые) складки Борисов А. Н. НР(до)зс-10-1 15 характеризуются падением крыльев в противоположные стороны под различными углами и наклонной осевой поверхностью. Опрокинутые складки имеют наклонную осевую поверхность, крылья их наклонены в одну сторону. Лежачие складки обладают горизонтальными осевыми поверхностями. Осевая поверхность ныряющих складок изогнута до обратного падения. Сундучные складки характеризуются плоским широким сводом и крутыми крыльями. Диапировые складки – это складки, ядро которых сложено соляным или глиняным телом, протыкающим антиклинально изогнутые слои. В ядрах таких складок пластичные породы сильно перемяты. Слои, примыкающие к ядру, залегают под крутым углом и имеют меньшую мощность, чем в периферийных частях складки. По отношению длины складки к ширине различают линейные, брахиформные и куполовидные складки. Линейными называются складки, у которых величина отношения длины к ширине более трех. Складки, у которых это отношение меньше, называются брахиформ-ными (брахиантиклиналями и брахисинклиналями). При приблизительно одинаковой длине и ширине антиклинальные складки относятся к куполовидным, синклинальные – к чашевидным. Флексуры – это изгибы в слоистых толщах, характеризующиеся наклонным положением слоев при общем их горизонтальном залегании или более крутым падением на фоне общего наклонного залегания. В флексурах выделяются верхнее (приподнятое), нижнее (опущенное) и смыкающее крылья. Элементы складки Складчатые деформации или складки - это волнообразные изгибы пластов без разрыва сплошности пород. Этот тип дислокаций проявлен наиболее широко. Во всех типах складок различают несколько основных элементов. Часть складки в месте перегиба слоёв называется замком, сводом или ядром. Крылья - боковые части складок, примыкающие к своду. Угол складки угол, образованный линиями, являющимися продолжением крыльев складки. Осевая поверхность складки - воображаемая плоскость, проходящая через точки перегиба слоёв и делящая угол складки пополам. Осевая линия (ось складки) - линия пересечения осевой поверхности с горизонтальной плоскостью или с поверхностью рельефа. Осевая линия характеризует ориентировку складки в плане и определяется азимутом простирания. Шарнир складки - линия пересечения осевой поверхности складки с поверхностью одного из слоёв, составляющих складку. Он характеризует строение складки вдоль осевой поверхности (по вертикали) и определяется азимутом и углом погружения или воздымания. Размеры складок характеризуются длиной, Борисов А. Н. НР(до)зс-10-1 16 шириной, высотой. Длина складки - это расстояние вдоль осевой линии между смежными перегибами шарнира. Ширина складки - расстояние между осевыми линиями двух соседних антиклиналей или синклиналей. Рис. 10 Элементы складки Антиклинальные и сиклинальные складки Земная кора состоит из многочисленных пластов различных горных пород. Если бы эти пласты залегали горизонтально один на другом, то мы бы не увидели на поверхности суши значительных неровностей и горного рельефа. Но слоистые толщи горных пород изогнуты в складки, раздроблены, подняты на разную высоту. Причина этого — внутренние силы Земли. Именно они вызывают сжатия и растяжения в коре, разбивают породы трещинами, перемещают и сминают их. В истории нашей планеты такое происходило не раз. Орогенез (или горообразование - прим. от geoglobus.ru) сопровождался образованием складок и их комплексов. Практически везде на суше встречаются складки. Одни из них возникли относительно недавно и выглядят как горные страны (не случайно их называют складчатыми системами - прим. от geoglobus.ru). Другие за многие миллионы лет «срезаны» благодаря разрушительным внешним силам Земли и перекрыты слоями осадочных пород. В каждой складке различают ядро (или свод) и крылья. От того, как образовались складки, какая у них форма, зависит их название. Основные виды складок — синклинальная и антиклинальная. В синклинальной складке в ядре (центральной части) находятся породы более молодые, чем на ее крыльях. Можно представить себе, что горизонтальные слои прогнулись вниз при образовании такой складки.Антиклинальная складка, напротив, имеет в ядре более древние породы. Как бы испытав давление снизу, она изогнулась вверх. Борисов А. Н. НР(до)зс-10-1 17 В природе огромные складки таких типов часто являются отрицательными формами рельефа — долинами. Если складка синклинальная, то русло реки проходит по наиболее молодым породам. Скорее всего они оказались менее прочными и река смогла их разрушить в первую очередь. Склоны долины такой реки пологие. В случае антиклинальной долины река прокладывает своё русло по древним породам, а на склонах выходят остатки складки в виде уступов. Когда между слоями находятся водоносные горизонты, на таких склонах часто встречаются родники - прим. от geoglobus.ru. Разглядывая сложный рисунок складок, можно заметить, что среди них есть острые, с углом складки менее 90°; тупые, с углом более 90°; и сундучные складки, с плоскими сводами и крутыми крыльями. Если представить себе, как и в какой последовательности образовывались эти слои и изгибались в столь причудливые сочетания, можно почувствовать себя в машине времени. Рис. 11 Виды складок Рис. 12 Антиклинальная складка Борисов А. Н. НР(до)зс-10-1 18 Рис. 13 Синклинальная складка Классификация складок Рис. 14 Классификация складок по наклону осевой поверхности o По углу складки: 1. тупые, с углом складки, равным или бóльшим 90°; 2. острые, с углом складки, меньшим 90°; 3. веерообразные, характеризующиеся пережатым ядром и веерообразным расположением слоев; 4. штамповые (син. коробчатые), у которых замок широкий и почти плоский, не считая областей перехода к крыльям. o По форме замка, соотношению замка и крыльев 1. концентрические, у которых замок широкий, а крылья малы и даже могут почти отсутствовать. Мощности слоев в этом случае необходимо выдерживать на всем протяжении складки. 2. штамповые (син. коробчатые), у которых замок широкий и почти плоский, не считая областей перехода к крыльям. 3. изоклинальные, у которых замок узкий и четко выраженное крыло с единым углом наклона границ слоев. Мощности слоев в этом случае необходимо выдерживать на крыльях складки, а в замке она может значительно возрастать. 4. диапировые (син. складки протыкания), у которых... Борисов А. Н. НР(до)зс-10-1 19 По отношению на карте длинной оси складки (длины) к короткой ее оси (ширина) выделяют линейные, брахиформные и куполовидные складки. 1. мульды или купола, у которых длина примерно равна ширине 2. брахискладки (брахиантиклинали и брахисинклинали), у которых длина примерно в 3-5 раз превышает ширину 3. линейные, у которых длина много больше ширины К складчатым деформациям относят также флексуры. По положению осевой плоскости и крыльев: 1. прямая - осевая поверхность вертикальная, а крылья располагаются симметрично; 2. наклонная (косая) - осевая поверхность наклонена, а крылья асимметричны, т. е. одно крыло падает круче другого; 3. опрокинутая - осевая поверхность наклонена, крылья падают в одну сторону, и в одном крыле слои оказываются в перевернутом залегании; 4. лежачая - осевая поверхность горизонтальна, крылья направлены в одну сторону, и в одном крыле слои находятся в перевернутом залегании; 5. перевернутая, или ныряющая, - осевая поверхность имеет обратный наклон, а сама складка как бы ныряет. В таких складках антиклинали после их частичного разрушения экзогенными процессами, приобретают видимость синклиналей. Поэтому особенно надо помнить, что в нормальной, не опрокинутой складке в ядре синклинали располагаются более молодые породы. Если этого не наблюдается, следовательно, встречена ныряющая антиклинальная складка. Синклинали приобретают при опрокидывании вид антиклиналей и определить ее можно также, помня взаимоотношение пород, располагающихся в крыльях и ядре. Перечисленными формами далеко не ограничивается разнообразие поперечных разрезов складок. рис. 15 Борисов А. Н. НР(до)зс-10-1 20 Дизъюнктивные дислокации Дизъюнктивные дислокации (тектонические разрывы) – разломы, трещины в земной коре, образовавшиеся при тектонических движениях и деформациях горных пород. Массивы разобщённых при этом горных пород образуют крылья тектонических разрывов. При наклонном разрыве различают лежачее крыло, подстилающее разрыв, и висячее крыло, покрывающее разрыв. Перемешенные части пластов, прилегающие к сбрасывателю, называют крыльями сброса — верхним и нижним, или, при наклонной плоскости сброса, — висячим и лежачим. Наблюдаются разрывы без существенного относительного смещения крыльев – тектонические трещины, и со значительным смещением – разрывные смещения; среди последних выделяют: сдвиг, образующийся вследствие горизонтального смещения крыльев по вертикальной или наклонной трещине; раздвиг – результат раздвижения крыльев в стороны; сброс – разрыв, у которого висячее крыло смещено вниз; взброс и надвиг, образованные смещением висячего крыла вверх (различие между взбросом и надвигом – в величине угла наклона тектонического разрыва); к этому же типу смещений относятся покровы тектонические, возникающие благодаря надвиганию висячего крыла с большой амплитудой, по очень пологой, горизонтальной или волнистой трещине. Широко развиты комбинированные смещения (сбросо-сдвиги и т.п.). Размер Т. р. и амплитуда смещений по ним различны. Амплитуда смещения (перемещения) – расстояние между смещенными частями (крыльями) пласта (залежи, толщи горных пород) по измеренному направлению. В зависимости от направления, по которому определяется расстояние между смещенными крыльями (висячим и лежачим) пласта (залежи), различают: истинную (полную) Аи – это расстояние (наклонное, в частном случае при вертикальном смещении — вертикальное) между смещенными частями (крыльями) пласта (залежи), измеряемое в плоскости смещение; нормальную (стратиграфическую) Ан – расстояние, измеряемое по нормали между смещенными частями (крыльями) пласта (залежи) или их продолжением; вертикальную Ав – расстояние, измеряемое по вертикали между смещенными частями (крыльями) пласта (залежи) или их продолжением; горизонтальную Аг – наименьшее горизонтальное расстояние, измеряемое (по плану) между смещенными крыльями пласта (залежи); по простиранию смещения Ап – горизонтальное расстояние между смещенными частями (крыльями) пласта (залежи) в плоскости смещения. Борисов А. Н. НР(до)зс-10-1 21 Тектонические трещины без смещения в большинстве случаев не выходят за пределы нескольких метров. Разрывы со смещением могут варьировать от небольших трещин в несколько дм длиной до глубинных разломов, рассекающих всю земную кору и часть верхней мантии Земли. Амплитуда сбросов достигает нескольких км, сдвигов и тектонических покровов – десятков (а по мнению ряда исследователей, и нескольких сотен) км. Различный характер напряжений вызывает образование разных типов Т. р.: в зонах сжатия земной коры формируются взбросы, надвиги и покровы, которые обычно сочетаются со складками горных пород; в зонах растяжения земной коры образуются сбросы и раздвиги. Зоны проявления большого числа сбросов называются рифтами. Смещения по тектоническим разрывам могут быть кратковременными или продолжаться в течение длительного геологического времени; в последнем случае они происходят в виде отдельных толчков, сопровождаемых землетрясениями. Нередко полости Т. р. служат путями для восходящих гидротермальных растворов, дающих начало жильным породам. Рис. 16 Грабены (от нем. Graben – ров) – это комбинации из двух (в простых грабенах) и нескольких (в сложных грабенах) сбросов, ограничивающих опущенные блоки горных пород (Рис. 16). Размеры грабенов различны. Они развиваются как на небольших куполах и брахиантиклиналях, так и на крупнейших сводовых поднятиях, например на огромном Байкальском своде (Байкальский грабен), на сводовом поднятии, объединившем до палеогена Шварцвальд и Вогезы (Рейнский грабен, разделяющий в настоящее время эти хребты), и др. В рельефе крупные грабены часто выражены в виде вытянутых впадин, занятых озерами (Байкал, Мертвое море и др.), реками (Иордан, Рейн). Склоны таких впадин могут быть осложнены ступенчатыми сбросами, образующими некоторое подобие лестниц, опускающихся к подножиям. Нередко некоторые глыбы при опускании сложных грабенов оказываются относительно приподнятыми, как бы компенсирующими погружение смежных блоков. Такие Борисов А. Н. НР(до)зс-10-1 22 комбинации называют компенсационными сбросами, а относительно поднятые глыбы — горстами (от нем. Horst – возвышенность). Рис. 17. Сложные горст (а) и грабен (б). Классификация осадочных горных пород по происхождению В зависимости от своего происхождения осадочные породы делятся на терригенные (обломочные - прим. от geoglobus.ru), хемогенные и органогенные. Терригенные (от лат. terra – земля) породы – это результат разрушения и преобразования горных пород суши. Степень разрушения различных пород неодинакова, одни распадаются на большие обломки, другие могут сразу разрушиться до песка, а то и вовсе превратиться в пыль. Поэтому и осадочные породы различаются по своему гранулометрическому (от лат. granulum – зерно) составу. Воды рек окатывают и обтачивают острые грани камней, мелкие зёрна. Такие породы называются гравелитами или конгломератами. Неокатанные, угловатые обломки со временем превращаются в брекчии. При извержении вулканов пепел, вылетающий из кратеров, оседает слоями, перемешиваясь с обломками изверженных магматических пород, образуя со временем вулканическую брекчию. Песок состоит из частиц диаметром примерно 0,1 – 2 мм. Когда он уплотняется и превращается в горную породу, она носит название песчаник. Из очень тонких (т.е. мелких, размером около 0,05 мм - прим. от geoglobus.ru) частиц формируются глинистые осадочные породы — сланцы, лёссы. Органогенные осадочные породы образовались из остатков живых организмов, преимущественно морских. Это раковины, остатки кораллов, рифов. Они накапливались на дне неглубоких тёплых морей, покрывавших когда-то поверхность Земли, в которых кипела жизнь. Со временем воды отступали, обнажая слежавшиеся, сцементированные карбонатными растворами плотные слои пород, которые постепенно преобразовывались в известняки. Если Борисов А. Н. НР(до)зс-10-1 23 посмотреть в микроскоп на обычный мел – мягкую разновидность известняка, без труда можно увидеть остатки разрушенных, растёртых раковин. Известняк нередко содержит частицы или целые раковины древних морских организмов. Из такого камня, называемого «чечевичным» за форму включений, на Руси иногда строились храмы и церкви. Хемогенные породы формируются в результате образования осадка при смене условий, например при высыхании водоёмов, вода которых была насыщена какими-то минеральными веществами, скажем, солями. Так образуются эвапориты – осадки, возникшие при выпаривании со дна лагун и солёных озёр. Эти осадки стали горными породами: гипсом, калийными солями, содой, галитом. Огромный по площади залив Кара-Богаз-Гол на восточном побережье Каспийского моря является подобной «лабораторией» для образования будущих хемогенных горных пород. Рис. 18 Классификация терригенных осадочных пород Сцементированные окатанны неокатанные е Псефитоли Более 20 Конгломер Брекчия Размер обломк ов Борисов А. Н. Несцементированные октанн неокатанные ые Валунчи Глыбы НР(до)зс-10-1 24 ты см 20см2см 2 см2мм 2мм1мм 1ммПсаммиты 0,5мм 0,5мм0,1мм Алевролит Менее 0,1мм ы Менее Пелитолит 0,0005м ы м Борисов А. Н. глыбовая ат валунный Конгломер Брекчия ат щебнистая галечный к Галька Щебень Гравилит Гравий Дресва Дресвяник Крупнозернис тые Среднезернис Песчаники Пески тые Мелкозернист ые Алевролит, Лёсс Крупнозернис тые Среднезернис тые Мелкозернист ые Алеврит Глина(переотложенная), Аргиллит НР(до)зс-10-1 25 Литература www.stroyteh.ru/file/wiki/image/5/u7/Gornye_porody_osadochnye/original.jpeg 0.tqn.com/d/geology/1/0/d/C/1/breccia500.jpg geo.web.ru/~tevelev/fld_wrld/sahatla3.jpg perm-kray.ru/pic1/p006-06.jpg avspir.narod.ru/geo/rocks_sed.htm www.geoglobus.ru/earth/geo3/earth09.php www.oval.ru/enc/59536.html www.miningexpo.ru/useful/668 www.geolib.ru/OilGasGeo/2001/06/Stat/Image1307.gif www.mygeos.com/2010/07/19/grabeny-gorsty-rifty popovgeo.professorjournal.ru/image/image_gallery?uuid=ec2dc5ff-f257-48e0-9b2ec6048e6f9beb&groupId=20138&t=1300118329053) www.prokamni.ru/content/view/420/ www.avspir.narod.ru/geo/skladki.htm www.oilngases.ru/geologiya/plikativnie-i-dizyunktivnie-dislokacii/page-2.html www.gubkin.ru/faculty/geology_and_geophysics/chairs_and_departments/geology/2 258.php dic.academic.ru/dic.nsf/bse/87886/ www.slovari.yandex.ru/катагенез/БСЭ/Катагенез%20(геол.)/ www.slovari.yandex.ru/~книги/БСЭ/Диагенез/ www.slovari.yandex.ru/~книги/БСЭ/Осадочные%20горные%20породы/ www.slovari.yandex.ru/~книги/БСЭ/Разрывы%20тектонические/ Борисов А. Н. НР(до)зс-10-1
