Слайд 1Структурная геология
Диапиризм и галокинез
Слайд 2Диапировые структуры
Диапировые структуры, или структуры протыкания, встречаются в различных тектонических
областях, но наиболее широко распространены в прогибах платформ и краевых
прогибах.
Термин "диапир" происходит от греческого слова "диапиро", что означает "протыкаю". Термин введен в 1907 году румынским геологом Мразеком.
Слайд 3Диапировые структуры в центральной части имеют ядро, сложенное пластичными породами
(обычно каменной солью или глиной), которые выжимаются вверх, приподнимая, взламывая
и прорывая перекрывающие породы.
Слайд 4Можно выделить два различных типа диапировых структур:
Диапировые структуры в
складчатых областях (преимущественно во внутренних, складчатых частях краевых прогибов).
Диапировые структуры в платформенных областях и внешних частях краевых прогибов (значительно более распространенный тип).
Слайд 5В первом случае структуры протыкания представляют собой крайнее выражение дисгармоничной
складчатости. Пластичные породы (соли или глины) нагнетаются из крыльев антиклинальных
складок в замки. Вышележащие породы в замках антиклиналей испытывают растяжение.
Слайд 6Образуются трещины отрыва, по которым соль (или глина) начинает внедряться
в вышележащие породы. Формируются ядра диапиров, вытянутые по простиранию складчатой
структуры.
Основной причиной возникновения диапировых структур в этом случае являются тектонические движения, вызывающие складкообразование.
Слайд 7Во втором случае сложные тектонические дислокации отсутствуют, следовательно, тектонические движения
не могут служить основной причиной образования диапировых структур.
Слайд 8Шведский химик Аррениус в 1912 году первым показал, что поднятие
соли в перекрывающие породы вызвано плавучестью, которая обусловлена низкой плотностью
соли.
Движение солей в недрах под влиянием плавучести называют галокинезом (греч.: галос - соль, кинесис - движение).
Слайд 9Течение соли связано с тремя ее кардинальными свойствами:
Слайд 101) низкая плотность (около 2,15) в сравнении с перекрывающими породами
(2,3-2,4);
Слайд 112. высокая пластичность, способность к пластическому течению;
Слайд 123. компактность, несжимаемость (сплошное кристаллическое строение, при котором внешние силы
не могут изменить объем породы за счет перераспределения частиц или
образования более компактных минералов) - это свойство обеспечивает практически одинаковую плотность соли на различных глубинах.
Слайд 13На поверхности и небольших глубинах плотность соли выше плотности обычных
неуплотненных осадков (около 1,8).
Слайд 14По мере накопления осадки погружаются на все большую глубину, уплотняются,
цементируются и превращаются в осадочные породы с плотностью, превышающей плотность
соли.
Слайд 15Таким образом, при некоторой критической мощности перекрывающих осадков ("надсолевой толщи")
происходит инверсия плотностей, обусловливающая гравитационную нестабильность соли в недрах.
Слайд 16По данным Ю.А. Косыгина, для возникновения галокинеза необходима минимальная мощность
солевой толщи в 120 м и надсолевой толщи - 300
м (по другим данным - 500 м).
Однако для начала процесса движения соли нужно еще одно условие - градиент давления, который создается различиями мощности надсолевой толщи.
Слайд 17Эти различия зависят от разной скорости вертикальных колебательных тектонических движений,
то есть, влияние тектонического фактора на процессы галокинеза также велико.
Слайд 18Градиент давления заставляет соль перетекать из участков, где мощность надсолевой
толщи больше, в те участки, где она меньше.
На поверхности
солевой толщи образуются вздутия - соляные подушки, над которыми на земной поверхности возникают возвышенности.
На возвышениях скорость осадконакопления минимальна, или даже происходит денудация, а во впадинах скорость накопления осадков выше.
Слайд 19Таким образом, разность мощностей, а значит и градиент давлений все
увеличивается.
Процесс этот длительный, продолжается десятки и сотни миллионов лет,
то есть, диапировые структуры - структуры конседиментационные.
Слайд 20Своды диапировых структур растягиваются, растрескиваются, и соль начинает прорывать перекрывающие
породы, всплывая сквозь них к поверхности - образуются соляные штоки,
столбообразные ядра диапировых структур.
Слайд 21Чем выше соляное поднятие, и, следовательно, больше разность давлений, тем
быстрее растет соляной шток (закон ускоренного роста соляных куполов).
Однако,
по достижении уровня грунтовых вод, скорость роста замедляется, уравновешиваясь растворением соли.
Начинает формироваться кепрок ("гипсовая шляпа") - порода, состоящая из нерастворимых в воде примесей в каменной соли.
Слайд 22Схематический разрез Роменского соляного диапира
Слайд 33Согласно Трусхейму (1960), форма соляных диапиров связана с глубиной погребения:
до 3000 м образуются соляные подушки, 3000-5000 м - соляные
штоки, глубже 5000 м - соляные валы.
Слайд 34Согласно Трусхейму (1960), форма соляных диапиров связана с глубиной погребения:
до 3000 м образуются соляные подушки, 3000-5000 м - соляные
штоки, глубже 5000 м - соляные валы.
Соляные подушки
Соляные штоки
Соляная стена
Слайд 35Глиняные диапиры распространены в плиоценовых отложениях на Керченском, Таманском, Апшеронском
п-овах и в других районах.
Высокая подвижность глин обеспечивается водо-
и газонасыщенностью.
К ядрам многих глиняных диапиров приурочены действующие грязевые вулканы.
Слайд 36Грязевые вулканы (грязевые сопки, сальзы, макалубы, вулканоиды) - разнообразные по
форме геологические образования, постоянно или периодически извергающие грязевые массы и
газы, часто с водой и нефтью.
Слайд 37Размеры грязевых вулканов колеблются от крупных гор до небольших бугорков
(см. фото).
Высота наиболее крупных грязевых вулканов достигает 300-500 м
при диаметре основания в 5-6 км.
Слайд 38Самые крупные грязевые вулканы расположены в Азербайджане. Многие из них
имеют форму усечённого конуса, склоны которого изрезаны оврагами.
Кратерное кольцо
и сам кратер дополняют внешнее сходство грязевых вулканов с лавовыми вулканами.
Слайд 39В деятельности грязевых вулканов известны две стадии:
эксплозионная, кратковременная, характеризуется
довольно сильными извержениями;
грифонная, более длительная, охватывает промежутки времени между извержениями
и протекает более спокойно. В этой стадии из грязевых вулканов медленно вытекает жидкая грязь, иногда густая масса перемятой породы - т. н. сопочная брекчия.
Слайд 40Процесс извержения грязевых вулканов сопровождается мощными выбросами газов, твёрдых обломков
и грязи. Дым и пар иногда поднимаются на высоту до
нескольких километров.
По внешнему проявлению извержения грязевых вулканов напоминают извержения настоящих лавовых вулканов. Помимо сопочной брекчии, грязевые вулканы выделяют воду и газы. В составе газов преобладает метан (до 98%).
Слайд 41Грязевые вулканы расположены в нефтеносных областях.
Их деятельность тесно связана
с диапировой тектоникой, нефте- и газоносностью района и благоприятной гидрогеологической
обстановкой.
Слайд 42Формирование грязевых вулканов связано с подтоком воды, газа и нефти
к ядрам протыкания диапировых складок.
В процессе формирования диапировой складки
постепенно образовывались массы перетёртых пород, которые затем выдавливались на поверхность в виде сопочной брекчии.
Слайд 43При сильном подпоре воды сопочная брекчия разжижается и на поверхности
выделяется жидкая грязь.
При слабом подпоре воды сопочная брекчия выдавливается
в виде густой массы перемятых и раздробленных пород разного возраста.
Слайд 44Густая сопочная брекчия плотно закупоривает жерло грязевого вулкана.
Газ накапливается
в недрах вулкана в течение многих лет и, подпираемый водой
и нефтью, периодически прорывается на поверхность.
Слайд 45Воды грязевых вулканов содержат йод и бром, а газы иногда
содержат сероводород, что придаёт грязи грязевых вулканов целебные свойства.
Слайд 46Кроме глиняных и соляных диапиров, встречаются примеры гипсовой тектоники, связанные
с превращением ангидрита в гипс, сопровождающимся увеличением объема до 61%.
Это ведет к интенсивным дислокациям гипсовых толщ и прорыву их к поверхности.
Слайд 48По взаимному расположению на земной поверхности:
одиночные;
групповые (рамочные, или
кольцевые).
Слайд 49По положению ядра диапира по отношению к земной поверхности:
открытые
(ядро вышло на земную поверхность);
криптодиапиры (ядро не достигло земной
поверхности);
погребенные (когда-то в геологической истории были открытыми, затем были перекрыты новыми осадками, после чего их рост возобновился).
Слайд 50Одиночные диапиры – следует понимать условно, поскольку диапировые структуры поодиночке
не встречаются. В данном случае речь идет о диапирах, удаленных
на некоторое расстояние друг от друга.
Слайд 51Рамочные, или кольцевые диапиры характерны, в частности, для Ишимбаевского района
в Предуральском прогибе.
Они представляют собой округлые мульды (ячеи проседания),
на стыках между которыми наблюдаются ядра диапиров звездчатой формы, ограниченные разломами.
Слайд 52
P2
P2
P2
P2
P2
P1
P1
P1
T1
T1
T1
T1
T1
Схема строения рамочных диапиров
P1 – солевая толща; P2-T1 – надсолевая
толща
Слайд 53Открытые диапиры - ядро которых достигло поверхности Земли.
В районах
с гумидным климатом соль растворяется грунтовыми и поверхностными водами, поэтому
на поверхность выходит кепрок, перекрытый рыхлыми наносами.
Однако в засушливых, пустынных районах возможен выход соли на поверхность. По данным Кента (1958), в Иране соль стекает с вершин гор, образуя "соляные глетчеры".
Слайд 55Криптодиапиры - вершина соляного ядра не достигла земной поверхности.
Во-первых, поднятие
соли частично или полностью уравновешивается растворением грунтовыми водами с формированием
кепрока.
Во-вторых, когда соль достигает уровня инверсии плотностей, ее подъем замедляется, она начинает растекаться в стороны, приобретая форму шляпки гриба или утиной головы.
Слайд 57Погребенные диапиры - ранее открытые, но впоследствии перекрытые толщей более
молодых осадков.
Слайд 59Погребенные диапиры характерны, в частности, для Прикаспийской низменности.
Здесь соляная
толща имеет кунгурский возраст (ранняя пермь), она была перекрыта надсолевой
толщей верхней перми - нижнего триаса.
В среднем триасе - ранней юре эти диапиры существовали как открытые, в средней юре - мелу они были погребены, затем рост диапиров возобновился.
Слайд 60Соляные купола
На земной поверхности погребенным диапирам и криптодиапирам соответствуют соляные
купола - округлые или овальные в плане структуры, разбитые многочисленными
разрывными нарушениями (структура "битой тарелки").
Слайд 61Схематическая карта соляного купола
K2
K2
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
J3
J3
J3
J3
J3
J2
J3
Слайд 62Поперечные размеры соляных куполов обычно не превышают 5 км; более
крупные (до 10 км в поперечнике) встречаются редко.
Слайд 63Купола такого типа широко распространены в Урало-Эмбенском районе Прикаспийской низменности.
Слайд 64Соляные купола на карте Урало-Эмбенского района
Слайд 65Сводовые части куполов часто осложнены грабенами.
Опускание центральных частей грабенов
отчасти обусловлено растворением соляного ядра, но в большей степени -
растяжением свода.
Слайд 66Практическое значение соляных куполов
Прежде всего, каменная и калийная соли сами
по себе являются ценными полезными ископаемыми.
Но гораздо более важно то,
что с соляными куполами связаны месторождения нефти и газа.
Купола образуют структурные ловушки для углеводородов, а соль – порода, непроницаемая для флюидов – запечатывает проницаемые слои – коллекторы.