Слайд 1ЛИТОЛОГИЯ
Доцент кафедры минералогии и петрографии
Илалтдинов Ильдар Ягфарович
Слайд 2Литература
Япаскурт О.В. Литология: учебник для студ. высш. учеб. заведений.
М.: «Академия», 2008. 336 с.
Фролов В.Т. Литология. М.: Изд-во
МГУ, 1992, Т. 1,2
Логвиненко Н.В. Петрография осадочных пород. М.: Недра, 1984.
Белоусова О.Н., Михина В.В. Общий курс петрографии. М., Недра,1972.
Прошляков Б.К., Кузнецов В.Г. Литология:Учеб. для вузов. М.: Недра, 1991.
Слайд 3Требования к составлению альбома осадочных пород
Наименование колонок:
название горной породы;
цвет
(окраска) – наиболее типичный;
текстура;
структура;
минеральный состав (указываются главные породобразующие минералы, второстепенные);
примеси
(наиболее характерные для породы);
генезис;
диагностические признаки (физические, химические свойства горной породы и др., отличающие её от других и похожих пород)
Слайд 4
Перечень осадочных пород для составления альбома
Тип I Оксидные образования.
Классы:
2.
Силициты (кремневые породы):
Трепел, опока, диатомит, яшма, кремни.
3. Манганолиты (марганцевые породы):
оксидные
и карбонатные породы.
4. Ферритолиты (железные породы):
бурый железняк, сидеритовая порода, джеспилит.
5. Аллиты (алюминиевые породы): боксит.
Слайд 5
Перечень осадочных пород для составления альбома
Тип II Солевые образования.
Классы:
6.
Эвапориты (собственно соли):
гипс, ангидрит, каменная соль, сильвинит.
7. Карбонатолиты
(карбонатные породы):
известняк (хемогенный, биогенный, обломочный), доломит, мел, мергель.
8. Фосфориты: фосфорит.
Тип III Органические образования:
9. Каустобиолиты: торф, бурый и каменный уголь, горючий сланец.
Тип IV Силикатные образования.
10. Глины (глиняные породы): глина, аргиллит.
11. Кластолиты (обломочные породы): конгломерат, брекчия, гравелит, дресвит, песчаник, алевролит.
Слайд 6История становления литологии
М.В. Ломоносов в труде
«О слоях земных» 1763
г.
объяснил происхождение ряда осадочных пород: солей, нефти, каменного угля.
«Петрография осадочных
пород развилась не в недрах общей петрографии или минералогии, а недрах фациального анализа и палеогеографии как средство к дальнейшему углублению и познанию физико-географичес-ких условий и механизма фор-мирования осадочных пород.»
Н.М. Страхов (1971)
Слайд 7История становления литологии
Головкинский Николай Алексеевич
русский геолог
(1834 - 1897).
Обстоятельные работы
в области фациального анализа.
Слайд 8История становления литологии
Карпинский Александр Петрович (1847-1936).
Создал общую классификацию осадочных образований
земной коры. Созданная им номенклатура для обозначения подразделений осадочных толщ
земной коры была принята мировой наукой.
Карпинский А.П. заложил основы палеогеографии.
Слайд 9История становления литологии
Михаил Сергеевич Швецов
( 29 октября 1885 Москва -
22 июля 1975, Москва) профессор, одним из первых создал курс
осадочной петрографии для вузов и написал учебник «Петрография осадочных пород» (1932 г.).
Слайд 10История становления литологии
Пустовалов Леонид Васильевич
(1902-1970).
Его главный труд — монография «Петрография
осадочных пород» (1940), явился толчком к изучению осадочного породообразования и
осадочных полезных ископаемых, так как в нём были разработаны теоретические положения о дифференциации осадочного вещества, периодичности осадконакопления и существенно уточнены представления об осадочных геохимических фациях.
Слайд 11История становления литологии
Страхов Николай Михайлович (1900-1978) — один из создателей
современной теоретической литологии. Применил сравнительно-литологический метод для объяснения способов образования
древних осадочных отложений, разработал теорию осадочного породообразования , изложенную в 3-х томной монографии «Основы теории литогенеза». Обосновал идею о четырёх типах литогенеза и рассмотрел их эволюцию в истории Земли.
Слайд 12Литология – фундаментальная наука об осадочных образованиях Земли.
Задачи исследования литологии:
исследование
вещественного состава, строения и происхождения осадочных пород и породных ассоциаций;
раскрытие
закономерностей нахождения, условий и стадиальных процессов возникновения осадочных пород и породных ассоциаций и их последующего изменения в земной коре;
анализ эволюции этих процессов в геологическом прошлом.
Слайд 13В настоящее время в литологии отчетливо обособились два важнейших раздела:
Учение
о седиментогенезе –
о процессах и условиях современного
и древнего осадконакопления.
2. Учение о постседиментацион-ном литогенезе (учение о закономерностях превращения осадков в породы и изменений последних внутри стратисферы).
Слайд 14Общие сведения о литологии
Осадочная горная порода – это
геологическое тело, состоящее из минеральных или органических образований, а также
их сообществ, сформировавшееся из отложившегося на поверхности суши или на дне водоема осадка, и существующее в термобарических условиях, характерных для приповерхностной части земной коры (Прошляков Б.К., Кузнецов В.Г, 1991).
Осадочной горной породой называют геологическое тело, возникшее из продуктов физического и химического разрушения литосферы, в результате химического осаждения и жизнедеятельности организмов, или того и другого одновременно (Логвиненко Н.В.)
Осадочными горными породами называются геологические тела минерального или органического состава, возникшие на земной поверхности либо вблизи нее под воздействием химических, физических и (или) биологических процессов и существующие при термодинамических условиях, свойственных для верхней части земной коры (т.е. до температур 3500 С и давлений не более 250 МПа) (Япаскурт О.В.).
Слайд 15Понятие пласт
Большинству геологических тел осадочного генезиса свойственна пластовая форма залегания.
Пласт
представляет собой тело с относительно однородным вещественным составом, которое четко
обособлено от выше- и нижележащих тел почти параллельными поверхностями раздела (Рухин, 1969).
Пласт – плитообразное тело осадочной породы, представляющее единицу подразделения разреза по вещественному составу. Например, пласт глины или песчаника.
Слайд 17Текстуры осадочных пород
Текстура – это черты строения осадочной горной породы,
определяемые способом выполнения пространства, расположением составных частей и ориентировкой их
относительно друг друга.
Текстура породы формируется с этапа накопления осадка и отражает состояние среды в момент накопления осадочного материала и результаты её взаимодействия с осадком.
Слайд 18Внутрислоевые текстуры (текстуры наслоения)
Слоистая текстура –
обусловлена чередованием слоев
нескольких разностей
осадочной
горной породы.
Слайд 19Горизонтальная слоистость – слои ориентированы
параллельно друг другу и плоскостям
наслоения.
Слайд 20Волнистая слоистость – слои выпукло-вогнутой формы.
Слайд 21Косая слоистость –расположение слойков под углом к плоскостям наслоения.
Слайд 22Текстуры по мощности слоев
Массивнослоистая – более 50 см;
Крупнослоистая – 50-10
(5) см;
Среднеслоистая – 10 (5) – 2 см;
Тонкослоистая – 2-0,2
см;
Микрослоистая – менее 0,2 (0,1) см.
(Кузнецов, Прошляков, 1991)
Слайд 23Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Трещины усыхания (такыры) – образуются в
глинистом или
известковом осадке, при высыхании его на воздухе.
Массивная (беспорядочная) – беспорядочное расположение в породе её составных частей.
Слайд 24Текстуры поверхности слоя
(текстуры напластования)
Возникают на поверхности осадка при кратковременном изменении
среды осадконакопления, при выпадении осадков и жизнедеятельности организмов.
Необходимое условие сохранения
таких текстур – быстрое захоронение их под новыми осадками.
Слайд 25Знаки ряби – система параллельных валиков на поверхности осадка, перпендикулярно
направлению водного или воздушного потоков.
Слайд 26Асимметричная - рябь течений и ветра (А, Б).
Симметричная – рябь
волнений (В, Г).
Слайд 27Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Трещины усыхания (такыры) – образуются в
глинистом или
известковом осадке, при высыхании его на воздухе.
Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке, при высыхании его на воздухе.
Слайд 28Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Трещины усыхания (такыры) – образуются в
глинистом или
известковом осадке, при высыхании его на воздухе.
Отпечатки капель дождя и града – округлые углубления
с бортиками по периферии.
Слайд 29Различные поверхности напластования
А. Поверхность напластования правильной формы между пластами пород
различного состава. Б. Рябь течения в кровле пласта. В. Эрозионная
поверхность в подошве пласта. Г. Заполненные осадками ходы илоедов в кровле пласта. Д. Сухая поверхность раздела между двумя пластами весьма сходного литологического состава. Е. Вклинивающийся пласт.
Слайд 30Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Трещины усыхания (такыры) – образуются в
глинистом или
известковом осадке, при высыхании его на воздухе.
Структуры осадочных пород
Структура о. г. п. – это особенности её строения, которые определяются размером, формой, степенью однородности составных частей, а также количеством, размером и степенью сохранности органических остатков (Прошляков, Кузнецов, 1991).
Структурой называется свойство породы, обусловленное размерами и формой составных компонентов (минеральных или органических), а также характером внутрипластовых сочленений (Япаскурт, 2008).
Структура один из важнейших показателей способа породообразования.
Слайд 31Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Трещины усыхания (такыры) – образуются в
глинистом или
известковом осадке, при высыхании его на воздухе.
Обломочная (кластическая) – количество угловатых или окатанных обломков превышает 50% объема пласта.
Свойственна породам, образовавшимся механогенным способом.
Слайд 32Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Кристаллически-зернистая структура – характеризуется взаимозависимостью форм
у контактирующих минералов.
Свойственна породам, образовавшимся химическим путем.
Слайд 33Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Классификация по размеру зерен
(Логвиненко Н.В.,
1984)
Крупнозернистая – более 0,5 мм;
Среднезернистая – 0,5-0,1 мм;
Мелкозернистая – 0,1-0,05 мм;
Микрозернистая – 0,05-0,005 мм;
Пелитоморфная - менее 0,005 мм.
Слайд 34Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Оолитовая структура – частицы размером 0,1-1,0
мм
концентрически –скорлуповатого строения.
Слайд 35Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Вид оолитов по микроскопом.
Слайд 36Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Биоморфная структура – различной степени сохранности
остатки организмов.
Главной причиной породообразования была жизнь и (или) гибель животных, растений и бактерий.
Слайд 37Стратисфера – совокупность осадочных пород, возникших за всю историю
Земли, сохранившихся
от денудации и не перешедших в состояние
метаморфических образований (Пустовалов, 1940).
Континентальная
и океаническая кора. Мощность коры значительно изменяется в зоне окраины континента, между мощной континентальной корой и более тонкой океанической (Б. Бижу-Дюваль, 2012)
Слайд 38Зона осадкообразования (1-3 и часть 4) и стратисфера (4)
1- атмосфера,
ее нижняя часть ; 2 – подошва зоны осадкообразования в
горах; 3 – гидросфера открытая;
4 – осадочный слой Земли – стратисфера (за малым исключением – верхней ее части, попадающей в зону
просачивания атмосферных осадков); 5 – гранитно-метаморфический слой земной коры; 6 – ее базальтовый
слой; 7 – граница между гранитно-метаморфрическим и базальтовыми слоями земной коры
(по В.Т. Фролову, 1992)
Слайд 39Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Состав осадочных горных пород
Слайд 42Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Френсис Джон Петтиджон (1974)
Первая цель классификации – подобрать группы и соответствующие наименования, которые могут заменить словесное описание классифицируемых объектов.
Вторая цель классификации заключается в изображении идей или концепций в обобщенном виде.
Создание классификации является попыткой упорядочить наши знания, приводит к точности исследовательской мысли, дисциплинированности мышления.
Невозможно построить классификацию, основанную на всех известных или доступных для изучения свойствах.
Жизнеспособная классификация берет за основу два или три параметра и отбрасывает все остальные.
Классификация осадочных пород
Слайд 43Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Н.В. Логвиненко на основе вещественного состава
выделял следующие категории осадочных пород:
Обломочные
Глинистые (алюмосликатные и силикатные)
Глиноземистые (аллитные)
Железистые
Марганцевые
Фосфатные
Кремнистые
Карбонатные
Соли
Каустобиолиты
Классификация осадочных пород
Слайд 44Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
В.Т. Фролов (1987) детализировал и видоизменил
схему Н.В. Логвиненко. Был использован приоритетный признак вещественного состава и исключен суффикс «ист».
I. Оксидные образования: 1. Аквалиты, или водные породы (лед). 2. Силициты, или кремневые породы. 3. Манганолиты, или марганцевые породы. 4. Ферритолиты (ферролиты), или железные породы. 5. Аллиты, или алюминиевые породы (бокситы)
II. Солевые: 6. Эвапориты, или собственно соли.
7. Карбонатолиты, или карбонатные породы. 8. Фосфориты, или фосфатные породы.
III. Органические. 9. Каустобиолиты.
IV. Силикатные. 10. Глины. 11. Кластолиты, или обломочные кварц-силикатные породы.
Классификация осадочных пород
Слайд 45Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Схема литологического описания
цвет образца породы
на выветрелой поверхности и свежем сколе;
структура;
текстура;
минеральные составы породообразующих и второстепенных компонент – аллотигенных и аутигенных; их типоморфные признаки и количественные соотношения;
крепость, приблизительно оцениваемая такими категориями: рыхлая – пластичная масса – слабо сцементированная (легко крошится пальцами) – крепкая (дробится молотком) – очень крепкая (трудно податлива молотку);
пористость и её признаки;
включения 3 видов: а- фаунистических и флористических остатков, б – возможных обломков чужеродных пород, в – конкреций;
вторичные изменения структуры, текстуры породы или ее отдельных компонентов, например, меняющая их размеры и форму коррозия либо перекристаллизация; а также всевозможные прожилки, трещины, стилолиты, текстуры кливажа, сланцеватости и другие новообразования.
Слайд 46Общая схема стадий и циклов осадочного породообразования, эндогенных и экзогенных
изменений.
Циклы: I – прерванный; II, III – укороченный;
IV –
полный; V - полнейший
Понятия стадия, надстадия, подстадия отражают определенные диапазоны времени внутри осадочного цикла.
Этап – термин свободного пользования, характеризующий любой фиксированный момент геологического времени.
Слайд 47Стадии процессов седиментогенеза, литогенеза и их главнейшие параметры
О.В. Япаскурт, 2008
Слайд 48Стадии образования осадочных пород
Зона осадкообразования – это приповерхностное земное пространство,
где совершаются физические, химические и биологические процессы, приводящие к образованию
осадков; данное пространство включает поверхность Земли, всю гидросферу, нижнюю часть атмосферы и верхние участки литосферы, которые подвержены выветриванию.
Осадок – конечный продукт процессов в этой зоне и исходный «зародыш» для дальнейшего формирования осадочной горной породы можно кратко определить (согласно трактовке английских исследователей середины ХХ в В.К. Крумбейна и Л.Л. Слосса) как отложение твердого материала на поверхности литосферы из любой среды (воздуха, воды, льда) в нормальных термодинамических условиях поверхности Земли.
Слайд 49Зона осадкообразования (1-3 и часть 4) и стратисфера (4)
1- атмосфера,
ее нижняя часть ; 2 – подошва зоны осадкообразования в
горах; 3 – гидросфера открытая;
4 – осадочный слой Земли – стратисфера (за малым исключением – верхней ее части, попадающей в зону
просачивания атмосферных осадков); 5 – гранитно-метаморфический слой земной коры; 6 – ее базальтовый
слой; 7 – граница между гранитно-метаморфрическим и базальтовыми слоями земной коры
(по В.Т. Фролову, 1992)
Слайд 50Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Стадия мобилизации осадочного вещества
Мобилизация осуществляется гипергенными,
биогенными либо вулканогенными способами.
Гипергенез – комплекс химических, био- и физико-химических явлений, которые протекают на границе между атмосферной и твердой земной оболочкой (А.Е. Ферсман, 1955, 1977).
Категории гипергенных процессов:
господствующая деструктивная (корродирование вплоть до полного растворения наиболее неустойчивых в экзогенной среде минеральных видов – оливинов, ромбических пироксенов, амфиболов, кальциевых плагиоклазов и др.);
конструктивная (глинизация цепочечных, каркасных и слоистых силикатов; новообразование гидроксидов, оксидов и сульфатов; формирование и минерализация органических компонентов и др.)
Слайд 51Fe2O3 + H2O → Fe2O3·nH2O - гидратация гематита в лимонит.
CaSO4
+ H2O → CaSO4·2H2O - гидратация ангидрита в гипс.
2Mg2SiO4 +
3H2O = 3MgO · 2SiO2 · 2H2O + Mg(OH)2 гидролиз оливина в серпентин.
2К[Si3AlO8] + 2[Н+ - ОН-] = Al2[Si4O10] [OH]2 + 2SiO2 + 2KOH -
гидролиз ортоклаза в монтмориллонит (формула упрощена) в щелочной среде.
2К[Si3AlO8] + 6[Н+ - ОН-] = Al4[Si4O10] [OH]8 + SiO2 · nH2O + 2KOH -
гидролиз ортоклаза в каолинит и опал в кислой среде.
4Na[Al Si3O8] + 22H2O + 4CO2 = Al4[Si4O10] (OH)8 + 8H4SiO4 + 4Na+ + 4HCO3‾ -
реакция выветривания альбита с образованием каолинита.
Fe2+CO3 + 6H2O + O2 → Fe3+(OH)3 + 4CO2 – окисление сидерита.
2Fe2O3 · nH2O + C → 4FeO + CO2 + nH2O
FeO + CO2 → FeCO3 – восстановление лимонита в сидерит.
Стадия мобилизации осадочного вещества.
Характерные реакции зоны гипергенеза.
Слайд 52Разнообразие агентов эрозии
Эоловая эрозия обозначена прерывистыми черными стрелками; субгляциальная абразия
– маленькими черными стрелками; абразия речных русел и областей стока
– волнистыми незалитыми стрелками; действие волн, штормов и приливов на побережье – спиральными стрелками; подводная эрозия на склонах – жирными черными стрелками (Б. Бижу-Дюваль, 2012).
Слайд 53Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Стадия мобилизации осадочного вещества
Конечный результат поверх-
ностного
гипергенеза –
коры выветривания.
В результате выветривания образуются
продукты двух типов: а) обломочные
частицы различной крупности и вновь
образованные твердые фазы –
гипергенные минералы, остающиеся
на месте и формирующие кору
выветривания; б) истинные и
коллоидные растворы, удаляемые
из коры и вступающие на путь
миграций в наземных и
подземных водотоках.
Коры и иные продукты верхней зоны
гипергенеза в результате денудации
представляют исходный материал
для последующих стадий.
Слайд 54Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Стадия мобилизации осадочного вещества
Биогенная мобилизация –
это накопление органических остатков в торфяниках, карбонатных рифовых постройках.
Вулканогенная и эндогенно-гидротермальная формы мобилизации веществ – продукты вулканических взрывов, горячие гидротермы в областях развития вулканизма с растворенными в них веществами.
В процессе гипергенных процессов начинается первичная дифференциация осадочного вещества – отделение обломочного материала и остаточных продуктов от растворов.
Слайд 55Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Стадия седиментогенгеза
О.В.Япаскурт (2008) рассматривает стадию седиментогенеза
в ранге надстадии: перенос и накопление
вещества. В ней выделяется два последовательных этапа: 1) водосборный – склоново-долинно-дельтовый
седиментогенез; 2) – бассейновый седиментогенез.
Слайд 56Осадки различного происхождения
Подобное разнообразие объясняется эрозией пород на континентах и
переносом частиц водой (незалитые стрелки), переносом вулканических продуктов по воздуху
или из подводных источников (тонкие сплошные стрелки), а также выпадением эоловой, метеоритной и космической пыли (пунктирные стрелки) и биохимических осадков из водной среды (жирные сплошные стрелки) (Б. Бижу-Дюваль, 2012).
Слайд 57Схема осадочного бассейна
Осадочный бассейн представляет собой впадину в рельефе. В
ней накапливаются продукты разрушения, постепенно заполняя её целиком. Размер может
быть различен – от озера до океана. Дно впадины залегает на фундаменте или субстрате (S). Заполняющие осадки, или осадочный чехол (С) – это серия различных пластов (С1, С2, С3, С4). Самые нижние пласты наиболее древние; они выстилают дно первичной впадины (Б. Бижу-Дюваль, 2012).
Слайд 58Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Стадия седиментогенгеза
Осадочная дифференциация вещества
- под влиянием механических, химических, биологических и физико-химических процессов происходит рассортировка осадочного материала или избирательное выделение в твердую фазу растворенных и газообразных веществ с последующим переходом отделившихся однородных продуктов в осадок.
Слайд 59Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Механическая дифференциация – заключается в рассортировке
осадочного материала по размеру, плотности, форме обломков.
Слайд 60Формы переноса в реках основных компонентов осадков
(по Н.М. Страхову, 1963):
1 – минералы глин; 2 – минералы песков и обломков
пород; 3 – прочие компоненты
Слайд 61Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Химическая дифференциация – последовательный переход растворенных
веществ в твердую фазу и осаждение возникших продуктов в бассейне седиментации.
Два вида химической дифференциации:
При постоянстве состава и солености
бассейновых вод осадки различного
состава откладываются на разном
удалении от береговой линии, на
разных глубинах.
2. При постепенном изменении солености
происходит дифференциация не
в пространстве, а во времени (снизу
вверх по разрезу)
Слайд 62Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Биогенная дифференциация заключается в избирательном превращении
растворенных и газообразных компонентов в минеральные скелетные образования или органические ткани в результате жизнедеятельности организмов.
После их отмирания они переходят в осадок, распределяясь по дну бассейна седиментации в соответствии с влиянием факторов механической дифференциации.
Слайд 63Физико-химическая дифференциация проявляется при осаждении коллоидного материала в результате укрупнения
частиц при коагуляции коллоидных растворов, происходящей при смешении растворов с
неодинаково заряженными частицами, повышении концентрации частиц, а также под влиянием радиоактивного излучения, изменения свойств среды и других причин.
Слайд 64Особенности седиментации в различных структурных зонах проявляются в следующем:
1) в
складчатых областях накопления осадков больше, чем на платформах;
2) в складчатых
областях наблюдается обилие вулканогенных и терригенных осадков;
3) на платформах накапливается преимущественно сортированные отложения мономинерального состава и нет или мало вулканогенного материала.
Современные данные о процессах диффференциации
Природное явление биофильтрации в пелагической (глубоководной) части бассейна седиментации. Организмы-фильтраторы (зоопланктон,
бентос), пропуская минеральные частицы через пищеварительную систему
связывают их в пеллетные комочки алевритовой размерности (0,05-0,005 мм), которые опускаются вниз в сотни и тысячи раз быстрее рассредоточенной тонкой взвеси.
Лавинная седиментация – это терригенное осадконакопление, реализуемое с высокими (более 100 мм/1000 лет) и сверхвысокими (более 1000 мм/1000 лет) скоростями (А.П. Лисицын, 1988, 1991)
Слайд 65Стадии процессов седиментогенеза, литогенеза и их главнейшие параметры
О.В. Япаскурт, 2008
Слайд 66Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Стадия диагенеза
Термин «диагенез» впервые употребили в
1888-1893 гг. немецкие геологи К.В. Гюмбель и И. Вальтер. Использованное ими слово diagenesis этимологически означает перерождение, или преобразование, что позволяет трактовать его двояко.
В принятой О.В. Япаскуртом трактовке Н.М. Страхова диагенез понимается как стадия физико-химического и биохимического уравновешивания многих реакционноспособных веществ осадка, преобразуемого в породу при термодинамических условиях земной поверхности и малых глубин под нею (десятки или сотни метров), т. е при относительно малом литостатическом давлении – от 0 до 10 МПа и температуре не более 10-25°С.
Термодинамический режим в таких параметрах не служит активным фактором на породообразующие процессы. Они на стадии диагенеза осуществляются в основном за счет внутренних запасов энергии самих компонентов осадка.
Слайд 67Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Уплотнение осадка вследствие перегруппировки частиц, частичного
выжимания вверх иловой воды, уменьшения пористости системы.
Дегидратация осадка – к концу стадии диагенеза из осадка удаляется до 50% исходного количества воды.
Гидратация осадка – капиллярный подъем воды в эоловых песках.
Переработка осадка организмами бактериями и илоедами.
Образование устойчивых минеральных модификаций, например, переход опала в халцедон.
Растворение и разложение неустойчивых составных частей осадка, например, растворение кальцитовых остатков фауны в условиях кислой среды в песчаных речных осадках и сохранение в щелочной среде тепловодных морских осадков.
Минеральное новообразование.
Кристаллизация и перекристаллизация характерна для хемогенных и коллоидных образований.
Основные процессы стадии диагенеза
Слайд 68Согласно ландшафтным условиям проявления диагенеза выделяются:
1) бассейновый, или субаквальный, т.е.
подводный – под дном озерного, морского или океанского бассейна, зависящий
от типа бассейна, климатического и тектонического факторов;
2) субаэральный, реализуемый на суше, под покровами различных осадков (включая торфяники) или почв.
Считается, что стадия диагенеза заканчивается с прекращением жизнедеятельности организмов и достижением физико-химического равновесия в осадке. Однако точно выявить такой уровень практически нелегко.
А.Е. Ферсман в 1922 г. определял конечный момент диагенеза как время наложения нового слоя, петрографически отличного от предыдущего, отделившего подстилаемый им осадок от непосредственного соприкосновения с придонной водой.
Категории диагенеза
Слайд 69Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Стадия катагенеза
В 1922 г. А.Е. Ферсман
назвал катагенезом ( от греч. kata – вниз и genesis - рождение) всю совокупность преобразований осадочной породы после того, как она оказалась отделенной от водного бассейна новым слоем осадка и вплоть до момента, когда эта порода снова становилась земной поверхностью на границе с атмосферой, исключая отсюда только метаморфические изменения, обусловленные воздействием на породу особо высоких температур и давлений.
В современном представлении катагенез – это стадия преобразования и изменения вещественных и структурно-текстурных особенностей осадочных горных пород под воздействием глубинных температур (Т= от 20-25 до 200 +25°С) и давлений (Р= от 10 до 200 МПа), при активном участии флюидной газоводной фазы – генерируемой самими породами и отчасти привнесенной из нижележащих геосфер.
Слайд 70Погружение и связанные с ним процессы
С течением времени накапливающиеся и
оседающие (при погружении) в бассейне осадки погребают под собой все
ранее отложившиеся, которые при этом испытывают преобразова-ния под действием меняющейся температуры, давления и характера движения флюидов. Если погружение прекращается и начинается воздымание, эти процессы блокируются.
Слайд 71Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Осадочный комплекс, погружаемый и перемещаемый тектоническими
движениями на разные внутрилитосферные уровни, представляет собой многокомпонентную саморазвивающуюся флюидно-породную систему, стремяшуюся достигнуть состояния физико-химической равновесности с периодически обновляемой средой своего местонахождения. Именно в противоречии «система-среда» заложена суть движущих сил для большинства механизмов породных изменений.
Катагенез в отличие от диагенеза по своей природе процесс неорганический (физико-механический и физико-химический).
Движущие силы процессов катагенеза:
Внутриземное тепло. Главным ускорителем процессов катагенеза служит температурный градиент ∆Т: его возрастание на каждые 10°С ускоряет, как известно, протекание химических реакций вдвое.
Литостатическая нагрузка давления вышележащих пород и осадков (Рs), которая обеспечивает уплотнение пород и взаимосвязанные с этим коррозионные, дегидратационные и диффузионно-метасоматические процессы.
Давления сжатия, или стресса (Рst), которые приурочены к тектонически подвижным структурам земной коры, например к границам передовых прогибов со складчато-надвиговыми поясами.
Флюидное давление (Рf) и химические составы газоводной фазы в осадочной толще.
Слайд 72Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Основные процессы стадии катагенеза
Дальнейшее уплотнение пород
в результате сближения и перегруппировки их составных частей или вследствие заполнения пустот минеральными новообразованиями. Например, вторичная цементация с исчезновением порового пространства.
А. Исходное состояние: отдельные зерна песка (двухмерное изображение того, как выглядели бы зерна, совмещенные в трехмерном пространстве).
Б. Песчаник: последовательные кольца вторичного кварца с газово-жидкими включениями вокруг зерен кремнистого песка.
В. Конечная стадия – после растворения под давлением и полного исчезновения порового пространства.
Слайд 73Постседиментационные минеральные и структурные новообразования в песчаных породах (О.В. Япаскурт,
2008)
Слайд 74Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Основные процессы
стадии катагенеза
Отжатие воды (физически
и химически связанной) практически в течение всей стадии катагенеза.
Растворение составных частей породы в подземных водах, нефтях, конденсате с образованием каверн, трещин, повышением минерализации подземных вод.
Минеральные новообразования (вторичные минералы: кварц, кальцит, халцедон и др.).
Перекристаллизация вещества породы заключается в преобразовании кристаллических зерен без изменения их состава и структуры кристаллической решетки, в укрупнении кристаллов за счет слияния нескольких зерен, изменении формы кристаллов, приспособлении их к поверхностям соседних минералов, освобождении от примесей.
Слайд 75Развитие крустификационного цемента вокруг зерен карбоната
А. Исходное состояние.
Б, В и
Г. Различные формы кристаллизации.
Д. Степень уплотнения зависит от типа известняка
и его диагенетической истории при этом процесс может коренным образом меняться в случае широкого растворения под давлением и перекристаллизации
Слайд 76Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Стадия метагенеза
Данная стадия выделяется не всеми
исследователями.
Завершающий этап в жизни осадочных пород при их погружении и переходный между стадией катагенеза и метаморфизма.
Согласно Н.В. Логвиненко (1984), это стадия глубокого минералогического и структурного изменения осадочных горных пород в нижней части стратисферы, происходящего главным образом, под влиянием повышенной температуры в условиях повышенного давления и присутствия минерализованных растворов.
Слайд 77Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Фактор (от лат. factor – делающий)
определяется как движущая сила какого-либо процесса, влияющее на него условие.
Главными факторами мобилизации и седиментогенеза в геологическом прошлом и ныне служат:
климаты;
тектонические перемещения земной поверхности, создающие ее рельеф;
вещественные составы и динамика газов атмосферы и вод гидросферы;
вулканизм;
биос;
антропогенная деятельность.
Основные факторы и условия образования осадочных толщ
Слайд 78Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Тектоника – занимает ведущее положение и
определяет:
состав и строение (структура и текстура) осадочных тел;
скорость накопления и мощность осадка,
форму осадочных тел,
климат,
рельеф местности.
Слайд 79Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Наибольшее значение имеют вертикальные движения земной
коры переменного знака и меняющейся амплитуды.
Свободное пространство или вместимость бассейна.
Слайд 80Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Последовательность осадконакопления.
Строение, состав и форма осадочных
тел.
А. Краевая часть песчаных отложений.
Б. Отложения известняка на дне
бассейна.
В. Глинистые осадки.
Стрелки показывают, что погружение
и уровень моря могли наряду с
прочими факторами, влиять на
морфологию и батиметрию бассейна
(Б. Бижу-Дюваль, 2012).
Слайд 81Трещины усыхания (такыры) – образуются в глинистом или
известковом осадке,
при высыхании его на воздухе.
Последовательность осадконакопления, влияние рельефа.
Строение, состав и
форма осадочных тел.
Понижение в рельефе представляет ловушку для осадков, отлагающихся
постепенно с течением времени. А. Действующий бассейн осадконакопления.
Б. Сформировавшийся бассейн. В. Постепенное заполнение бассейна.
Дно бассейна (фундамент) стабильно – стабильные тектонические условия.
Слайд 82Разнообразие обстановок
осадконакопления
А. Континентальная обстановка.
Б. Прибрежная зона.
Слайд 83Типы литогенеза
1. Ледовый (нивальный) – образуются глины валунные,
супеси, несортированные валунники.
Слайд 84Гумидный - тропики, субтропики, влажный умеренный и холодный
климат. Образуются глины,
обломочные (песчаники, алевролиты),
хемогенные (известняки, бокситы, железняки и др.), органогенные
(известняки,
диатомиты, угли и др.), смешанные осадочные породы
Слайд 85Аридный – пустыни, полупустыни, сухие степи. Образуются эоловые пески
и песчаники,
известняки, доломиты, гипсы, ангидриты, каменная соль.
Слайд 86Периодичность и цикличность
Повторяемость слоев и осадочных комплексов (пачек, толщ,
формаций) в истории Земли происходит на фоне общего поступательного развития
планеты и называется периодичностью осадконакопления.
Цикличность – это процесс, явление, которое с чего-либо начитается и чем-либо завершается, не обязательно по кругу, а чаще по спирали.
Периодичность – время, в течение которого совершается то или иное явление.
Ритмичность – характеристика процесса.
Ритмичность проявляется в последователь-
ном образовании того или иного осадка:
галопелит, галит (один ритм).
Цикл начинается с осаждения галопелита и
завершается осаждением галита.
Периодичность процесса с одним циклом
составляет один год.
Слайд 88 В соответствии с философским законом «отрицание отрицания» развитие происходит
от низшего к высшему, от простого к сложному. Новое возникает
на базе существующего, достигнутого на предыдущих этапах развития.
Эволюция осадочного процесса заключается в том, что со временем
образование одних осадков постепенно затухает, но взамен из тех же компонентов образуются другие, отличающиеся по составу, строению и физико-химическим свойствам.
Этапы осадочного породообразования Н.М. Страхова
Азойский – не было разделения гидросферы и атмосферы, ландшафт был вулканическим, а литогенез – вулканогенно-осадочным.
2. Археозойский – появление жизни 3,5 млрд. лет назад, удаление из океана сильных кислот привело к накоплению карбонатов, кремневых гелей и высокоглиноземистых продуктов. Отсутствие кислорода обеспечивало широкую миграцию железа и марганца.
3. Протерозойско-рифейский – удаление метана, аммиака из атмосферы, появляется фотосинтез растений и увеличивается значение кислорода. В океане появляется SO42- воды стали хлоридно-гидрокарбонатно-сульфатными.
4. Современный – начинается с кембрия. Сильное влияние на осадочный процесс оказала эволюция животного и растительного мира.
Эволюция осадконакопления
Слайд 89Временные изменения относительной доли осадков
различного типа Б. Бижу-Дюваль, 2012)
19
Слайд 90Эволюция осадков по Вейцеру
(Ф. Дж. Петтиджон, 1981)
граувакки преобладают в песчаниках
архея, а аркозы получили наибольшее развитие в раннем докембрии;
формации
содержащие железо и марганец в наибольшем объеме (в мировом масштабе), отлагались в период между 3400 и 1800 млн. лет назад;
появление красноцветов относится к периоду между 2000 и 1800 млн. лет назад;
отложение известняков и доломитов в архее было редким явлением;
осадочные фосфаты становятся обычными накоплениями только 1000 млн. лет назад;
сульфаты кальция и другие эвапориты встречаются только в породах, возраст которых не превышает 600 млн. лет;
угленосность приурочена к породам не древнее 350 млн. лет
Слайд 91Эволюция карбонатных пород по В.Г. Кузнецову (2003)
AR - cамые ранние
карбонаты состояли из хемогенных доломитов. Причиной этого считают высокие содержания
и парциальное давление углекислого газа.
Pr-R - постепенное уменьшение количества углекислого газа привело к тому, что наряду с хемогенными доломитами появились биогенные доломиты и известняки.
Є - доломиты уступают ведущую роль известнякам. Доломиты тяготеют к областям аридного литогенеза. Известняки формировались в областях гумидного и аридного климата, при этом на смену хемогенному образованию приходит биогенное.
MZ - биогенные известняки формировались не только в мелководной прибрежной зоне морей, но и в глубоководной (фораминиферы, кокколитофориды и др.).
K2 - появился белый писчий мел, не повторяющийся в других стратиграфических комплексах.
Максимальные периоды карбонатонакопления
Средний кембрий – средний ордовик 15,42% всех карбонатных пород V-FR;
Верхний девон- карбон -17,98%;
Верхняя юра-мел – 23,34%/
Слайд 92Схема эволюции осадочных пород (по А.Б. Ронову)
