Лекция 2 Слоистая структура в земной коре. Слой

Лекция 2 Слоистая структура в земной коре. Слой и слоистость. Элементы слоя. Форма слоистости. Строение поверхности наслоения.

Слой (пласт) Определения Петрографический словарь "Слой – плоское или изогнутое тело осадочных горных пород с относительно небольшой мощностью и несоизмеримо большими размерами по простиранию и падению" Словарь Брокгауза и Эфрона "Слоями или пластами называют те массы, ограниченные более или менее параллельными плоскостями, из которых обыкновенно состоит толща осадочных пород" Большой Энциклопедический словарь "Пласт (слой) – в геологии – форма залегания осадочных и многих метаморфических горных пород; геологическое тело относительно однородного состава, ограниченное практически параллельными поверхностями – подошвой и кровлей; толщина пласта во много раз меньше протяженности". Стратиграфический кодекс "Слой (пласт) — _____литологически более или менее однородные маломощные отложения, отличающиеся по вещественному составу или по остаткам организмов и ясно отграниченные от ниже- и вышележащих слоев. Морфологическими модификациями слоя являются линзовидный пласт, линза, клин, лавовый поток (покров), залежь и т. д. Слоем (пластом) будем называть тело ______________________ горных пород, имеющее более или менее параллельные ограничения, отделяющие его от выше- и нижележащих пород.

Закон Стено Нильс Стенсен (Николаус Стено) 1638 – 1686 Учился медицине в Лейдене и Париже, переехал во Флоренцию и стал врачом герцога Медичи. Сделал массу открытий в анатомии, медицине, кристаллографии, палеонтологии и геологии. Сформулировал основной и единственный закон геологии: "Каждый верхний слой откладывается только после того, как отложился нижний слой. Между отложением первого и второго существует перерыв". Т.е. слой, расположенный в ненарушенном разрезе выше, является более молодыми, чем тот, что лежит ниже. Из основного закона возникает основной вопрос изучения слоев: "Где подошва, а где кровля?" Иными словами: "Где низ разреза, а где его верх?"

Геометрические элементы пласта подошва – нижняя поверхность слоя кровля – верхняя поверхность слоя мощность – _кратчайшее_ расстояние между подошвой и кровлей При изучении слоистости, а также при отрисовке геологических карт и разрезов в первую очередь обращайте внимание на ПОДОШВУ! ВСЕГДА РИСУЙТЕ ПОДОШВУ!

Напластование Слои обыкновенно налегают друг на друга целым пакетом, называемым серией, свитой, толщей, пачкой и т. п., а последовательную смену одних слоев на другие называют напластованием, наслоением Прослои Очень тонкие слои (обычно – меньше 10 мм), заключенные между другими, называются прослоями, слойками, пропластами и т. п. Граница между двумя слоями (пластами) практически всегда соответствует перерыву в отложении (гиатусу), а часто и изменению состава осаждающегося вещества. Иногда различают стратиграфический и хронологический гиатусы, понимая под последним именно временной интервал, соответствующий стратиграфическому интервалу. Перерыв в осадконакоплении (или в излиянии вулканических пород) может сопровождаться частичной эрозией слоя, поэтому гиатусы делят на седиментационные (образуются за счет временного ненакопления осадков) и постседиментационные, или эрозионные (образуются за счет эрозии осадков, уже превращенных в отложения и последующего отложения новых осадков).

Слоистость Чередование слоев называется _слоистостью_ -представляет собой проявление неоднородности в толще осадочных пород и указывает на изменение условий отложения осадка. Слоистость – одна из самых характерных и важных свойств осадочных пород. На ней основано изучение вопросов литологии, стратиграфии, гидрогеологии, инженерной геологии. Слоистость позволяет сопоставлять стратиграфические разрезы, определять направление и амплитуду вертикальных тектонических движений, измерять элементы залегания, вести поиски и прослеживать рудные залежи, скопления нефти, воды и др. Слоистостью обусловлено также возникновение складок в осадочных толщах. Знание слоистости является важнейшим условием при выборе системы эксплуатационных выработок.

Неяснослоистые породы Южный Урал, квартер, пролювий

Неяснослоистые породы Южный Урал, верхний триас

Относительно ясно слоистые породы Кипр, плиоцен

Разнозернистые песчаники и алевролиты. Солнечный берег, Болгария Ясно слоистые породы

Ясно слоистые породы Известняки нижнего карбона. Южный Урал

Мощность слоя Расстояние между кровлей и подошвой слоя составляет его _мощность_. Различают мощности – _истинная,вертикальная,горизонтальная,видимая_ ___________________________________ Истинной мощностью называется кратчайшее расстояние между кровлей и подошвой. Любое другое расстояние между кровлей и подошвой называется видимой мощностью.

Виды мощностей слоя а — видимая; b — истинная; с - вертикальная; d, е — неполная.

Выклинивание слоя Постепенное или резкое уменьшение мощности слоя до его исчезновения называется выклинивание. Первичное выклинивание, связано: с _прекращением отложения осадка_ (стратиграфическое, или собственно выклинивание), с _с фациальной изменчивостью_ (фациальное выклинивание), Вторичное выклинивание: результат _последующего размыва_ранее отложившегося слоя (денудационное выклинивание) результат _горизонтального растяжения_ и разрыва слоя при складкообразовании (тектоническое выклинивание)

Слой, быстро выклинивающийся во всех направлениях, называется линзой. Длина и ширина линз не более, чем в _10_ раз превосходит максимальную ее мощность (измеренную в центре). При размыве или растяжении (сжатии) какой-то части слоя говорят о неполном выклинивании (_пережим_). Неполное выклинивание связанное с размывом, может быть: сингенетическим (размыв происходит одновременно с отложением слоев) эпигенетическим (размыв происходит после отложения слоев). Выклинивание слоя Генетические типы линз: А — линзы заполнения: Б, В — линзы нарастания: Б — линза представлена биогермой. В — конусом выноса временного водного потока.

Элементы слоя и случаи его выклинивания 1 - элементы слоя; 2 - неполное выклинивание слоя (пережим); 3 - быстрое выклинивание слоя; Первичное выклинивание (стратиграфическое): 4 и 5 - фациальное, 7 - исчезновение поверхностей напластования вследствие фациальных изменений Вторичное выклинивание: 6 - денудационное, 8 - тектоническое

Формы слоистости При изучении слоистости следует, прежде всего, обращать внимание на форму и мощность слоев. Форма слоистости отражает характер движения той среды, в которой происходит накопление осадка. Выделяются четыре основные формы слоистости: _параллельная_, _волнистая_, _косая_, _линзовидная_.

Параллельная слоистость При параллельной слоистости поверхности наслоения по строению близки к плоскостям, что свидетельствует об относительной ___неподвижности и покое среды___________________ и ____________ накопления осадка. Такая слоистость образуется в крупных водоемах, у которых дно плоское, а поверхностные волнения водных масс не достигают дна. Среди параллельной принято выделять следующие виды слоистости: __полосовидная______________ прерывистая,ленточная

при которой нет закономерности в чередовании слоев разного состава. Неупорядоченная слоистость: 1 - глины; 2 - пески; 3 - известняки Неупорядоченная параллельная слоистость

Упорядоченная слоистость, при которой наблюдается определенная закономерность в чередовании слоев разного состава (_ритмичная слоистость_ или _флиш_). Флиш — это ассоциация осадочных горных пород с параллельной ритмичной слоистостью. По составу слагающих его слоев выделяют _терригенные,_, терригенно-карбонатный и _карбонатные_ флиш.

Терригенный флиш представляет собой закономерное изменение снизу вверх грубообломочных пород тонкообломочными. Терригенный флиш: А — 2-компонентный; Б — 3-компон.: В – 4-компон. 1 - глины; 2 - алевролиты; 3 — пески; 4 — гравелиты

Карбонатно-терригенным называется флиш, в составе ритма которого присутствуют слои терригенных(обломочных) и карбонатных пород. Карбонатно-терригенный флиш: А – 3-компонентный глинисто-карбонатный, Б — 2-компонентный песчано-карбонатный. 1 — глины; 2 — песчаник; 3 — песчаный известняк; 4 — известняк

Флиш характерен для складчатых поясов Он образуется в условиях, когда _периодически_ изменяются режимы осадконакопления. Чаще всего происходит периодическое колебание уровня вод в бассейне осадконакопления, что, в свою очередь, приводит к смене мелководных условий осадконакоплений (образуются гравелиты, песчаники) более глубоководными (образуются алевролиты, глины).

Волнистая слоистость имеет волнистоизогнутые поверхности наслоения. Она формируется при движениях, имеющих периодическую смену в своем _направлении_ (при отливах и приливах, волнениях в прибрежно-мелководных зонах моря). Типична для прибрежно-морских отложений, когда в процессе осадконакопления материал облекает плавные неровности поверхности осадконакопления Волнистая слоистость, обусловленная неровной поверхностью бассейна осадконакопления: 1 — породы основания; 2 — пески; 3 - глины; 4 - известняки

Косой слоистостью называется слоистость с прямолинейными и криволинейными поверхностями наслоения, под _различными_углами_ которых внутри слоя располагается более мелкая слоистость. Эта слоистость образуется при движении среды в _одном направлении_, например, реки, потока, морского течения или при движении воздуха (в аллювиальных, эоловых, флювиогляциальных отложениях).

Линзовидная слоистость характеризуется разнообразием форм и изменчивостью мощности отдельных слоев. Такая слоистость образуется при _быстром и изменчивом движении_ водной или воздушной среды (в речных потоках или приливно-отливной полосе моря). В зависимости от мощности выделяются следующие виды слоистости с мощностями: массивнослоистая > _100_ см, крупнослоистая – _100-10_ см, среднеслоистая – _10-2_ см, листоватослоистая – _2-0,2_ см, микрослоистая – < _0,2_ см.

Определение подошвы–кровли в параллельно слоистых толщах по деталям морфологии самих пластов возможно не всегда, однако при наличии некоторых особенностей строения поверхностей напластования это сделать можно. К таким особенностям относятся: – биоглифы – поверхность "твердого дна" – поверхность "мягкого дна" – первичные трещины Подошва–кровля слоя

Биоглифы Остатки организмов, их отпечатки и следы жизнедеятельности на поверхности и внутри слоя Трилобиты на кровле пласта. Образец из музея в Вене

Следы ползания трилобитов на кровле пласта. По Р. Шроку, 1950 Биоглифы

Схема хаотического расположения остатков раковин брахиопод в пласте известняков (разрез). Определение подошвы слоя невозможно. Схема упорядоченного расположения остатков раковин брахиопод в пласте известняков (разрез). Выпуклости раковин показывают кровлю пласта. По В.В. Белоусову, 1986 По Р. Шроку, 1950 Биоглифы

Поверхность "твердого дна" Структуры "твердого дна", или "hardground" представляют собой бугорчатые "…каменистые поверхности на дне морского бассейна, возникающие при остановке карбонатного осадконакопления за счет цементации карбонатных илов" (Барабошкин и др., 2002). Кровля пласта определяется по максимальному ожелезнению, выходам ходов илоедов, подошва – по обломкам раковин, галькам фосфатизированного мела и т.д. "Твердое дно" зрелой стадии развития (Л.Ф. Копаевич, Д.П. Найдин, 1988) А: 1 – норы раков, 2 – поверхность твердого дна, иссверленная камнеточцами, 3 – обломки фосфатизированного мела, иссверленные камнеточцами, 4 – обломки створок иноцерамов, 5 – ожелезнение; Б, В – блок-диаграммы

Поверхность "мягкого дна" Структуры "мягкого дна", или "softground" возникают "… при замедлении осадконакопления в бассейнах с терригенной седиментацией (когда карбоната в осадке слишком мало или он вообще отсутствует)" (Барабошкин и др., 2002). Подошва–кровля пласта при наличии "мягкого дна" определяются хуже, чем для "твердого дна", однако их можно установить по наличию ходов илоедов, имеющих выполнение, отличное от вмещающих пород . Современное "мягкое дно" в терригенных отложениях Северного моря (Рейнек, Сингх, 1981)

Модель-1 Определение подошвы слоя при наличии вогнутых скорлупок от трещин усыхания достаточно однозначно: выгнутая часть показывает на подошву слоя, загнутые края – на кровлю При хаотическом расположении скорлупок определить подошву слоя затруднительно Модель-2 Модели формирования трещин усыхания. По Р. Шроку, 1950

направление ветра направление течения Ямки и хребтики расположены симметрично относительно кровли и подошвы. Определить верх – низ нельзя! Ямки и хребтики расположены асимметрично относительно подошвы Определить верх – низ можно! Волнистая (прибрежных зон, дельтовая и пр.) Волнистая слоистость формируется в прибрежных зонах, в дельтах рек, а также как эоловая, т.е. возникает под воздействием волнения, течений и ветра. К этому же типу относится и линзовидная слоистость. Возникающие серии слойков имеют выпукло-вогнутую форму; в разрезе это создает картину волны или полуволны, которую обычно называют "знаки ряби". Модели формирования знаков ряби. По Р. Шроку, 1950

Генетические типы слоистости В зависимости от того, какие факторы влияют на изменение условий осадконакопления, выделяют: _мутационная_ слоистость _миграционная_слоистость Косослоистые песчаники. Далане. Швеция Косослоистые песчаники. Фото Е.Ю. Барабошкина

Мутационная слоистость обусловлена изменением поверхностных экзогенных условий осадконакопления: изменения климата, морские течения, мутьевые или суспензионные потоки, периодические штормы, изменение химического состава морской воды, пульсационная подача воды изменение органической жизни

Миграционная слоистость Причина миграционной слоистости — _тектонические движения_, которые приводят к трансгрессии (наступлению) или регрессии (отступлению) моря. В результате таких движений изменяется глубина осадконакопления и соответственно условия образования пород, что выражается в образовании слоев разного состава. Для миграционной слоистости характерны : большие мощности слоев (от сотен – до тысяч м); огромные площади распространения слоев (до десятков тысяч км2).

Закон Головкинского-Иностранцева (закона Вальтера) Закономерности формирования осадочных толщ при миграционной слоистости подчиняются этому закону. 1) в бассейне осадконакопления наблюдается закономерное изменение состава осадочных горных пород по мере удаления от _береговой_линии_. В течение определенного времени вблизи от береговой линии накапливаются грубообломочные породы (галечники, гравелиты), с удалением от нее происходит их смена песками, алевритами и, наконец, глинами. 2) трансгрессии и регрессии моря, связанные с опусканием и подъемом морского дна приводят к образованию _слоистости_. Глубина бассейна в конкретной точке меняется, а следовательно, меняется и состав накапливающихся осадков. Изменение состава осадочного материала приводит к тому, что над существующем слоем начинает формироваться новый слой другого состава.

Регрессия При отступлении моря происходит закономерная смена снизу вверх по разрезу глубоководных (тонкозернистых) осадков мелководными (грубозернистыми). При регрессии площадь бассейна осадконакопления уменьшается, поэтому более молодые породы будут занимать меньшие площади, чем породы более древнего возраста

Трансгрессия Снизу вверх по разрезу идет смена грубозернистых осадков (конгломератов) тонкозернистыми (алевролитами и глинами). При трансгрессивном залегании площадь, занимаемая породами более древнего возраста, меньше, чем площадь, занимаемая более молодыми породами.

Ингрессия это наступление моря на устьевую часть речной долины. Она представляет собой начальную стадию трансгрессии и обусловлена прогибанием устьевой части рек, впадающих в моря. При ингрессивном залегании слои имеют линзовидную форму, они как бы вложены в более древние породы, также характерны контакты прислонения Ингрессивное взаимоотношение слоев: А — в разрезе; Б — в плане. 1 - породы основания; 2 — конгломераты; 3 — пески; 4 — глины