Основные понятия о процессах осадко

Основные понятия о процессах осадко - и породообразования (Стадии 2 -3)

2. Перенос осадочного вещества Способы переноса 1. Гравитационный (под воздействием сил гравитации) 2. Ветром (воздушные струи) 3. Водой (суспензионные и водные потоки – наземные и подземные) 4. Льдом 5. Живые организмы Особенность механизмов мобилизации, переноса и седиментации состоит в том, что ими управляет закон осадочной дифференциации, Сущность осадочной дифференциации - механические, химические и биологические процессы рассортировывают осадочный материал и избирательно выделяют в твердую фазу растворенные и газообразные вещества и ведут к последующему накоплению. В процессе переноса происходит дифференциация осадочного вещества и частичное осаждение на путях переноса. В водных бассейнах продолжается дифференциация и интеграция (смешивание) осадочного вещества и его отложение.

Главными внешними факторами, контролирующими процесс осадочной дифференциации, являются: 1. Рельеф поверхности суши или дна морского бассейна в зоне транспортировки 2. Климат 3. Среда переноса (вода, атмосфера, ледники); 4. Режим движения среды переноса (замедление, ускорение, пульсация скорости); 5. Количество областей питания осадочным материалом и расстояние от них до места седиментации; 6. Соленость вод бассейна седиментации и гидрохимический состав вод; 7. Концентрация водородных ионов и окислительновосстановительный потенциал среды; 8 Жизнедеятельность организмов.

На осадочную дифференциацию влияют: • степень дисперсности • плотность • механическая устойчивость • химическая активность • концентрация осадочного материала в путях миграции Различают механическую, физико-химическую, хемобиогенную и химическую осадочные дифференциации

На границе река (пресные воды) – море (морские соленые электролиты) возникают естественные геохимические барьеры, на которых вещества, мигрирующие в коллоидной форме, коагулируют - образуются хлопья ( «химический процесс» ), которые уже разносятся и осаждаются по законам механической дифференциации ( «физический процесс» ). На геохимическом барьере происходит коагуляция коллоидов и обогащение химическими малоподвижными элементами, соединениями Al, Fe, Cu, U и др. металлов. Основная масса поступает в растворенные вещества с континента и вступает в миграцию за счет химического выветривания (источник катионов) и составляет солевой резерв Мирового океана. Однако очень большая роль поставки материала непосредственно в воды Мирового океана происходит за счет подводных эксгаляций в виде вулканизма, гидротермальной деятельности ( «черные и белые курильщики» и др. ) – источник анионов. Карбонаты, кремневые породы, вероятно фосфатов и ряда других соединений имеют преимущественно источником вещества Мировой океан.

Дифференциация механическая По размеру По удельному весу В По форме 1. Каменные обвалы, осыпи, оползни, делювиальные шлейфы, пролювиальные конуса выноса – очень слабая сортировка по размеру и уд. весу). 2. Далее сортировка идет ветром речными водотокамми (волочением, сальтация, на плаву (в механических взвесях)

Формы переноса реками основных компонентов осадков р а с т в о р ы истинные коллоидные взвесь волочение по дну + сальтация «Формула стока» = а: б: в Для современных рек – 0. 35: 3. 5: 1 Равнинная река (З. Двина) – 0. 01: 0. 25: 1 Предгорная равнина (р. Кубань) – 0. 57: 5. 0: 1 1 – наиболее растворимые – хлориды и сульфаты K, Na, Ca, Mg; 2 – карбонаты Ca, Mg; 3 – кремнезем; 4 – соединения Fe, Mn, P, Cu, Al, редкие элементы; 5 – глинистые минералы и вещество; 6 – обломочные компоненты (кристаллокласты и литокласты)

Перенос в речных потоках волочением или перекатыванием 1. 2. 3. 4. Переносятся самые крупные обломки Динамика этого процесса зависит от скорости течения реки, формы обломков, характера дна, насыщенности потока, ширины реки и др. Неизометричные (особенно пластинчатые) зерна переносятся легче, они раньше срываются в сальтацию (подпрыгивание) и захороняются в более тонких осадках. При увеличении глубины потока скорость, необходимая для начала движения частицы одного и того же размера, увеличивается.

Временные потоки 1. Образуются на суше при обильном выпадении осадков и таянии льдов 2. Перенос на небольшие расстояния 3. Плохо окатаны и несортированы 4. Сели (грязевые, грязекаменные, водно-каменные)

Перенос в речных потоках в виде растворов Коллоидные Растворенное вещество: 1. Тонкие дисперсные частицы 2. Одинаковый электрический заряд 3. Осаждаются нейтрализацией другим электролитом или противоположно заряженным коллоидом растворы Истинные Важнейшая форма переноса веществ с разной растворимостью 1. При диссоциации вещества на разные ионы 2. Содержание материала зависит от скорости воды 3. Дифференциация по минсоставу на основе уд. весов

Перенос в водных бассейнах волнениями и течениями 1. Главными агентами переноса осадочного материала являются волнения и течения. 2. Скорость их достигает 3 м/сек, а протяженность - тысячи км. 3. В прибрежных участках морей и океанов - приливно-отливные и прибрежные течения. 4. Благодаря ветру они совместно транспортируют осадочный материал. 5. Волнениями взвешенный и растворенный материал переносится по всей площади морских бассейнов. 6. Глубина, на которую распространяются волнения, называется базисом действия волн.

Волны 1. Волна проникает на глубину, равную длине волны. 2. Зависит от глубины и размеров бассейна. 3. Волнения – колебательные движения и частицы в них испытывают круговые движения, затухающие в основании базиса действия волн. 4. Волнения вместе с ветром подходят к берегу под углом, имея силу в двух направления: перпендикулярную к берегу и вдольбереговую. 5. Перпендикулярная волна формирует прибой, а вдольбереговая потоки. 6. Каждая составляющая определяет накопление осадков в виде подводных валов, баров, прибереговых кос.

Перенос твердого материала прибойным потоком в береговой зоне моря Прибойная Вдольбереговая Лагуна Бар Подводные валы Аккумулятивный берег Лагуны Прибойный откос Пляж Лагунные отложения Эоловые дюны Зигзагообразный путь перемещения галек, гравия и песчаных зерен вдоль берега силой прибоя Прибрежные дюны Субгоризонтальная, косоволнистая и волнистая слоистость песков на баре Лагуны Лагунные отложения Строение бара

Течения (образуются ветрами и волнениями ) Различаются по генезису, масштабам и приуроченности к слоям воды и геоморфологии дна: Неволновые связаны с опусканием плотных холодных полярных вод и растеканием их по дну океанов к экваторам (термогалинные течения) Суспензионные возникают с образованием больших масс рыхлого материала в неустойчивом состоянии при амплитуде рельефа. Течения по отношению к берегу подразделяются на сгонные, разрывные, нагонные и вдольбереговые. Компенсационные (апвеллинг) При подъеме глубинной воды по континентальному склону На шельф выносятся большое количество СО 2, карбонатов, фосфатов, соединений азота и других веществ, питательных для биоса. Приливно-отливные

Приливно-отливные течения 1. Вызваны притяжением Луны 2. Захватывают мощную толщу воды (до 1. 5 км), 3. Перемешивают и транспортируют огромные массы осадочных компонентов 4. Энергия приливов и отливов лишь для переноса тонкого илового и мелкозернистого песчаного материала 5. Формируют своеобразный тип отложений – приливно-отливные.

Строматолиты – индикаторы приливноотливной равнины Трещины усыхания – супралитораль

ПЕРЕНОС ВЕТРОМ

ПЕРЕНОС ЛЬДОМ

Последовательность осаждения осадочного вещества при механической дифференциации А. Наиболее крупный и тяжелый в русловом аллювии, на перекатах, пристержневые области (аккумулятивные песчаные бары, косы, персыпи) Хорошо промывается волнами Б. Более легкий и тонкий (алеврит+пелит) – на пойме, в старицах, лагунах В. Взвешенный материал и растворы – выносятся в конечный водоем стока –озера, моря (здесь сортировка идет процессами волнения и донных течений) Тонкий материал накапливается ниже базиса действия волн

В итоге механической дифференциации 1. Осадки имеют более или менее хорошую сортировку 2. Формируются россыпи тяжелых (уд. вес более 2. 8 г/см 3 – циркон, рутил, сфен, гранат и др. ) минералов 3. Формируются россыпи самородных металлов

Дифференциация химическая (последовательное выпадение из путей миграции соединений в порядке возрастания их растворимости)

Температура, давление, газовый режим, щелочно-кислотные и окислительно-восстановительные свойства среды, а также климат влияют на выделение растворенных веществ в твердую фазу. Н. М. Страхов (1960 -1962) выявил зависимость химической дифференциации от климата: 1. угли, бокситы, латеритные железные руды образуются только в гумидных условиях, 2. медные, свинцовые и цинковые руды, доломиты, соли – только в аридных. 3. В областях гумидного климата характерна рудная триада: алюминий железо марганец. 4. В аридном климате триада: медь свинец цинк

ХЕМОБИОГЕННАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ (Органическое вещество в осадке определяет почти все процессы сингенеза и диагенеза и новое минерало- и породообразование) 1. Избирательное превращение компонентов (в водной среде или в атмосфере) в минеральные скелетные образования или органические ткани в результате жизнедеятельности организмов. 2. Формирует мощные толщи органогенных пород и проявляется в накоплении органического вещества – материала для образования каустобиолитов или органических пород. 3. Сопутствует механической и химическая дифференциациям, т. к. после отмирания животных или растений их остатки переходят в осадок или растворяются, перемещаясь далее по законам механического или химического разделения.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ 1. Присуща коллоидным растворам (в основном вблизи устьев рек и в прибрежной зоне, меньше – в более глубоководных участках) 2. Коллоидные растворы после коагуляции (свертывания) могут находиться в состоянии золей (наиболее тонкие частицы) и гелей (студней). 3. Высокая концентрация солей - одна из главных причин осаждения коллоидов. 4. Вызывает укрупнение частиц вследствие коагуляции и выпадение их в осадок 5. Распределение выпавшего осадка контролируется уже процессами механической дифференциации.

СЕДИМЕНТАЦИЯ (вслед за выветриванием и переносом, или параллельно с ними) 1. Седиментация, или накопление – осаждение вещества, т. е. происходит собственно процесс образования осадков. 2. Формирование осадочной породы начинается именно со стадии накопления, когда ее компоненты из разных источников объединяются друг с другом в одном участке земной поверхности. 3. Ведущая сила седиментации - сила тяжести, поэтому осаждающееся тело – это свободно падающее тело. 4. Разные формы переноса определяют и разные способы осаждения – механические, химические и биологические. По выражению В. Т. Фролова, осадок – это зародышевая форма горной осадочной породы.

ИТАК, СЕДИМЕНТОГЕНЕЗ: Это начальный, но весьма сложный этап формирования осадочной породы. Проявляется повсеместно на поверхности Земли накоплением осадка. Осадок под дальнейшим воздействием еще более сложных процессов постепенно преобразуется в собственно осадочную породу (литифицированный осадок), с которой литологи и имеют в основном дело.

Скорости осадконакопления 1. Один из показателей среды осадконакопления. 2. Два способа оценки: абсолютный и относительный. Метод абсолютных масс оценивает поступление количества осадка за определенный промежуток времени (чаще всего за 1000 лет) на 1 см 2 дна моря в граммах или в миллиметрах. Эту скорость выражают в единицах Бубнова (Б): 1 Б – отвечает 1 мм осадка за 1000 лет. Метод относительных масс выражает скорость в процентах или промилле, т. е. в сотых или тысячных долях относительно суммы компонентов, принимаемой за 100 % или 1000 %. В этом случае расчет ведется на осадок в целом. 1. Минимальные скорости - на красные океанические глины (3 -5 Б), 2. Максимальные – в устьевых частях рек и прилегающих морей и океанов (до 20000 Б) Седиментация с скоростями свыше 1000 Б - лавинная, или сверхбыстрая. Признаки: особые текстуры и структуры, высокая концентрацией ОВ, большие мощности, прерывистая седиментация и слабая дифференциация осадочного вещества по гранулометрическому составу. А. П. Лисицын выделил три глобальных уровня лавинной седиментации: А) переходная зона река – море, Б) основание континентального склона В) дно глубоководных желобов. Региональные области лавинной седиментации помимо межгорных и предгорных прогибов, включают рифтовые системы и линейные эрозионные врезы.

Основные понятия о процессах осадко — и породообразования