Тема 4 Осадочные горные породы фации и

Тема № 4: Осадочные горные породы, фации и возраст

1. Осадочные горные породы (ОГП) и их генезис ОГП - минеральные агрегаты, образовавшиеся в ходе экзогенных геологических процессов – процессов изменения и образования минералов и горных пород в близповерхностных условиях земной коры и литосферы. – Совокупность процессов образования и изменения осадочных пород - литогенез

Стадии литогенеза (экзогенных процессов) 1. Гипергенез (процессы выветривания) – процессы разрушения минералов и горных пород в условиях земной поверхности→ продукты: обломки коренных пород+ химсоединения в воде 2. Денудация (в т. ч. водная эрозия) – процессы переноса продуктов выветривания и обломков вновь образующихся на данной стадии 3. Седиментогенез - процессы накопления или аккумуляции переносимых обломков, т. е. собственно начала формирования ОГП. 4. Диагенез – превращения рыхлого осадка, перекрытого вышезалегающими осадками, в плотную ОГП

1. 1 Физическое выветривание – механическое разрушение горных пород и минералов (дезинтеграция), в результате чего образуются обломки горных пород и минералов исходных горных пород

Курумы – каменные реки, сложенные остроугольными глыбами кварцитов, которые образовались за счет физического выветривания коренных кварцитов и переноса глыб по подстилающей мерзлоте во время ледниковых эпох четвертичного ледникового периода.

1. 1 б. Химическое выветривание – химическое разложение минералов: 1 окисление Fe-их минералов, 2 растворение растворимых минералов, 3 гидратация – поглощение воды, 4 гидролиз – нарушение кристаллической решетки силикатов; а также мобилизация вещества (или части вещества) в виде истинных и (или) коллоидных растворов, с последующим образованием новых минералов

Начальная стадия разложения полевых шпатов

Конечная стадия разложения полевых шпатов

Разложение полевых шпатов - пример химического выветривания K[Al. Si 3 O 8] ортоклаз + CO 2 + H 2 O Al 4[Si 4 O 10](OH)8 + K 2 CO 3 + Si. O 2 каолинит

Элювий - Совокупность продуктов выветривания: § глыбы, щебень, дресва, песок, глины и др. , оставшиеся на месте разрушения коренных пород – e. Q. § Называют также фацией ГП

Фация § Существуют разные подходы к данному понятию: 1) горная порода или осадок, возникающий в определенной физико-географической обстановке, 2) собственно эта обстановка - физикогеографические условия осадконакопления со всеми особенностями среды.

1. 2. Денудация и физические преобразования обломков в процессе переноса 1. изменение размера, формы и окатанности перемещаемых обломков 2. сортировка (или селективный перенос) обломков в зависимости от их формы, размера, плотности Определяют структуру и текстуру осадочной горной породы.

Генетические типы четвертичных континентальных отложений (фации) § § Делювиальные (у подножий возвышенностей) d. Q Аллювиальные (в долинах рек) a. Q Пролювиальные (в долинах и устье оврагов) p. Q Ледниковые (гляциальные – места распространения четвертичных ледников) g. Q § Флювиогляциальные (места протекания четвертичных ледниковых вод) fg. Q § Эоловые (переотложенные ветром) v. Q § Оползневые dp. Q

Отличительные особенности континентальных осадочных пород - отложений § малые мощности – первые – сотни метров § Быстрая смена по площади распространения: элювиальные, делювиальными, речными и т. д. § Залегают в виде линз, прослоев, шлейфа § Отсутствие ископаемых организмов – окаменелостей § Преобладание обломочных отложений

1. 3. Осадконакопление (собственно осадочный процесс) Результат процесса осадконакопления – осадочные горные породы: 1. обломочные (или терригенные, т. е. возникшие за счет обломков, снесенных с суши ) 2. хемогенные - химические осадки в условиях пересыщения воды солями 3. биогенные - органогенные осадки за счет скопления вымерших организмов, отложенных на дно и перекрытых верхними слоями

1. 4 Диагенез - стадия уплотнения и цементации осадка, включает: 1. перекристаллизацию осадка 2. образование устойчивых минеральных модификаций 3. дегидратацию (или гидратацию)минералов (гипс-ангидрит) 4. цементацию осадка

2. Классификация осадочных горных пород - Обломочные - Хемогенные - Биогенные - смешанные. .

2. 1. Обломочные ГП подразделяются: 1. размер обломков: - крупнообломочные (псефиты), средне(псаммиты) и мелко- (алевриты) 1. степень окатанности обломков: угловатые (или неокатанные) и окатанные (т. е. «пережившие» стадию денудации) 2. наличие цемента: рыхлые (молодые – продукты выветривания и денудации) и сцементированные (т. е. «пережившие» стадию диагенеза)

Обломочные осадочные горные породы Название групп пород Рыхлые Размеры Обломки обломков остроугольн окатанны (мм) е 1000 Глыбы Крупные валуны 100– 1000 Мелкие глыбы 10– 100 Щебень Галечни к Дресва Гравий Обломки остроугольн ые Обломки окатанные Валуны 1– 10 Грубообломочн ые (псефиты) ые Сцементированные Не выделяются Брекчия Конгломера т Среднеобломочн ые (псаммиты) 0, 1– 1 Песок Песчаник Мелкообломочн ые (алевриты) 0, 01– 0, 1 Алеврит лесс Алевролит

Рыхлые окатанные обломочные осадочные горные породы

Брекчия - сцементированная осадочная горная порода, состоящая из неокатанных обломков

Конгломерат - сцементированная осадочная горная порода, состоящая из окатанных обломков

Конгломерат - схема

Минеральный состав и строение обломочных осадочных горных пород Название групп пород Минеральный состав Грубообломочные (псефиты) Структура Текстура Обломки горных пород разного состава и происхождения Зависят от первичной породы Среднеобломочные (псаммиты) Кварц, полевой шпат, оливин, слюды, гранат Среднеобломочн ая Обломочная (для рыхлых) или цементная обломочная (для сцементированны х) Мелкообломочные (алевриты) Кварц, кальцит, доломит, глинистые минералы: каолинит, монтмориллонит, гидрослюды Мелкообломочн ая Глинистые минералы: Тонкообломочн То же Слоистые, полосчатые, массивные, текстуры

Пески по 1 -величине зерна разделяются: 1. -крупнозернистые (0, 5– 1 мм) 2. - среднезернистые (0, 25– 0, 5 мм) 3. мелкозернистые (0, 1– 0, 25 мм) ; 2 - по минеральному составу: 1. - гомоминеральные – кварцевые, грауваковые 2. - олигомиктовые – из двух минералов: кварц-полевошпатовые 3. Полимиктовые - из нескольких минералов (аркозовые= кварц+ полевой шпат+слюда)

Песчаники – сцементированные пески выделяют те же разновидности по составу, размеру зерен, что и у песков песчаники имеют также цемент определ состава: известковый, глинистый, кварцевый, битуминозный и др.

Значение песков и песчаников Кварцевые пески: – в стекольной и керамической промышленности, § при производстве стекла, фарфора, § для изготовления огнеупорных силикатных кирпичей (динаса), § в абразивной промышленности и в металлургии – как флюс и формовочный материал. § Пески и песчаники широко применяются для разнообразных строительных целей. § Плотные песчаники - как облицовочный материал.

Глины (пелиты) - наиболее тонкодисперсные (тонкообломочные)из частиц размером менее 0, 005 мм - По минеральному составу среди глин выделяют каолинитовые, монтмориллонитов ые и другие виды

Тощие глины - содержащие примеси кварца, халцедона, опала, окислов Fe Используют: § для изготовления кирпичей (кирпичные глины), § грубой посуды (гончарные, горшечные), черепицы (черепичные), § спекшегося кирпича – клинкера, § минеральные краски (красящие глины – мумия, охра), § для изготовления портландцемента.

Жирные глины - содержащие большое количество каолинита § 1 - фарфоровые глины, каолинитовые, - для производства фарфора и фаянса, § 2 - огнеупорные глины с температурой плавления около 1700°, – для изготовления огнеупорных кирпичей, в бумажной, химической и других отраслях промышленности. § 3 - монтмориллонитовые глины, содержащие некоторое количество каолинита, бейделлита и других глинистых минералов, отличаются высокой дисперсностью. Среди них выделяют отбеливающие глины, обладающие поглотительными свойствами - сукновальные глины (флоридины, бентониты), обладающие омыляющими свойствами и адсорбирующие жиры и некоторые красящие вещества. Они широко используются для очистки продуктов нефтяной промышленности, различных масел, жиров, вина, применяются для отбелки тканей и других целей.

Некоторые другие обломочные породы: Лесс –палевая рыхлая неслоистая порода, состоит из кварца (50%)+кальцита (30%)+глины (20%) Супесь – алеврито-песчаная порода с примесью глинистых минералов до 10% Суглинок - алеврито-песчаная порода с примесью глинистых минералов до 10 -30% Аргиллиты – сцементрованные и уплотненные глинистые породы

2. 2. Хемогенные и биогенные породы § Образуются при выпадении солей из насыщенных водных растворов или в результате протекания химических реакций. Делятся по минеральному и химическому составу: § Хлоридные – галит и сильвинит, § Сульфатные – гипс и ангидрит, § Карбонатные (кальцит) – хемогенный известняк, мергель, доломит и др. § Кремнистые (кварц, опал)- кремнистый туф, конкреции, опока

Хемогенные и биогенные осадочные горные породы Название породы Химический состав Хлориды Сульфаты Хемогенные (химические) Биогенные (биохимические ) Название Химическая формула Каменная соль Галит Na. Cl Сильвинит Сильвин KCl Гипс Ca. SO 4 · 2 H 2 O Ангидрит Ca. SO 4 Кальцит Ca. CO 3 Доломит Ca. Mg(CO 3)2 Кальцит, доломит Ca. CO 3, Ca. Mg(CO 3)2 Зернистокристаллический известняк Известняк ракушечник Оолитовый известняк Карбонаты Мел Доломитизирова н-ный известняк Мергель Кремнисты е Главные минералы Мергель Диатомит Кальцит, глинистые минералы (каолинит и др. ) Опал, халцедон Si. O 2 · n. H 2 O, Si. O

Диатомит под микроскопом состоит из кремнистых остатков диатомовых водорослей

Строение хемогенных и биогенных ОГП Химически й состав Хлориды Сульфаты Название породы Хемогенные (химические) Биогенные (биохимически е) Текстура Кристаллическая Массивная, полосчатая, слоистая Кристаллическая (для хемогенных), Биоморфная, Биосоматическая или органогенная (для биогенных) Массивная, полосчатая, слоистая (для всех пород) Органогенна я (для биогенных) Обломочная, кристаллическая, биоморфная, биосоматическая Массивная, полосчатая, слоистая, органогенна я Каменная соль Сильвинит Гипс Ангидрит Зернистокристаллически й известняк Известняк ракушечник Оолитовый известняк Карбонаты Структура Мел Доломит Мергель

Структуры хемогенных ОГП кристаллические, которые разделяют по крупности зерен на: – крупнокристаллические – с размером зерен более 1, 0 мм; – среднекристаллические – с размером зерен 1, 0– 0, 1 мм; – скрытокристаллические – с размером зерен 0, 1– 0, 01 мм; – пелитоморфные – с размером зерен менее 0, 01 мм.

Структуры биогенных ОГП – Биоморфная структура характеризуется наличием в горной породе хорошо сохранившихся раковин организмов (известняк ракушечник) – Биосоматическая структура характеризуется наличием в горной породе раковин организмов, имеющих размеры 0, 006– 1, 0 мм и трудно различимых невооруженным глазом (мел, диатомит)

Строматолитовый известняк, узорчатый – лемезит (полировка). На поперечном разрезе видны «кольца» нарастания вокруг сине -зеленых водорослей (биоморфная структура ), сцементированных глинисто-карбонатными минералами тонкозернистой структуры

Текстуры ОГП – Слоистая – Полосчатая – Массивная Слоистость выражается в чередовании минеральных агрегатов, отличающихся друг от друга по крупности зерен, окраске и (или) другим признакам и обусловлена сменой материала при осадкообразовании

Текстура органогенных ОГП органогенная (биогенная) Отпечатки папоротника на аргиллите (T 3 –J 1), Челябинский буроугольный бассейн

Окаменелая раковина брахиоподы

Отличительные особенности морских. ОГП § § § Большие мощности – сотни-тысячи метров Большие площади распространения Значительное количество древних ископаемых организмов § Из-за больших мощностей и протяженности, сохраняются в ископаемом состоянии, т. е. слагают «осадочную» оболочку земной коры до глубин от первых сотен до 25 км (Прикаспийская низменность)

Возраст и залегание горных пород

Геохронология § последовательность геологических событий во времени, их продолжительность и соподчиненность. § 1 – Относительная Г. – отражает естественные этапы развития Земли, основана на принципе последовательности напластования слоев горных пород , использует метод биостратиграфических построений; § 2 – абсолютная Г. – дает возраст Г. П. и длительность геохронологических подразделений в промежутках времени, равных современному астрономическому году. § Геохронология – наука о геологическом летоисчислении, основанная на изучении последовательности формирования ГП (относительная Г. ) и на исследовании радиоактивных элементов ( установления абсолютного возраста горных пород).

Возраст горных пород § 1 – относительный определяется с помощью методов: - 1. 1. палеонтологического или биостратиграфического – в изучении ископаемых организмов, в основе которого лежит принцип эволюции (руководящие ископаемые) Брахиоподы С . Трилобит. Ядро и отпечаток. Фото Михайловой. Т, Ф

Относительный возраст ГП - 1. 2. Стратиграфического – на изучении последовательности напластования ( залегания) и взаимоотношения пластов ОГП, исходя из принципа суперпозиции – каждый вышележащий слой моложе нижележащего

Относительный возраст ГП - 1. 3. петрографический или литологический - текстурно-структурные особенности ГП в соседних скважинах одновозрастных пород – корреляции разрезов. - Показывается с помощью буквенных и числовых индексов – KZ, MZ, PZ группы или эратемы г. п. § Q, неогеновая – N, меловая – K и т. д. системы г. П. § Строматолитовые породы - известняки

Возраст горных пород § 2 – абсолютный - продолжительность существования (жизни) минералов и горных пород, выраженная в обычных (абсолютных) астрономических единицах – годах. § Определяется с помощью радиоактивного распада химических элементов, скорость которых не зависит от внешних воздействий. Применяются следующие радиологические методы: § аргоновый, стронциевый, свинцовый, радиоуглеродный и др.

Возраст горных пород § Обобщается в геохронологической таблице (см. файл геох. табл. ) § Таблица состоит из двух шкал: § 1 - Стратиграфической – иерархическая система, показывающая последовательность и соподчиненность стратиграфических подразделений – напластований горных пород, слагающих земную кору и отражающих этапы геологического развития земной коры § Стратиграфия – геологическая дисциплина, изучающая историческую последовательность, первичные взаимоотношения и географическое распространение горных пород, слагающих земную кору и отражающих этапы развития Земли и органического мира.

Геохронологическая таблица - из 2 шкал § 1 – Стратиграфической § 2 – геохронологическая - иерархическая система геохронологических (временных) подразделений, эквивалентных единицам общей стратиграфической шкалы (рис. )

Геохронологические и стратиграфические подразделения общей шкалы § Эон § Эра § Период § Эпоха § Век § Фаза=время § пора § Эонотема § Эратема=группа § Система § Отдел § Ярус § Зона=хронозона § звено

Региональные стратиграфические подразделения § Свита - основная единица местных стратиграфических подразделений, выделяемая преимущественно по литологическим признакам. § Серия – объединяет несколько свит § Горизонт - § Толща

Геологическое время § Продолжительностью в сотни тысяч – миллионы лет § Время – категория общенаучная: образование и горных пород, и существование к-л организмов, и определенный климат и т. п. § Определяется исключительно по горным породам

3. 2. Залегание горных пород 2. 1. Горные породы залегают последовательно без перерыва в осадконакоплении – на более древних более молодые

Стратиграфические несогласия § На более древних породах лежат более молодые породы при отсутствии, например, пород пермской и триасовой систем

Угловое несогласие § Древние нижележащие горные породы залегают наклонно или складчато. Отсутствуют породы C, P, T. За время этих периодов древние породы после своего образования были смяты и нарушены разломами. § Затем территория опустилась и в море накопились новые ОГП