Болдушевская Л.Н. Литология и историческая геология
Подождите немного. Документ загружается.
171
2.3.2.3 Зона перехода от континента к морю. Фации бассейнов ненормальной солености
Это зона, для которой характерны так называемые переходные фации: фации бассейнов
с осолоненными и солоноватыми водами типа заливов, лагун, эстуариев (губ) и дельт
рек, прибрежных озер, болот. Чаще всего они представлены терригенными осадками,
либо химическими и органогенными.
Лагунные отложения тесно связаны и с континентальными и с
морскими, поскольку формируются в водоемах, отшнурованных от моря
постоянно или временно. Часто они представляют собой тонкое
переслаивание песчано-глинистых, органогенных карбонатных и хемогенных
осадков, иногда торфяников.
Отложения дельт сложены материалом, который приносят реки и
сгружают в виде терригенных наносных конусов в море
. Обломочный
материал, слагающий дельтовые отложения, сравнительно отсортирован и
окатан. Слоистость самая разнообразная: от правильной параллельной до
различных видов волнистой и косой. Органические остатки
немногочисленны и представлены фауной опресненных бассейнов и
обломками остатков наземных животных и растений, принесенных с суши.
Отложения дельт переслаиваются с морскими и континентальными
осадками.
В прибрежных озерах
и болотах нередко образуются торфяники,
впоследствии преобразующиеся в угольные залежи. За счет скопления
органического вещества в прошлом в отложениях дельт, прибрежных озер и
болот формировались также залежи нефти и газа.
2.3.3 Фациальные, литолого-фациальные,
палеогеографические карты и профили
Выяснение условий и обстановок образования горных пород позволяет
создать фациальные, литолого-
фациальные и палеогеографические карты и
профили. Такие карты и профили составляют для определенных отрезков
геологической истории. Чем короче интервал времени и чем меньше
172
площадь, для которой составляются карта и профиль, тем точнее будет
показана картина природных условий.
Составление таких карт для значительных территорий и для малых
подразделений стратиграфической шкалы, например, горизонта, осложняется
тем, что морские осадки ни одного из горизонтов не имеют повсеместного
распространения. Поэтому если карта охватывает большие территории, то ее
составляют для
яруса, отдела или системы.
На фациальных картах выделяют области распространения тех или
иных фаций. Часто на таких картах показывают и литологический состав
отложений, которыми эти фации представлены. Такие карты называются
литолого-фациальными.
На палеогеографических картах и профилях показывается древняя география Земли
или участка земной поверхности:
- распределение суши и моря;
- рельефа;
- областей вулканической деятельности;
- горных сооружений;
- климатических условий;
- растительного и животного мира для какого-то отрезка времени в истории
Земли;
- областей распространения бассейнов с повышенной соленостью и другие
особенности.
Эти данные наносятся на современную географическую основу.
Палеогеографические карты отличаются от географических прежде всего тем, что
географическая карта составлена на конкретный момент. На палеогеографических же
картах отражена в обобщенном виде география земной поверхности за сравнительно
длительный интервал геологического времени (несколько миллионов лет). За это время
неоднократно сменялись и перемещались не только фации, но и комплексы фаций,
морская обстановка могла измениться на континентальную, горная область – на
ровную каменистую пустыню и т.п. И поэтому на палеогеографических картах,
естественно, древние обстановки осадконакопления более обобщены, генерализованы.
Палеогеографические карты дополняются обычно литолого-фациальными профилями,
на которых можно проследить смену фаций во времени и пространстве.
173
Палеогеографические и литолого-фациальные карты имеют большое практическое
значение. Они позволяют направлять поиски и разведку месторождений полезных
ископаемых, так как размещение последних в земной коре определяется
палеогеографическими особенностями эпохи их образования, а также фациальными и
литологическими особенностями отложений, к которым они приурочены.
2.4 МЕТОДЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТЕКТОНИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ
ПРОШЛОГО
2.4.1 Типы тектонических движений
Земная кора испытывает движения двух основных типов: медленные вертикально
направленные (восходящие и нисходящие) колебательные и сравнительно быстрые,
чаще всего субгоризонтально (по касательной к поверхности Земли) направленные,
дислокационные (деформирующие).
В конце прошлого века американский геолог Г.Гилберт предложил называть первые
«эпейрогеническими» (создающими континенты), а вторые – «орогеническими»
(создающими горы).
174
Медленные колебательные движения (эпейрогенические) происходят непрерывно в
пределах всей земной коры, их скорости очень малы. Они не вызывают резких
нарушений первоначального залегания горных пород. Эти движения приводят к
перераспределению морских бассейнов и участков суши и являются причиной
чередования в разрезе земной коры морских и континентальных отложений, т.е.
являются причиной трансгрессий и регрессий. Эти движения обратимы: опускание
сменяется поднятием и наоборот.
Для дислокационных (орогенических) движений характерны значительные скорости,
изменчивость направлений и интенсивности. Эти движения приводят к изменениям и
нарушениям первичного залегания пород, т.е. к появлению различных дислокаций
(пликативных, дизъюнктивных, инъективных). Орогенические движения необратимы.
Для того, чтобы выяснить характер движений земной коры на определенном участке,
которые происходили в тот, или иной промежуток времени, геологи используют
определенные методы. Методы изучения эпейрогенических и орогенических движений
различны.
2.4.2 Методы изучения тектонических движений
2.4.2.1 Литолого-палеогеографический анализ (анализ стратиграфического разреза)
175
Этот метод дает возможность изучить тектонические движения в пределах небольшого
участка земной коры в течение длительного времени. Исходным материалом является
стратиграфическая колонка. Путем изучения пород и содержащихся в них
окаменелостей выделяются типы отложений, накопившихся на различных
гипсометрических уровнях относительно уреза воды морского бассейна, и
определяется характер обстановки. Например, холмистая суша с высотами 0 – 50 м,
пляж – около 0 м, мелководный шельф глубиной до 200 м и т.д. Отрицательные
тектонические движения (при стабильном выносе обломочного материала в бассейн)
приводят к углублению дна и смене вверх по разрезу мелководных отложений более
глубоководными. Положительные движения приводят к обмелению бассейна и смене
по разрезу глубоководных отложений мелководными, потом наземными и далее
размывом накопившихся ранее отложений.
Результаты исследований выражаются в виде графика – палеогеографической кривой.
Чтобы выявить скорость осадконакопления, строят палеотектоническую кривую.
Подробнее о построениях кривых см. описание соответствующей лаб. работы.
2.4.2.2 Метод мощностей
Метод применяется для изучения древних и в меньшей мере самых молодых
нисходящих вертикальных (эпейрогенических) движений.
176
Возможно несколько вариантов взаимоотношений между скоростью накопления
осадков и колебательными движениями.
При одинаковом соотношении скорости прогибания дна бассейна и накопления
осадков глубина его остается неизменной, при замедленном осадконакоплении глубина
бассейна увеличивается. Когда же накопление осадков происходит интенсивнее, чем
прогибается земная кора, бассейн мелеет.
Метод мощностей применяется в случае, когда тектоническое прогибание
компенсируется процессами накопления осадков. В этом случае мощность
накопленных отложений соответствует амплитуде прогибания данного участка земной
коры. Таким образом, сложив мощности толщ, образовавшихся за определенный
период, можно узнать величину прогибания (опускания) участка за это же время.
Для того чтобы выявить расположение относительных прогибов и поднятий на участке,
составляют карту мощностей – карту изопахит (изопахиты – линии, соединяющие
точки с равными мощностями). Карта составляется для одновозрастных отложений.
Анализ карты мощности дает возможность количественно оценить амплитуду
прогибания различных участков в пределах изучаемой территории. Относительное
сравнение их позволяет выделить палеовпадины и палеоподнятия. На основе карт
изопахит составляют палеотектонические карты, на которых отражают
пространственное распределение структурных
элементов в прошедшие геологические
эпохи.
2.4.2.3 Анализ перерывов и несогласий
177
Если тектонические движения приводят к подъему накопившихся осадков выше уровня
моря, то начинается их размыв. При последующем погружении новая серия осадков
ложится на размытую поверхность, которая называется поверхностью перерыва или
поверхностью несогласия. Эти поверхности фиксируются выпадением тех или иных
стратиграфических подразделений, которые присутствуют там, где положительные
движения не проявились
. Если при наличии перерыва породы, лежащие выше
поверхности перерыва и ниже ее, параллельны, то можно считать, что на участке
проявились медленные положительные движения.
Наличие угловых несогласий свидетельствует о том, что на участке произошли
интенсивные складчатые движения. Зная возраст толщи, смятой в складки, и
перекрывающей толщи, расположенной выше поверхности перерыва (несогласия),
можно определить возраст складчатости.
Например, если пермские отложения смяты в складки, а залегающие выше юрские
толщи расположены параллельно поверхности несогласия, то можно считать, что
смятие в складки пермских отложений пришлось на время между пермским и юрским
периодами, т.е. на триасовый период.
Точность определения времени складчатости находится в обратной зависимости от
продолжительности перерыва между двумя несогласными толщами. Т.е. чем перерыв
продолжительнее, тем менее точно определяется время складкообразования, так как
установить, когда именно, в начале, в середине или в конце перерыва происходили эти
движения, не представляется возможным.
178
Толщи пород, отделенные от выше- и нижележащих толщ поверхностями несогласий,
называются структурными этажами. Каждый структурный этаж соответствует
историко-тектоническому этапу развития данной территории, который начался
трансгрессией и осадконакоплением во время отрицательных движений и закончился
поднятием территории и складчатостью.
2.4.2.4 Палеомагнитный анализ
Используется способность горных пород намагничиваться во время своего образования
в соответствии с направлением магнитного поля и сохранять эту намагниченность.
Определив среднее направление намагниченности пород определенного возраста,
взятых из какого-либо пункта («А») на поверхности Земли, можно рассчитать
положение магнитного полюса того времени в координатах. Изучая породы в
стратиграфической последовательности, по координатам вычерчивается траектория
относительного перемещения полюса за время, соответствующее изученному
интервалу стратиграфического разреза. Подобное же исследование проводится по
образцам, взятым в другом пункте («В»). Вычерчивается траектория перемещения
полюса относительно пункта («В») за тот же интервал времени. Если траектории
совпадают по форме, то обе точки сохраняли постоянное положение относительно
полюсов. Если же траектории не совпадают, то обе точки по-разному изменили свое
положение относительно полюсов.
179
Например, траектории движения северного полюса для территории Северной Америки
и Европы за последние 400 млн. лет различны. Это дает возможность судить о
горизонтальном перемещении континентов в указанное время.
2.4.2.5 Формационнный анализ
Это метод исследования строения и истории развития земной коры основан на
изучении пространственных взаимоотношений ассоциаций горных пород –
геологических формаций.
Геологические формации – это сочетания горных пород, образовавшиеся в процессе
тектонических движений в определенных тектонических условиях и в определенных
тектонических структурах.
Под формацией понимается совокупность парагенетически связанных горных пород,
образующихся на определенной стадии развития структурных зон земной коры.
Формации выделяются и систематизируются по их составу и строению и называются
по преобладанию тех или иных пород (терригенная, карбонатная), по особенностям
строения толщи (флишевая, молассовая), по полезному ископаемому (угленосная,
соленосная), по принадлежности к типу структур земной коры (формация краевых
прогибов) и другим признакам.
Например, в зависимости от тектонического режима выделяются группы формаций:
платформенные, геосинклинальные, орогенные. Каждая из них представлена
180
определенными совокупностями пород. Определив по ним формацию, можно судить о
тектоническом режиме данной территории.
Большинство осадочных формаций являются надежными индикаторами
тектонического режима. Например, формации мергелисто-меловые, каолиновых глин,
кварцевых песчаников, глинисто-опоковая свидетельствуют о платформенном режиме
осадконакопления, а осадочные флишевые, кремнисто-карбонатные, кремнисто-
сланцевые, яшмовые формации указывают на геосинклинальный режим. Широкое
развитие осадочных грубообломочных формаций определяет орогенный режим.
Те же выводы можно сделать на основе анализа магматических формаций. Ряд пород:
основные – средние – кислые – щелочные соответствуют последовательности развития
магматических извержений при смене геосинклинального режима орогенным и далее
платформенным.
3 СТРОЕНИЕ ЗЕМНОЙ КОРЫ И ЕЕ ОСНОВНЫЕ
СТРУКТУРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
3.1 Общие сведения о земной коре
В недрах Земли выделяются три главные внутренние геосферы: земную
кору, мантию и ядро.
Земная кора определяется по сейсмическим данным как область над
разделом М (поверхность Мохоровичича, глубина 35-70 км на континентах и
5-15 км под дном океана), который устанавливается по возрастанию скорости
прохождения сейсмических волн; продольных до 8-8.2 км, поперечных до 4.7
км/с. Земная кора представляет собой относительно тонкую поверхностную
твердую оболочку, толщина которой составляет в среднем всего лишь 1/200
часть радиуса Земли.
Под консолидированной корой располагается верхняя мантия.
Вещество мантии неоднородно и в интервале глубин 100-250 км под