Общая и структурная геология

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное высшего профессионального образования

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

Е.М.МАКСИМОВ

ОБЩАЯ И СТРУКТУРНАЯ ГЕОЛОГИЯ

 

Учебное пособие

 

Тюмень

ТюмГНГУ

УДК 553.98(075.8)

ББК 26.343.1я73

М17

 

 

Рецензенты:

 

 

Максимов Е.М.

М 17 Общая и структурная геология: учебное пособие /

Е.М. Максимов. –Тюмень: ТюмГНГУ, 2014, - с.

ISBN 978-5-9961-0630-1

В учебном пособии изложены основные положения общей и структурной геологии. Дана характеристика породообразующих минералов и горных пород осадочного, магматического, метаморфического происхождения по их основным свойствам: структуре, текстуре и формам залегания в недрах Земли. Значительное внимание уделено методам исследования осадочных покровов платформенных территорий и структур платформенного типа: сводов, валов, впадин, куполов и локальных поднятий. Отдельные главы посвящены изложению методики геолого-съемочных работ и выполнению лабораторных работ по структурной геологии и геологическому картированию: построению карт фактического материала, геологической карты, профильных разрезов, стратиграфических колонок. Учебное пособие иллюстрировано 81 рисунками и 15 таблицами, дополнено заданиями для выполнения лабораторных работ.

Предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям 130101 «Прикладная геология», 130000 «Нефтегазовое дело»

 

УДК 553.98 (075.8)

ББК 26.343.1я73

 

© Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет», 2014

ISBN 97-5-9961-0630-1

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………6

Часть 1

Глава 1 Теории строения Земли и земной коры……………………………...8

1.1. Платформы………………………………………………………14

1.2. Геосинклинали…………………………………………………..17

Глава 2. Породообразующие, рудообразующие и редкие минералы. Их основные свойства и практическое значение……………………………….22

Глава 3. Литологические типы осадочных горных пород …………………41

3.1. Минералогический состав осадочных горных пород…………...44

3.2. Слой и его элементы. …………………………………..………....44

3.3. Состав, структура и текстура обломочных горных пород. Текстуры и структуры осадочных горных пород …………………...46

3.4. Состав, структура и текстура хемогенных горных пород………62

3.5. Органогенные горные породы …………………………………...67

Глава 4. Формы залегания осадочных горных пород ……………………...70

4.1. Горизонтальное залегание слоев…………………………………70

4.2. Типы несогласного залегания слоев……………………………...74

4.3.Признаки несогласного залегания………………………………...76

4.4. Изображение горизонтально лежащих слоев на геологической карте……………………………………………………………………..78

4.5. Наклонное залегание слоев……………………………………….79

4.6. Назначение и правила пользования горным компасом…………82

4.7. Определение элементов залегания наклонного слоя по трем точкам…………………………………………………………………...83

4.8. Изображение наклонных слоев на геологической карте по заданным элементам залегания……………………………………….84

4.9. Определение элементов залегания наклонного слоя по линии выхода его на поверхность……………………………………………87

4.10. Нормальное и опрокинутое залегание………………………….88

Глава 5. Складчатое залегание слоистых толщ……………………………..89

5.1. Элементы складки…………………………………………………90

5.2. Морфологическая классификация складок……………………...92

5.3. Генетическая классификация складок…………………………...98

5.4. Изображение складок не геологических картах……………….103

5.5. Осадочные горные породы и полезные ископаемые ………….103

Глава 6. Формы залегания магматических горных пород………………...110

6.1. Классификация магматических горных пород…………………110

6.2. Формы залегания интрузивных горных пород…………………111

6.3. Строение интрузивных массивов……………………………….116

6.4. Определение возраста интрузивных массивов…………………117

6.5. Изображение интрузивных горных пород на геологических картах…………………………………………………………………..119

6.6. Формы залегания эффузивных горных пород………………….119

6.7. Изображение эффузивных горных пород на геологических картах…………………………………………………………………..125

6.8. Магматические горные породы и полезные ископаемые……..125

Глава 7. Формы залегания метаморфических горных пород …………….129

7.1. Типы метаморфизма……………………………………………..129

7.2. Общая характеристика метаморфических горных пород……..131

7.3. Формы залегания метаморфических горных пород…………...134

7.4. Метаморфические породы и полезные ископаемые…………..136

Глава 8. Разрывные нарушения горных пород ……………………………137

8.1. Морфологическая классификация разрывных нарушений……138

8.2. Сбросы и их типы………………………………………………...140

8.3. Строение поверхности сместителя……………………………...142

8.4. Определение возраста сброса…………………………………...143

8.5. Взбросы…………………………………………………………...144

8.6. Надвиги…………………………………………………………...145

8.7. Сдвиги и их типы………………………………………………...146

8.8. Раздвиги…………………………………………………………..147

8.9. Геологические структуры, образованные разрывными нарушениями………………………………………………………….147

8.10. Изображение разрывных нарушений на геологических картах…………………………………………………………………..150

8.11. Разрывные нарушения и полезные ископаемые ……………..151

Глава 9. Трещиноватость горных пород …………………………………..154

9.1. Морфологическая классификация трещин……………………..155

9.2. Генетическая классификация трещин…………………………..156

9.3. Методы изучения трещиноватости горных пород……………..160

9.4. Трещины и полезные ископаемые ……………………………...162

 

Часть 2.

Глава 10. Методика геолого-съемочных и поисковых работ……………..164

10.1. История геолого-съемочных работ в России………………….164

10.2. Методика геолого-съемочных работ…………………………..170

10.3. Этапы геолого-съемочных работ………………………………170

10.4. Методика полевых геолого-съемочных работ………………..171

10.5. Метод построения опорных разрезов………………………….172

10.6. Особенности геологического картирования осадочных, магматических и метаморфических пород………………………….173

10.7. Особенности геологического картирования разрывных нарушений……………………………………………………………..178

10.8. Метод повторных, проверочных и увязочных маршрутов…..181

10.9. Правила документации геологических маршрутов, обнажений горных пород, шурфов и канав………………………………………181

10.10. Специальные методы поисковых исследований…………….183

10.11. Содержание геологического отчета………………………….184

10.12. Техника безопасности, охрана труда и окружающей среды при полевых геолого-съемочных работах………………………………..187

 

Часть 3.

Глава 11. Лабораторные работы по структурной геологии………………189

11.1. Работа с геологическими картами. Построение геологических профилей и стратиграфической колонки……………………………190

11.2. Методика структурного и палеоструктурного анализа платформенных толщ………………………………………………...193

 

Список литературы…………………………………………………………..216

Приложение 1. Перечень вопросов для устной аттестации………………217

Приложение 2. Перечень вопросов для электронного тестирования…….220

Приложение 3-16. Задания для выполнения лабораторных работ по структурной геологии и геологическому картированию…………………228

Введение

 

Структурная геология (от лат. structura - строение, расположение, порядок) – раздел геотектоники, изучает строение и формы залегания геологических тел малых и средних размеров (рангов), которые имеют непосредственную и пространственную связь с месторождениями полезных ископаемых различных типов.

Изучение геологического строения горных районов Российской империи (Урал, Алтай, Восточная Сибирь) с целью поисков железных и медных руд, серебра и золота началось в эпоху Петра I. По мере накопления каменного материала и его систематизации создавалась и теория поисков тех или иных полезных ископаемых.

Основателем геологической науки в России является М.В.Ломоносов. В 1743 году он составил ряд программных работ по геологии: «Первые основания металлургии или рудных дел». В 1757-1759 годах он написал трактат «О слоях земных», в котором изложил свои наблюдения и знания о месторождениях полезных ископаемых и методах их поиска. Много страниц в нем уделено описанию минералов, руд и их поисковых признаков, в числе которых указывает окраску горных пород, содержащих минералы железа, меди, свинца и их спутников. Среди взглядов, высказанных М.В.Ломоносовым по вопросам поиска руд, особенно ценны его соображения о генезисе рудных месторождений и прогнозу их по генетическим признакам. В середине XVIII столетия по производству металлов и объему горной промышленности Россия опережала все страны Западной Европы. В 1773 году в Петербурге был открыт Горный институт. С этого времени началась подготовка специалистов по горному делу.

В 1789-1794 годах в России была составлена одна из первых в мире геолого-петрографических карт в мире. Она была составлена для Нерчинского округа Забайкалья. На ней были показаны поля распространения горных пород различных типов: гранитов, гнейсов, известняков, песчаников, конгломератов, траппов (вулканических пород).

В годы Советской власти, начиная с 1920 года, проводилось планомерное геологическое изучение всей территории СССР. Начались годы индустриализации страны, поиска, разведки и промышленного освоения крупных месторождений железа, угля, цветных металлов, нефти и газа. Для выполнения этих планов потребовались молодые кадры. В стране было объявлено всеобщее образование, были открыты профучилища, техникумы, профильные институты, университеты, массовыми тиражами издавались учебники и учебные пособия. Геологические карты к концу XIX века были составлены для всех горнопромышленных районов России. На начало 1918 года геологической съемкой было покрыто 30%, а к 1938 году – 50% общей площади России. Первая сводная геологическая карта СССР в масштабе 1:5000000 была составлена коллективом геологов под редакцией Д.В.Наливкина. Она была продемонстрирована на XVII сессия Международного геологического конгресса в июле 1937 года.

В 1946 году было создано Министерство геологии СССР, основной задачей которого являлось геологическое изучение всей территории страны и обеспечение промышленности минеральным сырьем. Для выполнения этой задачи в структуре Министерства геологии были созданы территориальные геологические управления, геолого-съемочные, геолого-поисковые, геологоразведочные экспедиции и партии, которые круглогодично работали в малоизученных, труднодоступных районах страны. Территория СССР была покрыта геологической съемкой масштаба 1:200000, а наиболее перспективные районы – масштаба 1:50000. Работы выполнялись комплексно с применением аэрометодов, геофизических, геохимических методов и бурения картировочных, поисковых, разведочных и исследовательских скважин. Итогом этой работы многомиллионной армии геологов явилось открытие новых месторождений черных и цветных металлов, бокситов, фосфоритов, угля, горючих сланцев, сырья для атомной энергии, для производства строительных материалов, минеральных удобрений, создание топливно-энергетических и промышленных комплексов в Казахстане, Средней Азии, на Кавказе, в Сибири и на Дальнем Востоке.

Первые учебные пособия по структурности геологии были созданы в США: Leith C., Structural Jeoloqy, Nev York, 1923, Уиллис Б., Уиллис Р., Структурная геология. Перевод на русский, 1932. В России первое учебное пособие под названием «Структурная геология» было составлено М.А.Усовым, вышла из печати в 1940 году тиражом 10 тысяч экземпляров. К пособиям такого же содержания относится «Полевая геология» составленная В.А.Обручевым, изданная в 1932 году. Позже были изданы учебники и учебные пособия других авторов.

Буялов Н.И. Практическое руководство по структурной геологии и геологическому картированию. 1955.

Буялов Н.Н. Структурная и полевая геология. 1956.

Буялов Н.Н. Структурная геология. 1957.

Ажгирей Г.Д. Структурная геология. 1956,1966.

Апродов В.А. Геологическое картирование. 1952

Белоусов В.В. Структурная геология, 1961, 1971.

Сократов Г.Н. Структурная геология и геологическое картирование, 1972.

Павлинов В.Н. Структурная геология и геологическое картирование с основами геотектоники, 1980.

Спенсер Э.У. Введение в структурную геологию, 1981.

Михайлов А.Е. Структурная геология и геологическое картирование. 1973, 1984.

Рис. 1. Глобальный космический снимок Земли с автоматической станции «Зонд-7», сделанный с расстояния около 70 тыс. км 8 августа 1969 г. (Из книги С.С. Шульца «Земля из космоса» 1984г.).

 

Рис. 2. Фотографии поверхности Марса. (Из книги С.С. Шульца «Земля из космоса» 1984 г.):

а и б – соответственно ударный и вулканический кратеры; в – песчаные дюны и обломки пород; г – сухие русла, выработанные поверхностными потоками

 

 

Рис. 3. Рельеф поверхности Луны. (Из книги М.М. Жукова и др.,1961г.)

 

Рис. 4. Внутреннее строение Земли по сейсмологическим данным. (Из книги С.С. Шульца «Земля из космоса» 1984 г.):

Рис. 5. Схема внутреннего строения Земли (по А.К. Соколовскому, 1990г.)

Платформы

 

Платформы являются основанием (базисом) континентов, в их пределах активные тектонические процессы не происходили с конца протерозоя (древние платформы) и палеозоя (молодые платформы).

Рис. 6. Схема основных структурных элементов Русской платформы (по международной тектонической карте Европы масштаба 1:2500000, 1960г.):

Русская платформа: I - щиты, II - выступы фундамента, сложенного рифейским складчатым комплексом, III - районы с неглубоким залеганием фундамента (подземные склоны щитов и антеклизы), IV - районы с глубоким залеганием фундамента (синеклизы), V - очертания внутренних впадин, синеклиз и прогибов, VI - границы Русской платформы

Пограничные складчатые сооружения: VII - каледониды, VIII - герциниды, IX - эпигерцинские плиты, X - герцинские краевые прогибы, XI - альпиды, XII - альпийские краевые прогибы (а – Предуральский краевой прогиб, б – Туранская плита, в – Скифская плита, г – Валашская впадина, д – Предкарпатский краевой прогиб, е – герциниды Арденн-Судет-Силезии, ж – каледониды Скандинавии.

 

К древним относятся платформы: Восточно-Европейская (Русская), Сибирская, Индостанская, Австралийская, Антарктическая, Северо-Американская, Южно-Американская (Бразильская). Это – обширные участки континентов, характеризующиеся спокойным тектоническим режимом и равнинным рельефом. Здесь отсутствуют вулканы, землетрясения.

 

 

Рис. 7. Основные элементы внутреннего строения платформ (по В.В Белоусову, 1974г):

1 – Фундамент. Осадочный чехол: 2 — Обломочные отложения, 3 - Глинистые и карбонатные отложения, 4 — Основные эффузивы

 

Платформы имеют двухъярусное строение (рис.7). Нижний ярус называется фундаментом, верхний – осадочным (платформенным) чехлом. Фундамент древних платформ сложен архей-протерозойскими сложно складчатыми кристаллическими сланцами и гнейсами, осадочный чехол - горизонтально лежащими и полого наклонными слоями палеозойского и частично мезозойского возраста. Молодые платформы состоят из палеозойского складчатого фундамента и мезозойско-кайнозойского осадочного чехла.

 

Рис. 8. Схематический геологический профиль платформы. (По Г.И. Сократову, 1972г.)

Рис. 9. Схема платформенных структур по структурной карте.

(По Г.И. Сократову, 1972г.)

 

Геосинклинали

 

На геологических и тектонических картах видно, как вокруг древних платформ расположены линейно вытянутые, дугообразно изогнутые или мозаично построенные зоны земной коры, состоящие из интенсивно складчатых осадочных, осадочно-вулканогенных толщ палеозойского, мезозойского и кайнозойского возрастов. В тектоническом отношении они называются геосинклинальными системами или складчатыми областями. Это – наиболее тектонически активные области земной коры, состоят из складок линейного типа с крутыми углами падения крыльев, нарушенных разломами различных типов и рангов, прорваны интрузивными массивами. Зарождение и развитие их тесно связаны с глубинными разломами.

Крупнейшие складки геосинклинального типа называются антиклинориями и синклинориями. Длина их измеряется сотнями километров, ширина – десятками километров. Они имеют сложное строение, состоят из складок меньших размеров (рангов). Примерами являются антиклинорий Большого Кавказа и антиклинорий Главного Уральского хребта. Ядра их сложены протерозойскими метаморфическими породами, крылья – палеозойскими и мезозойскими осадочными породами.

 

 

Рис. 10. Схема основных структурных элементов Урала (по тектонической карте СССР масштаба 1:5000000):

1–Предуральский краевой прогиб, 1а–мезозойский чехол на Предуральском краевом прогибе (а–Бельская впадина, б–Уфимско-Соликамская впадина, в – Северо-Уральская впадина, г–Воркутинская впадина, д–Коротаихская впадина), 2–Уралтауский антиклинорий, ж–Башкирский антиклинорий, Западной Сибири–Зилаирский синклинорий, и–Лемвинский синклинорий, к–Пай-Хойский антиклинорий, л–Ново-Земельский антиклинорий), 3–Зеленокаменный синклинорий (м–Магнитогорский синклинорий, н–Тагильский синклинорий), 4–Урало-Тобольский антиклинорий, 5 – Аятский синклинорий.

На сейсмопрофилях складчатые области от платформенных областей отличаются увеличением толщины земной коры до 60-70 км. На поверхности – это горные области типа Кордильер, Урала, Кавказа, Альп, Карпат. Классификация их производится по возрасту складчатости.

Различаются две основные стадии в образовании и развитии геосинклинальных систем: стадия интенсивного и длительного прогибания земной коры, заполнения образовавшегося прогиба осадками и стадия интенсивного поднятия, складкообразования, интрузивного магматизма и горообразования (орогенеза). В геологической истории Земли начиная с протерозоя выделяются четыре крупные эпохи складчатости (циклы тектогенеза): байкальская (поздний протерозой), каледонская (поздний силур), герцинская (поздняя пермь), альпийская (поздний неоген). Примером горно-складчатых сооружений герцинского цикла тектогенеза является Уральская геосинклиналь. На геологической карте Уральская геосинклиналь представляет собой линейно вытянутую в меридиональном направлении сложно построенную систему антиклирориев и синклинориев, прорванную интрузиями гранитов, гранодиоритов, габбро-диабазов и ультрабазитов. Протяженность Урала составляет более 2000 км (рис.10).

Примером горно-складчатого сооружения альпийского цикла тектогенеза является Кавказская геосинклинальная система (рис.11).

 

 

Рис. 11. Тектоническая карта Кавказа. (По В.Е. Хайну, 1964г.)

Кристаллический фундамент; 2- осадочный метаморфизованный фундамент; 3- промежуточный структурный этаж; 4- терригенные комплексы; 5- корбанатные комплексы; 6- молассы предгорных прогибов; 7- размывы; 8- дизъюнктивные нарушения; 9- залежи нефти; 10- залежи газоконденсата и газа.

Континентальный тип строения земной коры, описанный выше, установлен и на шельфах морей и океанов. Океанические просторы геофизически и геологически изучены слабо. Имеющийся к настоящему времени материал позволяет выделять здесь такие же тектонические элементы, как и на континентах, но с учетом океанических особенностей. К числу таких особенностей относится: отсутствие здесь гранитного слоя, незначительная толщина (до 1 км) осадочного чехла, отсутствие здесь осадочных пород палеозойского возраста. Океанические платформы (плиты) выделяются на месте океанических равнин, а срединно-океанические хребты линейного типа принимаются в качестве океанических геосинклиналей. Вдоль границ континентов и океанов протягивается полоса краевых прогибов. Широко проявлены на океанах линейные структуры типа глубинных разломов, рифтов, грабенов, глубоководных желобов и островных дуг. К зоне глубинных разломов приурочены очаги вулканов и землетрясений (рис.13,14).

 

 

Рис. 13. Карта литосферных плит с указанием направленности и относительных скоростей их перемещения (по С.А. Ушакову и Ю.И. Галушкину, 1979).

Рис. 14. Схема формирования цепи вулканических островов гавайского типа в процессе прохождения литосферной плиты над «горячей точкой» (по Дж.Т.Уилсону, 1965).

Слой и его элементы

 

Основной формой образования и накопления осадочных горных пород является слой. Один слой от другого отличается прежде всего по литологическому или минералогическому составу, цвету и возрасту.

Элементами слоя являются:

кровля – верхняя поверхность напластования;

подошва – нижняя поверхность напластования;

мощность (толщина) – расстояние от кровли до подошвы по перпендикуляру.

Синонимом термина «слой» является «пласт». Термин «пласт» чаще употребляется для обозначения слоев полезных ископаемых: углей, железных руд, нефть и газ содержащих горных пород и др. Границы между слоями не всегда бывают резкими и ровными. Изначально слои состоят из рыхлых пород (песок, ил), позже они уплотняются под давлением веса вышележащих слоев. При нормальном залегании каждый вышележащий слой моложе нижележащего слоя. Возраст слоев определяется по возрасту содержащихся в них палеонтологических остатков (фауны, микрофауны), остатков растений, спор, пыльца. Толщина слоя по простиранию (в горизонтальном направлении) не сохраняется постоянной.

По простиранию слой может прослеживаться на десятки, сотни и тысячи километров или может выклиниваться (исчезнуть) резко или постепенно. Причинами выклинивания слоя являются:

слой исчезает в том месте, где он изначально не накапливался;

слой исчезает там, где он разрушился, размылся в ходе последующих геологических процессов.

слой по простиранию может менять свой литологический облик, например, песчаный слой постепенно может стать глинистым;

слой может быть срезан по разлому и смещен вниз или вверх на некоторое расстояние;

слой может состоять из прослоев (прослойков, пропластков) разного литологического или минералогического состава, например, слой, состоящий из частого переслаивания песчаника и глины.

Толщина прослоев может быть различной: миллиметры, сантиметры, десятки сантиметров. Толщина слоя обычно составляет метры или десятки метров.

В осадочных бассейнах выделяются крупные слои разных рангов по возрасту, по литологическому составу: пачки, горизонты, толщи, свиты, ярусы, отделы, системы. Каждый слой высшего ранга состоит из слоев низших рангов. Например, свита состоит из подсвит, пачек, горизонтов и отдельных слоев, прослоев.

Изначально слои залегают горизонтально или почти горизонтально. Наклонное залегание слои приобретают в ходе последующих геологических процессов. Наклонные в одном направлении слои образуют крупные тектонические структуры, которые называются моноклиналями (от греческого монос - один, клино - наклоняю). Углы наклона слоев на платформенных территориях незначительные (доли градуса, несколько градусов), в геосинклинальных (складчатых) областях – значительные (десятки градусов).

Складчатое залегание слои приобретают под действием тектонических движений. Различаются два типа складок: платформенный, геосинклинальный. Складки платформенного типа очень пологие, широкие, в плане имеют округлые, овальные или удлиненные формы. Они образуются в результате длительных и очень медленных вертикальных блоковых движений. Одни блоки фундамента поднимаются относительно других. Над такими блоками в осадочном чехле образуются антиклинальные складки. Размеры их по длине и ширине зависят от размеров блоков, над которыми они образуются. Крупные антиклинальные платформенные складки (антеклизы, своды) состоят из складок низших рангов (куполов, валов, локальных поднятий). Складки геосинклинального типа образовались в результате интенсивных тектонических движений, характеризуются крутыми углами залегания крыльев и удлиненными (линейными) формами в плане.

 

Рис. 16. Горизонтальная (параллельная) слоистость на обнажениях и в образцах горных пород.

1. Кварцевые пески полтавской свиты. (Украина).

Рис.17. Текстуры осадочных пород (по керну)

Рис.18. Текстуры осадочных горных пород

Рис.19. Текстуры осадочных горных пород

Рис. 20. Слоистость, нарушенная илоедами (по керну)

Рис.21. Микроскладчатые текстуры (по керну)

Рис.22. Микроскладчатая текстуры

Внизу: микроскладки в песчаниках, образованные при оползании еще не отвердевшего осадка. Вверху: слой аргиллитов, залегающих несогласно (с перерывом) на микроскладчатых отложениях. (Из коллекции Н.А. Флеровой).

Глина – наиболее широко распространенная осадочная горная порода в земной коре. Состоит из минеральных частиц размерами менее 0,01мм, которые в воде образуют муть и далеко разносятся от береговой линии во взвешенном состоянии и оседают на дно водоема в виде илов. Изначально глины обладают высокой пористостью (до 50-60%) но поры очень мелкие (менее 1 микрона) и заполнены седиментационными водами. По мере уплотнения под давлением веса вышележащих пород вода из них отжимается и удаляется, глины приобретают листоватую текстуру. Уплотненные глины не размывающиеся в воде называются аргиллитами. Плотные глины раскалывающиеся на тонкие плитки называются глинистыми сланцами.

В природе наблюдается очень большое разнообразие глин отличающихся друг от друга по минеральному составу, цвету, происхождению, содержанию примесей, полезных компонентов и др.

Глинистые минералы – водные силикаты и алюмосиликаты главным образом алюминия и магния, а также K, Na, Fe. Сюда относятся минералы групп: каолинита, монтмориллонита, гидрослюд, полыгорскита, иллит, смешаннослойные образования, тонкочешуйчатые агрегаты вермикулита, реже хлоритов и слюд. В смешаннослойных минералах слои различных глинистых минералов сочетаются в одной структуре. Глинистые минералы имеют слоистую структуру. Смачивание водой делает их пластичными. При нагревании они теряют адсорбированную и конституционную воду, а при высоких температурах образуют огнеупорные материалы

Глины каолинитовые состоят из каолинита. Цвет белый, светло-серый, серый. Являются продуктами химического выветривания полевошпатовых пород, сохраняются в виде каолинитовой коры выветривания.

Глины монтмориллонитовые состоят из минералов группы монтмориллонита. Образуются в щелочной среде при химическом разложении вулканических пеплов, магматических пород. Сохраняются в коре выветривания или переотлагаются в близлежащие морские засоленные бассейны, озера и лагуны.

Глины гидрослюдистые. В минеральном составе их преобладают гидрослюды.

Глины хлоритовые – встречаются редко. Хлорит в них присутствует чаще в подчиненных количествах. Распространены в зонах накопления осадочно-эффузивных толщ, в корах выветривания.

Глины нонтронитовые. Состоят главным образом из нонтронита. Окраска зеленая, желто-зеленая, зелено-серая. Распространены в корах выветривания.

Глины осадочные отлагаются на дне озерных и морских водоемов вдали от берега, в спокойной обстановке, имеют смешанный минералогический состав. Это наиболее широко распространенный тип глинистых пород. По содержанию примесей различаются глины песчанистые, алевритистые, известковистые, углистые, битуминозные, диатомовые, опоковидные и др. По происхождению различаются следующие типы глин:

Глины озерные. В пресноводных озерах отлагаются каолинитовые огнеупорные и полиминеральные глины, часто содержат песчано-алевритовую примесь, растительные осадки, остатки пресноводной фауны. В глинах засоленных озер преобладают минералы группы монтмориллонита, хлорита, полыгорскита, присутствуют карбонаты, растворимые соли, сульфаты, сульфиды.

Глины лагунные. Глины опресненных лагун обычно тонкодисперсные, тонкослоистые, полиминеральные, но наиболее часто присутствуют гидрослюды. Неглинистые аутигенные минералы представлены карбонатами, сульфидами железа и др. Иногда содержат морскую и пресноводную фауну и флору. В глинах засоленных лагун фауна отсутствует, в составе их преобладают гидрослюда, хлорит, полыгорскит, монтмориллонит. Аутигенные неглинистые минералы представлены гипсом, ангидритом, солями, карбонатами.

Глины морские. Глины мелководной части моря содержат значительную примесь песчано-алевритого материала, образуются из минеральных частиц пелитовой размерности приносимых с суши ветрами и речными потоками. Часть глинистых минералов образуются в результате коагуляции солей на контакте пресных и соленых морских вод. В глубоководной части моря отлагаются однородные глинистые толщи. В составе их присутствуют иллит, глауконит, монтмориллонит и каолинит терригенного и аутигенного происхождения.

Глины озерно-болотные – образуются в озерах и болотах. Обычно тонкодисперсные, нередко углистые с высоким содержанием растительных остатков, придающих породе черный, темно-серый цвет. В тонкой фракции распространен аутигенный и терригенный каолинит, присутствует гидрослюда. Часто присутствуют пелитоморфный сидерит, сферолиты сидерита, сульфиды железа.

Глины пелагические – отлагаются на дне океанов, на глубинах 4000-6000м. Состоят из тонкодисперсного терригенного и вулкано-кластического материала, приносимого с суши во взвешенном состоянии водными потоками и ветрами. Содержат примесь аутигенных минералов (монтмориллонит, цеолиты), органогенного материала (остатки планктонных организмов, рыб), вулканогенной и космической пыли. Глины бескарбонатные, коричневого, реже кирпично-красного цвета.

Глины диатомовые – глины, содержащие значительное количество остатков диатомей – микроскопических водорослей с кремнистым панцирем. Присутствуют также аморфный кремнезем, гелефицированные растительные остатки.

Глины ленточные. Состоят из чередования тончайших прослойков глин и песчаников (алевролитов). Образуются на дне приледниковых озер. В зимний период, когда озера покрываются льдом, на дно оседает глинистая муть. Летом лед растаивает, в озеро приносится песчано-алевритовый материал. Образуются годичные слои, называемые лентами. По ним можно сосчитать количество лет, в течение которых накопилась глинистая толща.

Глины керамические – огнеупорные, тугоплавкие и легкоплавкие глины. Применяются для производства фарфора, фаянса, кислотоупорных изделий. Отличаются пластичностью, спекаемостью, тонкой дисперсностью, отсутствием примесей кварца, карбонатов, каменистых включений.

Глины огнеупорные – каолинитовые глины, обладающие огнеупорностью выше 1580^°С. Используются в производстве огнеупорных кирпичей, тиглей, керамических изделий. Чем больше содержание каолинита, тем выше огнеупорность глин.

Глины фарфоровые – пластичные каолиновые глины, пригодные для производства фарфора, фаянса. Применяются также в бумажной промышленности, для изготовления изразцов и других строительных изделий.

 

Проставить цифры в рисунке

Рис. 23. Прилегание слоев (по Н.И. Буялову, 1957г.)

а – согласное прилегание слоев различного возраста: 1 – известняки девона, 2 – песчано-глинистые породы верхнего карбона, 3 – базальный конгломерат;

б – несогласное прилегание слоев различного возраста: 1 – свита складчатых древних отложений, 2 – молодые породы, облекающие древние породы в зоне прилегания, 3 – базальный конгломерат;

в – плащеобразное (облекающее) залегание: 1 – древний массив кристаллических пород, 2 – перекрывающие верхнекембрийские отложения, 3 – базальный конгломерат в зоне контакта.

Параллельное несогласие образуется при кратковременных (продолжительностью в несколько тысяч лет) перерывах осадконакопления. Серьёзных изменений в геологической ситуации региона при этом не происходит. Море регрессирует, ранее отложившиеся осадки размываются, а затем перекрываются слоями новой трансгрессии. Такие несогласия (перерывы) называются внутриформационными. Если выступы древнего рельефа резко выделяются над остальной поверхностью, то на первых этапах новой трансгрессии, осадки на них не накапливаются.

Угловые и азимутальные несогласия образуются при длительных перерывах осадконакопления. Они вызываются глубокими изменениями тектонического режима региона – поднятием земной коры и выходом региона из под уровня осадконакопления. Ранее накопленные слои при этом приобретают наклонное или складчатое залегание, уплотняются, обезвоживаются и подвергаются длительному размыву. Продукты размыва выносятся водными потоками за пределы региона. Происходит выравнивание (пенепленизация) поверхности Земли, которое завершается новой трансгрессией моря и перекрытием размытой поверхности новой серией слоёв, возраст которых будет значительно моложе нижележащих слоёв. Примером такого несогласия является ярко выраженное угловое и азимутальное несогласие между складчатым фундаментом и осадочным чехлом платформенных областей. Поверхность несогласия разделяет здесь два структурных этажа, резко различающихся друг от друга по своему строению и степени метаморфизма слагающих их горных пород. Слои осадочного чехла платформенных областей залегают горизонтально полого–складчато, полого–наклонно. Углы наклона их составляют всего несколько градусов, доли градуса. Слои складчатого фундамента изогнуты в крутые складки, прорваны интрузиями, нарушены разломами регионального ранга (рис.24).

Длительные перерывы осадконакопления охватывают крупные регионы, кратковременные – части регионов.

 

Рис. 24. Несогласное залегание разновозрастных толщ (по А.Е.Михайлову, 1984г.)

1. Облекание поверхности несогласия вышележащими породами: аб – поверхность несогласия;

2. Параллельное несогласие;

3. Прилегание с угловым несогласием;

4. Угловое несогласие: А – молодая свита, залегающая с наклоном на северо-запад, Б – древняя свита смятая в складки.; аб – поверхность несогласия;

5. Геологическая карта. Азимутальное несогласие разновозрастных толщ;

6. Несогласное залегание аллювиальных отложений на коренных породах; I – коренные породы; II – отложения надпойменной террасы; III – отложение поймы; аб – поверхность несогласия.