Формы залегания горных пород

 

Основными элементами строения осадочных толщ являются слои. Слой (или пласт) – более или менее однородный, первично обособленный осадок или горная порода, ограниченный поверхностями наслоения; нижняя поверхность наслоения называется подошвой, верхняя – кровлей слоя. Кратчайшее расстояние между кровлей и подошвой пласта называется истинной мощностью пласта.Видимая мощность – расстояние между кровлей и подошвой пласта, отличное от нормального. В подавляющем большинстве случаев в обнажениях мы наблюдаем видимую мощность, а истинную мощность приходится вычислять. На рис. 9 показаны элементы строения пластов горных пород.

 

 

Рис. 9. Слои горных пород и их элементы: h – истинная мощность,

h₁ -видимая мощность, h₂ – неполная мощность

 

Когда говорят о слоистых толщах, подразумевают чередование слоев; смена одного слоя другим может быть резкой или постепенной.

Горизонтальное ненарушенное залегание слоев характеризуется общим горизонтальным или близким к нему расположением поверхности наслоения на большом пространстве. При горизонтальном залегании абсолютные отметки какой-либо определенной поверхности наслоения приблизительно одинаковы. Тектоническое нарушение первичного горизонтального залегания горных пород приводит к следующим типам залегания: наклонному, складчатому (пликативному) и разрывному (дизъюнктивному); нередки сочетания типов тектонических нарушений.

Моноклинально залегающими называются слои в пределах некоторого участка, наклоненные в одну сторону и имеющие постоянный угол падения. Если такое залегание наблюдается на значительном протяжении, то говорят о моноклинальной структуре или моноклинали.

Складчатое залегание слоев. При складчатом залегании слои горных пород, изгибаясь то в одну, то в другую сторону, образуют волнообразные структуры. Отдельные изгибы слоев называются складками. Все складки имеют определенные элементы строения, носящие собственные названия – рис. 10.

Рис. 10. Элементы складок

 

По форме и строению выделяют два типа складок: 1) синклинальные складки, в ядре которых находятся наиболее молодые породы; в простейшем случае они обращены выпуклостью вниз; 2) антиклинальные складки с наиболее древними породами в ядре и в простейшем случае они обращены выпуклостью вверх – рис. 11.

Рис. 11. Блок-диаграммы синклинальной (а) и антиклинальной (б) складок:

1-5-возрастная последовательность слоев от древних к молодым

Разрывными нарушениями называются поверхности или зоны, по которым наблюдаются разобщение геологических тел на фрагменты и смещение этих фрагментов относительно друг Поверхность, по которой произошло относительное перемещение блоков горных пород, называется сместителем. Перемещенные блоки называются крыльями разрыва. Важным элементом разрывных нарушений является амплитуда смещения. По морфологии и наблюдаемому относительному направлению смещений выделяют несколько типов разрывных нарушений, некоторые из них приведены на рис. 12.

Рис. 12. Типы смещения блоков по разрывным нарушениям: а, е - смещения блоков по вертикальным плоскостям; б, в, д – смещения блоков по наклонным плоскостям; ж – смещения блоков по горизонтальным плоскостям; г, з – более сложные типы смещений

 

Для точной характеристики геологической структуры необходимо иметь представление о залегании слоев, т.е. о положении их в пространстве относительно сторон света и горизонтальной поверхности Земли. С этой целью введено понятие об элементах залегания слоя (или любой наклонной плоскости – сброса, сдвига, стенки трещин, жил и т.д.), которыми являются простирание, падение и угол падения (рис. 4).

Простирание – это протяженность слоя на горизонтальной поверхности Земли. Оно определяется ориентировкой линии простирания. Линия простирания слоя – любая горизонтальная линия, лежащая в плоскости наслоения, т.е. линия пересечения подошвы или кровли слоя с горизонтальной плоскостью. Таких линий в плоскости слоя можно провести множество, отличаются они абсолютными высотными отметками. Если слой плоский, то линия простирания представляет собой прямую линию. Если слой изгибается по простиранию, соответственно, будет изгибаться и линия простирания. Азимут линии простирания (азимут простирания) – это горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления географического меридиана по ходу часовой стрелки до линии простирания, он может меняться от 0 до 360º. Так как любая линия простирания имеет два взаимно противоположных направления, то и азимут простирания может быть выражен двумя значениями, отличающимися на 180º.

Падение слоев определяется двумя показателями: направлением падения и углом падения. Направление падения слоя (или любой плоскости) характеризуется ориентировкой его линии падения по отношению к странам света и определяется азимутом линии падения. Линия падения слоев – это линия наибольшего наклона подошвы или кровли слоя. Она перпендикулярна линии простирания и лежит на плоскости наслоения и направлена в сторону ее наклона. Линия восстания слоев – линия, перпендикулярная к линии простирания, но направленная вверх, в сторону, обратную линии падения. Азимут линии падения – это правый векториальный горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления географического меридиана до проекции линии падения на горизонтальную плоскость. Азимут падения может меняться от 0 до 360º, он имеет в отличие от азимута простирания только одно значение.

Азимуты линии падения и простирания отличаются на 90º, т.к. эти линии взаимно перпендикулярны. Следовательно, определив азимут падения, можно, прибавляя или вычитая 90º, определить азимут простирания; обратную операцию проделать нельзя.

Угол падения – это двугранный угол между плоскостью наслоения и горизонтальной плоскостью или вертикальный линейный угол между линией падения (вг) и ее проекцией (ве) на горизонтальную плоскость (см. рис. 4-I, углы a и a₁). Угол падения может меняться от 0 до 90º.

В полевых условиях элементы залегания слоев горных пород (или любой наклонной плоскости) проводятся с помощью горного компаса. Устройство горного компаса и правила работы с ним подробно разбираются в учебно-методическом пособии к первой учебной общегеологической практике.

 

 

Приложение

Лабораторная работа № 1. Элементы симметрии кристаллических многогранников. Формула симметрии. Простые формы кристаллических многогранников. 2 часа.

Вопросы для самоконтроля:

1. Внешняя симметрия кристалла зависит от структурной, или наоборот?

2. Перечислите все элементы симметрии кристаллических многогранников.

3. Каково максимальное количество плоскостей симметрии в кристаллических многогранниках?

4. Возможна ли в кристаллических многогранниках ось симметрии 8-го порядка?

5. Между понятиями «класс симметрии» и «вид симметрии» можно поставить знак «=»?

6. Обязательное наличие 4-х осей третьего порядка – условие для какой сингонии?

7. Простые формы кубической сингонии встречаются в других сингониях?

 

Лабораторная работа № 2. Физические свойства минералов (штриховатость, твердость, плотность, спайность, излом), оптические свойства (цвет, по­бежалость, цвет черты, блеск), прочие свойства (магнитные, реак­ция с кислотой). Классификация минералов. 2 часа.

Вопросы для самоконтроля:

1. Какие из перечисленных сростков относятся к закономерным и какие к незакономерным: друзы, полисинтетические двойники, зернистые агрегаты, контактные двойники?

2. Спайность и излом – как между собой связаны?

3. Что определяется по шкале Мооса?

4. Существуют ли в природе просвечивающие минералы с металлическим блеском?

5. Как связаны между собой твердость и плотность?

6. Всегда ли цвет минерала является диагностическим признаком?

7. Магнитные свойства характерны для многих минералов или нет?

8. На каких принципах построена классификация минералов?

 

Лабораторная работа № 3. Самородные элементы (группа серы, графит). Галоидные соединения (галит, сильвин, флюорит). 2 часа.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что общего между графитом и алмазом?

2. В природе чаще встречаются самородные металлы или неметаллы?

3. По каким физическим признакам можно отличить галит от сильвина?

4. Назовите минералы из рассмотренных классов, обладающие металлическим блеском.

5. Какие из рассмотренных минералов входят в шкалу Мооса?

Лабораторная работа № 4. Сульфиды (пирит, халькопирит, галенит, сфалерит, киноварь). Оксиды и гидроксиды (гематит, магнетит, корунд, лимонит). Фосфаты (апатит и фосфорит). 2 часа.

Вопросы для самоконтроля:

1. Перечислите все изученные на занятии минералы, входящие в шкалу Мооса.

2. По каким свойствам магнетит отличается от крупнокристаллического гематита?

3. В плане химического состава чем сульфиды отличаются от сульфатов?

4. Как называется самый распространенный сульфид?

5. Почему сфалерит называют «цинковой обманкой»?

6. Как входят фтор, хлор и гидроксил-ион в структуру апатита?

7. Является цвет киновари диагностическим признаком?

8. Являются ли сульфиды породообразующими минералами?

 

Лабораторная работа № 5. Карбонаты (кальцит, доломит, магнезит, сидерит, малахит и азу­рит). Сульфаты (гипс, ангидрит, барит). 2 часа.

Вопросы для самоконтроля:

1. Каковы отличительные свойства минералов из класса карбонатов?

2. Чем вызвано совместное нахождение малахита, азурита и гидроксидов железа?

3. Какие из рассмотренных минералов входят в шкалу Мооса?

4. Сульфаты являются преимущественно эндогенными или экзогенными минералами?

5. Какие из известных карбонатов являются двойными солями угольной кислоты?

6. Почему барит называют «тяжелым шпатом»?

7. От чего зависит прозрачность кальцита и как называется прозрачный чистый кристалл кальцита?

8. Почему на сидерите часто встречаются пленки, налеты лимонита?

 

Лабораторная работа № 6. Силикаты. Основа структуры и принципы классификации. Островные силикаты (оливин, топаз, группа граната). Кольцевые силикаты (берилл, турмалин). Силикаты со сдвоенны­ми тетраэдрами (эпидот). 2 часа.

Вопросы для самоконтроля:

1. Каков принцип классификации внутри класса силикатов?

2. Каков принцип соединения кремнекислородных тетраэдров в структурах силикатов?

3. Какой элемент может замещать кремний в силикатах и в каких пределах?

4. Какая твердость характерна для островных силикатов?

5. Какие минералы из подкласса островных и кольцевых силикатов являются породообразующими?

 

Лабораторная работа № 7. Цепочечные силикаты (пироксены ромбические и моноклинные: энстатит - гиперстен, авгит). Ленточные силикаты (амфиболы ромбические и моноклинные: роговая обманка, актинолит). Слоевые или листовые силикаты: слюды: мусковит, биотит; сер­пентин, тальк, глинистые минералы. 2 часа

Вопросы для самоконтроля:

1. В каких магматических горных породах пироксены являются породообразующими минералами?

2. Каков угол спайности в пироксенах, амфиболах?

3. Сколько концевых свободных связей у кремнекислородных тетраэдров (ККТ) в пироксенах?

4. Каково расположение ККТ в слоевых силикатах?

5. Какие минеральные виды могут быть асбестами?

6. Какой слоевой силикат входит в шкалу Мооса?

7. Есть ли среди ленточных силикатов минералы с металлическим блеском?

8. Перечислить оптические макроскопические свойства мусковита.

 

Лабораторная работа № 8. Каркасные силикаты. Группа кварца. Группа полевых шпатов: калиево-натриевые полевые шпаты (ортоклаз, микроклин) и известково-натриевые или плагиоклазы (непрерывный изоморфный ряд). 2 часа.

Вопросы для самоконтроля:

1. Какие минералы из подкласса каркасных силикатов являются алюмосиликатами?

2. Какого цвета обычно бывают ортоклаз, микроклин?

3. Сколько концевых свободных связей у ККТ в каркасных силикатах?

4. Почему каркасные силикаты обладают небольшой плотностью и высокой твердостью?

5. В каких магматических горных породах кварц является породообразующим минералом?

6. Под номером «7» в шкале Мооса стоит …..

 

Лабораторная работа № 9. Магматические горные породы, их классификация. Текстуры и структуры эффузивных и интрузивных магматических горных пород. Пирокластические горные породы. 2 часа.

Вопросы для самоконтроля:

1. Принцип классификации магматических горных пород?

2. Какие текстуры и структуры эффузивных горных пород являются типоморфными?

3. Почему невозможно формирование пористой текстуры у интрузивных горных пород?

4. Какими структурами обладают глубинные породы?

5. Каков механизм формирования порфировой структуры (с примером)?

6. Что означает «стекловатая структура» и для каких горных пород она характерна?

7. Какой текстурой чаще всего обладают интрузивные горные породы?

 

Лабораторная работа № 10. Изучение магматических горных пород (интрузивных и эффузив­ных) по группам: кислые, средние, основные и ультраосновные. 2 часа.

Вопросы для самоконтроля:

1. Перечислите породообразующие минералы ультраосновных горных пород.

2. Какие содержания SiO₂ приняты для каждой группы пород?

3. Назовите эффузивный аналог диорита.

4. Какая эффузивная горная порода является самой распространенной в океанах?

5. Какие горные породы лишены салических минералов?

6. Назовите минеральный состав гранитов.

 

Лабораторная работа № 11. Осадочные горные породы, их классификация. Текстуры и струк­туры, характерные для осадочных горных пород. 2 часа.

Вопросы для самоконтроля:

1. Каков принцип классификации всех осадочных горных пород?

2. Почему глинистые породы выделяются в самостоятельную группу?

3. Почему хемогенные и биогенные породы часто объединяются?

4. Какие текстуры являются типоморфными для осадочных горных пород?

5. Что такое текстуры поверхности пласта? Приведите примеры.

 

Лабораторная работа № 12. Обломочные осадочные горные породы. 2 часа.

Вопросы для самоконтроля:

1. Принципы классификации обломочных горных пород.

2. Что является структурой для обломочных горных пород?

3. Какая разница между песчаником и песком?

4. Какой текстурой обладают несцементированные горные породы?

5. Какой верхний предел размеров для алевритовых частиц?

 

Лабораторная работа № 13. Глинистые горные породы. 2 часа.

Вопросы для самоконтроля:

1. По каким признакам можно макроскопически диагностировать глинистую породу?

2. Какие текстуры и структуры характерны для глинистых пород?

3. По какому принципу классифицируются глинистые породы?

 

Лабораторная работа № 14. Органогенные и хемогенные горные породы. 2 часа.

Вопросы для самоконтроля:

1. Принцип классификации данной группы пород?

2. Какие горные породы могут быть только хемогенного происхождения?

3. В каких геологических условиях формируются соляные породы?

4. Какие структуры характерны для хемогенных горных пород?

5. Назовите сульфатные породы, каков их генезис?

 

Лабораторная работа № 15. Метаморфические горные породы, их текстурные и структурные особенности. 2 часа

Вопросы для самоконтроля:

1. Что такое «парапорода» и «ортопорода»?

2. Какие структуры характерны для метаморфических горных пород?

3. Что общего и в чем отличие мрамора от известняка?

4. Какие линейно-ориентированные текстуры характерны для метаморфических горных пород?

5. Назовите типичные минералы метаморфических горных пород.

6. Как различаются слоистая и сланцеватая текстуры?

 

Лабораторная работа № 16. Возраст горных пород и стратиграфические шкалы. 2 часа.

Вопросы для самоконтроля:

1. В каких единицах определяется абсолютный возраст горных пород?

2. Какой физический закон лежит в основе методов определения абсолютного возраста пород?

3. Каков принцип устройства международной стратиграфической шкалы?

 

 

Содержание

 

 

Введение.. 1

Часть 1. Вещественный состав земной коры... 2

1.1. Основы кристаллографии. 2

1.2. Физические свойства минералов. 5

1.3. Главные породообразующие и некоторые рудные минералы.. 9

1.4. Магматические горные породы.. 19

1.5. Осадочные горные породы.. 21

1.6. Метаморфические горные породы.. 24

Часть 2. Элементы строения земной коры... 26

2.1. Возраст горных пород и стратиграфические шкалы.. 26

2.2. Формы залегания горных пород. 28

Приложение.. 34