Тема 9 особливі Форми залягання осадових гірських порід

 

Крім звичайних форм залягання осадових порід існують особливі форми їх залягання, порівняно рідкісні, нетипові по відношенню до основної маси відкладів, які складають земну кору. Недостатня увага до цих форм при картуванні приводить до помилок в стратиграфічному розчленуванні розрізу і складанні геологічних карт. До них відносяться: кластичні дайки, підводно-зсувні порушення, рифи, поховані елювіальні та делювіальні утворення, згини шарів на схилах під дією сили тяжіння.

 

Кластичні дайки

Кластичні дайки /dike, duke – стінка із каменю/ - це витягнуті тіла, обмежені відносно правильними поверхнями, які складені осадовими породами і перетинають вертикально або під крутими кутами вміщуючі їх товщі. У більшості випадків породи, які складають дайки, більш міцні і менше піддаються дії процесів денудації, ніж відклади, які їх оточують, тому дайки на поверхні часто мають вид сильно зруйнованих стін.

Кластичний матеріал, який складає дайки, може бути дуже різноманітний, але в більшості це пісковики і слабозцементовані піски, бітумінозні піски і пісковики. Менш відомі випадки, коли матеріал дайок представлений глиною, аргілітами, вапняками, доломітами, кам’яним вугіллям, бокситами і конгломератами.

Породи, які вміщують дайки, за складом також дуже різноманітні. Так, наприклад, кластичні дайки зустрічаються в гранітах і в гранітогнейсах, тріщини яких заповнені матеріалом вищезалягаючих осадових утворень. Вони спостерігаються в базальтах і андезитах, а також у пісках, доломітах, кам’яному вугіллі. Проте найбільш розповсюджені вони серед кремнистих (опокоподібних, діатомових) глин і сланців; це викликано, очевидно, тим, що кремнисті глини, як мало пластичні породи, здатні легко розколюватися і давати сильні тріщини, які пізніше заповнюються привнесеним матеріалом.

Вік порід, в яких зустрічаються кластичні дайки, може бути різним. Дайки відмічаються в древніх гранітах архея і у відкладах палеозойського, мезозойського і кайнозойського віку.

Більшість порід, які вміщують дайки, відносяться до кайнозойських утворень, дещо менше число – до крейдових.

Кластичні дайки мають різні розміри; як правило їх ширина коливається від декількох мм до 3-5 м, часто від 10 см до 1 м і менше; деколи зустрічаються крупні вертикально залягаючі піщані дайки товщиною до 300 м. Довжина дайок коливається від декількох метрів до 5-6 км і в деяких випадках досягає 15 км. Глибина розповсюдження дайок від 10-40 до 1,5 км.

За способом утворення кластичні дайки діляться на дві різновидності: ін’єкційні і нептуничні.

Ін’єкційні кластичні дайки утворюються шляхом проникнення кластичного матеріалу знизу догори під дією різних сил. Внесення кластичного матеріалу в тріщини може відбуватися на глибині і поблизу поверхні. Переважно розвинуті глибинні дайки.

Нептуничні клатичні дайки утворюються на дні моря шляхом запливання кластичного матеріалу в тріщини зверху. Тріщини можуть розташовуватися як на глибині так і на поверхні дна. Заповнення тріщин кластичним матеріалом на глибині відбувається під дією сили тяжіння, гідростатичного тиску, тиску вищезалягаючих осадків та інших причин.

Нептуничні дайки в поверхневих тріщинах зустрічаються рідко і розвинуті головним чином в четвертинних утвореннях.

Поверхневі нептуничні дайки, які утворилися на дні водних басейнів, детально описані О. П. Павловим в Середньому Поволжі. Тут вони складені пісковиками і прорізують глини. Товщина їх досягає о,35 м. За фауною, яка містилася в пісковиках, О. П. Павлов визначає їх вік як ранньоолігоценовий, що вказує на поступання кластичного матеріалу в дайки зверху. Походження цих дайок він пояснює наступним чином. Трансгресія ранньоолігоценового моря вкрила площу розвитку відкладів нижньої крейди. При землетрусах на дні моря утворились тріщини, які прорізали глини неокому. Піщані осадки олігоценового моря, які містили багато раковин, швидко заповнили ці тріщини. Тріщини здатні дати початок нептуничним дайкам, можуть утворюватися і в процесі осадження глинистих відкладів.

 

Підводно-зсувні порушення

Первинні порушення залягання осадових товщ утворюються ще під час відкладання осаду. Вони виражаються у вигляді різноманітних зім’ять, які мають вигляд спірально закручених лінз і комків, дрібних перекинутих і лежачих складочок, язикоподібних і невпорядковано заплутаних натьоків, а місцями - у вигляді розривів. Переважна більшість описаних явищ викликається підводними зсувами, які розвиваються при накопиченні осадків на похилих ділянках дна водойм. Насичений водою мулистий або піщаний осад може текти навіть при куті нахилу 3⁰. На більш крутих ділянках дна осади можуть бути зірвані зі своєї основи, і в місцях накопичення зсунутих мас вони здатні утворювати різні роздуви у товщині. Найбільш крупні підводні зсуви відбуваються, напевно, в області континентального схилу морських басейнів, а дрібні, часто повторювані опливини, які захоплюють окремі прошарки, як правило зустрічаються в дельтах рік. На зсув осадів в межах значних площ великий вплив здійснюють землетруси, особливо підводні.

Товщина осаду, який піддається зсуву, коливається від десятків сантиметрів до декількох метрів. Найбільше піддаються зміщенню осади з алевролітовою розмірністю частинок і вапнисті мули. За законами тертя нижня частина зміщеного шару осаду буває зім’ята менш примхливо, ніж верхня. Перед відкладанням наступного шару зсунута маса часто піддається розмиву і вирівнюванню, а вищезалягаючий шар ніби зрізає зім’яті деформовані породи.

Найважливіші наслідки, що можуть виникнути в товщах, яких торкнулися підводні зсуви, зводяться до наступного: збільшення товщини осадків і шарів в більш глибокиж частинах дна, куди зміщується зсунута маса; зменшення товщини осадків і кількості шарів в тих ділянках басейна, звідки зсуваються осадки; перекриття більш молодих осадків раніше відкладеними і подвоєння товщини товщ; зміщення фацій, в результаті чого більш мілководні відклади опиняються серед більш глибоководних; розвитку місцевих неузгоджень; виникненню порушень в шаруватості (первинних деформацій); появі древніх порід серед молодих відкладів, що помилково може бути витлумачено як ядро антикліналі або розрив.

Олістостроми – хаотичне накопичення перевідкладених невідсортованих уламків (олістолітів) гірських порід об’ємом від декількох см³ до тисячі м³, зцементованих тонкозернистою масою (пелітовою і псаммо-алевролітовою). Складаються породами, майже одновіковими із вміщуючими їх товщами. Олістостроми – результат зсувів або перевідкладення підводними грязьовими потоками більш древнього осадового матеріалу; звичайно розділяються нормальними шаруватими осадами, які являють собою продукти каламутних потоків, викликаних зсувами.

Утворення олістостромів пов’язане із активними тектонічними рухами, які викликають відрив крупних блоків порід з наступним їх пересуванням по схилу і дну басейна. Максимально відома товщина пересуванням досягає 2000 м. Відомі в Альпах, на Корсиці, в Італії, Ірані, Марокко, Турції.

 

Рифи

 

Викопні рифи та біогерми являють собою нешаруваті, первинно відокремлені маси органогенних вапняків (іноді доломітів) у формі підземних пагорбових піднять чи плоско-опуклих лінз, які різко виділяються серед оточуючих їх шаруватих карбонатних порід (рис. 9.1).

 

 

Рисунок 9.1 - Схема викопного рифа (“Шихана”) Тра-Тау (на схід від Ішимбая). За Д.В. Наливкіним.

 

Біогерми являють собою дрібні, а рифи – крупні тіла такого типу. Розрізняють коралові, моховаткові, водорослеві та інші рифи. Розміри і форми рифів різноманітні. Із сучасних рифів найбільших розмірів досягає Великий Бар’єрний риф Австралії. Це гігантський вапняковий масив довжиною біля 2000 км, шириною 200 км і товщиною не менше 400 м.

Викопні рифи широко відомі серед верхньопалеозойських порід в Приураллі, в юрських і крейдових відкладах Паміру, Криму, Кавказу.

При картуванні рифів окрім вирішення питань про їх вік і умови розвитку необхідно звертати увагу на внутрішню будову рифових масивів і співвідношення рифових побудов з підстеляючими і перекриваючими породами.

Схили викопних коралових рифів часто відрізняються значною крутизною, досягаючи 60⁰. Особливо велика ця крутизна у верхній частині, в зоні росту коралів. Звичайні нахили бокових поверхонь сучасних рифів складають 8-17⁰, а їх верхівка майже плоска. Внаслідок цього, положення осадів, які відкладаються на схилах рифа, аналогічне розташуванню шарів в антиклінальній складці із зрізаним ядром.

Рифові споруди можуть підстелятися будь-якими породами, наприклад, глинами і пісковиками. Значні ускладнення виникають при виявленні одновікових із рифами, але фаціально різних утворень. Справа в тому, що круті схили рифових масивів являють собою природні границі в морських басейнах, що розділяють не тільки області накопичення різних осадів із різкою зміною товщин у одновікових товщах, але й області розселення різних видів органічного світу.

Часто теригенні або карбонатно-теригенні породи, які накопичуються за рифовими бар’єрами, біля їх схилів з боку відкритого моря не тільки вміщують інший комплекс закам’янілостей, але й залягають гіпсометрично значно нижче рифових вапняків, одночасно з ними утворених.

Седиментація осадів на рифах або навколо них, яка відбувається одночасно, або після утворення рифів, придає контакту прилягаючу будову. Більш молоді відклади різко закінчуються біля крутих бокових поверхонь рифів.

Сучасні і викопні рифи можуть мати конічну, кільцеву і валоподібну форму (бар’єрні рифи). Рифи більш стійкі до денудації, ніж вміщуючі породи, тому рифові споруди часто досить добре виражені в рельєфі. З рифами пов’язані родовища бокситів, самі рифогенні вапняки мають широке застосування в хімічній промисловості, як облицювальне та декоративне каміння, як флюсовий матеріал в металургії. Форма масивів, пористість і проникність самих вапняків за умови перекриття їх слабо проникними породами, перетворюють їх в структури, які є літологічними пастками для нафти.

Картування і вивчення викопних рифів (біогерм) являє собою складну задачу. Д.В. Наливкін вказує наступні характерні особливості рифових масивів:

1) - переважання або великий розвиток масивних, нешаруватих органогенних вапняків; в околицях масивів і в середині їх зустрічаються шаруваті вапняки;

2) - неправильна конусоподібна, пагорбоподібна або опукло-лінзовидна форма;

3) - чіткі, часто різкі обриси;

4) - певні закономірності в розповсюджені, частіше всього викликані зв’язком з тектонічними структурами (підняттями і опусканнями).