Причини ритмічності і циклічності

Серед причин, що спричиняють ритмічність і циклічність необхідно на першому місці поставити тектонічні рухи. Коливні рухи впливають на будову осадочних товщ, викликають їх ритмічність і формування пластів.

Ритми, як було сказано вище, це закономірно повторювані в розрізі комплекси пластів осадочних порід, які виникли в результаті періодичних опускань або піднімань земної кори, внаслідок чого спостерігається розмиви на фоні накопичення осадків.

Цикли – це великі ритми, які можуть формуватись в результаті повільного опускання чи піднімання земної кори. Вони охоплюють одну або навіть декілька геологічних систем віком від сотень тисяч до декількох мільйонів років. Характер таких ритмів різний у зв’язку із збільшенням або зменшенням у них морських чи континентальних відкладів.

Режим коливних рухів впливає на формування шарів і пластів осадочних товщ. За Логвиненком М.В. – пласт – це плитоподібне тіло осадочної породи, що виділяється в розрізі за речовинним складом (пласт глини, піску і т.д.). Їх формування пов’язане з коливними рухами земної кори, переміщенням берегової лінії басейну, зміною базису ерозії.

Шар – це плоске чи зігнуте тіло осадочних порід, відносно невеликої потужності і дещо більше ніж товщина за розмірами по простяганню і падінню. Формуються при седиментогенезі, діагенезі.

Проблема механізму утворення шарів досить складна і до кінця ще не вивчена.

На формування шарів впливають пульсаційні (короткоперіодичні) рухи і обумовлені ними зміни фізико-географічних умов осадконакопичення, а саме: вплив водного хвилювання і течій, зміна інтенсивності переносу уламкового матеріалу, нерівномірне його осідання, життєдіяльність організмів).

Пласт може складатись із одного шару, якщо його формування відбувається при стабільних умовах осадконакопичення на протязі певного часу) або з декількох.

Тектонічні рухи – впливають на швидкість накопичення осадків і їх потужність. Швидкість коливається в широких межах. Максимальна швидкість накопичення біля підніжжя гір, в конусах виносу, в дельтах крупних рік, досягаючи до десяти см за рік.

Наприклад, дельта р. Хуанхе за п’ять років обміліла і висунулась в море на 25 км, внаслідок інтенсивного накопичення осадків в дельті ріки.

У районах з турбідними потоками швидкість накопичення осадків 0,5 мм/рік, в центральній частині океанів –
0,008-0,06 мм/рік. На платформах за даними різних літологів швидкість накопичення 0,02-0,003 мм/рік, в геосинкліналях – 0,01 мм.

Якщо порівнювати швидкість накопичення осадків в давні епохи, то правильно говорити треба про осадочні товщі, постільки це вже щільні породи, а не рихлі осадки. В давні епохи швидкість осадконакопичення також залежала від тектонічних рухів.

Максимальні потужності і швидкості осадкоутворення спостерігаються в крупних водних басейнах, де відбувається компенсоване прогинання (впадини, прогини). Такі області відомі в геосинкліналях, платформах. Якщо прогинання не компенсується підніманням відбувається обміління басейну і в результаті акумуляції змінюється денудацією.

Тектонічний режим визначає форму і розмір осадочних тіл. При регіональному прогинанні утворюються потужні, величезні площі пласти однорідного складу (карбон ДДЗ верхньоюрські відклади в Прикаспійській западині). З коливними рухами пов’язане формування рифів в зонах прогину, в морях. Приклади – Волго-Уральська, Тімано-Печорська, Дніпровсько-Донецька нафтогазоносні провінції. На суші вздовж крупних тектонічних розломів формуються рукавоподібні тіла осадочних порід.

Великий вплив на літогенез мають процеси гороутворення і магматизм. Гірські системи, підняття, низини, рівнини, долини – це все з врахуванням сили тяжіння впливає на процеси седиментогенезу.

Тектонічні рухи разом з фізико-географічними умовами формують рельєф, а від рельєфу залежить механічне руйнування материнських порід, рельєф регулює швидкість течій водних потоків і їх транспортуючі можливості, фізичне та хімічне вивітрювання на континентах.

У залежності від характеру рельєфу виділяють три типи областей суші: морфологічно юні, зрілі і древні (старі).

Морфологічно юні райони суші – це гірські системи, формуються переважно продукти фізичного вивітрювання (грубоуламкові товщі, погано відсортовані і неоднорідні за мінеральним складом). Продукти хімічного вивітрювання в цих областях розвинуті тільки або в умовах тропічного клімату, або в передгірських областях з буйною рослинністю.

Морфологічно зрілі області характеризуються помірно розчленованим рельєфом, що сприяє розвитку рослинного покриву. Переважає хімічне вивітрювання. В умовах вологого клімату формуються переважно середньо- і дрібнозернисті типи порід.

У морфологічно старих (древніх) районах з рівнинним або пологим платоподібним рельєфом створюються найбільш сприятливі умови для утворення продуктів глибокого вивітрювання материнських порід (каолінітова і лаберитна кори вивітрювання) і в умовах рівнинного рельєфу виникає осадочний матеріал, різко відмінний за своїм складом від продуктів вивітрювання, що сформувались в гірських умовах.

Серед причин, що викликають ритмічність слід назвати також клімат, його річні і сезонні зміни, зв’язані з циклами сонячної активності: через 11, 22, 35, 105, 150 і більше років.

На ритмічність впливають також зміни клімату, пов’язані зі зміною орієнтировки земної осі (21 тис. років) коливанням кута нахилу земної осі в площині її орбіти (40 тис. років), зміною форми орбіти (ексцентриситет) 92 тис. років.

Причинами періодичності нижчих порядків (ритмів) можуть бути мутьові (турбідні) потоки в морських та океанічних басейнах. Так може утворюватись фліш. Таким чином, активність процесів в Сонячній системі спричиняє рухи, тектонічну активність і клімат Землі, які в свою чергу, викликають зміни в процесах літогенезу і петрографічному та мінеральному складі порід.

Еволюція осадочного процесу

Формування осадочних порід відбувалося на протязі всієї геологічної історії Землі в обстановці поступової зміни форми планети, тектонічної активності екзогенних та ендогенних процесів, розвитку органічного світу. Ці зміни підпорядковані філософському закону “заперечення запереченням”.

Ч. Лайель ввів (1830-1833р.р.) в геологію принципи актуалізму. Практично еволюція осадочного процесу полягає в тому, що з часом утворення одних осадків (порід) поступово затухає, але взамін із тих же компонентів утворюються інші, що відрізняються за мінеральним складом, будовою і фізико-хімічними властивостями. Такі перетворення зумовлені всім ходом розвитку Землі і зв’язані з еволюцією її геосфер: атмосфери, гідросфери, літосфери, а пізніше і біосфери.

При вивченні осадочних товщ установлено, що існує певна еволюція осадконакопичення в часі. В процесі розвитку від древніх періодів історії Землі до теперішнього часу спостерігається зменшення хемогенних відкладів і збільшення біогенних. Серед біогенних спостерігається поступово видового зміна складу в зв’язку з еволюцією фауни і флори.

Таким чином, процес осадконакопичення – це процес періодичний, постійно в розвитку. Відбувається повторення пройденого, але кожний раз по-новому, на новій – вищій основі, тобто розвиток йде по спіралі: опускання-піднімання, денудація-розмив. В результаті виникає самий період, новий цикл осадконакопичення, який за потужністю, складом, характером перешарування, мінеральними, органічними залишками відрізняється від попереднього.

Внутрішніми силами цього процесу – є боротьба і взаємодія геологічних і космічних сил(факторів).

У процесі розвитку Землі осадконакопичення розвивалось і змінювалось паралельно зі змінами фізико-хімічних, фізико-географічних умов та органічного світу. Підсилення одних факторів зумовлює формування відповідних порід (джеспіліти в докембрії, яшми – в палеозої, опоки, крейди – в мезозої, руди заліза, Мn – в кайнозої). Крейда тільки в крейдяних відкладах. Це свідчить про те, що процеси еволюції осадконакопичення незворотні.

 

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОПЕРЕВІРКИ

 

1  В чому полягає зміст періодичності осадкоутворення?

2  Дайте визначення періодичності нижчого і вищого порядків, якими причинами вони викликаються?

3  Що собою представляє циклічність, визначте фактори, що обумовлюють циклічність?

4  Дайте визначення пласта, шару, назвіть причини, які обумовлюють їх формування.

5  Розкажіть як впливають тектонічні рухи на швидкість накопичення осадків, форму і розмір осадочних тіл, рельєф, процеси фізичного і хімічного вивітрювання.

6  Які області суші називаються морфологічно юними, зрілими і старими, які відклади в них формуються?

7  Як відбувається еволюція осадочного процесу, яка вона пов’язана з історією розвитку Землі?

 

 

ЛЕКЦІЯ №9

 

КЛАСИФІКАЦІЯ І БУДОВА
ОСАДОЧНИХ ГІРСЬКИХ ПОРІД.
 СТРУКТУРНО-ТЕКСТУРНІ ОСОБЛИВОСТІ

 

Осадочні гірські породи є основним об’єктом літологічних досліджень. Осадочна порода – це геологічне тіло, яке виникло з продуктів фізичного і хімічного руйнування літосфери, в процесі хімічного осідання матеріалу і продуктів життєдіяльності організмів на поверхні суші або на дні водойм та існує реально в певних термобаричних умовах, характерних для верхньої частини земної кори. Іншими словами – це геологічне тіло, яке утворилося в процесі фізико-хімічного вивітрювання більш давніх порід, осідання продуктів руйнування та продуктів життєдіяльності організмів.

Вихідним матеріалом для формування осадочних порід є продукти механічного руйнування і хімічного розкладання більш давніх порід (магматичних, метаморфічних, осадочних), продукти життєдіяльності організмів, вулканічної діяльності, а також атмосферні гази, вода і розчинні в ній речовини, космічні продукти (космічний та метеоритний пил, уламки метеоритів).

Роль і місце кожного із перерахованих компонентів в будові осадочних порід неоднакові. Найбільше значення мають уламкова, хемогенна та органогенна частина. Значення космічного матеріалу в формуванні осадочних порід незначне.

Осадочні породи можуть складатися з однієї або декількох частин різного генезису. В залежності від кількісних співвідношень між ними з врахуванням умов формування, запропоновані різні схеми класифікації осадочних порід. Найбільш поширені класифікації осадочних порід базуються на їх генезисі. Одна із них – класифікація М.С. Швецова (1934р.), приводиться нижче. За цією класифікацією осадочні породи поділяються на уламкові, хемогенні та біогенні і глинисті. В кожній із груп порід поділ на більш дрібні категорії проводиться за додатковими ознаками.

В уламкових породах такими ознаками є структурні особливості – розмір і форма уламків, в групі хемогенних та органогенних – хімічний склад, а також ступінь збереження органічних решток, в глинистих – переважаючий глинистий матеріал. Якщо порода складається з декількох складових частин, вона називається за компонентом, що складає більше 50%.

У таких випадках, якщо два компоненти, що складають основу породи, присутні приблизно в рівних кількостях, застосовують подвійну назву: піщано-алевритова порода, вапняково-доломітова порода, каолініт – гідрослюдиста глиниста порода і т.д.

При наявності в породі трьох компонентів, причому один з них складає більш 50%, всі три компоненти відображаються в назві породи. Наприклад, пісковик вапняково-глинистий представляє собою породу, в якій пісок присутній в кількості більше 50%, а в тій частині, що залишилася глина переважає над вапняком (кальцитом). Порода, в якій приблизно, в рівних кількостях присутні три і більше складових частин (причому кожна складає менше 50%) називається паттумом або хлидолітом.

Хемогенними називаються осадочні гірські породи, які утворилися безпосередньо шляхом хімічного осідання з вод або з розчинів продуктів хімічних реакцій без участі біологічних процесів.

До хемогенних порід належать кам’яна та калійна солі, кремені, опоки, залізо-марганцеві та алюмінисті руди, хемогенні вапняки та ін.

Біогенні або органогенні гірські породи – це осадочні гірські породи складені тваринними і рослинними залишками та продуктами їх життєдіяльності. За речовинним складом серед біогенних порід виділяють карбонатні, кременисті, деякі фосфатні породи, а також вугілля, горючі сланці, нафта, тверді бітуми та ін. Для кожної групи порід існує певна схема досліджень як в полі, так і в лабораторних умовах.

Вивчення осадочних порід починається ще в полі при відборі зразків з відслонень або при описуванні зразків керну, відібраних в процесі буріння свердловин.

Відбір зразків на земній поверхні з відслонень, на відміну від тих, що відбираються з підземних гірських виробок повинен здійснюватись через інтервали за простяганням і на вхрест простягання пластів. Величина цих інтервалів залежить від товщини відкладів, які вивчаються, витриманості літологічних фацій, рельєфу і геологічної будови районів досліджень. Відбір зразків у вертикальних розрізах, кар’єрах, бурових свердловинах здійснюється з горизонтів, що візуально відрізняються за літологічним складом і структурою породи.

При відборі зразків порід з відслонень, завжди стараються брати зразки невивітреної породи, якщо тільки немає потреби вивчати кори вивітрювання.

При освоєнні нафтогазових родовищ, відбір керну, як правило, проводиться через встановлені інтервали при умові, що породи вивчені досить слабо, або взагалі не вивчені. Виключенням є випадки, коли безперервний відбір керну спеціально запланований. Якщо свердловина пересікає відомі породи, інтервали відбору керну можуть бути розширені. Однак, при наближенні до нафтоносних горизонтів необхідно проводити суцільний відбір керну.

Відібрані зразки порід з відслонень та бурових свердловин обов’язково супроводжуються спеціальними етикетками, в яких вказується точна прив’язка до місця відбору та короткий опис. В нафтовій геологорозвідувальній практиці буквами алфавіту або спеціальними значками позначають назву родовища або ділянку, при цьому обов’язково вказують номер свердловини і глибину відбору. Наприклад, маркировка В.Б. 27-1875 означає, що зразок взятий з родовища або площі Велика Багачка, із свердловини №27 і глибини 1875 м. Можливі і інші варіанти маркування з повною назвою необхідних даних.

Відібрані зразки порід з відслонень та бурових свердловин обов’язково супроводжуються спеціальними етикетками, в яких вказується точна прив’язка до місця відбору та короткий опис. В нафтовій геологорозвідувальній практиці буквами алфавіту або спеціальними значками позначають назву родовища або ділянку, при цьому обов’язково вказують номер свердловини і глибину відбору. Наприклад, маркировка В.Б. 27-1875 означає, що зразок взятий з родовища або площі Велика Багачка, із свердловини №27 і глибини 1875 м. Можливі і інші варіанти маркування з повною назвою необхідних даних.

Відібрані зразки порід з відслонень упаковуються в полотняні або поліетиленові мішечки, всередину до яких вкладають етикетки. Зразки керна зберігають в кернових ящиках, на яких також вказують назву площі, номер свердловини та інтервали глибин, з яких взятий керн. Керн однієї свердловини завжди повинен зберігатись в одному місці на стелажах так, щоб можна було легко орієнтуватись в послідовності відбору кернових зразків.

Польові візуальні визначення бувають більш-менш правильними, але не завжди достатніми. Так, наприклад, дрібнозернистий пісок з домішками піску крупного та середнього, може бути описаний як середньозернистий, суглинок можна прийняти за глину і т.д.

Тому польові дослідження завжди корегуються і уточнюються при лабораторних дослідженнях та аналізах.

Головним завданням лабораторних досліджень є:

1) визначення якісного і кількісного складу порід, текстур, структур і на цій основі уточнення назви породи;

2) оцінка осадочних порід, як корисних копалин, або їх окремих складових компонентів, якщо вся порода не є корисною копалиною.

Результати лабораторних досліджень мають широке застосування при вирішенні цілого ряду інших геологічних задач(визначення відносного віку порід за фауною, кореляції розрізів, складанні літолого-фаціальних карт і т.д.).

Вивчення будь-якої гірської породи, в тому числі і осадочної, починається в камеральних(лабораторних) умовах з більш повного макроскопічного опису кожного зразка, якщо такий опис в полі або при описуванні керна був схематичний, загальний для групи зразків, а потім продовжується безпосередньо лабораторними методами, за допомогою яких дослідник уточнює, конкретизує і поглиблює візуальні спостереження.

До цих методів перш за все відносяться оптичні(мікроскопічні), тобто вивчення в шліфах та імерсійних препаратах. Далі застосовуються спеціальні методи, комплекс яких з розвитком літології зростає: гранулометричний (механічний), хімічний і термічний, які мають дуже широке застосування; рентгеноструктурний, методи забарвлення глин, електронна мікроскопія та електронографія, люмінесцентний аналіз та ін.(дивитись лекцію № 10).

 

Таблиця 9.1 – Схема класифікації осадочних гірських порід

 

 

Групи осадочних порід