Формы залегания и строение толщ осадочных горных пород


Формы залегания. Осадочные горные породы обычно залегают в виде


пластов — плитообразных минеральных тел значительной протяженности, ограниченных близ параллельными поверхностями, которые называют плоскостями напластования. Последние отделяют пласт от подстилающего или перекрывающего пласта. Нижняя граничная поверхность пласта называется почвой, а верхняя — кровлей пласта. Расстояние по нормали между кровлей (висячим боком) и почвой (лежачим бо­ ком) пласта определяет истинную (нормальную) мощность пласта, его толщину (рис. 44). Часто пласт называют слоем. Однако не следует понятие слоя отождествлять с его слоистостью.. Слоистость — это особенности внутреннего строения осадочной горной породы. ) Поэтому ее иногда называют внутренней слоистостью пласта, в отличие от слоистости толщ осадочных горных пород.

Мощность пластов может быть постоянной (выдержанной) или непостоянной (изменчивой). В последнем случае наблюдаются явления раздува — резкого локального увеличения мощности и пережима — резкого местного уменьшения мощности пласта. Постепенное уменьшение мощности пласта вплоть до полного его исчезновения называется выклинива нием (рис. 45).

Линзой, или линзовидной залежью, называют такие пласты, которые быстро выклиниваются во всех направлениях, образуя тела ограниченного (по площади) распространения. Они характерны для озерных, речных и лагунных фаций.

Гнездом, или карманом, называют такие неправильные формы залегания осадочных пород, которые быстро выклиниваются на небольших расстояниях. Они характерны для ледниковых отложений, а также для образований коры выветривания.

Своеобразными формами залегания осадочных горных пород являются куполо- и штокообразные формы; первые характерны для известняков, сформировавшихся из коралловых рифов и сохранивших некоторые очертания последних. В виде штоков залегают соли, гипс и некоторые другие пластически деформирующиеся горные породы, возникающие при смятии пород в складки.

Строение толщ осадочных горных пород. Слоистое строение осадочных толщ подтверждается тем, что обычно в вертикальном направлении наблюдается перемежаемость слоев разного состава. Так, на слое грубого песчаника залегает слой тонкозернистого, выше залегает слой глины, потом слой мергеля или опять песчаника и т.п. Однако слоистость наблюдается и в однородных толщах, например, в однородной толще известняка всегда обнаруживается разделение на слои. В этих случаях слои ограничены сверху и снизу видимыми разделами в форме горизонтальных трещин. Такие же трещины между слоями наблюдаются и в случае разнородных по составу слоев.

Смена одного слоя другим в вертикальном геологическом разрезе происходит последовательно от более древних (у почвы) к более молодым (у кровли) образованиям. При этом органические остатки (окаменелости, их отпечатки), содержащиеся в слоях, в более или менее непрерывной последовательности сменяются от подстилающего слоя к покрывающему в соответствии с эволюцией органического мира: слои с остатками более высоко развитых растений и животных находятся стратиграфиче ски выше отложений с формацией менее развитых организмов. В результате формируются серии параллельно залегающих слоев (рис. 46, а). Такие слои, образующие непрерывную последовательность, обычно параллельны, при этом каждый слой этой серии залегает согласно как с вышележащими, так и с нижележащими слоями. В основании слоев отсутствуют следы эрозии, которая прерывала бы седиментацию (процесс накопления осадков).

В действительности, нередко наблюдается другое явление, когда после образования подстилающей толщи был значительный перерыв в осадконакоплении. Во время этого перерыва более древняя толща была в той или иной мере размыта до того, как другая, более молодая толща отложилась на ее размытой поверхности. В этом случае нарушаются не только непрерывность

осадконакопления, но и непрерывность смены органических остатков — отпечатков и окаменелостей растений и животных, т.е. в данном случае мы

имеем дело с несогласием на пластований.



     В период прекращения осадконакопления, когда происходили не только размыв подстилающей толщи, но и нарушение первоначального залегания слоев, возникли несогласия другого типа, обусловленные тектоническими (колебательными и дислокационными) движениями земной коры. Между стратиграфическими отложениями в этом случае выделяют два особых случая несогласия (см. рис. 46). В первом случае горизонтально залегающие породы, не затронутые деформациями, эродированы и затем перекрыты более молодыми пластами, залегающими параллельно более древним. Такое соотношение называют параллельным несогласием (см. рис. 46, б). Во втором случае, когда слои более древней толщи были наклонены и смяты в складки до начала эрозии, между двумя слоями или сериями образуется угол. При этом серия более молодых отложений срезает выходы более древних. Такое соотношение называют угловым несогласием (см. рис. 46, в). Величина угла может быть самой различной.

Несогласия в залегании пород отражают длительность п риода эрозии. В качестве примеров отложений, располагающихся на поверхности несогласия, можно привести: 1) речную гальку, отложенную на скалистом ложе реки; 2) песок на корразированной поверхности скал в пустыне; 3) ледниковые наносы и мореные отложения на отполированных ледником коренных породах;

4) пляжевый песок и гальку в зоне прибоя.

Особой и весьма интересной формой сочетания слоев является ритмическая слоистость.


 

Она характеризуется ритмичным повторением в разрезе органического «набора» пород, расположенных в определенной последовательности. Такой набор, например, может состоять (снизу вверх): из грубозернистого песчаника, тонкозернистого песчаника, глины, мергеля, известняка. Мощность каждого «ритма» обычно не превышает 2—3 м, и очень большое число их следует друг за другом в разрезе, отличаясь между собой колебаниями мощности всего ритма или отдельных составляющих его слоев — «элементов», а также местными выпадениями того или иного элемента ритма.

Ритмическая слоистость особенно характерна для так называемых флишевых формаций, которые обычно состоят из чередующихся прослоев песчаника или известняка, мергеля и глины. Флишевые формации отличаются очень большими мощностями (несколько километров). Ритмическая слоистость свойственна угленосным формациям, где повторяются континентальные отложения (снизу вверх — песчаники, алевролиты, глины, уголь) и морские (глины, известняки, пески). Границы между ритмами всегда бывают резкими, а переходы между элементами ритма — постепенными.


Ритмическая слоистость может быть использована для определения кровли и почвы слоя, что весьма важно в случаях, когда наблюдается не только нормальное, но и перевернутое залегание слоев. Основываются при этом на том, что более грубые отложения в большинстве случаев залегают в подощве

Озерные ритмы     Лагунные ритмы Морские ритмы

Рис. 47. Разновидности ритмической слоистости:

а — непрерывной; б — прерывной; 1 — конгломераты; 2 — пески; 3 — глины; 4 — известняки

 ритма, тогда как кровле ритма свойственны породы более тонкозернистые, вверх от которых наблюдается резкий переход к грубым породам подошвы следующего ритма (рис. 47).

Разные формы слоистости, смена формаций вверх или вниз по разрезу отражают изменчивость осадочных толщ в вертикальном направлении. Изменения литологического состава осадочных пород называются фациальными изменениями (изменения фаций или литофаций). В данном случае слои разного возраста, следующие друг за другом в разрезе, различаются своими свойствами или, как говорят, своими фациями.

Изменения литофаций и мощности отложений на пло щади. Существенным свойством осадочных толщ является их изменчивость не только в вертикальном, но и в горизонтальном направлении. При этом изменениям подвергается не только состав пород, но и их мощность. Иначе говоря, толщи одного и того же возраста могут быть сложены в разных местах различными породами неодинаковой мощности.

Такая горизонтальная изменчивость проявляется в каждом случае в разной степени. В одних областях изменения происходят постепенно и заметны лишь на больших расстояниях (в сотни километров), в других — изменения литофаций и мощностей протекали очень резко и на близких расстояниях. Последнее на­блюдается в геосинклиналях, тогда как устойчивость состава и мощностей характерна для платформ.

На рис. 3.11 дан пример изменения литофаций и мощностей осадочных толщ в горизонтальном направлении. В зоне перехода литофаций выклиниваются слои одного состава и появляются слои другого состава. В связи с этим граница между двумя литофаниями обычно бывает зазубренной: слои одной литофаций входят в виде клиньев в слои пород другой литофаций.

Иногда та или иная литофация имеет весьма ограниченное распространение, занимая, например, очень узкую полосу среди пород других литофаций. Если формирование этой литофаций отложения в большинстве случаев залегают в


 

подошве ритма, тогда как кровле ритма свойственны породы более тонкозерни­стые, вверх от которых наблюдается резкий переход к грубым породам подошвы следующего ритма (рис. 47).

Разные формы слоистости, смена формаций вверх или вниз по разрезу отражают изменчивость осадочных толщ в вертикальном направлении. Изменения литологического состава осадочных пород называются фациальными изменениями (изменения фаций или литофаций). В данном случае слои разного возраста, следующие друг за другом в разрезе, различаются своими свойствами или, как говорят, своими фациями.

Изменения литофаций и мощности отложений на пло щади. Существенным свойством осадочных толщ является их изменчивость не только в вертикальном, но и в горизонтальном направлении. При этом изменениям подвергается не только состав пород, но и их мощность. Иначе говоря, толщи одного и того же возраста могут быть сложены в разных местах различными породами неодинаковой мощности.

Такая горизонтальная изменчивость проявляется в каждом случае в разной степени. В одних областях изменения происходят постепенно и заметны лишь на больших расстояниях (в сотни километров), в других — изменения литофаций и мощностей протекали очень резко и на близких расстояниях. Последнее на­блюдается в геосинклиналях, тогда как устойчивость состава и мощностей характерна для платформ.

На рис. 48 дан пример изменения литофаций и мощностей осадочных толщ в горизонтальном направлении. В зоне перехода литофаций выклиниваются слои одного состава и появляются слои другого состава. В связи с этим граница между двумя литофаниями обычно бывает зазубренной: слои одной литофаций входят в виде клиньев в слои пород другой литофаций.

Иногда та или иная литофация имеет весьма ограниченное распространение,

занимая, например, очень узкую полосу среди пород других литофаций. Если формирование этой литофаций было ограничено и во времени,


 


Рис. 48 Профиль, показывающий изменения мощности и литофаций верхнеюрских отложений в крыму (по М.В. Муатову):

1 — известняки; 2 — конгломераты; 3 — флиш (глины, песчаники, известня­ки); 4 — «таврические» глинистые сланцы

 

то породы данной литофаций образуют в разрезе линзы слоев, быстро выклинивающиеся в двух противоположных или во всех направлениях. Такое линзо-видное залегание чаще всего свойственно осадочным породам континентального происхождения, например, речным пескам (см. рис. 47).






Дата: 2018-12-21, просмотров: 633.