Исходным материалом для формирования осадочных пород являются продукты разрушения ранее существовавших пород. Горные породы, долгое время находящиеся на дневной поверхности, разрушаются под влиянием колебаний температуры, от воздействия воды, ветра, газов, деятельности организмов.
Процесс разрушения горных пород, обнажающихся на поверхности Земли, носит название выветривания. Он заключается в механическом раздроблении пород и химическом разложении слагающих их минералов.
В результате выветривания пород образуются обломочные частицы, коллоидные и истинные растворы.
Образовавшийся осадочный материал обычно не остается на месте. Под действием текучих вод, ветра, льда он переносится в те участки земной поверхности, где существуют условия, благоприятные для его накопления.
Подавляющая масса продуктов разрушения переносится реками и накапливается в водной среде - озерах и, главным образом, в морях. Такие осадки называют субаквальными. Однако накопление осадков может происходить и в безводных условиях. Такие осадки называют субаэральными.
В процессе переноса и отложения осадочного вещества происходит отделение обломочных частиц от растворенных веществ. Обломочный материал, отлагаясь на дне водоемов или в пониженных участках суши, дает начало обломочным породам.
Растворенные вещества могут перейти в осадок либо чисто химическим путем, либо за счет жизнедеятельности микроорганизмов. Химическое осаждение происходит из насыщенных растворов. Выпадающие в осадок соли дают начало хемогенным породам.
Морские организмы извлекают минеральное вещество из воды для постройки своего скелета, а после смерти отлагают его на дне бассейна. Так образуются органогенные породы. Организмы при этом способны переводить в осадок вещества, находящиеся в растворах в количестве, далеком от насыщения.
Образовавшиеся осадки еще не являются горными породами. После своего формирования они претерпевают целый ряд изменений, в результате которых превращаются в осадочные породы. Процесс перехода осадка в горную породу получил название диагенеза (диагенез- греческое слово, означает «перерождение»).
Образование осадочных пород можно наглядно представить следующей схемой:
Таким образом, по генезису (происхождению) выделяются следующие группы осадочных пород:
- обломочные породы,
-хемогенные породы
- органогенные породы.
Выделенные группы связаны между собой различными переходными типами пород. Они образуются за счет накопления осадков различного происхождения, как например, мергели и опоки. Такие породы, либо выделяют в отдельную группу смешанных пород, либо рассматривают наравне с однородными, давая им название по компоненту, присутствующему в количестве более 50%. Если содержание компонента колеблется в пределах 5-50%, он находит отражение в названии породы в качестве прилагательного, при содержании менее 5% он не находит отражение в названии.
МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ, СТРУКТУРЫ И ТЕКСТУРЫ
ОСАДОЧНЫХ ПОРОД
Различают две группы минералов, слагающих осадочные породы: реликтовые и собственно осадочные.
К первой группе относятся минералы, унаследованные от материнской породы - кварц, полевые шпаты, слюды и др. Это минералы, устойчивые по отношению к выветриванию.
Вторую группу составляют минералы, не устойчивые по отношению к выветриванию. Вторую группу составляют минералы, образующиеся путем осаждения из растворов: халцедон, опал, кальцит, доломит, галит, гипс, ангидрит и др.
В органогенных породах преобладают собственно осадочные минералы, а в обломочных - реликтовые.
Если обломки материнских пород, отдельные минералы, органические остатки, образующие осадочную породу, не скреплены между собой, то породу называют рыхлой, в противном случае - сцементированной.
Материал, скрепляющий составные части осадочной породы, называется цементом. По составу цемент бывает самый различный: карбонатный, гипсовый, кремнистый, железистый, глинистый и т.д.
Структуры пород обломочного происхождения определяются величиной обломков, слагающих породу. Среди них выделяются:
- псефитовая (грубообломочная) - при величине зерен >1 мм,
- псаммитовая (песчаная) - от 1 до 0,1 мм,
- алевролитовая - от 0,1 до 0,01 мм
- пелитовая - <0,01 мм.
Среди пород химического происхождения развиты кристаллически-зернистая и оолитовая структуры. Оолиты представляют собой мелкие шарики диаметром до 1-2 мм. Образование оолитов вызвано осаждением вещества на поверхности песчаника или другого мельчайшего тела, находящегося в воде во взвешенном состоянии. По достижении определенного размера и веса оолит погружается на дно.
Органогенные породы, если они сложены из хорошо сохранившихся скелетных остатков организмов, имеют биоморфную структуру, а если представлены обломками скелетов, то структура называется органогенно-обломочной.
Осадочные породы обычно имеют слоистую текстуру, обусловленную чередованием прослоев, отличающихся составом или размером минеральных зерен, или однородную текстуру с хаотичным расположением минеральных зерен.
Плотность осадочных пород в среднем составляет 2,1-2,8 г/см3.
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД .
ОБЛОМОЧНЫЕ ПОРОДЫ.
Классификация обломочных пород основана на величине обломков. Выделяют следующие типы пород: грубообломочные, среднеобломочные, мелкообломочные и глинистые.
Грубообломочные породы (псефиты) состоят из обломков материнских пород размером более 1мм. Обломки могут быть окатанными и неокатанными. Окатанные обломки имеют хорошо округленные, часто совсем сглаженные ребра. Неокатанные обломки являются остроугольными. Псефиты бывают рыхлые и сцементированные. Они различаются по форме и величине обломков.
| Размер обломков, мм | Рыхлые | Сцементированные | ||
| Окатанные | Неокатанные | Окатанные | Неокатанные | |
| >100 100-10 10-1 | Валуны Галечник Гравий | Глыбы Щебень Дресва | - Конгломерат Конгломерат | - Брекчия Брекчия |
Среднеобломочные породы (песчаные или псаммитовые) состоят из обломков размером от 1 до 0,1 мм. Рыхлые породы называют песками, а сцементированные - песчаниками. В зависимости от минерального состава обломков различают мономиктовые и полимиктовые породы. Первые состоят из кварца, вторые - из зерен разных минералов.
К полимиктовым породам относятся аркозы и граувакки. Аркозы сложены кварцем и полевыми шпатами, образовавшимися за счет разрушения гранитов. Граувакки состоят в основном из обломков пород основного состава и меньшего числа минеральных зерен.
Мелкообломочные породы (пылеватые или алевриты) состоят из обломков диаметром от 0,1 до 0,01 мм. Характерной породой среди алевритов является лесс. Лесс представляет собой однородную породу светло-желтого цвета, состоящую из кварца и кальцита с примесью глинистых частиц. Сцементированные алевритовые породы называют алевролитами.
Глинистые породы (пелиты) состоят из частиц диаметром менее 0,01 мм. К этому типу пород относятся глины и аргиллиты. Образуются путем осаждения вещества из коллоидных растворов. Аргиллиты представляют собой плотные, неразмокающие в воде породы.
Органогенные породы по химическому составу разделяют на следующие группы:
1) карбонатные породы;
2) кремнистые породы;
3) каустобиолиты.
К карбонатным породам относят известняки и мел.
Органогенные известняки образованы известковыми раковинами и внутренними скелетами различных водных животных и растений. Если эти организмы можно определить, то по ним дается и название породе, например, фузулиновый известняк, коралловый и т.д.
Мел - разновидность органогенного известняка, состоящая в основном из мельчайших остатков известковых водорослей.
К кремнистым породам относят диатомит и трепел. Диатомит - порода, состоящая из опаловых скорлупок диатомитовых водорослей. Трепел внешне похож на диатомит, но в отличие от него состоит из мельчайших опаловых зернышек. Характерный признак этих пород - малый удельный вес и способность жадно впитывать влагу.
Каустобиолиты в отличие от прочих органических пород состоят не из минеральных скелетов, а являются результатом преобразований органических тканей животных и растений. К каустобиолитам относятся уголь, нефть и горючие газы.
Хемогенные породы. По химическому составу они подразделяются на семь групп: карбонатные, кремнистые, железистые, галоидные, сульфатные, аллитные и фосфатные.
К группе карбонатных пород химического происхождения относятся известняки, доломиты и сидериты. Среди известняков различают:
1) плотные массы, состоящие из мельчайших кристалликов кальцита - это плотные (пелито-морфные или афонитовые) известняки
2) скопления мелких шариков-оолитов, соединенных известковым цементом -так называемые оолитовые известняки
3) сильнопористые массы, состоящие из мелкокристаллического кальцита- это известковые туфы (травертины). Возникают в местах выхода на поверхность подземных вод, из которых выпадает избыток растворенного углекислого кальция.
4) образующиеся из подземных вод различные известковые натеки. Среди них наиболее характерны сталактиты и сталагмиты.
Доломиты внешне похожи на плотные известняки. Образуются либо при непосредственном осаждении из вод осолоненных лагун, либо путем замещения известняков под воздействием подземных вод. Сидериты обычно образуют округлые конкреции.
К группе кремнистых пород относятся гейзериты и кремнистые туфы, которые состоят из опала. Они обладают пористой текстурой и образуются из вод гейзеров и горячих минеральных источников. В отличие от них кремний и яшмы состоят из халцедона и образуются в морских условиях.
К группе железистых пород относится бурый железняк (лимонит). Отлагается как в морских бассейнах, так и в озерах и болотах.
Галоидные и сульфатные породы относятся к чисто химическим образованиям, возникающим в результате выпадения соответствующих солей из раствора. Наибольшим распространением пользуются каменная соль, сильвинит, гипс и ангидрит. Эти породы часто объединяются под общим названием эвапориты.
К аллитным породам относятся латериты и бокситы, состоящие в основном из гидроокислов алюминия и железа. Являются продуктами выветривания магматических пород, богатых глиноземом (Al2О3).
К фосфатным породам принадлежат фосфориты. Они часто встречаются в виде конкреции шаровидной или неправильно-округлой формы.
Смешанные породы содержат в различных соотношениях обломочный, органогенный и хемогенный материал. К ним относят мергели и опоки. Мергель-порода, состоящая из кальцита и глинистых частиц. Цвет мергелей обычно пестрый. Опоки состоят из глинистого и кремнистого вещества. Отличаются твердостью.
МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ПОРОДЫ
Метаморфизмом называется преобразование горных пород, происходящее в земной коре под действием температуры, давления и химически активных веществ.
Преобразованию могут подвергаться любые породы - магматические, осадочные и ранее образованные метаморфические.
Попадая в термодинамические условия, отличные от тех, в которых она образовалась, порода начинает приспосабливаться к новым условиям путем изменения минерального состава, структуры и текстуры. Эти изменения сопровождаются перекристаллизацией вещества. Основная особенность их заключается в том, что они протекают с сохранением твердого состояния породы, без существенного расплавления.
В зависимости от того, какой фактор преобладает, различают несколько видов метаморфизма:
1) Региональный метаморфизм вызывается высоким давлением и температурой и захватывает большие пространства. Это наиболее важный и часто встречающийся вид.
2) Динамометаморфизм возникает под действием давления в условиях невысоких температур и заключается в интенсивном дроблении минеральных зерен.
3) Контактово-термальный метаморфизм вызывается действием высокой температуры, обусловленной внедрением магматического расплава. Наблюдается вдоль границ магматических тел и имеет местное значение.
4) Метасоматоз - развивается при интенсивном привносе или выносе вещества горячими водными растворами и газами, поднимающимися из остывшего магматического очага.
Метаморфические породы состоят лишь из тех минералов, которые устойчивы в условиях высоких температур и давлений. К ним относится большинство минералов магматических пород: кварц, плагиоклазы, слюды, амфиболы, пироксены, а также один из минералов осадочных пород - кальцит. Кроме того, в метаморфических породах распространены минералы, характерные только для них-хлорит, тальк, серпентин, гранат и др.
Метаморфические породы всегда обладают полнокристаллической структурой причем особенно характерны листовая, чешуйчатая, игольчатая и таблитчатая форма зерен. Текстура относится к важнейшему отличительному признаку метаморфических пород. Среди текстур наиболее характерными являются:
1) сланцеватая - с расположением чешуйчатых или таблитчатых минералов по параллельным поверхностям. При такой текстуре горная порода раскалывается по этим поверхностям на тонкие пластинки,
2) полосчатая - с чередованием полос разной толщины, отличающихся минеральным составом и цветом,
3) волокнистая - в породах, сложенных волокнистыми и игольчатыми минералами, вытянутыми примерно в одном направлении,
4) массивная - без определенной ориентировки минеральных зерен.
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ПОРОД
1) Породы регионального метаморфизма.
В зависимости от химического состава исходных пород при региональном метаморфизме возникают определенные типы метаморфических пород, которые по мере возрастания температуры и давления претерпевают закономерные изменения минерального состава, структуры и текстуры. Наиболее значительные изменения испытывают глинистые породы. На начальной стадии их метаморфизма образуются глинистые сланцы. Они легко раскалываются по сланцеватости на равные плитки с матовой поверхностью. Дальнейшее усиление метаморфизма приводит к образованию филлитов, которые не содержат глинистых минералов и отличаются шелковистым блеском по плоскостям сланцеватости. Состоят из серицита, хлорита и кварца. При более высоких температурах и давлениях из филлитов образуются кристаллические (или слюдяные) сланцы, состоящие из слюды и кварца. На самой высшей стадии метаморфизма глинистых пород они преобразуются в гнейсы. Вместо хлорита и слюды, которая сохраняется в небольшом количестве, в гнейсах преобладают полевые шпаты, имеется много кварца.
Кварцевые песчаники и кремнистые породы (опоки, яшмы) при метаморфизме превращаются в кварциты- крепкие, массивные породы, нередко с шелковистым блестящим изломом. Известняки при перекристаллизации переходят в мраморы.
В результате метаморфизма кислых и средних магматических пород (гранитов, диоритов и др.) образуются гнейсы и слюдяные сланцы. Основные породы (габбро и базальты) преобразуются на низшей стадии метаморфизма в зеленые сланцы. Далее они переходят в амфиболиты, которые состоят из роговой обманки и плагиоклаза. Ультраосновные породы (дуниты, перидотиты) преобразуются в серпентиниты и тальковые сланцы. Крайняя степень метаморфизма заключается в частичном расплавлении горных пород. При этом образуются смешанные гранитно-метаморфические породы – нигматиты.
2) Породы динамометаморфизма. По степени раздробленности среди этой группы пород различают тектонические брекчии, состоящие из сцементированных обломков, и милониты, особенно тонко измельченные и перерытые породы.
3) Породы контактового метаморфизма. На контактах интрузий с осадочными породами образуются роговики - породы с изломом, напоминающим поверхность рога.
4) Породами метасоматоза являются скарны и грейзены. Скарны образуются в зоне контакта магматических масс с карбонатными породами, грейзены возникают за счет гранитов или песчано-глинистых пород.
Взаимные превращения пород в земной коре
ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ КАРТЫ И РАЗРЕЗЫ
ГЕОХРОНОЛОГИЯ И СТРАТИГРАФИЯ
Проблема времени в геологии занимает особое место. Всякая попытка восстановить историю развития Земли неизбежно приводит к проблеме определения хронологической последовательности и длительности геологических процессов. Это обстоятельство требует определения временной шкалы при изучении геологической истории Земли.
В геологии принято относительное исчисление времени. В основе этого исчисления лежит последовательность развития и изменения органического мира на Земле. В результате изучения ископаемых остатков животных и растительных организмов, встречающихся в осадочных породах, и сопоставления полученных данных с порядком залегания этих пород ученые установили ход эволюционного развития органического мира на Земле. В настоящее время известно, какие животные жили раньше, какие появились позже, когда какие животные вымерли. На основе изучения развития органического мира была разработана геохронологическая шкала, каждое подразделение которой соответствует определенной стратиграфической единице. Последней отвечает определенная толща пород, выделяемая по совокупности встречающихся в ней ископаемых форм органических остатков. Так было выявлена последовательность образования земной коры и геологических событий, характеризующих ее прошлое.
В истории Земли выделяют пять крупнейших этапов - эр, которые делятся на периоды, эпохи, века и более дробные хронологические интервалы. В соответствии со стратиграфической шкалой в течение эры формировался комплекс пород, называемый группой, в течение периода - система, эпохи -отдел, века-ярус.
Первые две эры- архейская и протерозойская- характеризовались появлением первых примитивных форм организмов - простейших, водорослей, червей. Эти организмы, как правило, не имели твердого скелета, и находки их в древних породах исключительно редки. Поэтому архейская и протерозойская эры объединены в более крупную геохронологическую единицу - криптозойский зон. Последующие эры- палеозойская, мезозойская и кайнозойская характеризуются широким развитием скелетных форм организмов и объединяются в следующий, фанерозойский зон.
Подразделения стратиграфической шкалы, которой соответствует геохронологическая таблица, обычно имеют те же названия. Так, мезозойской эре соответствует мезозойская группа пород, в течение палеогенового периода происходило формирование палеогеновой системы и т.д. Однако названия отделов не совпадают с названиями эпох. Для эпох с трехчленным делением отделы обычно называют верхним, средним и нижним, что соответствует поздней, средней и ранней эпохам. Таким образом, названия отделам устанавливают согласно последовательности их залегания в разрезе земной коры. Эпохам с двухчленным делением соответствуют верхний и нижний отделы.
Для сокращенного обозначения подразделений стратиграфической шкалы используется система индексов. Для групп приняты двухбуквенные индексы, для систем используются однобуквенные. Индексы отделов состоят из индексов систем, справа от которых внизу даны арабские цифры 1, 2, 3 для нижнего, среднего и верхнего отделов при трехчленном делении системы и 1, 2-при двухчленном делении. Например, I3-верхнеюрский отдел, Р1-нижнепермский отдел.
Геохронологическая шкала является шкалой относительного летоисчисления-она указывает лишь на последовательность образования горных пород и развитие органического мира. Для определения продолжительности эр, периодов и эпох были разработаны методы абсолютной геохронологии. В основу методов абсолютной геохронологии, т.е. исчисления времени в миллионах лет, положено явление радиоактивного распада. Широкое применение в геологии получили свинцовый, стронциевый, аргоновый и углеродный методы.
Возраст пород в интервале 2000-60 тыс.лет обычно определяют углеродным методом.
При возрасте пород порядка 100 тыс. лет и более применим аргоновый метод, при 5 млн.лет и более-стронциевый, при 30 млн.лет и более-свинцовый.
С помощью этих методов было установлено, что продолжительность выделенных геохронологических подразделений неодинакова. Более того, отмечается отчетливое сокращение продолжительности более молодых эр, периодов, эпох по сравнению с древним.
Так если продолжительность палеозойской эры составляет около 330 млн.лет, то мезозойской уже около 220 млн.лет, а кайнозойской-всего 67 млн.лет.
Архейская эра продолжалась примерно столько же времени, сколько все последующие четыре эры вместе взятые.
Протерозойская эра по продолжительности была значительно больше последующих трех эр. Общую продолжительность биологической эволюции на Земле оценивают в 3,0-3,5 млрд.лет. Возраст земной коры радиометрическими методами оценивается в 4,5 млрд.лет.
Минимальный возраст коры соответствует возрасту древнейших пород, которые найдены в Миннисоте (США) и в Гренландии. Это гнейсы и граниты, возраст которых определение в 3,55-3,96 млрд.лет. Результаты определения возраста метеоритов дают значения 4,45-4,58 млрд.лет. По-видимому, это значение, согласующееся с приведенными оценками, и соответствует возрасту нашей планеты.
Дата: 2018-12-21, просмотров: 470.
