Геология / 1 курс / Общая геология / Общая геология методичка Парначев

При этом происходят следующие процессы: растворение и удаление из осадка малоустойчивых минералов; образование новых минералов в соответствии с новой физико-химической обстановкой; перераспределение отдельных веществ и образование конкреций; уплотнение и уменьшение влажности осадка; перекристаллизация.

Начальная стадия диагенеза объединяет процессы, протекающие в самой верхней части илового осадка, обладающего повышенной влажностью, обилием бактерий, окислительными или нейтральными условиями среды.

Влажность обуславливает диффузионное перемещение вещества в вертикальном и горизонтальном направлениях и способствует образованию новых минералов.

Бактерии преобразуют органические вещества, находящиеся в осадке, – разлагает углеводороды и органические соединения, создают новые реактивы, т.е. изменяют химизм среды. В одних случаях они окисляют закисные соединения, в других – переводят окисные соединения в закисные.

Органическое вещество в большом количестве вызывает дефицит кислорода, появление углекислоты и сероводорода, т.е. создает восстановительные условия. Степень кислотности и содержание в осадке свободного кислорода существенно влияют на образование новых минералов. В окислительной среде образуются окислы и гидроокислы железа;

в нейтральной или слабовосстановительной– сидериты (FeCO3); в восстановительной обстановке в осадках, богатых органическим веществом – сульфиды железа (Fe2S).

Большое значение в процессе химического преобразования осадков имеют процессы растворения малоустойчивых минералов, перекристаллизации, цементации и обезвоживания.

Растворение карбонатных минералов обычно происходит в глубоких придонных водах, насыщенных углекислотой. Здесь происходит растворение СаСО3, с чем связано отсутствие карбонатных осадков на глубинах свыше 4000 м.

Перекристаллизация проявляется главным образом среди однородных осадков, состоящих из легкорастворимых минералов. Примером является диагенез рифовых образований, первоначально состоящих из известковых скелетов кораллов, мшанок, водорослей и др. Под действием углекислоты, освобождающейся при разложении органического вещества, кальцит скелетов частично растворяется и после выделения углекислоты выпадает заново уже в кристаллической форме.

Цементация связана с выпадением в осадок различных химических соединений, связывающих (цементирующих) между собой отдельные

121

зерна осадка. Таким цементирующим веществом являются кремнезем, окислы и гидроокислы железа, карбонаты, фосфаты и др. Цементирующее вещество может возникать одновременно с образованием самого осадка – сингенетический цемент, или в последующие стадии его пре-

образования – эпигенетический цемент.

Обезвоживание осадка происходит в результате выжимания воды из нижних пластов в верхние вследствие давления выше накапливающихся толщ осадков. При этом происходит процесс дегидратации богатых водой минералов, растворение, перекристаллизация и цементация осадков.

В процессе диагенеза образуются различные конкреции– сростки или стяжения различной формы, строения и величины (от долей мм до нескольких метров в диаметре). Чаще всего они встречаются в пористых породах – песках и песчаниках, в трещиноватых и карстующихся известняках и доломитах. По составу они бывают опаловые, халцедоновые, кварцевые, железистые, фосфатные, пиритовые, гипсовые и др.

Если организмы имели раковины, состоящие из относительно легко растворимого карбоната кальция, то в процессе образования конкреций они могут претерпевать коренное химическое изменение. СаСО3 раковин постепенно растворяется и может замещаться фосфатами, кремнеземом при сохранении формы первичной раковины. Этот процесс заме-

щения одного минерального вещества другим носит название

метасоматоза.

Таким образом, диагенез является весьма сложным и длительным процессом. Все многообразие процессов диагенеза протекает одновременно, но относительное значение каждого из них меняется во времени:

вверхних частях осадка могут происходить процессы растворения, образования новых диагенетических минералов. Ниже по разрезу может происходить перераспределение вещества в осадках с образованием цемента и конкреций, а еще ниже – уплотнение, дегидратация и перекристаллизация.

Наличие водных растворов в зернистых или трещиноватых сцементированных породах, относительно высокие давление и температуры, существующие на глубине, способствуют дальнейшим процессам растворения, образованию новых вторичных минералов, осаждению растворенных веществ (карбонатов, кремнезема и др.) в порах и трещинах, и частичной перекристаллизации вещества. Такой постдиагенетический процесс носит название катагенеза. При этом процессе глины переходят в аргиллиты, алевриты – в алевролиты, пески и рыхлые песчаники –

вплотные песчаники.

122

При более высоких давлениях(>2000 атм, Т – >300о) происходят метаморфические преобразования горных пород, их метаморфизм.

При поднятии к поверхности Земли уже сформировавшихся -гор ных пород происходят обратные процессы– окисление, растворение, разрыхление, гидратация. Происходит регрессивный процесс, по сравнению с прогрессивным – диагенез, катагенез, метаморфизм. Такие регрессивные изменения осадочных горных пород в поверхностной зоне земной коры называются гипергенезом.

Используют термин эпигенез – термин свободного пользования, охватывающий все процессы, обуславливающие любые изменения и новообразования в горной породе, происходящие после диагенеза. Вы-

деляется прогрессивный и регрессивный диагенез.

12.6. Понятие о фации

Горные породы, образовавшиеся из осадков, сохраняют много особенностей, позволяющих выяснить условия их накопления. Эти осо-

бенности – структура (размерность обломков), текстура (типы слоистости), минеральный состав, остатки организмов определяют облик пласта породы или его фацию (facies (лат.) – облик, лицо).

Термин фация введен в науку 1038в г. швейцарским геологом Грессли и очень широко употребляется в геологической литературе. Вместе с тем, единой формулировки термина фация до сих пор нет, и в его понятие вкладывают иногда географический, а иногда геологический смысл.

Впервом, географическом случае под фацией понимают участок поверхности с одинаковыми физико-географическими условиями и одинаковой фауной и флорой, т.е. это единица ландшафта (фации прибрежных скал, фация лагун, фация литорали, болот и т.д.).

Вдругих случаях о фации говорят как о породе, характеризующей-

ся определенным комплексом палеонтологических и петрографических особенностей, указывающих на среду отложения осадка(фация коралловых известняков, фация пляжевых песчаников, фация глубоководных глин и т.д.).

Изучение фаций или фациальный анализ широко используется в геологии, позволяя восстанавливать условия накопления осадков в прошлом и воссоздавать палеогеографию Земли в различные эпохи.

Фациальный анализ имеет важное практическое значение для прогнозирования мест возможного нахождения тех или иных полезных ископаемых. Например: месторождения Fe, Al, Mn, P на шельфах.

123

Вопросы для самоконтроля

1.В чём заключается геологическая деятельность воды морей и океанов?

2.Охарактеризовать процесс формирования абразионных берегов.

3.Охарактеризовать процесс формирования аккумулятивных бе-

регов.

4.Коралловые рифы, классификация и распространение.

5.Типы зональности морских и океанских осадков.

6.Факторы, нарушающие зональность морских и океанских осад-

ков.

7.Понятие о трансгрессивных и регрессивных сериях.

8.Понятие о фациях.

9.Процессы диагенеза осадков

124

ГЛАВА 13. ГРАВИТАЦИОННЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Гравитационные явления проявляются на склонах, которые по геоморфологическому положению, истории развития и современному состоянию разделяются на две группы:

1.Береговые склоны морей, озер, водохранилищ и рек;

2.Склоны водораздельных возвышенностей и поверхностей -вы равнивания.

Береговые склоны находятся под воздействием абразионных и эрозионных процессов водных масс, для них характерно наличие надводных и подводных частей, которые находятся в сложном активном взаимодействии.

Склоны водораздельных возвышенностей и поверхностей выравни-

вания имеют обычно относительно древний возраст и переработаны в последние этапы геологической истории.

Природные склоны – сложные геологические объекты с длительной историей формирования, которая зависит от многих взаимосвязанных

Состояние природных склонов непрерывно меняется под воздействием естественных и техногенных факторов, и в разные стадии развития склонов в их пределах могут преобладать те или иные геологические гравитационные процессы – обвалы, осыпи, оползни, курумы, смывы и т.д.

13.1. Классификация склонов

Классификацию или типизацию склонов рекомендуется осуществлять по нескольким признакам:

1.По стратиграфо-петрологическому (региональному) – по ком-

плексам пород, в которых формируются склоны, и которые в значительной мере обуславливают их формы, облик и состояние на всех стадиях развития.

2.По генетическому – по одному или двум господствующим процессам, определяющим характер и состояние склонов в конкретный отрезок времени:

а) обвальные и обвально-осыпные; б) оползневые;

125

в) делювиальные (аккумулятивные); г) эрозионные (смывы); д) солюфлюкционные; е) десерпционные;

ж) террасированные долины горных рек; з) тектонические – по сбросовым зонам, уступам и поверхностям

лавовых потоков; и) сложного генезиса.

3. По возрасту – по времени, в течение которого произошло основное формирование склона, определившее его тип, современную высоту, крутизну и состояние.

Следует подчеркнуть, что разновозрастные части высоких склонов нередко обладают различной устойчивостью, и их формирование может быть обусловлено разными процессами. Рекомендуется склоны разделять по возрасту на плиоценовые(6–2 млн лет), нижне- (до 0,7– 0,8 млн лет), средне- (0,7–0,8–0,15 млн лет) и верхнеплейстоценовые (0,15–0,01 млн лет) и голоценовые (10–12 тыс. лет).

4.По степени обводнения – по наличию подземных вод в комплексах пород, слагающих склоны:

а) необводненные, практически сухие – при отсутствии гравитационных вод;

б) слабообводненные, когда на поверхности склона наблюдается слабое высачивание подземных вод в отдельных местах, обычно сезонное;

в) сильно обводненные с многочисленными постоянно действующими родниками и увлажненными участками.

5.По высоте:

а) очень низкие – 12–15 м; б) низкие – 25–30 м; в) средние – 50–60 м;

г) высокие – 100–120 м;

д) очень высокие – 200–250 м; е) горные – 400–600 м и более. 6. По крутизне:

а) очень пологие – 3–5о – обычно делювиальные и солифлюкцион-

ные;

б) пологие – до 12–15о – преимущественно оползневые в глинистых породах, десерпционные и смывы с маломощным делювием;

в) средней крутизны – до 20–25о – обычно оползневые и смывы в прочных породах;

г) крутые – до 35–40о – обвальные и осыпные;

126

д) очень крутые – до 50–60 , редко больше (каньоны) – обрывистые

иобвальные.

7.По морфологии: выпуклые, вогнутые, прямые, ступенчатые;

8.По стадии развития и состоянию (устойчивости):

а) стадия подготовки, когда под действием многих факторов создается обстановка, благоприятная для возникновения и развития на склоне оползня, обвала, курума, развала и т.д. Она характеризуется постепенным изменением устойчивости склона от стабильного к состоянию предельного равновесия.

б) стадия интенсивного формирования, когда преобладает развитие определенного гравитационного процесса, определяющего основной облик и состояние склона. В этой стадии развития склоны неустойчивы;

в) стадия затухания геологических процессов, формирующих склон, при которых факторы, вызывающие эти процессы, в основном, исчерпаны. Склоны из неустойчивого состояния переходят к стабильному, где невозможны образования оползней и других крупных деформаций.

13.2. Характеристика склоновых процессов и явлений

Гравитационные процессы проявляются на всех естественных и искусственных склонах и по механизму перемещения породных масс подразделяются на обвальные, оползневые, десерпционно-солифлюк- ционные и переходные специфические типы гравитационных смешений пород (табл. 13.1).

I. Обвальные явления представляют собой характерную черту жизни горных областей, крутых береговых склонов рек, морей, водохранилищ.

Выделяют несколько видов обвальных процессов: обвалы, осыпи, развалы, лавины обломочно-глыбовые, каменные и каменно-снежные и оползни-обвалы. Каждый из них характеризуется своими особенностями возникновения, перемещения и отложения обломочного материала в пониженных частях рельефа.

Суть обвальных явлений проявляется в отчленении, обрушении и последующем скатывании вниз по склону глыб, щебня, блоков пород, объемы которых могут варьировать в очень широких пределах.

Обвальные явления возникают внезапно и наиболее часто проявляются в областях с активными неотектоническими движениями, в зонах активного действия волн, берега озер, морей и водохранилищ, водных потоков.

127

128

Основными факторами, обуславливающими развитие обвальных процессов являются:

1.Наличие в породах склона ослабленных зон в виде слоистости, трещин и разрывов, по которым происходит отчленение блоков пород;

2.Изменение высоты и крутизны склона в результате эрозии или абразии, приводящее к возрастанию скалывающих напряжений в породах склона;

3.Процессы разгрузки напряжений и выветривания, наиболее интенсивно протекающие по тектоническим трещинам и при поверхностной зоне;

4.Растворение пород и смачивание поверхностей отчленения и смещения подземными или поверхностными водами;

5.Гидростатическое действие подземных вод в результате заполнения ими вертикальных трещин;

6.Землетрясения и иные динамические факторы, приводящие к раздроблению пород, изменению их прочности и создающие дополнительные сдвигающие силы.

Роль отдельных факторов в каждом конкретном случае различна, а поводом чаще всего служат землетрясения, суточные и сезонные изменения температуры, движения ледников и т.д.

Обвалы можно различать по условиям образования, характеру падения глыб, объемам и др.

По объемам выделяют:

а) до 100 м3 – одиночные глыбы;

б) 1000–10000 м3 – малые; в) 10000–100000 м3 – средние;

г) 100000–1000000 м3 – крупные;

д) более 1000000 м3 – грандиозные.

Для возникновения крупных обвалов необходимо сочетание действия нескольких факторов, поэтому они происходят значительно реже (оползни, обвалы и сели в Перу в 1970–1977 гг. – достигали 1,6 млрд м3).

В зависимости от крутизны склона и состава обломков по-разному происходит скатывание и дробление пород(сланцы, вулканиты, граниты и др.).

Вопросы для самоконтроля

1.Назовите места наиболее активных проявлений гравитационных процессов.

2.Классификация склонов.

3.Характеристика обвальных явлений.

4.Характеристика оползневых явлений

5.Охарактеризовать десерпционно-солифлюкционные явления.

129

ЧАСТЬ 3. ПРОЦЕССЫ ВНУТРЕННЕЙ ДИНАМИКИ

Под этим названием объединяются геологические процессы, обусловленные внутренними силами и энергией Земли. Они включают: магматизм, колебательные, складкообразовательные, разрывные (дизъюнктивные) движения земной коры, землетрясения и метаморфизм.

ГЛАВА 14. МАГМАТИЗМ

Под магматизмом понимается совокупность эндогенных процессов, связанных с деятельностью магмы, проникающей из глубоких недр Земли в кору или на поверхность и застывающей здесь в форме самых разнообразных тел.

Магма – расплавленная огненно-жидкая масса(чаще силикатная, но может быть оксидной– магнетит, сульфидной, карбонатной и др.), возникающая в земной коре или верхней мантии. При застывании магмы образуются магматические горные породы.

Лава – магма, вытекающая или выжимающаяся на поверхность Земли при извержениях вулканов. Обыкновенно вытекание лавы сопровождается обильным выделением газа– дегазация магмы. Температура магмы колеблется от 400–700 до 1350°С. При этом она выше в излившихся породах вследствие окисления при взаимодействии с кислородом атмосферы.

В составе магмы присутствуют следующие основные компоненты: Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K, Ti, Mn, P, которые в совокупности составляют почти 99 %, а также растворенные летучие компоненты– H2, CO2, H2S, Cl, F и др.

Различают две формы магматизма:

1.Эффузивный магматизм или вулканизм, при котором магма выходит на поверхность Земли и растекается в виде лавовых потоков или оседает в виде прослоев туфов и других пирокластических пород.

2.Интрузивный магматизм или плутонизм, при котором магма, поднимаясь из глубоких очагов, внедряется в осадочную оболочку и застывает на различных глубинах, не достигая дневной поверхности.

130