книги / Общая геология

Иными словами, сульфаты превращаются в карбонаты и серо­ водород. Карбонаты, например Са, Mg и Fe, менее растворимы

вводе, чем их сульфаты, поэтому происходит отложение указан­ ных карбонатов в осадке.

Кроме того, осадки могут обогащаться сульфидами железа (пиритом и марказитом). В результате распада вещества (особенно белков) трупов организмов, попадающих на дно водного бассейна,

вусловиях восстановительной среды образуется сероводород, который в дальнейшем может идти на образование сульфидов и

втом числе сульфидов железа (пирита и марказита).

формы. В поперечном разрезе конкреции часто имеют концентри­ ческое или радиальное строение. Многие конкреции образуются при участии вещества растительных и животных организмов. Это особенно бросается в глаза при рассмотрении фосфори­ товых конкреций, обычно переполненных раковинами различных организмов. В центре конкреций нередко встречаются раковины ор­ ганизмов, окаменевшие части растений или пустоты от них. В некоторых случаях в центре конкреций находятся посторонние тела (песчинки, гравий, гальки).

Процесс образования сферических или эллипсоидальных конкреций можно себе представить в следующем виде. В какойлибо осадок (песок или ил) попадает раковина с телом организма. Раковина засыпается последующими слоями осадков. Вещества организма начинает распадаться. Образуются газообразные про­ дукты, например углеводороды (CnHm), NH3, РН3, С02, N2O3, N2Os, Р2О3, Р2О5, SO2, SO3 и т. д. Газы проникают в окружающий оса­ док и здесь реагируют с ним. В результате возникают новые образования, концентрически распределяющиеся вокруг центра распада органического вещества.

Процесс может протекать иначе. Постороннее тело в однород-

•ной массе осадка может явиться центром стяжения различных солей, заключенных в осадке. Вокруг этого центра возникают

новые соединения, в своей совокупности дающие конкрецию. Чрез­

форму. Последние иногда достигают в диаметре 1—IV 2м и более. В первый момент может создаться впечатление, что конкреции представляют собой глыбы каких-то посторонних пород, захоро­ ненные в осадок в момент его отложения. Ближайшее рассмотре­ ние этих включений заставляет нас убедиться, что они являются образованиями, возникшими в толще осадка после его отложения, т. е. являются образованиями, возникшими в результате своеоб­

разных процессов диагенеза.

Нередко видно, как тонкая слоистость в пределах вмещающих глин переходит в такую же слоистость в пределах конкреций. Глины по плоскостям слоистости рассланцовываются, конкре­ ции не рассланцовываются, но внешне несут на себе ясные следы существовавшей до образования конкреции слоистости (вещество глин в процессе диагенеза заменилось другим веществом, но тек­ стурные особенности, свойственные глинам, сохранились).

О б р а з о в а н и е д о л о м и т а . Нередко из известковых илов образуются доломиты. Этот процесс происходит обычно на дне лагун с повышенной соленостью воды. Хлорид магния, на­ ходящийся в растворенном состоянии в воде лагуны, приходит в химическое взаимодействие с СаСОз известковистого ила. Протекает следующая обратимая реакция

CaC03-fMgCl2?± CaGl.+MgCO*.

Эта реакция приходит в равновесное состояние тогда, когда СаСОз по весу становится 54,36%, a MgC03 45,64%. Образуется горная порода состава СаСОз • MgCCh или CaMg(CC>3)2, которую называют доломитом.

Р а з л о ж е н и е с и л и к а т о в . Разложение и изменение силикатов происходят в осадке под действием воды и растворенных в ней газов. Например, полевые шпаты превращаются в каолин» окись кремния и карбонаты. Процесс протекает следующим об­ разом:

К20 • А120 3 ■6Si02-l-C02+2Ha0= K 2C03+4Si02+2Ha0 • А120 3 ■2SiOa;

Ортоклаз Каолин

СаО • А120 3 • 2Si02+ C 0 2+ 2 H 20= C aC 03+ 2H 20 . Al20 3 • 2Si02

Анортит Кальцит Каолин

В качестве примера нами взяты силикаты: ортоклаз и анортит. Эти минералы часто входят в состав кластических (обломочных) осадков. На них действует вода, содержащая в растворенном состоянии углекислоту. В результате приведенных выше реакций в первом случае образуются карбонат калия, легко растворимый в воде, порошкообразный кварц и каолин, во втором — кальцит- и каолин. Примеров распада силикатов в осадках можно привести немало.

П р о ц е с с ы у г л е ф и н а ц и и . К явлениям диагенеза относятся и процессы обогащения углеродом осадка, состоящего из растительного материала, накопившегося в зарастающих озерах и возникающих из них болотах. Об этом подробнее говорилось

вглаве о геологической деятельности озер и болот.

Врезультате процессов диагенеза растительный материал постепенно переходит в торф; из торфа образуется лигнит, или бурый уголь, который под воздействием давления и температуры дает последовательно каменные угли различных видов. То жесамое надо сказать и о сапропелевых углях.

в антрациты, а затем в графиты. Образование графитов надо относить уже к процессам метаморфизма.

О б р а з о в а н и е н е ф т и . Образование нефти можно от­ носить к диагенетическому изменению органического вещества, откладывающегося в осадках. На этом процессе мы не останавли­

Г л а в а XX

ПОНЯТИЕ О ФАЦИЯХ

В определении фаций нет единства среди ученых. Швейцарский геолог Грессли, который впервые ввёл в геоло­

гическую науку термин «фация», считает фацией осадок (горную породу)., на всем своем протяжении обладающий одинаковым литологическим составом и заключающий в себе одинаковую фауну и флору.

По определению Э. Ога, фацией является совокупность ли­ тологических и палеонтологических особенностей слоя в опре­ деленном месте.

Д. В. Наливкин пишет, что фация — это не только осадочная порода, т. е. литологическое понятие, но одновременно опреде­ ленная однородная часть суши или дна моря, т. е. географическое или палеогеографическое понятие.

Детальным изучением фаций занимаются историческая гео­ логия и петрография осадочных пород.

Приведенные выше, а также многие другие определения поня­ тия «фация» трудны для усвоения студентами первого курса, которые еще не знакомы с полевыми геологическими наблюдениями.

Для первоначального понимания фации мы рекомендуем следующее определение.

Ф а ц и я — это комплекс осадочных горных пород или осад­ ков, о котором в той или другой степени детальности установлено, где он образовался (географический пункт), когда образовался (геологическое время) и при каких физико-географических усло­ виях он образовался (место образования — дно моря, суша, лагуна, пустыня, озеро и т. д.).

Для каждой осадочной горной породы геолог обязан детально изучить петрографический состав, палеонтологическую характери­ стику (ископаемых остатков организмов) и географическое и стра­ тиграфическое нахождение.

306 Физическая, или динамическая, геология

выми сланцами; химические фации — оолитовыми и химическими известняками, каменной солью, ангидритами, гипсами и т. д.; смешанные фации — мергелями, опоками, доломитами.

Абиссальных фаций среди осадочных горных пород неизвестно. Мы знаем абиссальные фации современных осадков. Среди них выделяют глобигериновый, птероподовый, радиоляриевый, диа­ томовый илы и красную абиссальную глину.

Л а г у н н ы е ф а ц и и делятся на кластические (обломочные) органогенные, химические и смешанные. Эти фации бывают пред­

и лиманов, озерные, болотные, ледниковые, подземных вод, делювиальные, элювиальные, вулканические и др.

Г л а в а XXI

ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ДВИЖЕНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ, ГЕОСИНКЛИНАЛИ И ПЛАТФОРМЫ

В предыдущих главах мы уже писали о движениях земной коры, в результате которых происходят горообразовательные и складкообразовательные процессы. Эти движения называются о р о г е н и ч е с к и м и .

Кроме орогенических движений, существуют, как мы знаем, еще вертикальные колебательные (эпейрогенические) движения земной коры.

Любой участок земной коры претерпевает медленные движе­ ния вверх или вниз. Соседние к нему участки в то же время испытывают движение противоположного направления. Колеба­ тельные движения, направленные вверх, затем сменяются движе­ ниями вниз и наоборот.

В настоящее время еще не совсем ясны причины этих движений. Весьма вероятно, что они связаны с изменением физического состояния вещества Земли, расположенного под ее корой.

О существовании вертикальных колебательных движений зем­ ной коры свидетельствует большое число фактов, например обра­ зование речных и морских террас, горных сооружений, коралло­ вых рифов и островов. О них свидетельствуют повторные ниве­ лировки отдельных пунктов земной поверхности через сравни­ тельно продолжительные промежутки времени, чередование морских и континентальных отложений, образование дельт, эстуариев.

песками с малым количеством фауны.

5. П о л т а в с к и е с л о и сложены белыми кварцевыми песками, лишенными фауны. В горизонтальном направлении белые пески переходят в красные и желтые. У них начинают появляться прослои глины и каолина. Переход от песков харь­ ковского яруса к пескам полтавского постепенный. Породы пол­ тавского яруса явно континентального происхождения.

6. Л ё с с о в и д н ы е п о р о д ы четвертичного возраста представлены светло-палевым, мягким, легко растирающимся между пальцами известковистым суглинком, неслоистым, дающим вертикальные отдельности. Встречается скудная наземная фауна, иногда кости сухопутных позвоночных четвертичного пе­ риода.

Анализируя описанный разрез, мы можем рассказать об исто­ рии развития участка земной коры в районе Купянска за время, начиная от верхнего мела до наших дней.

В верхнем мелу рассматриваемый район был покрыт открытым, довольно глубоким морем с богатой фауной, со сравнительно теплой и прозрачной водой. На дне этого моря откладывался известковистый ил, состоящий преимущественно из раковин фораминифер. Обломочный материал поступал в эти места, далеко уда­ ленные от берега, в незначительном количестве. Вода в море была нормальной солености.

Какие осадки откладывались непосредственно на мелу, мы не знаем. Если они и были, то они оказались размытыми в начале

ских слоев претерпевал поднятие. В результате происходившего при этом размыва возникла неровная поверхность верхнемеловых пород. Зетем район Купянска начал погружаться.

На неровной поверхности размыва верхнемеловых пород в бучакское время откладывались сперва грубообломочные осадки (галечники, фосфоритовый конгломерат). При дальнейшем погру­ жении откладывались пески, кверху более мелкозернистые. Опускание продолжалось и в последующее — киевское — время. В течение его откладывались сперва тонкозернистые пески, а за­ тем и глины. Позже (т. е. выше по разрезу) в глинах появилась примесь углекислого кальция. Еще выше откладывались мергели, сперва песчанистые, а потом белые, обогащенные СаСОз. Впослед­ ствии в мергелях появилась примесь песка и количество СаСОз уменьшилось. Таким образом, после отложения белых мергелей

началось поднятие, а потому и приближение берега к району нашего разреза.

Это поднятие продолжалось в течение харьковского времени. Район Купянска в это время все же оставался под водой. Подня­ тие продолжалось и в полтавское время, но тогда район Купянска стал сушей, на которой откладывались белые пески. Эта суша подвергалась химическому выветриванию, о чем свидетельствуют прослои каолина. Район оставался сушей и в четвертичный период, когда откладывались лёссовидные породы.

На рис. 126 схематически показаны колебательные движения земной коры в районе Купянска.

Любой геологический разрез, проанализированный подобным образом, дает возможность восстанавливать характер колеба-

Рис. 126. Схема колебательных движений земной коры в рай­ оне Купянска.

тельных движений соответствующего участка земной коры за тот отрезок геологического времени, в течение которого этот раз­ рез формировался.

Эпейрогенические движения в различных пунктах того или другого более или менее крупного участка земной коры (порядка по меньшей мере нескольких тысяч квадратных километров) происходят с неодинаковой скоростью и имеют различную ампли­

туду.

Кроме того, скорость и амплитуда колебаний с течением вре­ мени (если время понимать в геологических масштабах) изменяются. На основании сказанного можно считать, что поверхность твер­ дой оболочки Земли во времени испытывает волнообразные дви­ жения. Если бы мы могли эти движения ускорить в 50—100 мил­ лионов раз, то нам представилось бы, что по поверхности Земли пробегают волны, подобные тем, которые мы наблюдаем на по­ верхности сравнительно спокойного водного бассейна.

В результате таких колебаний с очень продолжительными периодами, измеряемыми по меньшей мере десятками, а то и сот­ нями тысяч лет, поверхность земли в одних местах повышается,

310 Фиаическая, или динамическая, геология

а в других понижается на довольно значительную величину •(порядка десятков и даже сотен метров).

Естественно, что от этих движений на поверхности земли должны происходить трансгрессии и регрессии моря.

Исторической геологией установлено, что любой участок современной суши в течение прошлых геологических периодов испытывал неоднократные трансгрессии и регрессии моря. Послед­ ние возникали тогда, когда земная поверхность в результате эпейрогенических движений становилась или ниже, или выше среднего уровня Мирового океана.

Историческая геология уделяет особое внимание мощности осадочных горных пород, образовавшихся из осадков, накапли­ вавшихся на дне былых морей или на поверхности былой суши, существовавших на данном участке земной поверхности в течение прошедшего геологического времени.

Изучая осадочные горные породы, образовавшиеся, например, из морских осадков, мы нередко имеем возможность судить о глу­ бине того моря, на дне которого они откладывались.

Подавляющая часть осадочных горных пород возникла из морских осадков, отложившихся в той области моря, глубина которой не превышает примерно 200 м. Общая мощность осадочных горных пород подобного происхождения, иногда переслаиваю­ щихся с осадочными породами континентального происхождения, измеряется величинами порядка нескольких километров, а иногда и десятков километров. Естественно, что осадочные гор­ ные породы такой мощности могли возникнуть лишь в том случае, когда по мере накопления осадков участок земной коры, на ко­ тором эти осадки накапливались, испытывал эпейрогенические колебательные движения с длительной тенденцией к погружению.

Для уяснения характера этих движений представим себе отдельную элементарную площадку в пределах участка земной коры, испытывающего во времени поднятия и опускания. При этом пусть амплитуда каждого последующего опускания будет больше амплитуды предыдущего поднятия. В этом случае эле­ ментарная площадка, а отсюда и весь наш участок земной коры за длительный отрезок времени, колеблясь вверх и вниз, непрерывно погружается все на большие и большие глубины. Характер по­ добного движения отдельного элементарного участка земной коры во времени показан на рис. 127.

Некоторый элементарный участок земной коры в момент времени А при уровне моря AS находится в положении Аг на

уровне AjSlv В последующий момент времени В этот элементар­ ный участок находится па уровне Bv в момент времени С — на уровне С,, и т. д. За время АВ элементарный участок погружается, за время ВС поднимается, за время CD вновь погружается н т. д. Каждое последующее погружение по амплитуде, согласно рис. 127,

Вертикальные движения еемной коры, геосинклинали и платформы 311

больше предыдущего поднятия. При этих условиях нашего эле­ ментарного участка земной коры во время АВС. . . М может нако­ питься колоссальная толща осадков, измеряемая отрезком Мц M v

Отдельные участки земной коры, испытывая движения то вверх, то вниз, могут в течение сравнительно длительных отрез­ ков геологического времени иметь тенденцию не к погружению, а, наоборот, к воздыманию. В результате подобных интенсивных движений возникали на Земле горные сооружения (рис. 128).

Рис. 128. Схема колебательных движений участка земной коры в стадию горообразования.

На рис. 128 характер движения тот же, какой мы имели раньше. Разница лишь в том, что амплитуда каждого последующего под­ нятия больше амплитуды предыдущего опускания. В результате подобных движений элементарные участки земной коры во вре­ мени попадают на все большие и большие высоты.

За время А К высота горного сооружения над уровнем моря AS будет равна K K V за время Л51— SSV