Слайд 1Тема 5. ОБРАЗОВАНИЕ СЛОИСТЫХ ТОЛЩ
Г.В. Лебедев
Пермский университет
Слайд 2Схема образования
осадочных горных пород
http://www.jewellery.org.ua/foto08/imgs182.jpg
Образование слоистых толщ представляет собой сложный многофакторный
процесс, включающий три последовательных этапа: 1) выветривание (дезинтеграция) горных пород;
2) транспортировка продуктов выветривания; 3) литогенез.
Слайд 3Дезинтеграция горных пород происходит в результате физических и химических процессов в
процессе выветривания, причем наиболее интенсивно в горных районах. Состав горных пород на площадях их разрушения (питающих провинциях) существенным образом определяет состав осадков в бассейне осадконакопления.
Транспортировка (перенос материала) может происходить в виде механических обломков, в коллоидной и/или ионной форме. Она может осуществляться на расстояния до нескольких тысяч километров. В большинстве случаев перенос механических обломков осуществляется по схеме:
коренные породы → элювий → делювий (коллювий) → пролювий → аллювий → бассейн осадконакопления.
Осадконакопление и образование горных пород из отложившегося материала (литогенез) включает в себя три основные стадии:
1) седиментогенез (накопление осадка); например, образование водного глинистого или песчаного осадка;
2) диагенез (обезвоживание осадка); например, образование глины или песка;
3) катагенез (образование плотной консолидированной породы), например аргиллита или песчаника.
Дальнейшее преобразование горных пород (метагенез) связано с метаморфическими процессами.
Слайд 4Дезинтеграция (разрушение) горных пород
Дезинтеграция горных пород происходит в результате физических
и химических процессов в процессе выветривания, причем наиболее интенсивно в горных районах. Состав горных пород на площадях их разрушения (питающих провинциях) существенным образом определяет состав осадков в бассейне осадконакопления.
Физическое выветривание происходит вследствие колебаний температуры, под воздействием атмосферы, воды (льда), организмов, под воздействием тектонических сил, гравитационного поля Земли. Особенно активно физическое выветривание проявляется в районах с резко континентальным климатом, характеризующимся большими колебаниями суточных и сезонных температур.
Химическое выветривание обусловлено тем, что многие минералы, оказавшись у поверхности Земли вступают в различные химические реакции: гидролиз, гидратация, растворение (выщелачивание) и др. Основными факторами этого типа выветривания являются: атмосферные и грунтовые воды, свободные кислород, углекислота, растворенные в воде органические и минеральные кислоты.
Определенный вклад в процессы дезинтеграции горных пород вносят живые организмы (бактерии, грибки, роющие животные, растения и т п.). Этот процесс часто выделяют в качестве самостоятельного биологического выветривания.
Слайд 5Перенос (транспортировка) осадочного материала
Перенос осадочного материала осуществляется главным образом с помощью
воды и ветра, заметную роль могут играть движущиеся ледники, айсберги, прибрежные льды, а также силы гравитации, приводящие к образованию оползней, обвалов, осыпей. Чем мельче частицы, тем дальше они могут быть перенесены.
Главной транспортирующей силой в районах гумидного (тропического или умеренного) климата является вода, которая стремиться к океанам (морям), озерам. В зависимости от размеров и характера материал переносится: 1) путем перекатывания, 2) во взвешенном состоянии или 3) в растворенном виде. При понижении динамики водного потока происходит отложение обломков согласно закону механической осадочной дифференциации: глыбы – валуны- галька – гравий – песок – алеврит – пелит. Вещества, находящиеся в коллоидном и истинном растворе только вследствие химических процессов.
В пустынных областях (аридный климат) господствуют эоловые процессы. Они обусловливают сортировку обломочного материала по крупности: 1) крупные обломки, остающиеся на месте образования; 2) песок, образующий дюнные ландшафты, 3) тончайшая пыль (лёсс), выносимая ветром из пустынь и отлагающаяся в соседних районах.
В районах многолетней мерзлоты глетчеры транспортируют обломочные продукты любых размеров и отлагают их в донных и конечных моренах. Близ отступающих ледников образуются флювиогляциальные (водно-ледниковые) отложения.
Слайд 6Классификация осадочных горных пород
По условиям образования осадочные горные породы подразделяются на:
обломочные
(брекчия, песчаник, алевролит, аргиллит и др.);
хемогенные (боксит, доломит, ангидрит, каменная соль, мирабилит и др.);
биогенные ( коралловые известняки, диатомиты), торф, каменный уголь и др.);
смешанные (туффиты, туфопесчаники, туфогравелиты и др.).
Литологический состав осадочной горной породы определяется составом привнесенного в бассейн осадочного материала, физико-химическими условиями среды осадконакопления (pH, Eh, температура, концентрация солей и т.п.), физико-географическими условиями, климатом, жизнедеятельностью организмов, магматическими процессами, протекающими на территории и др.
Слайд 7Седиментогенез (накопление осадка)
Осадочный материал накапливается в пониженных участках рельефа.
Скорость накопления осадков
колеблется в широких пределах: от долей миллиметра (глубоководные зоны морей и океанов) до нескольких метров в год (устья крупных горных рек).
Осадок, накопившийся на дне водоема или на поверхности суши, обычно представляет собой неравновесную систему, состоящую из твердой, жидкой и газовой фазы. Между ними начинается физико-химическое взаимодействие, в котором принимают участие обитающие в осадке организмы.
В процессе переноса и осаждения происходит осадочная дифференциация материала. Образующиеся в результате этих процессов осадочные породы в большинстве своем отличаются от магматических и метаморфических пород более простым химическим составом, высокой концентрацией отдельных компонентов или более высокой однородностью частиц по размеру.
Наряду с дифференциацией может происходить и смешивание (интеграция) осадочного материала, поступающего из разных источников сноса. Этот процесс приводит к образованию полиминеральных пород, сложенных как разнородными обломочными компонентами, так и биогенными и хемогенными образованиями.
Слайд 8Диагенез
[гр. diagenesis –перерождение, преобразование]
Во время диагенеза происходит уплотнение осадка под тяжестью
вышеобразующихся слоев, его обезвоживание и перекристаллизация. Взаимодействие составных частей осадка между собой и окружающей средой приводит к растворению и удалению неустойчивых компонентов осадка и формированию устойчивых новообразований. Разложение отмерших животных организмов и растений вызывает изменение pH и Eh осадка. К концу диагенеза жизнедеятельность бактерий и других организмов полностью прекращается, и система осадок – среда приходит в равновесие.
Продолжительность стадии диагенеза может достигать десятков и даже сотен тысяч лет.
Мощность зоны осадка, в которой протекают диагенетические преобразования составляет 10 - 50 м, но, в ряде случаев, по-видимому, может быть и больше .
Слайд 9Катагенез
[гр. kata – приставка, означающая движение сверху вниз + genesis –
рождение, происхождение]
В стадию катагенеза осадочные породы претерпевают существенные преобразования, сопровождаемые изменением химико-минералогического состава, строения и физических свойств.
Основными факторами преобразования пород являются температура, давление, вода, растворенные в ней соли и газообразные компоненты, pH и Eh среды. Направленность и интенсивность преобразований в значительной степени определяются составом и физическими свойствами пород.
В процессе катагенеза происходит уплотнение пород, их обезвоживание, растворение неустойчивых соединений, а также перекристаллизация и образование новых минералов.
Слайд 10http://popovgeo.professorjournal.ru/lecture_14
Схема образования и преобразования осадочных горных пород
Слайд 11Схема образования и преобразования осадочных горных пород
http://lithology.ru/files/pics/frolov/3/frolov3-25.png