Слои и залегания

СЛОЙ. СТРОЕНИЕ СЛОИСТЫХ ТОЛЩ. НЕСОГЛАСИЯ
Слой и его элементы

Чаще всего осадочные горные породы залегают в виде слоя. Слой - это более или менее однородный, первично обособленный осадок (или горная порода), ограниченный приблизительно параллельными поверхностями. Однородность слоев может быть выражена в составе, текстуре, наличии окаменелостей, возрасте и других признаках. Площадь распространения слоев колеблется от сотен квадратных метров до десятков квадратных километров. Помимо термина «слой» в геологии употребляется и слово «пласт», который часто выступает как его синоним, но использование этого термина имеет некоторые особенности. «Слой» применяется только по отношению к осадочным горным породам, тогда как пласт может быть интрузивным (силл), эффузивным (базальтовый покров), рудным и т.д. В этом смысле понятие пласта шире понятия слоя. «Пласт» обычно говорят про слой полезного ископаемого - например, «пласт каменного угля», «нефтенасыщенный пласт», «рудный пласт». Иногда под термином «пласт» понимают совокупность маломощных слоев. Существует еще понятие «горизонт», - регионально распространенный слой, отличающийся от соседних слоев по каким-либо признакам. В тех случаях, когда эти отличия ясно выражены по цвету, составу или другим признакам, данный горизонт можно использовать как репер при сопоставлении частных геологических разрезов при прослеживании структурных форм. Такой горизонт называется маркирующим горизонтом. При геофизических исследованиях маркирующим горизонтом являются границы между породами с различными геофизическими свойствами.
По литологическому составу слои объединяют в пайки - совокупности слоев сходного литологического состава (глинисто-кремнистая пачка). Пачки объединяют в толщи - совокупности слоев, сходного состава, облика или происхождения. Совокупность толщ по отличительным литологическим признакам составляет свиту. В американской и западноевропейской литературе свите соответствует формация. Самая древняя поверхность слоя (нижняя при ненарушенном залегании) называется подошвой, а самая молодая - кровлей слоя. Эти поверхности, разделяющие один слой от другого, называются поверхностями напластования. Следовательно, поверхность напластования - общая часть двух смежных слоев. Строение поверхности напластования несет важную информацию о происхождении и условиях формирования слоя. Так как слои в процессе своею существования могут изменить свое первоначальное положение - наклониться, перевернуться или стать вертикальными, очень важно уметь распознавать подошву и кровлю слоя.

Поверхности напластования и их признаки
• Уменьшение размера терригенных частиц происходит от подошвы к кровле слоя в обломочных породах - песчаниках и алевролитах. Уменьшение размеров зерен связано с тем, что при образовании осадка сначала оседают более грубые частицы, а затем все более и более мелкие.
• Знаки ряби и волноприбойные знаки - на слегка неровной поверхности напластования часто можно наблюдать системы небольших параллельных (знаки ряби) или дугообразно выпуклых перекрывающих друг друга (волноприбойные знаки) гребешков и ложбинок высотой 0,5-2 см, представляющих собой окаменевшие следы действия волн или ветра Острия гребешков указывают направление молодого слоя. В тех случаях, когда знаки ряби асимметричны, более крутые их стороны указывают направление движения материала, ориентировка выпуклости указывает на положение палеоберега осадочного бассейна. Знаки ряби и волноприбойные знаки образуются только в прибрежных частях бассейнов.
• Трещины усыхания (первичные трещины) образуются при высыхании осадка. Затем они заполняются материалом нового вышележащего слоя, в результате чего на подошве слоя образуются валики и рубцы (слепок), а на кровле - бороздки.
• Следы ползания животных (биоглифы, син. гиероглифы, иероглифы, флишевые фигуры) образуются на поверхности не затвердевшего илистого осадка. При накоплении следующего слоя осадка эти неровности заполняются материалом и отпечатываются в виде слепков валиков высотой до 4 см. В результате на кровле слоя образуются бороздки, а на подошве - валики и рубцы. Признаки подошвы слоя встречаются не повсеместно, их приходится специально разыскивать в керне и обнажениях горных пород.
Мощность (толщина) слоя и ее виды
Мощность (толщина) слоя - это расстояние между его поверхностями напластования - кровлей и подошвой. Кратчайшее расстояние между ними называется истинной (Мм) толщиной. Если граничные поверхности не параллельны, в качестве истинной толщины принимают среднюю величину двух замеров. Кроме того, выделяют толщины: горизонтальную (Мг) - расстояние между кровлей и подошвой по горизонтали, вертикальную (Мвр) - расстояние между кровлей и подошвой по вертикали, видимую (Мвд) - расстояние между кровлей и подошвой по любому другому направлению. Кроме того, толщины могут быть полными, измеренными от кровли до подошвы пласта, и неполными (Мип), характеризующими только некоторую его часть.
Различные виды мощностей связаны между собой простыми тригонометрическими соотношениями. Значения истинных мощностей исполь-
зуются при составлении карт мощностей, палеотектонических построениях, при подсчете запасов полезных ископаемых, в том числе нефти и газа
Мощность слоев, в основном, колеблется от сантиметров до нескольких метров.
Латеральное окончание слоя
Окончание слоев с боков называются латеральным окончанием слоя. Такое окончание может быть первичным, образованным в момент формирования слоя - конседиментационным, или вторичным, образованным после формирования слоя - постседиментационным. В качестве примера изображен слой моноклинально залегающего песчаника среди алевролитов Абсолютные отметки на разрезах приведены в условных величинах. На геологической карте (карте среза дневной поверхности) латеральное окончание данного слоя никак не отобразится.
Слоистость и ее виды
Совокупность слоев образует слоистость. Взаимоотношения слоев и слойков характеризуют условия их осадконакопления. Выделяются следующие виды слоистости:
♦ Горизонтальная - образуется при формировании осадка только под действием гравитации при периодических, например сезонных изменениях в озера.
♦ Волнистая слоистость образуется при периодических изменениях скорости, направлений движения воды в прибрежных водоемах или в руслах рек (например, при приливах и отливах). Амплитуда волн - первые десятки сантиметров, высота - 2-7 см. Важным отличием волнистой слоистости от складчатых отложений является горизонтальное параллельное расположение плоских чешуйчатых минералов, как показано на рисунке.
♦ Косая слоистость - это такая слоистость, когда внутри слоя выделяются слойки, различно ориентированные по отношению к кровле и подошве слоя и друг к другу. Образуется в условиях турбулентного движения потока. Выделяются следующие виды косой слоистости:
• речных потоков - слойки имеют общий одинаковый наклон с падением, совпадающим с направлением движения реки,
• дельт - характеризуется пологими углами слойков у подошвы и плохой выраженностью слойков по направлению к кровле Кроме того, по направлению к кровле материал слойков становится грубее.
• прибоя - характеризуется малой толщиной слойков (миллиметры) и их разнообразной ориентировкой - наиболее неравномерная и нерегулярная из всех видов косой слоистости. Во всех случаях косой слоистости протяженность слойков обычно составляет сантиметры и лишь в отдельных случаях - десятки сантиметров при их толщине от нескольких миллиметров до первых сантиметров.
Слоистость и ее виды
а - горизонтальная, б - волнистая; в - косая: в, - речных потоков, в2- дельт, Вз - прибоя, в4 - эоловая
Неслоистые формы залегания осадочных горных пород
Представление о слое как о плите с идеально плоской кровлей и подошвой и с постоянной мощностью правильно лишь в некотором приближении или при линейной интерполяции разрозненных данных при геометризации недр. По иногда, даже приблизительно, невозможно рассматривать осадочное геологическое тело в виде слоя. Обычно неслоистое залегание характерно для биогенных пород и терригенных пород континентального и прибрежно-морского генезиса. Существуют следующие виды неслоистого залегания осадочных горных пород.
• В слое могут быть пережимы - участки с уменьшенной толщиной.
• Иногда слой быстро выклинивается во все стороны, образуя геологическое тело в виде чечевицы, - такая форма залегания называется литой. У линзы отношение мощности к длине меньше 1:5. Линзовидное выклинивание слоев происходит по разным причинам .
• Вытянутое осадочное геологическое тело, обладающее значительной протяженностью в одном направлении, а в другом быстро выклини-Всзющееся, называется шнурком. В тех случаях, когда шнурок извилистый, его иногда называют рукавом. Шнурки и рукава образуются при заполнении осадками долин рек или в условиях течений водных потоков вдоль берегов.
• Осадочные геологические тела неправильной формы - языковидные и расщепленные. Такие тела характерны для склоновых отложений. Специфические сложнопостроенные языковидные, расщепляющиеся линзовидные тела на континентальном склоне и внешней части шельфа, образуют циклически построенные тела, называемые клиноформами. Они образуются при боковом наращивании континентального склона за счет заполнения бассейна, выносимым с суши через шельф, терригенно-глинистым материалом. В настоящее время клиноформы считаются одними из наиболее перспективных структур для поисков залежей нефти и газа.
• Биогермы - постройки, созданные в результате жизнедеятельности живых организмов. Чаще всего это устричные банки, коралловые и водорослевые рифы. В погребенных коралловых рифах сосредоточена значительная часть разведанных запасов углеводородов.
• Кластические дайки - дайкообразные тела, сложенные осадочными породами. Они обычно секут вмещающие породы. Ширина их колеблется от нескольких миллиметров до нескольких метров, а длина и глубина проникновения в земную кору - от нескольких метров до нескольких километров. Часто породы, слагающие кластические дайки более стойкие к выветриванию, чем вмещающие, поэтому на поверхности нередко имеют вид сильно разрушенных стен.
Согласное и несогласное залегание. Виды несогласий
Если осадочные породы залегают в разрезе без каких-либо следов перерыва в осадконакоплении, это свидетельствует о согласном залегании. Отсутствие отложений каких-либо стратиграфических подразделений свидетельствует о поднятиях земной коры, сопутствующем разрушении, размыве отложений. При длительных, устойчивых поднятиях земной коры морские условия сменяются континентальными. В континентальных условиях также формируются осадочные породы (речные, озерные, склоновые, ледниковые, эоловые и др.) Но они сравнительно маломощные и не имеют широкого распространения, так как в условиях суши над процессами осадконакопления преобладают процессы неравномерного разрушения земной коры и формирование в результате денудационного рельефа. После того, как территория вновь погрузится и станет областью накопления осадков, в геологическом разрезе появятся уже две толщи, разделенные перерывом в осадконакоплении. Такое залегание называется несогласным, а поверхность, разделяющая две несогласно залегающие толщи, - поверхностью стратиграфического несогласия. Если обе серии при этом залегают, в целом, параллельно друг другу, такое несогласие называется параллельным несогласем. Иногда поверхность несогласия разделяет сходные по составу породы. Такое несогласие называется скрытым. Если нижняя толща во время перерыва подверглась дислокациям, ее слои были наклонены или изогнуты в складки, а затем срезаны, верхняя толща залегает на срезанной поверхности дислоцированных слоев, то возникает угловое несогласие. При этом слои верхней серии залегают параллельно поверхности несогласия, тогда как слои нижней серии контактируют с ней под тем или иным углом несогласия. Иногда залегание верхней и нижней толщи отличаются друг от друга только углом. Такое несогласие называется собственно угловым несогласием. Если залегание отличается еще и азимутом, то его следует называть азимутальным несогласем. Выделяют еще и географическое несогласие - с разницей углов падения верхней и нижней толщи в 1 - 3°. Его можно определить только при прослеживании условий залегания толщ на обширных площадях. По площади распространения несогласия делят на региональные, захватывающие огромные территории, и локальные, отражающие локальные поднятия, площадью первые согни квадратных километров. Все перечисленные несогласия называются истинными несогласиями, образованными после формирования горной породы Кроме того, выделяют ложные и внутриформационные несогласия, образующиеся в результате размыва сингенетичного с накоплением осадка, перемыва осадка придонными течениями. К этому типу несогласия относятся также размывы, возникающие в сериях косослоистых пород. В обнажениях внешне такие размывы могут иметь все признаки несогласий, но они не отражают перерывов в осадконакоплении, переломных моментов в колебательных движениях земной коры и новых циклов осадконакопления. Часто бывает трудно отличить истинное несогласие от ложного.
Признаки несогласий на геологической карте:
1. "Утыкание" геологических границ толщи в подошву несогласия
2. Выпадение из разреза отдельных стратиграфических подразделений (в случае параллельного несогласия).
3. Волнистая линия на стратиграфической колонке.
Признаки несогласий в обнажениях горных пород.
1. Многочисленные неровности и карманы на поверхности напластования
2. Различные следы выветривания (образование коры выветривания), пустынный загар, окремненная поверхность известняков, ожелезнение по предполагаемой поверхности несогласия.
3. Резкий переход от континентальных отложений к морским или от морских к континентальным.
4. Присутствие базального конгломерата
5. Угловое несогласие между толщами
6. Резкий возрастной разрыв между руководящими ископаемыми в выше и нижележащих слоях.
При несогласном осадконакоплении слои верхней серии заполняют впадины древнего рельефа, и лишь потом молодые его слои перекрывают и выпуклости этого рельефа. Размах рельефа обычно не превышает десятков метров, но иногда достигает и 500 - 700. Несогласие - это не поверхность, не имеющая толщины, а геологическое тело, сложенное измененными породами - окисленными, выветри-лыми, называемыми корами выветривания. Несогласие в большой степени разбито многочисленными трещинами и часто является коллектором, с которым связаны, так называемые, стратиграфические залежи нефти и газа. Мощность выветривания обычно составляет десятки метров, а иногда достигает даже сотен метров.
НЕНАРУШЕННОЕ ЗАЛЕГАНИЕ
Горизонтальное залегание
Горизонтальным залеганием горных пород (или горизонтальной структурой) называют такое залегание, когда поверхность напластования слоев в целом совпадает с горизонтальной плоскостью. Идеально горизонтальных слоев не бывает, поэтому горизонтальной обычно называют такие структуры, углы наклона которых не превышают 3°. Такие структуры широко распространены на относительно тектонически устойчивых платформах. При горизонтальном залегании положение геологических границ между разновозрастными породами на карте определяется рельефом местности. Если рельеф плоский или слаборасчлененный (амплитуда расчленения меньше мощности самых молодых пород), то на поверхности будут видны только эти породы, и на геологической карте вся площадь будет закрашена одним цветом. Если же территория имеет сильно расчлененный рельеф, на поверхности будут видны и более древние породы. При этом самые «молодые породы окажутся на самых возвышенных участках рельефа, а более древние будут прослеживаться по склонам: чем древнее - тем ниже. Поскольку при горизонтальном залегании абсолютные отметки одноименных границ между слоями везде приблизительно одинаковы, на карте они будут повторять изгибы рельефа, показанные горизонталями. По этим признакам всегда можно определить по карте горизонтальное залегание.
Первично негоризонтальное залегание осадочных горных пород
Иногда отложение осадков происходит на наклонную поверхность, и залегание оказывается первично негоризонтальным. Такими отложениями являются, например, речные отложения на склонах долин, морские - на краях рифовых массивов или при заполнении впадин в кровле нижележащих осадков (прилегание и облекание). Встречаются также первично-складчатые формы залегания пород, обусловленные подводными оползаниями неконсолидированного осадка на крутых береговых склонах. Первичные наклоны обычно сохраняются в пределах очень ограниченных стратиграфических интервалов и на незначительной площади, поэтому быстро сменяются вверх по разрезу и по площади горизонтальным залеганием
Структурную карту горизонтально залегающих толщ построить невозможно.
Наклонное залегание
В тех случаях, когда залегание горных пород можно представить в виде наклонной плоскости, говорят о наклонном -моноклинальном залегании. Чем положе залегают слои горных пород, тем шире выходы на земную поверхность этих слоев, изгибы геологических границ ближе к изгибам рельефа, реже расположены стратоизогипсы на структурных картах. При вертикальном залегании слоев на поверхности будет наблюдаться их истинная мощность. Геологические границы пойдут независимо от рельефа параллельно друг другу. Структурную карту вертикальной поверхности построить невозможно.
Элементы залегания
В геологии ориентировку в просгранстве наклонной плоскости (кровли или подошвы пласта, маркирующего горизонта, сместителя разлома и т.д.) характеризуют падением. Противоположное направление называется восстанием. Для измерения ориентировки падения наклонной поверхности в геологии принято пользоваться двумя углами - азимутом падения и углом падения. Азимут падения - угол, отсчитываемый по часовой стрелке от северного направления до проекции линии падения на горизонтальную плоскость (на рис., вектор ББ2). Азимут падения может меняться от 0° (северное направление) до 360°. Восточное направление имеет азимут 90°, южное - 180°, западное - 270°. Угол падения - максимальный угол наклона поверхности (угол а). Он расположен в вертикальной плоскости. Горизонтальная плоскость имеет угол падения 0°, вертикальная - 90°, а наклонная может принимать любые значения в этом промежутке. Кроме того, в геологии употребляется понятие «простирание» -любая горизонтальная линия на плоскости пласта. Простирание поверхности является линией ее пересечения с горизонтальной плоскостью, горизонталью. Поэтому она имеет одинаковые абсолютные отметки. Направление, перпендикулярное простиранию (падение или восстание) называют направлением «в крест простирания». Азимут падения и простирания, а также угол падения называются элементами залегания. Причем азимут простирания легко вычислить, зная азимут падения. То есть необходимыми и достаточными элеменами являются только азимут и угол падения. На геологической карте элементы залегания показывают специальными значками. Размер длинного отрезка - 4 мм, указывает направление простирания, короткого отрезка - 2 мм, указывает направление падения. Точка пересечения отрезков указывает место замера. Угол падения указывается числом.
Пластовые треугольники
Пластовыми треугольниками называют изгибы геологической границы моноклинали по склонам пересекающих ее долин. Очертания границ напоминают пилообразную линию, с зубцами, направленными в крест простирания. Чем положе залегают слои, тем выразительнее пластовые треугольники, а чем круче - тем меньшего размера оказываются зубцы. В случае вертикального залегания слоев, понятие падения утрачивает смысл, пластовые треугольники на геологической карте или снимке превращаются в линию. В пластовых треугольниках всегда можно определить элементы залегания по трем высотным точкам.

Комментарии к статье:

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем




Новое на сайте


Леса юга Сибири и современное изменение климата


По данным информационной системы «Биам» построена ординация зональных категорий растительного покрова юга Сибири на осях теплообеспеченности и континентальности. Оценено изменение климата, произошедшее с конца 1960-х по 2007 г. Показано, что оно может вести к трансформации состава потенциальной лесной растительности в ряде регионов. Обсуждаются прогнозируемые и наблюдаемые варианты долговременных сукцессии в разных секторно-зональных классах подтайги и лесостепи.


Каждая популяция существует в определенном месте, где сочетаются те или иные абиотические и биотические факторы. Если она известна, то существует вероятность найти в данном биотопе именно такую популяцию. Но каждая популяция может быть охарактеризована еще и ее экологической нишей. Экологическая ниша характеризует степень биологической специализации данного вида. Термин "экологическая ниша" был впервые употреблен американцем Д. Гриндель в 1917 г.


Экосистемы являются основными структурными единицами, составляющих биосферу. Поэтому понятие о экосистемы чрезвычайно важно для анализа всего многообразия экологических явлений. Изучение экосистем позволило ответить на вопрос о единстве и целостности живого на нашей планете. Выявления энергетических взаимосвязей, которые происходят в экосистеме, позволяющие оценить ее производительность в целом и отдельных компонентов, что особенно актуально при конструировании искусственных систем.


В 1884 г. французский химик А. Ле Шателье сформулировал принцип (впоследствии он получил имя ученого), согласно которому любые внешние воздействия, выводящие систему из состояния равновесия, вызывают в этой системе процессы, пытаются ослабить внешнее воздействие и вернуть систему в исходное равновесное состояние. Сначала считалось, что принцип Ле Шателье можно применять к простым физических и химических систем. Дальнейшие исследования показали возможность применения принципа Ле Шателье и в таких крупных систем, как популяции, экосистемы, а также к биосфере.


Тундры


Экосистемы тундр размещаются главным образом в Северном полушарии, на Евро-Азиатском и Северо-Американском континентах в районах, граничащих с Северным Ледовитым океаном. Общая площадь, занимаемая экосистемы тундр и лесотундры в мире, равно 7 млн ​​км2 (4,7% площади суши). Средняя суточная температура выше 0 ° С наблюдается в течение 55-118 суток в год. Вегетационный период начинается в июне и заканчивается в сентябре.


Тайгой называют булавочные леса, широкой полосой простираются на Евро-Азиатском и Северо-Американской континентах югу от лесотундры. Экосистемы тайги занимают 13400000 км2, что составляет 10% поверхности суши или 1 / 3 всей лесопокрытой территории Земного шара.
Для экосистем тайги характерна холодная зима, хотя лето достаточно теплое и продолжительное. Сумма активных температур в тайге составляет 1200-2200. Зимние морозы достигают до -30 ° -40 °С.


Экосистемы этого вида распространены на юге от зоны тайги. Они охватывают почти всю Европу, простираются более или менее широкой полосой в Евразии, хорошо выраженные в Китае. Есть леса такого типа и в Америке. Климатические условия в зоне лиственных лесов более мягкие, чем в зоне тайги. Зимний период длится не более 4-6 месяцев, лето теплое. В год выпадает 700-1500 мм осадков. Почвы подзолистые. Листовой опад достигает 2-10 тонн / га в год. Он активно вовлекается в гумификации и минерализации.


Тропические дождевые леса - джунгли - формируются в условиях достаточно влажного и жаркого климата. Сезонность здесь не выражена и времени года распознаются по дождливым и относительно сухим периодами. Среднемесячная температура круглогодично держится на уровне 24 ° - 26 ° С и не опускается ниже плюс восемнадцатого С. Осадков выпадает в пределах 1800-2000 мм в год. Относительная влажность воздуха обычно превышает 90%. Тропические дождевые леса занимают площадь, равную 10 млн. кв. км.