1. Литология — наука о современных осадках и осадочных гор­ных породах

Задачи литологии: Перечислим некоторые из них:

дальнейшее совершенствование теории литогенеза;

углубление знаний в области катагенеза пород примени­тельно к различным сочетаниям термобарических и геохимиче­ских условий и возраста;

разработка методов численной оценки степени катагенеза пород;

развитие и конкретизация представлений о периодичности и эволюции осадочного процесса;

создание единой генетической классификации осадочных пород.

К задачам прикладного значения относятся: всестороннее изучение состава и строения осадочных горных пород современными лабораторными методами;

литолого-фациальное и палеогеографическое картирование территории СССР с целью восстановления геологической исто­рии и определения направлений поисков конкретных полезных ископаемых и обоснования оптимальных систем их разработки;

изучение зависимостей коллекторских свойств от литологи-чеекого состава пород;

разработка и совершенствование литологических основ про­гнозирования природных резервуаров нефти и газа.

2.Повышенное содержание в осадочной породе Са, C, CO2, H2O, S, Cl, F, преобладание оксидного железа, преобладание калия над натрием.

Минеральный состав:1) Минералы встреч-ся как в магм. Так и в осаочных породах(кварц, полевые шпаты);2)мин-ы встреч-ся только в магматических(оливин, пироксен); 3) мин-ы встреч-ся только в осадочных породах( коалинит, гидроксид, монтморрилонит)

Признаки осадочного происхождения :1)форма залегания(пластовая) 2)структура(обломочные) 3)текстура(слоистые)4) компонентный состав(смешанные, «нелогичный»)

Оливин, приоксен в приповерхностных условиях неустойчивы, они разлогаются, физически изнашиваются. Они не доходят в осадок(нет FeO есть Fe2O3). Натрий очень подвижен, поэтому уносится в воды, А калий неподвижен, связывается с глинистыми минералами, поступает в осадок. Диагенез- постседиментационный процесс (внутри осадков образуются собственные(новые) минералы-аутигенные(рожденные внутри))Аллотигенные-привнесенные извне.

3,а) Литосфера. Образование осадочного материала в литосфере происходит вследствие выветривания — механического раздроб­ления н химического разложения пород различного состава и генезиса. Процессы выветривания горных пород и минералов происходят на суше и на дне водных бассейнов. При этом на суше выветривание про­текает интенсивнее, чем под водой. 'Механическое раздробление происходит лишь в самой верх­ней части литосферы. Оно осуществляется под действием ветра, речных вод, временных потоков, морских течений, волновых уда­ров, атмосферных осадков, ледников, силы тяжести, расклини­вающего действия корней растений, колебаний температуры, вы­зывающих неравномерное (вследствие различий коэффициентов расширения) увеличение или уменьшение объемов минералов и ослабление связей между отдельными зернами, землетря­сений н т. д. Химическое разложение также играет значительную роль при образовании осадочного материала. Оно происходит, глав­ным образом, под действием природных вод. Заметное влияние оказывают также свободный кислород, углекислый газ, органи­ческие и неорганические кислоты.

3,б) Атмосфера. Разы, составляющие атмосферу, играют важнукП роль в формировании осадочного материала. Углекислота, кис­лород и азот — одни из главных компонентов мощных толщ известняков, доломитов, каменных углей, рассеянного органи­ческого вещества. Кроме того атмосфера является и местом образования осадочного материала. Во время штормов с по­верхностей морей и океанов срывается огромное количество пы­левидных частиц воды. После ее испарения в воздухе остаются мельчайшие частички солей, представляющих собой осадочный материал. В благоприятных условиях они, достигнув суши, могут отложиться в виде осадка или выпасть на землю вместе с атмосферными осадками.

3 в)Гидросфера играет огромную роль в образовании осадочного материала. Соизмеримые количества растворенных и взвешенных частиц содержались и в палеобассейнах. Весь этот материал поступал в гидросферу за счет сноса с суши, разру­шения рифов, морских берегов, островов, образования подвод­ных каньонов, в результате гальмиролиза(совокупность химических процессов, совершающихся под влиянием морских факторов и приводящих к изменению ми­неральных тел) , вулканической дея­тельности, жизнедеятельности организмов( из воды извле­кается целый ряд компонентов с образованием твердой фазы. Например, радиолярии, губки, диатомовые водоросли строят свои скелеты из кремнезема; моллюски, кораллы, ) , а также вследствие поступления из космического пространства.

3 г) Глубинные недра планеты. Осадочный материал из недр Земли поступает главным образом в результате вулканической деятельности в виде твердой, жидкой и газообразной фаз. Твер­дая фаза представлена вулканическими бомбами, лапиллями, вулканическим пеплом и пемзой. Магматические и постмагматическиепродукты. Космическое пространство поставляет на Землю осадочный материал в виде метеоритов, метеоритной и космической пыли. Метеориты по составу разделяются на железные, жслезокамен-ные, каменные (хондриты) и стекловатые (тектиты). Их роль, как и роль метеоритной пыли, в общем балансе космического материала, поступающего на Землю, невелика. Большее значе­ние имеет космическая пыль. Она представляет собой шаровид­ные частички размером до 0,5 мм. По составу среди них разли­чают железные, каменные и стекловаты. Ежегодно на Землю, по оценке различных ученых, по­ступают от 5 тыс. т до 1 млрд. т космической пыли. Наиболее вероятные количества, по крайней мере в современную эпоху, не превышают 50—100 тыс. т.

4, а) Вода—один из основных агентов переноса осадочного мате­риала. Реки, временные потоки (возникающие при выпадении атмосферных осадков, таянии снега и льда), морские и океани­ческие течения несут огромное количество обломочных, колло­идных, органогенных компонентов и растворенных веществ. Ве­личина переносимых обломочных частиц и органогенных остат­ков в значительной мере определяется скоростью перемещения водных потоков (табл. 4) и плотностью материалов. Перемеще­ние частиц, в зависимости от их формы, размера и плотности,осуществляется во взвешенном состоянии скачкообразно (путем сальтации) и перекатыванием.

При скорости воды 0,3 м/с переносится тонкий песок, при 0,6- крупный песок, 1,0-мелкий гравий, 1,2-галька, 2,0-галька до 10 см, 2,4-галька до 20 см

4,б) Воздушный, Дефляция- разрушение рыхлых гп и почвы под действием ветра. Проявляется в пустыне.

Десквамация-чешуйчатое отслоение гп со скалист пов-тей под влиянием резких колебаний Т.в пустынных и высокогорных районах.

Денудация- совокупность процессов сноса и удаления с возвышенности продуктов выветривания гп с последующим их накоплением в понижениях рельефа

4,в) Ледниками Материковые льды обладают способностью перемещаться вниз по падению каменного ложа. Скорость их движения зави­сит от целого ряда факторов (уклон ложа, мощность ледника и др.) и составляет обычно от долей до 5 м/сут, но иногда достигает 30—40 м/сут. В процессе перемещения лед увлекает с собой обломки пород самого различного размера — от пелито-вых частиц до крупных глыб. В конечном итоге ледник тает и от него остаются лишь принесенные им обломки, неотсортиро­ванные, мало или совсем неокатанные. Они могут транспорти­роваться дальше талыми водами или накапливаться с обра­зованием конечной морены. Объем и дальность переноса ма­териала ледниками в каждом конкретном случае различен в зависимости от размера ледника, скорости его перемещения и прочности пород сла^гающих ложе. Протяженность конечных морен составляет десятки и сотни километров (Рижская — около 70 км), а мощность — несколько метров, иногда до 10—15 м.

4г)гравитац силы Сила тяжести играет огром роль в транспортировке осад материала.она проявляется самостоят и при переносе осад частиц водой,атмосферой и ледниками. Как фактор транспортировки эта сила особенно проявлена в горных районах,особенно при землетрясениях,к-ое вызыв растрескивание пород.Эта сила так же эффективно проявляется в морях и океанах.с ней связ возникновение турбидных потоков.при землетряс взмучивается илистый осадок, образуется суспензия.если есть уклон дна эта суспензия начинает перемещаться вниз,увлекая за собой новые массы осад материала. С перемещ под действием силы тяж связ также природ явления как осыпи и оползни.

5а)вода. Отложение осад матер определ размером и плотностью частиц.влияние на скорость осаждения частиц оказывает вязкость вод среды,возврастает с пониж температуры,повыш солености и концентрации коллоид частиц.в водн среде сущ 3 способа переноса материала:1-влекомый,тащится по дну,перекатывается;2-во взвеш состоянии;3-в раствор виде. При скорости воды: 0,3м/с-тонк песок,0,6-крупный песок,1.0-мелкий гравий,1,2-галька,2.0-галька до 10см, 2.4-галька до 20см.высокие скорости накопл осадков характерны для дельт крупных горных рек.

5Б)воздушная среда.

Осаждение частиц происходит при уменьш скорости ветра.Дефляция-разрушение рыхлых ГП и почв под действием ветра,наиболее резко проявл в пустынях.Десквамация-чешуйчатое отслаивание ГП со скал поверх под влиянием резких колебаний Т(суточных)преимущественно в пустынях и высокогорных районах.более или менее крупные частицы осаждаются обычно в пределах континента или в прибр части морей,мелкие могут осаждаться в морях и океанах.

5в)Ледники накопл материала перенос ледниками и льдами происх на суше,в прибреж частях морей , а часть обломков рассеивается в осадках откр морей и океанов.Абляция-уменьшение массы ледников при таянии,испарении или отделении айсбергов.Абразия- процесс разрушения волнами прибоя надводного и подводного берегов водоема Корразия-скоблящее,высверливающее,стирающее,шлифующее действие творедых частиц и обломков на коренную ГП.Экзарация-ледниковая эрозия-выпахивание коренного ложа ледника обломками горн пород,вмерзших в движущийся лед.У ледниковых отложений низкая сортированность и окатанность обломков.состоят в основном из неокат валунов,щебня.

6, а) Механическая дифференциация — один из наибо­лее ярко проявляющихся способов рассортировки осадочного материала. Она происходит при транспортировке и осаждении обломков минералов, горных пород, скелетных остатков орга­низмов и отмерших остатков растений.происх под влиянием разл плотностей,размеров,формой разведочного материала. Рассортировка осадоч­ного материала при прочих равных условиях регламентируется свойствами самих осадочных частиц и прежде всего их разме­ром, плотностью, формой.

6,б) Химическая дифференциация — это совокупность химических процессов, происходящих в гидросфере, вызываю­щих последовательный переход растворенных веществ в твер-. дую фазу и осаждение возникших продуктов в бассейне седиментации. Этот вид дифференциации происходит в кон­тинентальных водоемах, морях и океанах, покрывающих более % поверхности нашей планеты.

Основные продукты химической дифференциации отличаются простотой состава—-это, главным образом, простые окислы(Al,Fe,Mn), соли угольной, серной и соляной кислот, состоящие из 2—3 элемен­тов. Выделение растворенных веществ в твердую фазу происхо­дит под влиянием внешних факторов (температура, давление, газовый режим, щелочно-кислотные и окислительно-восстанови­тельные свойства среды), эффективность воздействия которых в значительной мере определяется тектонической обстановкой и климатическими условиями. Существенное значение в про­цессе дифференциации имеют также солевой состав под, кон­центрация отдельных компонентов и их химические свойства. При постоянстве внешних факторов и химической характери­стики природных вод между осадком и растворенными вещест­вами устанавливается равновесие. Изменение физико-химиче­ской обстановки влечет за собой выпадение веществ в осадок, либо разрушение этого осадка.

6, в) Биогенная дифференциация заключается в изби­рательном превращении растворенных и газообразных компо­нентов в минеральные скелетные образования или органические ткани в результате жизнедеятельности организмов. Этот вид дифференциации происходит на суше и в водной среде. После оширания животных или растительных организмов их остатки (раковины, неполностью разложившиеся органические ткани и др.) переходят в осадок, распределяясь по дну бассейна се­диментации в соответствии с влиянием факторов механической дифференциации.

Благодаря дифференциации этого типа, накапливаются ог­ромные толщи органогенных известняков, создаются рифовые постройки, накапливается органическое вещество— материал для образования каустобиолитов нефтяного и угольного ряда.

7.Диагенез-процесс направленный на физико-химичское уравновешивание системы в условиях низкой температуры и давления. Диагенетические преобразование происходят в открытой системе со свободным привносом и выносом различных компонентов. В верхней части обновлденного слоя осадков распологается тонкая окислительная пленка. Бактерии разлагают жиры, белки и углеводы, формируя из них гуминовые кислоты и газообразные компоненты. Поровые р-ры вост-ют поливалентные хим элементы осадка и содержат растворенные карбонаты, фосфаты и глинистые компоненты. При воздействии восстановленных поровых р-ров окислительная пленка исчезает. В осадке происходит переход в-ва из тех форм в которых она поступала в осадок в новые формы , приспособленные к новой среде. Первоначальные формы- грунтовый р-р- диагенетические компоненты.Осн процессы диагенеза: Уплотнение осадка,дегидратация, кристаллизация и перекристаллизация, минеральные новообазования.

8, Катагенез — основная стадия в жизни осадочных пород. Она начинается после диагенеза и продолжается до наступления стадий метагенеза или гипергенеза. Продолжительность стадии катагенеза колеблется в широком диапазоне, что определяется особенностями геологического развития территории.

Процессы катагенеза: уплотнение порды(растворение по принципу Рикке-минералосодержание становиться неравновесным, за счет растворения минералов. Минералы уходят в зону более меньшего давления. Уменьшается объем зерен, но растет их плотность), дигидратация (переход монтмориллонита в гидрослюду), минеральные новообразования( кальцит, доломит, кварц) ,растворение, переккристализация( укрепление зерен).

Стадии катагенеза: начальный катгенез- голины,пластичные, полиминеральные, присутствует монтмориллонит; песчаные породы слабосцементированные, высокопористые. Распространены бурые и каменные угли низкой степени метаморфизма. Глубина 1-3 км

Средний катагенез(мезакатагенез) в углях исчезают кислоты, содержание углерода достигает 75% нижняя граница 3-7 км.

Конечный катагенез: глинистые породы переходят в аргиллит, появляются слюда и хлорит. Нижняя граница 3-15 км.

9, Метагенез-это прцесс глубокого минералогического и структурного изменения пород под влиянием повыш. температуры и давления. При участии растворов.1)глинистые мин-ы слоевую воду и достигают более высокой степени окристализованности.

2) гидрокстидные соединения содержащие структурированную воду (гипс переходят в безводные оксиды)

3) происходит значительное растворение и перекристаллизация под влиянием высокого давления( исчезают первичные структурные признаки пород)

4) происходит массовое окварцевание или альбитизация переферитных участков зерен ПШ перекристаллизация зерен кварц.

5) переход гидрослюд в серицид,каолинита в диннит, хлорита в магнезиалдьный хлорит, хлоритизация и серитизация биотита.

6) в карбонатных породах происходит перекристаллизация и укрепление зерен.

10, Под гипергенсзом понимают химические и физические пре­образования горных порол и минералов, происходящие на по­верхности Земли и в ее приповерхностной зоне. Эта стадяя в осадочных породах протекает иначе, чем в магматических и метаморфических, что определяется различиями минерального состава, строения и физических свойств пород. Гидратация—-процесс присоединения воды к химическому соединению в результате вхождения ее в кристаллическую ре-щетку или адсорбции поверхностью частиц. Гидратация часто происходит одновременно с процессами окисления, карбонати-зации и др.

Гидролиз — реакция взаимодействия вещества с водой в зоне гипергенеза. При этом вещество под действием воды расщепля­ется на более простые соединения, которые взаимодействуют с составными частями воды

Окисление компонентов осадочных пород на стадии гиперге­неза широко развито. Оно заключается в потере электронов ато­мами или ионами окисляющегося вещества. При этом элементы с переменной валентностью переходят в состояние с более вы­сокой валентностью Процессы окисления сопровождаются изменением окраски пород

Восстановление — процесс, по своей природе противополож­ный окислению. Он проявляется понижением валентности катио­нов и, обычно, потерей кислорода восстанавливаемыми вещест­вами. Катионный обмен заключается в изменении состава мине­ралов без изменения их структуры. Это происходит за счет за­мещения одних катионов, непрочно удерживающихся в кри­сталлической решетке, другими. Растворение в зоне гипергенеза — процесс весьма распро­страненный. Главный растворитель — вода. .). Для большинства природ­ных соединений растворимость в воде повышается с возраста­нием температуры и давления.

Конечный результат гипергенных процессов может быть различным. Первый вариант — находясь на поверхности по­роды полностью разрушается, а продукты, возникшие при этом, служат материалом для образования новых осадочных пород. Второй вариант—порода разрушилась еще не полностью, но начались нисходящие движения, в результате чего осадочные образования, подвергшиеся гипергенезу, будут захоронены но­выми осадками.

14. примеры:1)на протяжении от архея до современной эпохи происходит необратимый процесс увеличения площади платформ за счет отмирания геосинклинали. Следствием этого было изменение интенсивности процессов выветривания и выноса продуктов выветривания в моря и океаны. Установлено, что на платформах глубина разложения пород при выветривании больше, а дифференциация материала тоньше. Процессы выветривания на платформах имеет следующий ряд подвижности Na> Mg>Ca>K-платформенный ряд выветривания. При выветривании пород геосинклинальных структур ряд перестраивается вследствии более активного состава пород. Mg>Ca> Na> K-ряд геосинклинального выветривания.Можно полагать что на ранних стадиях развития коры когда площадь геосинклинали была больше чем площадь платформ преобладали процессы выноса элементов в океан по геосинклинальной схеме; а на более поздних стадиях – по платформенной. Из этого следует что воды древнего раннедокембрийского океана отличаются от современной морской воды повыщенным содержанием магния и кальция, более низким содержанием натрия.

2) Объем осадочной оболочки земли меняется в ходе геологического времени.

3)Главной тенденцией эволюции Петрографического состава континеттов являлось последовательное сокращение площади основных эффузивных и увеличение площади осадочных пород. В позднем архее всех континентов среди вулканических пород широко распространены пикриты, содержание от 20 до 32% оксида магния. Выветривание этих пород привело к тому что в водах мирового океана на протяжении архей-протеразой магний резко преобладал над кальцием и происходило химическое осаждение доломита, а местами и мегнезита. Этим обусловлено преобладание доломитовых толщ над толщами известняков во всех разрезах докембрия. Обращает на себя внимание отсутствие значительного количества эвапоритов в раннем докембрие. Глины и ангидриты появились в значительном объеме лишь во второй половине раннего протерозоя, а каменная соль только в позднем протерозое. Наиболее интенсивное накомпление эвапоритов приходится на фанерозой.

4)накопление железистых пород в раннем протерозое предусматривает перод длительной экзогенной переработки материала архейских эффузивно-осадочных отложений, содержащих большое количество железа. Это сказалось на повышении уровня среднего содержания железа в раннерпротерозойских глинистых толщах морского происхождения. В дальнейшем состав глинистых пород обеднелся железом, поскольку источника железосодержащих компонентов таких концентраций дольше не существовало. За период от нижнего протерозоя до мезокайнозоя концентрация железа в глинистых породах уменьшилась вдвое.

В ОГП необходимо отметить общее увеличение содержания С, отношение сульфатной и сульфидной серы. В ходе эволюции на Земной поверхности в атмосфере увеличивалось содержание кислорода, уменьшается концентрация CO2, постепенно росло содержание азота.

15 1)Ярким примером эволюции терригенной седиментации является изменчивость орогенных формаций.

Мощные молассовые формации, свидетельствующие о длительном горообразовании, появляется только в рифейскую эпоху. В более ранних отложениях есть только маломощные пласты конгломератов в виде базальных слоев в основании трансгрессивных серий. Мощность и размеры валунов увеличиваются с приближением к неоген-четвертичному орогенному этапу. Молассы-породы разрушения гор.

2) Для разрезов позднего протерозоя(рифей) всех континентов характерно присутствие мощных толщ чистых кварцевых песчаников, которые исчезают в разрезах фанерозойских геосинклиналей. Потому что в рифее снос обломочного материала происходил с высоко поднятых платформ, тогда как в фанерозойскую эпоху снос осуществлялся изнутри геосинклинальных поднятий(островных дуг), сложенных вулканогенными породами.

3) красноцветные формации – песчаники. До появления растительности в аридном и гумидном климатах была окислительная обстановка, с появлением высшей растительности в гумидном климате «красноцветы» исчезают.

Долгое время считальсь что красноцветные минералы образовались в условиях аридного климата, поскольку в областях гумидного климата железо всегда восстанавливается органическим веществом. Впоследствие выяснилось что в додевонском времени наземной растительности практически не было, следовательно отсутствовал материал для восстановления жлеза. Поэтому континентальные красноцветные формации даже в гумидных областях получали свое развитие. С появлением наземной растительности красноцветные гумидные формации исчезли.