Тема: Слоистые структуры (стратиграфические)

Тема: Слоистые структуры (стратиграфические)

Слоистые структуры характерны преимущественно для осадочных образований, отчасти для вулканических.

Слоистость – неоднородность строения, чередование осадков (по крупности обломков, составу, окраске и др.). Возникает из-за неравномерности осадконакопления по разным причинам (смена времени года, изменение климата, тектонические причины: опускание или поднятие территории, и др.).

Термин «пласт» чаще употребляется для обозначения слоев полезных ископаемых (например, пласт угля, известняков, бокситов, нефтяной пласт и др.).

Элементы слоистых структур

 

Слоек – элементарная форма слоистости, плитообразное тело определенного состава (окраски, физических свойств и др.). Мощность слойков измеряется долями миллиметров, миллиметрами, сантиметрами и в редких случаях десятками сантиметров.

Несколько похожей на слой по морфологии является линза – быстро выклинивающийся слой.

У каждого слоя различают следующие элементы строения:

-  кровля (поверхность напластования) – геологическая граница, верхняя часть слоя;

-  подошва (поверхность напластования) – геологическая граница, нижняя часть слоя;

-  мощность (толщина) – расстояние от кровли до подошвы;

-  тело слоя (пласта) – объем пород, располагающийся между кровлей и подошвой.

Особенности поверхностей напластования

Геологические границы между слоями могут быть:

I рода – резкие, ясновидимые (образуются при резкой смене условий осадконакопления);

II рода – расплывчатые, неясные, постепенные переходы от одних слоев к другим.

Некоторые особенности, которые могут наблюдаться на поверхностях напластования (гиероглифы):

1). Трещины усыхания – накопление осадков происходит при меняющихся условиях:

-  прибрежные районы;

-  районы с редким выпадением осадков.

2). Среды роста кристаллов льда, кальцита, гипса или солей.

3). Отпечатки растений – слоистость определяется по положению листовых пластин.

4). Следы животных.

5). Расположение раковин – преобладающее расположение раковин – выпуклой стороной вверх.

6). Волновая рябь:

-  рябь волнения – морской бассейн глубиной до 200 м – симметричные;

-  рябь течения – динамическая водная среды, рябь асимметричная, гребни направлены по направлению течения, отношение длины гребня к высоте (индекс ряби) в пределах до 10;

-  рябь эоловая – похожа на рябь течения, индекс ряби до 50.

Структурные типы слоистости

1.  Горизонтальная (параллельная) слоистость – возникает в спокойной обстановке:

-  простая полосовидная;

-  ленточная (сезонная) слоистость – характерна для озерных отложений. Обычно нижняя часть ленты песчаная, верхняя – глинистая, внутри ленты переход постепенный, между лентами - резкий;

-  штриховая (прерывистая) – неясная, просматривается фрагментарно;

-  линзовидная.

2.  Волнистая слоистость – возникает в динамической среде, часто обусловлена рябью

3.  Косая слоистость – возникает в динамической среде при резком изменении направления движения осадочного материала (реки, пустыни). При этом формируется серия косых слойков. Различают:

-  диагональную косую слоистость (более характерна для речных отложений);

-  перекрестная (более характерна для эоловых отложений) – резкая разница в направлении падения серий слойков.

Условия формирования слоистости

Факторы:

1). Физико-географические.

2). Вулканические.

3) Тектонические.

1.  Физико-географический фактор «работает» в области осадконакопления (водный бассейн, межгорный прогиб) с обязательным наличием области размыва.

В области осадконакопления происходит формирование определенных фаций осадочных горных пород.

Фация – это горные породы или геологические тела, отражающие физико-географическую обстановку (условия) осадконакопления.

-  Влияние морских течений на характер фаций

а) берег крутой и нет течения – нормальное распределение фаций в зависимости от положения береговой линии. Дифференциация по величине обломков;

б) берег отмелый и нет течения (заливы, лиманы и т. п.) – среда сероводородного заражения. Происходит формирование черных илов (фосфоритообразование) с сульфидами (пирит и марказит);

в) сильное течение – идет вдоль береговой перенос и отложение крупнообломочного материала.

-  Влияние сезонности (времен года)

Приводит к образованию ленточной слоистости (как в озерах)

-  Изменение рельефа суши

С выполаживанием рельефа уменьшается размер терригенных осадков и повышается роль органогенных и хемогенных. Происходит смещение фаций в сторону берега.

2.  Вулканические факторы.

Слоистость возникает за счет вулканической деятельности

-  периодичность извержений

-  изменение состава лавы во времени (даже при одном извержении). Обычное изменение лавового материала: от основного состава до кислого (то есть базальтовые потоки сменяются андезитовыми, а потом риолитовыми). Не всегда.

3.  Тектонические факторы. Как вы помните из общей геологии, земная кора находится в постоянном движении. Наиболее интересны в данном случае медленные тектонические колебательные движения (эпейрогенические), которые вызывают трансгрессию и регрессию моря.

При трансгрессии моря формируется трансгрессивная серия осадков, то есть в вертикальном разрезе мы увидим смену от грубообломочного материала до тонкообломочного и хемогенного.

При регрессии моря – регрессивная серия осадков: от тонкообломочного и хемогенного до грубообломочного.

Поэтому основным фактором формирования слоистости являются тектонические движения.

Но появляются некоторые сложности.

Если рассмотреть одновременно особенности пород в разрезе и по латерали (в плане), то мы получим следующее:

1). Одновозрастной слой окажется полифациальным (многофациальным).

2). Литологическая пачка (толща), например, единая пачка песчаников окажется разновозрастной в разных своих частях.

Это так называемое явление возрастного скольжения геологической границы.

И из этого явления вытекает один закон, получивший имя по фамилиям геологов, его установившим. Закон Головкинского-Вальтера-Иностранцева: все, что мы наблюдаем в вертикальном разрезе, должно повторятся и в горизонтальном (в плане).

Первичные углы наклона слоев

Первичные углы наклона слоя – 2-5 градусов (условно горизонтальное залегание) – зависит от угла наклона подстилающей поверхности.

В косослоистых толщах первичные углы наклона слойков до 400.

В вулканических постройках первичные углы наклона лавовых покровов до 600. Возрастают от основных к кислым лавам.

Взаимоотношения между слоями

1. Согласное залегание

2. Несогласное залегание

Два подхода к выделению взаимоотношений:

1.  Структурный подход – все слои, лежащие параллельно, стало быть, залегают согласно (то есть, элементы залегания всех слоев одни и те же). Если толща лежит под другим углом к другой толще, значит несогласно (элементы залегания разные).

2.  Генетический подход (историко-геологический). Согласные толщи – накопившиеся непрерывно; несогласно – по меньшей мере, с перерывом в осадконакоплении.

Признаки согласного залегания

1.  Параллельность геологических границ (одинаковые элементы залегания).

Исключения:

-  разные элементы залегания из-за различной мощности слоя в разных местах за счет разной скорости прогибания;

-  косослоистые отложения (разные элементы залегания в каждой серии слойков);

2.  Постепенная смена литологического состава пород.

Несогласное залегание

Элементы несогласия

Две толщи, обладающие разными элементами залегания (разной степенью дислоцированности).

Граница между ними – поверхность несогласия

Разница в элементах залегания – угол несогласия

Если все обобщить, то элементы несогласия:

1). Две толщи

2). Поверхность несогласия

3). Угол несогласия

Этапы формирования несогласий

1). Накопление толщи-1 на фоне общего прогибания территории.

2). Складкообразование (или любые тектонические движения), перестройка структурного плана земной коры.

3). Поднятие и размыв складчатого комплекса.

4). Новое погружение (прогибание) и накопление толщи-2.

5). Складкообразование (или любые тектонические движения), перестройка структурного плана земной коры.

6). Поднятие и размыв складчатого комплекса.

Типы несогласий

1). Угловое несогласие – две толщи отчетливо различаются элементами залегания. Молодая толща залегает, чаще всего, более полого, чем древняя.

2). Азимутальное несогласие – две толщи различаются элементами залегания, не совпадают азимуты падения пластов. Любое азимутальное несогласие обычно бывает угловым.

3). Географическое несогласие – угловое несогласие с небольшим углом несогласия (обычно не превышает 50). Выражено неотчетливо. Такой тип несогласия можно установить только на большой территории.

4). Стратиграфическое (параллельное) несогласие – элементы залегания не изменяются, но есть разрыв во времени формирования толщ. Чаще всего доказывается палеонтологическими методами.

Строение поверхности несогласия

При резком затоплении суши морским бассейном (ингрессии) или извержении вулкана сохраняется древний рельеф. В этом случае возможны два варианта:

Облекание – плащеобразное перекрытие поверхности размыва более древних пород осадками, которые своим залеганием повторяют формы рельефа.

Прилегание – когда не повторяет формы рельефа, здесь можно выделить три случая:

1). Ингрессивное параллельное

2). Ингрессивное угловое

3). Трансгрессивное угловое

4). Трансгрессивное параллельное

По площади распространения

1). Региональное – несогласие отчетливое, проявляется на большой территории.

2). Локальное – выраженное не повсеместно, чаще всего наблюдается в замках антиклинальных структур.

По степени выраженности

1). Явные

2). Скрытые. Обычно скрытыми являются параллельные несогласия.

Признаки несогласий

1). Различные элементы залегания толщ (не всегда отчетливо видно в складчатых структурах)

2). Различная степень дислоцированности толщ.

3). Различная степень регионального метаморфизма толщ.

4). Резкая смена фаций в разрезе.

5). Резкая смена фаунистических комплексов в разрезе.

6). Признаки размыва и перерыва в осадконакоплении

-  наличие гиероглифов;

-  наличие так называемых базальных конгломератов (залегающих в основании осадочной толщи). Чем больше мощность конгломератов, тем дольше был размыв. По конгломератам (среди которых так же много валунов) можно получить материал о реликтовых тектоноструктурах (существовавших до формирования конгломератов), о литологическом составе ранее существовавших отложений или интрузивных телах;

-  наличие коры выветривания;

-  наличие древнего карста;

-  наличие русловых форм размыва;

-  наличие погребенного рельефа;

-  наличие тиллитов (древних ледниковых отложений).

Угловые несогласия на геологических картах

Налегание молодых толщ на более древние (пересечение геологических границ).

Значимость несогласий

1.  При несогласиях теряются часто крупные возрастные интервалы, что делает невозможным восстановить в полном объеме историю геологического развития.

2.  К несогласиям часто приурочены месторождения полезных ископаемых

-  осадочные, связанные с корами выветривания

-  структурные ловушки для нефти, газа, воды

-  некоторые типы гидротермальных месторождений

3.  Контроль расположения интрузивных тел.

Изображение взаимоотношений стратиграфической колонке:

	Согласное залегание
	Параллельное несогласие
	Угловое несогласие

Понятие о структурных картах

Используются для изображения особенностей строения слабодислоцированных структур (т. е. тех, где углы падения слоев незначительны и толщи распространены на значительных площадях). Это, прежде всего чехол древних и молодых платформ.

Этот тип геологических карт широко используется в нефтяной геологии для отображения кровли нефтеносных горизонтов.

При помощи стратоизогипс отрисовывается «рельеф» кровли пластов. Аналогично можно отрисовать рельеф фундамента древних и молодых платформ. Для построения таких карт широко используются данные геофизики и результаты бурения.

Структурные карты используются для обоснования заложения эксплуатационных скважин, для оптимизации проведения поисковых и разведочных работ в пределах месторождения или перспективной площади.