1. Литология как наука и ее задачи Общие сведения о минеральном и химическом составе осадочных пород

• Название: 1. Литология как наука и ее задачи Общие сведения о минеральном и химическом составе осадочных пород
• Дата: 24.05.2018
• Размер: 0.94 Mb.
• Имя файла: litologia.doc
• Тип: Документы; #44816
• страница: 2 из 4

4в. Лед выполняет большую транспортирующую работу. Материковые льды обладают способностью перемещаться вниз по падению каменного ложа(скорость зависит от уклона ложа, мощности ледника и т.д.) В процессе перемещения лед увлекает с собой обломки пород самого различного размера – от пелитовых частиц до крупных глыб. Потом ледник тает и от него остаются лишь привнесенные обломки, неотсортированные, мало или совсем неокатанные. Дальше они могут транспортироваться талыми водами или накапливаться с образованием конечной морены. Объем и дальность переноса зависит от размера ледника, скорости его перемещения и прочности пород слагающих ложе. Ледники, сползающие в моря, тоже несут различный осадочный материал, который по мере таяния льда освобождается и оседает на дно морей и океанов. В результате этого крупные обломки пород и даже глыбы могут оказаться далеко в океане среди тонкозернистого осадка. Из морских осадков как средство переноса осадочного материала имеют значение лишь прибрежные (припай), которые достигают дна водоема. Под действием сильных ветров и приливно-отливных течений лед ломается, отторгается от дна вместе с вмерзшим осадком и уносится от берега. в результате таяния таких льдов происходит переотложение прибрежных осадков часто на значительном удалении от берегов.
4г. Действие силы тяжести играет огромную роль в транспортировке осадочного материала. Эта сила проявляет себя самостоятельно и при переносе осадочных частиц водой, атмосферой, ледниками. При отсутствии силы тяжести, приподнятые над поверхностью планеты частицы могли бы бесконечно долго перемещаться не переходя в осадок. Наиболее сила тяжести как сам-ый фактор проявляется в горных районах, особенно при землетрясениях, вызывающих интенсивное растрескивание пород, ослабляющее силы связи между составными частями породы, отдельными пластами, участками и блоками. Эффективно сила тяжести проявляется в морях и океанах. Именно с ней связано возникновение турбидитных (мутьевых)потоков. Механизм этого явления следующий: при землетрясениях взмучивается илистый осадок, в рез-те чего образуется суспензия, плотность которой несколько выше, чем у воды. При наличии уклона дна суспензия начинает перемещаться вниз, увлекая с собой все новые массы осадочного материала, возникает мутьевой (турбидитный) поток, скорость перемещения которого может достигать нескольких десятков км в час. Объем переносимого такими потоками осадочного материала весьма велик, о чем говорит мощность образовавшихся из него осадков. Накопление осадка происходит у подножья континентального склона и в абиссальных равнинах. Современные осадки такого происхождения приурочены к глубинам свыше 2000 м. Осыпи и оползни также связаны с действием силы тяжести.
5 причины отлож.осадка в различных средах

а. В водной среде отложение осадочного материала в значительной мере определяется размером и плотностью частиц. Крупные частицы, при прочих равных свойствах, имеют значительно большую скорость осаждения, чем мелкие. Вследствие этого в водных бассейнах крупные зерна накапливаются ближе к области сноса, мелкие же могут путешествовать длительное время. Если скорость свободного падения частиц будет меньше скорости течения, частица переносится, а когда скорость падения частиц больше скорости потока, она осаждается. Частицы с разной плотностью также осаждаются с различной скоростью. При равных размерах, например, обломочные зерна значительно скорее достигают дна, чем отмершие органические ткани растений и животных, имеющие плотность, близкую к плотности воды. Также влияние на скорость осаждения частиц оказывает вязкость водной среды, возрастающая с понижением t, повышением солености и концентрации коллоидных частиц.
5б. Осаждение переносимых атмосферой частиц происходит при уменьшении скорости ветра. Более или менее крупные частицы осаждаются обычно в пределах континента или в прибрежной части морей; мелкие пылеватые частицы могут осаждаться в необъятных просторах морей и океанов.
5в. Накопление материала переносимого ледниками и льдами происходит на суше, в прибрежных частях морей, а часть обломков рассеивается в осадках открытых морей и океанов. Ледниковые отложения хар-ся очень низкой отсортированностью и окатанностью обломочного материала. Они в большинстве состоят из неокатанных валунов, щебня, дресвы или их смесей, которые цементируются песчаным, алевритовым и глинистым материалом.
6. осадочная дифференциация материала и ее причины

а. Осадочная дифференциация. В процессе транспортировки материала происходит осадоч. дифференциация материала – упорядоченная рассортировка осадоч. материала. Главными факторами этой дифференциации явл-ся рельеф, климат, расстояние от источника материала а так же соленость бассейна

Механическая дифференциация. Происходит при транспортировке и осаждении обломков минералов, г.п., скелетных остатков организмов и отмерших остатков растений. Рассортировка осадочного минерала при прочих равных условиях регламентируется свойствами самих осадочных частиц и прежде всего их размером, плотностью и формой. Раньше всего отделяются и накапливаются крупные, затем более мелкие частицы. Глыбы – валуны – гальки – гравий – песок – алеврит – пелит. Наибольшей транспортабельностью обладают обломки таблитчатой формы(слюда).
6б. Химическая дифференциация. – совокупность хим.процессов, происходящих в гидросфере, вызывающих последовательный переход растворенных веществ в твердую фазу и осаждение возникших продуктов в бассейне седиментации. Факторы: температура, давление, газовый режим, щелочно-кислотные и окислительно-восстановительные свойства среды. В пространстве: осадки откладываются одновременно, но на разных глубинах(окислы Al, Fe, Mn – разная миграционная способность). Во времени: по мере возрастания минерализации – кальцит, доломит, гипс, галит, сильвин, карналлит.


6в. Биогенная дифференциация – избирательное превращение растворенных компонентов в минеральные скелетные образования, отмирание животных и распределение их скелетных остатков в соответствии с механической дифференциацией, нужна благоприятная физ.хим. обстановка. Происходит на суше и в водной среде.
7. Диагенез –процессы, направленные на физ.хим. уравновешивание системы в условиях низкой t и р.

*Диагенестические преобразования осуществляются в открытой системе со свободным привносом и выносом различных компонентов.

*В верхней части обводненного слоя осадков располагается тонкая (десятки см) окислительная пленка. В ней и подстилающих ее восстановительных илах осуществляется интенсивная микробиологическая деятельность. Бактерии разлагают жиры, белки и углеводы РОВ(рассеянное органическое вещество) формируя из них гуминовые кислоты и газообразные компоненты (CO₂, H₂S, N)

*Поровые растворы восстанавливают поливалентные хим.элементы осадка и содержат растворенные карбонаты, фосфаты и кремнистые компоненты. При воздействии восстановительных поровых растворов окислительная пленка исчезает

*В осадке происходит непрерывный переход веществ из тех форм, в которых оно поступило в осадок, в новые формы, приспособленные к новой среде: первоначальные формы – грунтовый раствор – диагенетические минералы.

Основные процессы: 1) уплотнение осадка – процесс увеличения плотности минеральных зерен, под влиянием давления вышележащего осадка, в итоге плотность увеличивается и соответствует плотности осадочной породы. 2) дегидратация – обезвоживание, вода уходит или заполняет поры. 3) кристаллизация – формирование новых минералов. Кристаллизация внутри пластовых систем происходит за счет повышения t и р, раннеустойчивые хемогенные и коллоидные образования становятся метастабильными в новых условиях и происходит их раскристаллизация, таким образом образуются упорядоченные зерна кальцита, доломита, кварца. Наряду с этим процессом происходит растворение неустойчивых компонентов, которые были представлены пелитоморфными частицами, на месте этих растворенных пелитоморфных частиц возникают более крупные и упорядоченные кристаллические компоненты это явление называют перекристаллизацией. 4) минеральное новообразование: CO₂=H₂CO₃=(Ca,Mg,Fe,Mn)(HCO₃)₂=(Ca,Mg, Fe,Mn)CO₃

жидкая фаза твердая фаза

2Fe₂O₃*H₂O+C = 4FeO+CO₂+nH₂O

FeO+CO₂=FeCO₃ - сидерит

H₂O +CO₂+CaCO₃ = Ca(HCO₃)₂

Fe(OH)₃+H₂S=Fe₂S – пирит (железистый цемент)

Диагенез протекает в 2-ух стадиях: 1) в процессе окисления - с образованием Fe, Mn конкреции глауконита и фосфорита. Бактерии разлагают органич. в-ва с выделением углекислого газа и H₂S. При этом исчезает свободный кислород а оксидные минералы переходят в закиси и растворяются. Эта стадия охватывает слой мощностью приблизительно 10 м и может длиться 100-1000 лет; 2) прекращается деятельность бактерий, среда слабо восстановительная, там где pH>8 кремнистые минералы растворяются и выпадает кальцит, происходит перегруппировка и перераспределение минералов, которые образовались на первой стадии. Растворяются более мелкие и появляются более крупные кристаллы. Осадок обезвоживается, уплотняется и превращается в породу. Этот этап охватывает толщу более 300 м.
8. Катагенез – минералого-геохимические преобразования породы в з.к. при взаимодействии с подземными и вадозными (подземные воды атмосферного происхождения) водами, рассолами и разнообразными газоводными растворами в условиях меняющихся t и р. Температура 50-150, р=300-1500 бар.

Процессы: 1) уплотнение пород - происходит в литифицированной г.п.при участии физ.хим. процессов, высокое p возникает на контактах зерен, приводит к растворению приконтактовой области и переотложению вещества в нправлении перпендикулярном р, так возникают каемки регенерации, а V пласта за счет растворения уменьшается. Каемки регенерации обычно заполняют часть пустотного пространства между зернами. В итоге плотность породы возрастает. 2) дегидратация – на стадии катагенеза заключается в фазовых минеральных переходах из неустойчивых водосодержащих минералов в более устойчивые безводные. Явление дегидратации широко распространено у глинистых водосодержащих, типичный пример – фазовый переход водосодержащего монтмориллонита в гидрослюду по расчетным данным это сопровождается высвобождением около 300 л воды из кубического метра монтмориллонита. 3) минеральные новообразования – в условиях повышенных р и t, в г.п. происходят физ.хим. процессы способствующие возникновению минералов равновесных для этих условий, источником вещества для этих новых минералов является продуктом растворения прежних минералов, растворы поровых вод, газообразные компоненты, в условиях повышенных t реакция кристаллизации происходит ускоренно. 4) растворение охватывает малоустойчивые минералы и сопровождается появлением каверн и структур растворения (микростилолиты) 5) перекристаллизация сопровождается растворением более мелких и неустойчивых зерен и формирование на их месте устойчивых более крупных зерен. Перекристаллизация охватывает такие минералы как кварц, кальцит, глинистые минералы.

Подстадии катагенеза: * начальный катагенез: 1)глины пластичны, полиминеральны, присутствует монтмориллонит 2) песчаные породы слабо сцементированы, высокопористы, распространение - бурые угли, каменные угли низкой степени метаморфизма, глубина 1-3 км. * средний (мезакатагенез): в углях исчезают гуминовые кисоты, содержание углерода достигает 75%. Нижняя граница достигает 3-7 км. *Конечный катагенез: орг.вещество переходит в графит, глинистые породы переходят в аргиллит, появляются слюда и хлорит. Нижняя граница 3-15 км.

Торф - бурый уголь – каменный уголь - антрацит


9. Метагенез – процесс глубокого минералогического и структурного изменения пород под влиянием повышенных t и р и при участии растворов.

1) глинистые минералы теряют межслоевую воду и достигают более высокой степени окристаллизованности. 2) гидроксидные соединения, содержащие структурированную воду(гетит) переходит в безводные оксиды(гематит) 3) происходит значительное растворение и перекристаллизация под влиянием высокого р (исчезают первичные структурные признаки пород) 4) происходит массовое окварцевание или альбитизация периферийных участков зерен полевых шпатов, перекристаллизация (бластез) зерен кварца 5) переход гидрослюд в серицит, каолинита в диккит, хлорита в магнезиальный хлорит, хлоритизация и серитизация биотита. 6) в карбонатных породах происходит перекристаллизация и укрупнение зерен.

Катагенетические преобразования проходят по разному в зависимости от тектоники бассейнов прогибания, различают 2 типа бассейнов:

1) ифильтрационные бассейны – это области прогибания на платформах, они образуют неглубокие впадины с мощностью осадочных отложениий 2-3 км. В эти бассейны проникают воды, которые несут свободный кислород и создают зону окисления, на контакте с восстановителями эти воды смешиваются, что приводит к трансформации Ме и отложений их в виде твердой фазы. На контакте с нефтяной залежью происходит окисленте вещества и выделение СO₂ , который способствует растворению разложению карбонатов. Возникают 2 характерные подзоны: 1) перетизация и полное исчезновение органики 2) подзона концентрации сульфидов Ме оксидов, а также окремнение и декарбонатизация (растворение)

2) эллизионные бассейны – обычно связаны с молодыми тектоническими впадинами платформ и предгорными прогибами мощность осадочного выполнения 10 км и более. Источниками воды является газоводные флюиды, экстрагированные из глинистых отложений. Эти воды отжимающиеся из глинистых отложений. Эти воды отжимающиеся из глинистых пластов мигрируют от центра впадины к ее периферии и создают зоны аномально-высоких пластовых давлений (АВПД). Главные процессы: переход монтмориллонита в гидрослюду, термальная обработка органического вещества при которой происходит дегидратация и декарбоксилирование – COOH. В итоге в органическом веществе увеличивается кол-во С и уменьшается сод-ие O₂, N₂, S. На глубине до 3,5 км при разложении органического вещества формируются битумоиды – это главная фаза нефтеобразования при дальнейшем погружении до 5 км – генерируются углеводородные газы. Главная фаза в газообразовании.

При поднятии территории пласты выводятся в приповерхностную область и попадают в зону экзогенеза, в которой они подвергаются физ.хим. выветриванию (гидратации, окислению, гидролизу, выщелачиванию, восстановлению)
10. Гипергенез и его основные процессы. Под гипергенезом понимают химическое и физическое пре­образования г.п. и минералов, происходящие на поверхности Земли и в ее приповерхностной зоне. Эта стадия в осадочных породах протекает иначе, чем в магматических и метаморфических, что определяется различиями минерального состава, строения и физических свойств пород. Типичны для осадочных пород на этой стадии процессы окисления, восстановления, гидратации, гидролиза, растворения и катионного обмена. Восстановителями яв-ся гуминовые кислоты. Первичная порода испытывают деструкцию, пш подвергаются гидролизу, возникает каолин. Основные процессы. Типы выветривания: 1)физ. – в рез-те разрушающей деятельности воды, ветра, льда, перепада тем-ры разрушаются г.п., что приводит к образованию обломков различной величины; 2) хим. – главный агент вода, которая действует на породу растворением, гидратацией, гидролизом. Осуществляется окисление воздействием кислорода. 3)свободная углекислота, источником которой явл-ся жизнедеят-сть организмов, разложение органич-х остатков и вулканич-я деятельность. Присутствие кислот увеличивает интенсивность процессов хим. выветривания, выветривания в областях с гумидным, аридным климатом. В рез-те хим. выветривания образуется кора выветривания.
11. Роль тектоники. Поднятие з.к. приводит к обмелению бассейнов и смене типов осадконакопления (бассейн – лагуна: территориальные п. – хемогенные п.)

* Изменение положения области сноса и базиса эрозии (интенсивность корообразования, эрозии, объема сносимых осадков)

* Причина появления слоистости (турбидиты)

* Колебательные движения – причина периодичности осадконакопления

* Влияет на скорость осадконакопления и мощность осадочных толщ (компенсированные и некомпенсированные бассейны)

* Определяет форму осадочных тел и их размеры (рифы)

* Тектонические движения способствуют горообразованию и магматизму (источник материала)

* Тектоника создает рельеф, что определяет транспортирующие особенности и глубину разложения материала (интенсивность выветривания)

* Определяет степень литификации и постседиментационных преобразований (диагенез и катагенез, смена изменения глубины)
12. Роль климата

а. Нивальный представлен в основном продуктами физического выветривания и способен продуктировать только терригенные породы. Это плохо отсортированные валунные глины и валунники которые являются продуктами ледниковой работы.
12б. Гумидный – обладают полнотой геологических процессов включающих химическое, механическое и биологическое выветривание. Этот тип способен порождать все известные классы осадочных пород, включая продукты обломочных, хемогенных, органогенных.
12в. Аридный – представлен в основном обломочными материалами перенесенными ветром. В небольшом объеме встречаются химические осадки как результат реакции пересыщенных из перенасыщенных растворов в соленых озерах.

13. Вулканогенно-осадочное породообразование, его продукты.

Аклиматический (вулканогенно-осадочный) тип литогенеза не связан с климатом. Он присущ областям вулканической активности, которые располагаются в различных климатических зонах. В этом случае осадочный материал в значительной мере поставляется вулканами в виде вулканиче­ского пепла, вулканических бомб. Кроме того, продуктами вулка­низма являются газы и сильно минерализо­ванные горячие воды. Кроме вулканогенного материала при этом типе литогенеза, в формировании осадочных пород участвуют терригенные, хемогенные и органогенные компоненты. При наземной вулканической деятельности образуются породы, состоящие пре­имущественно из вулканического пепла, мелкозернистого обломоч­ного и глинистого материала (туффиты, туфогенные породы). Под­водный вулканизм способствует образованию вулканогенно-кремнистых, вулканогенно-известняковых и других пород.

В современную эпоху преобладает гумидный тип литогенеза, который господствует уже в течение длительного времени. На ранних этапах геологической истории Земли основная роль принадлежала вулканогенно-осадочному типу литогенеза.Вулканогенно-осадочные породы весьма разнообразны по составу и строению. К ним относят породы, состоящие из про­дуктов вулканической деятельности смешанных с обломочным, хсмогенным, биогенным или глинистым материалом. Некото­рые исследователи относят к вулканогенно-осадочным тсфро-генные породы, представляющие собой перемытый вулканиче­ский туф, а также гиалокластические' породы, представленные гравелитами, песчаниками, алевролитами, состоящими в основ­ном из осколков базальтового стекла, образовавшегося из лав, излившихся под водой. По соотношению между вулканогенной частью и осадочным материалом различают: туфы, в которых наряду с основой — вулканическим пеплом, присутствует до40 % осадочного мате¬риала; туффиты — состоящие на 50—90% из вулканогенного и на 10—50% из осадочного материала; туфогенные породы .в зависимости от размера обломочного и вулкан.материала:туффогенные пелиты,алевриты,песчаники,гравелиты,агломераты(5-10см).в зависимости от характера вулкан.продуктов:-витрокластические(обломки вул-го стекла),кристокластические(кристаллы или фрагменты), литокластические(обломки вул-их пород).