экзамен. Экзамен по исторической геологии. Цели, задачи, методы исторической геологии
 Скачать 83.72 Kb.
|
|
Экзамен по исторической геологии. 1. Цели, задачи, методы исторической геологии. Предмет исторической геологии – геологическая история Земли, цель – выявление закономерностей развития Земли и земной коры со времени образования планеты до наших дней. Задачи исторической геологии: Определение возраста горных пород. Без этого невозможно восстановление истории Земли. Породы, слагающие земную кору, образовались не сразу, а в определенной последовательности, причем в один и тот же отрезок времени на разных участках земной поверхности возникали неодинаковые по составу породы. Задача изучения состава, места и времени образования пластов горных пород, а также выявление их взаимоотношений и выполнение корреляции между собой решается с помощью стратиграфии. Восстановление физико-географических условий земной поверхности прошлых эпох. К ним относятся рельеф, климат, распределение осадков на континентах и в морях, характер вулканической деятельности, выветривание, условия обитания организмов. Задача осложняется тем, что осадки, характеризующие ту или иную среду, под воздействием эпигенетических процессов превращаются в породы, которые по составу могут сильно отличаться от исходных осадков. Особенно большие трудности связаны с реконструкциями по метаморфическим образованиям. Физико-географические условия прошлых эпох являются предметом науки палеогеографии, опирающейся на учение о фациях. Восстановление истории вулканизма, плутонизма, метаморфизма. Исследования предполагают определение относительного и абсолютного возрастов вулканогенно-осадочных и магматических пород, а так же установление первичной природы метаморфических образований. После этого выделяют области вулканической активности, выявляют состав пород и реконструируют условия вулканизма и плутонизма, определяют геохимические особенности мантийных потоков. Эта задача решается с помощью таких наук как геохимия и петрология. Восстановление истории тектонических движений, возникновения и развития различных структур. Следы тектонических движений выражаются в виде перемещений материков, развития трансгрессий и регрессий, возникновения орогенных областей, нарушений первичного залегания слоев (складки, разломы). Определением места, времени проявления тектонических движений, их характера, размаха, истории развития отдельных структур земной коры занимается региональная геотектоника, историей регионов и всей земной коры – историческая геотектоника. Тектонические движения часто сопровождаются магматизмом и метаморфизмом. Установление строения и закономерности развития земной коры. Эта наиболее общая задача решается с помощью многих отраслей геологических наук: региональной геологии, геотектоники, геофизики, космической геологии, геодинамики, геохимии, петрологии и других. На документальном материале воссоздаются фрагменты эволюции земной коры и картины геологического прошлого. 2. Геолого-стратиграфические методы определения возраста горных пород. Стратиграфическими методами осуществляется три последовательных операции: 1) расчленение разреза на слои и пачки на основании состава пород и заключенных в них ископаемых остатков фауны и флоры, а также проявление перерывов и несогласий; 2) стратиграфическая корреляция слоев, пачек, толщ, т.е. установление их геологической одновозрастности по латерали; 3) составление сводного стратиграфического разреза. Геохронологическими методами восстанавливается строгая временная последовательность геологических событий, происходивших в прошлом, путем установления хронологических взаимоотношений между накопившимися слоями горных пород, в которых эти события оказались запечатленными. Литологический метод расчленения разрезов заключается в выделении пачек и слоев, более или менее однородных по вещественному составу, структурно-текстурным признакам, наличию включений, цвету, остаткам фауны и флоры. В основе структурного метода лежит идея об одновозрастности тектонических движений на больших расстояниях. В результате геодинамических процессов осадочные толщи сминаются в складки, при этом формируются поверхности несогласий. Это естественные рубежи, по которым расчленяются разрезы. При исследованиях немых толщ нередко используется ритмостратиграфический метод для выявления закономерностей чередования различных осадочных пород в разрезах, где часто наблюдается повторение определенной последовательности пород через более или менее равные по мощности промежутки. Климатостратиграфический метод предполагает использование детальных палеоклиматических реконструкций для стратиграфического расчленения и межрегиональной корреляции осадочных образований. Методы событийной стратиграфии основаны на выделении и прослеживании таких событийных отложений, как турбитиды, т.е. образования связанных с землетрясениями мутьевых потоков, темпеститы – отложения штормов, инундиты – наводнений, а также на восстановлении эрозионных и седиментационных событий. 3. Биостратиграфические методы определения возраста горных пород. Метод руководящих ископаемых. Его сущность состоит в том, что одновозрастными считаются отложения с одинаковыми руководящими формами. Руководящими считаются органические остатки, имеющие широкое горизонтальное и узкое вертикальное распространение, то есть, они существовали короткий промежуток времени, но успели за небольшой срок расселиться на значительной территории и в большом количестве. Метод комплексного анализа заключается в выяснении всех палеонтологических форм в разрезах, установлении смены комплексов и прослеживании их от разреза к разрезу. Для этого названия форм располагают в общем списке окаменелостей в порядке их появления, отмечая линиями интервал, на котором встречается каждая форма. На получавшемся графике-лесенке показывают смену комплексов. Эволюционный (филогенетический) метод заключается в выяснении смены родственных организмов во времени. Выявленные родственные связи можно изобразить в виде схемы филогенетических взаимоотношений. Разработав филогенез какой-либо группы организмов, можно расчленить отложения по уровню развития заключенных в них форм. Палеоэкологический метод учитывает зависимость существования фаунистических комплексов от фациальных условий. Их изменение привод к тому, что одновозрастные фаунистические комплексы сильно отличаются друг от друга. И наоборот, разновозрастные фауы и флоры в сходной ландшафтной обстановке становятся похожими. Дает возможность проследить смену фаунистических комплексов в пространстве и времени. Количественные методы кореляции основаны на применении математического аппарата при анализе палеонтологических комплексов и проведении стратиграфического расчленения и корреляции. 4. Радиохронологические методы определения возраста горных пород. Суть методов заключается в определении количества дочернего изотопа, образовавшегося вследствие радиоактивного распада материнского элемента. Зная скорость этого процесса, можно оценить возраст минерала или породы. Урано-ториево-свинцовый базируется на процессах радиоактивного распада изотопов урана и тория на изотопы свинца в радиоактивном минерале, содержащем более 1% урана или тория: уранините, монаците, ортите, цирконе. Калий-аргоновый метод основан на том, что в процессе самопроизвольного распада радиоактивного изотопа калия 11% переходит в аргон, а остальные 89 – в изотоп кальция. Период полураспада калия и переход его в аргон составляет 1300 млн лет, что идеально для определения дробных подразделений стратиграфической шкалы во всех интервалах геологического времени. Рубидий-стронциевый метод основан на распаде рубидия и превращении его в стронций путем бета-распада. Он применяется для определения возраста докембрийских пород из-за очень большого периода полураспада рубидия (47 млрд лет). Самарий-неодимовый метод базируется на очень медленном распаде изотопа самария, который встречается в смеси со стабильными изотопами с периодом полураспада 153 млрд лет. Радиоуглеродный метод основан на изучении радиоактивного изотопа углерода, который образуется в атмосфере при реакции космических частиц с изотопом азота, а затем усваивается тканями растений. Метод треков осколочного деления базируется на том, что во всех минералах, содержащих уран, возникают структурные элементы, фиксирующие пробег осколков от спонтанного деления урана. Они видны в виде треков при увеличении под микроскопом. Обычно подсчитывается плотность этих треков, то есть число их на единицу поверхности. Чем больше возраст минерала, тем больше плотность треков при прочих равных условиях. 6. Понятие о фациальном анализе, стадиях формирования осадочных пород. Фация – часть слоя одновозрастных пород, отличающаяся от других частей этого слоя своими литологическими и палеонтологическими особенностями. Стадии формирования осадочных пород: 1) стадия мобилизации вещества в источниках сноса в результате физического и химического выветривания. 2) стадия седиментогенеза – перенос и осаждение вещества. Оно начинается на путях переноса и завершается в бассейнах седиментации. 3) стадия диагенеза – преобразование осадков и возникновение осадочных пород. 4) стадия катагенеза – уплотнение пород, изменение их минерального состава и структуры. 5) метагенез происходит при мощности осадочной толщи свыше 7000-8000 метров, давлениях 2000-3000 атмосфер, температурах 200-300 градусов Цельсия. Породы на этой стадии приобретают сланцеватые текстуры, широкое развитие приобретают новобразованные минералы. 7. Биономический анализ. Биономический анализ – это изучение ориктоценозов с целью восстановления условий обитания и палеогеографических обстановок. Под ориктоценозом понимается сохранившаяся в ископаемом состоянии группировка самых различных по происхождению остатков организмов. Путь исследования – воссоздание палеобиоценозов, изучение остатков организмов, восстановление их образа жизни и среды обитания, в конечном итоге – палеогеографии. Решение этой задачи осложняется тем, что в ряду палеоценоз – танатоценоз (совокупность в каком-либо месте остатков организмов, живших здесь и привнесенных сюда из других мест) – тафоценоз (остатки перемещенных организмов) – ориктоценоз происходит существенное изменение комплекса остатков организмов. В результате ориктоценоз может являться скоплением небольшой части организмов, некогда входивших в различные палеоценозы. При биономическом анализе следует идти в обратном направлении – анализируя ориктоценозы, восстанавливать облик отдельных организмов и затем переходить к реконструкциям древней географической обстановки с палеоценозами. 8. Литологический анализ. Позволяет восстановить палеогеографическую обстановку путем исследования осадочных горных пород в целом и отдельных их частей. Он заключается в изучении структурно-текстурных и минералогических особенностей горных пород. При этом производится ряд операций. 1) установление типов пород. Различают три их типа – обломочные, хемогенные, органогенные. Разделение пород идет по минеральному составу. Выделяются моно- и полиминеральные породы. По составу пород определяют петрофонд, удаленность источников сноса, степень выветрелости, терригенное или аутигенное происхождение осадков, тип климата. 2) окраска пород. 3) текстурные признаки. Среди них различают внутрислоевые и на поверхности слоя. Одной из важнейших особенностей является слоистость. Все отложения делятся на слоистые и неслоистые или массивные. Выделяется параллельная и косая слоистость. 4) по структурным особенностям – размерам зерен, частиц, их расположению, форме обломков, сортировке, степени окатанности, минеральному составу, характеру поверхности обломков, составу цемента – определяются условия образования пород. Размер обломков позволяет судить о характере рельефа, удаленности областей питания, скорости движения воды. Сортировка свидетельствует о длительности переноса материала. Форма обломков определяется составом разрушающихся пород, их сланцеватостью, слоистостью. Степень окатанности зависит от состава пород, от первоначальной формы обломков, скорости и длительности транспортировки. Выделяется пять категорий окатанности обломков: неокатанные, угловатые, полуугловатые, полуокатанные, окатанные. 5) минералы индикаторы. 6) общегеологические данные также необходимо учитывать при фациальном анализе. Это определение площади распространения отложений, их мощностей, взаимоотношений с подстилающими и перекрывающими образованиями, а так же сменяющих их по латерали. 9. Континентальные фации. Континентальные фации очень разнообразны, а их формирование зависит от рельефа местности, тектонических движений, климата. 1) фации коры выветривания представлены элювием. Для элювиальных пород, образовавшихся при физическом и химическом выветривании, характерна тесная связь с материнскими, сохранение их текстурно-структурных признаков. 2) фации склонов и подножий (колювий и делювий) в ископаемом состоянии встречаются редко, но среди современных отложений наблюдаются довольно часто. 3) фации временных потоков (пролювий), развитые как в горных, так и в равнинных местностях. Породы этих фаций обычно залегают в виде покровов, строение конусов отражает направление потоков, расходящихся от их вершин. Особенно интенсивно отложения данного типа накапливаются в результате действия селевых потоков в конусах выноса предгорий. 4) речные фации, отложения которых представляет аллювий, наиболее распространены среди континентальных образований. 5) озерные (лимнические) фации. В озерах гумидного климата развиты обломочные, в меньшей степени хемогенные и органогенные осадки. В аридном климате накапливается в значительной степени хемогенный материал. 6) болотные фации возникают на влажных, плохо дренируемых равнинах и на месте зарастающих озер. Для осадков болот характерны автохтонные углефицированные растительные остатки в отличие от аллохтонных для озер. 7) ледниковые фации, связанные с деятельностью ледников, представлены моренами и флювиогляциальными осадками талых вод. 8) фации пустынь представлены каменистыми, песчаными, глинистыми породами, имеющими небольшую мощность, но широкое распространение. 9) фации наземных вулканических отложений нередки в разрезах. Среди них выделяются кислые и основные лавы, туфолавы, игнимбриты (образования пеплово-туфовых лавовых потоков), наиболее распространенные среди вулканогенных пород, вулканические туфы, пеплы. 10. Переходные фации. Фации дельт. Это образования дельтовой равнины (дельтовой платформы), находящейся выше уровня моря в приустьевой части дельты, подводного склона (авандельта) и донного ее участка. Дельтовая платформа сложена преимущественно песками с косой слоистостью, ассоциирующими с более тонким материалом – пойменным, представленным горизонтальнослоистыми глинами, алевритами, торфами стариц и болот. Авандельта состоит из песков и глин с плохой сортировкой и пологой косой слоистостью. Длина ее может достигать несколько сот километров. Фации эстуарий (затопленных устьев рек) внизу обычно сложены песками, вверху – илами. Там, где проходят каналы, то есть вверху русла рек, пески. Илы имеют горизонтальную слоистость, пески – косую однонаправленную. Органические остатки в осадках дельт и эстуарий представлены смесью пресноводных, солоноватоводных и морских организмов, многочисленны остатки наземных растений. В отложениях дельтовой равнины преобладают остатки пресноводных и наземных организмов. При продвижении в глубь моря начинают преобладать солоноватоводные формы. На донном участке дельты основную роль играют морские организмы, однако среди них встречаются только эвригалинные формы. Лагуны или заливы, отделенные от открытых морей полосами наносной суши (барами) или рифовыми барьерами, разделяются на распресненные (в гумидном климате) и засолоненные (в аридном климате). Комплексы осадков в них резко различаются. В гумидном климате это формирующиеся в солоноватоводных условиях терригенные пески и глины с плохо выраженной горизонтальной, реже пологой слоистостью. Органогенные отложения состоят из остатков эвригалинных организмов и разнообразных водорослей, в том числе кремнистых и известьвыделяющих. При быстром заполнении осадками лагуна заболачивается, в ней накапливается торф, превращенный затем в уголь. В заболоченных лагунах могут также накапливаться железные руды и бокситы. Для лагун аридных областей типично развитие песков и ракушняков в периферийных зонах, эвапоритов, алевритов и глин – центральных частях. Эвапориты – галит, сильвин, карналлит, мирабилит, гипс, ангидрит, доломит. Органогенные отложения состоят из остатков эврагалинных организмов и разнообразных водорослей, в том числе кремнистых и известьвыделяющих. 11. Морские фации. В море, на дне, выделяется ряд батиметрических зон, имеющих большое значение для фациального анализа. Это супралитораль, литораль, сублитораль, эпибатиаль, батиаль, абиссаль и ультраабиссаль. Супралитораль – зона, расположенная выше уровня максимального прилива. Это зона суши, граничащая с морем и эпизодически заплескиваемая морским прибоем. Здесь живут морские и наземные организмы, видов немного, но их численность большая. Литораль – зона, расположенная между уровнями максимальных прилива и отлива. Ее высота определяется высотой прилива и отлива – от 4,5 до 11 м, в отдельных случаях до 16 м, ширина 10-15 м, но в отдельных случаях может достигать нескольких километров. Здесь обитают преимущественно морские организмы, способные переносить осушение, обсыхание, изменение температуры. Сублитораль – зона, простирающаяся от уровня максимального отлива до глубины 200 м. Ее ширина зависит от ширины рельефа и может достигать сотен километров. Это наиболее благоприятная для жизни организмов зона. Эпибатиаль (глубина 200-500 м) развита не повсеместно на нижней части шельфа. Для нее характерны гемипелагические илы и организмы сублиторали, опускающиеся на глубины до 500 и более метров. Состав донной фауны обеднен при полном отсутствии бентосных растений. Батиаль – зона, совпадающая с континентальным склоном, глубиной 500-3000 м, где биоценозы представлены только животными. Это зона перемещения осадков в виде мутьевых потоков и оползней. Тонкие осадки формируются только в защищенных впадинах. Абиссаль – зона подножья континентального склона и ложа океана (3-5 км). Здесь обитают не более 2000 видов. На континентальном склоне распространены терригенные осадки, а на океаническом дне – пелагические илы. Ультраабиссаль – зона, расположенная глубже 6,5 км, приуроченная к глубоководным желобам. |