Геология. геологическая изученность и геот. район. КЗ. Геологическая изученность и геотектоническое районирование Казахстана
 Скачать 54.35 Kb.
|
|
Тема: Геологическая изученность и геотектоническое районирование Казахстана. Задачи и методы региональной геологии РЕГИОНАЛЬНАЯ ГЕОЛОГИЯ (regional geology)— раздел геологических наук, описывающий геологическое строение (распределение горных пород разного состава, происхождения и возраста, характер их залегания) и геологическую историю отдельных регионов, стран, континентов, океанов и Земли в целом. Основой регионально-геологических построений служит Геологическая карта, составляемая путём геологической съёмки, по данным бурения и геофизических исследований, а также тектонические, палеогеографические, палеотектонические карты, карта четвертичных отложений и другие геолого-картографические материалы. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ РЕГИОНАЛЬНОЙ ГЕОЛОГИИ Любые так или иначе связанные с геологией работы вносят свой вклад в изучение региональной геологии. Но значение их для этого различно. Все методы делятся на геологические, дистанционные и геофизические. Отдельно можно выделить методы определения возраста пород, имеющие важнейшее значение для региональной геологии. 1.1. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ Геологические методы предусматривают непосредственное изучение вещественного состава геологических образований, их пространственного распространения, структурного строения территорий, закономерностей размещения полезных ископаемых, их связи с геологическими формациями и структурами и перспективную оценку территорий. Главным методом изучения региональной геологии являются геологосъёмочные работы, предусматривающие последовательное и всестороннее изучение территорий. Эти работы проводятся в разных масштабах и, как правило, в рамках листов международной разграфки. Наиболее результативной для познания региональной геологии является геологическая съёмка масштаба 1:200000. В настоящее время это самый мелкомасштабный вид геологосъёмочных работ. Одним из главных методов изучения региональной геологии является также геологическое картографирование, которое проводится путем обобщения всех геологических материалов по территориям. Это позволяет создавать мелкомасштабные карты геологического содержания и рассматривать более крупные геологические структуры, выявляя закономерности их строения и развития, определять минерагеническую характеристику. Таким путем создаются карты и описания геологического строения отдельных регионов, областей, стран, материков и всего Земного шара, что является главным при изучении региональной геологии. Таким методом создавались карты разного масштаба. Большое значение для изучения глубинного строения территорий является бурение с извлечением керна, которое способствует получению трёхмерного отображения геологического строения. Чем глубже скважины, тем больше материала будет получено для трёхмерных геологических построений. Большое значение имеет бурение и для поисков залегающих на глубине месторождений полезных ископаемых, роль которых во времени возрастает. 1.2. ДИСТАНЦИОННЫЕ МЕТОДЫ Дистанционные методы предусматривают изучение геологического строения поверхности Земли, поднявшись над ней на определённое расстояние. Чем выше поднимается исследователь, тем более крупные элементы геологии территорий он может выявить. Эти методы делятся на аэровизуальный, аэрофотографический, космографический. Любой из этих методов требует заверки наземными работами. Аэровизуальный метод предусматривает изучение территорий геологом непосредственно с вертолёта, самолёта или космического аппарата. Имея предварительное представление о геологическом строении, геолог выявляет неравномерности строения земной поверхности, наносит их на топографическую карту и намечает участки для посещения с целью определения их причины. Аэрофотографический метод предусматривает фотографирование местности с самолёта или вертолёта и последующее дешифрирование фотоснимков. Чем выше поднимется летательный аппарат, тем меньше будет масштаб фотоснимков и тем более крупные объекты на них можно будет выявить. Предварительно разрабатывается система дешифрировочных признаков, которые уточняются при наземной заверке выявленных на аэрофотоснимках объектов. Наиболее мелкий масштаб аэрофотоснимков – 1:64 000. Из отдельных снимков составляют схемы, на которых можно увидеть ещё более крупные геологические объекты. Космографический метод предусматривает фотографирование поверхности Земли со спутников в разных спектрах длин волн. Этот метод позволяет выявить наиболее крупные геологические объекты (структуры). Кроме того, с космических аппаратов с помощью соответствующих приборов производится исследование теплового поля Земли, что позволяет выявить территории с разной современной эндогенной активностью. 1.3. ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ Геофизические методы изучают геофизические поля, которые определяются физическими свойствами геологических образований, как выходящих на поверхность, так и залегающих на глубине. Но для уверенной геологической интерпретации геофизических данных обязательно требуется заверка их геологическими работами, так как во многих случаях возможна конвергенция (от лат. Converge — сближаюсь, схожусь) геофизических признаков. В зависимости от изучаемых параметров геологических объектов геофизические методы делятся на радиометрические, магнитометрические, гравиметрические и сейсмометрические. Первые три метода используются как в наземном, так и воздушном варианте. Для региональной геологии большее значение имеют воздушные методы, так как они позволяют в относительно короткое время получить данные о геофизических полях значительных территорий. По полученным данным строятся карты геофизических полей, которые дают представление о разнообразии геологических образований территорий. После определения геологической природы геофизических полей, данные геофизических методов используются для построения геологических карт и разрезов. Радиометрические методы основаны на изучении естественной радиоактивности геологических образований. Главными элементами, содержание которых определяет радиационный фон местности, являются U, Th. Содержания этих элементов в породах разного состава и генезиса неодинаково. Изменение значений радиационного поля свидетельствует о смене пород. Эти методы позволяют уточнять геологическое строение поверхности. Недостатком их является то, что слой рыхлых отложений мощностью более 1 м экранирует радиоактивность коренных пород. Для региональной геологии наиболее продуктивным является аэрогаммаспектрометрический метод, который определяет не только общий фон радиоактивности, но и содержания элементов, которыми он обусловлен. Это позволяет разделить породы с близкой радиоактивностью, но обусловленной разными содержаниями радиоактивных элементов. Магнитометрические методы основаны на изучении магнитных свойств пород. Они обусловлены минералами железа, в первую очередь, магнетита, в меньшей степени другими минералами железа, содержание которых неодинаково в породах разного состава. Этот метод даёт представление как о выходящих на поверхность породах, так и залегающих на глубине. Существуют методики для расчёта глубины залегания кровли и подошвы магнитовозмущающих объектов, что имеет значение для трёхмерных геологических построений. Этот метод часто используется в комбинации с аэрогаммаспектрометрическим. Гравиметрические методы основаны на изучении значений поля силы тяжести территорий, которые обусловлены плотностью пород, а плотность пород обусловлена их составом и генезисом. На гравиметр воздействуют как породы, выходящие на поверхность, так и залегающие на глубине. Поэтому гравиметрические методы также дают представление, как о геологическом строении поверхности, так и глубоких горизонтов. Сейсмометрический метод основан на изучении колебаний Земли, вызванных как естественными причинами, так и (в основном) вызванных искусственно. Скорость распространения сейсмических волн (колебаний) зависит от плотности пород. Они отражаются от границ пород разной плотности. Определяя скорость прохождения отражённых сейсмических волн, устанавливают глубину залегания поверхностей разделов пород с разной плотностью. Следовательно, сейсмометрический метод даёт нам представление о глубинном строении территорий. 1.4. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗРАСТА ПОРОД Определение возраста пород – одно из главных условий достоверности геологических построений. Поэтому определение возраста пород очень важно для региональной геологии. В возрастном отношении геологические подразделения привязываются к международной хронологической шкале. Возраст пород может быть абсолютный, выраженный в годах, и относительный, когда устанавливается возрастная последовательность их образования. Все они делятся на геологические, палеонтологические, изотопные, палеомагнитные. Наиболее достоверными считаются близкие значения возраста, полученные разными методами. Геологические методы дают представление в основном об относительном возрасте пород. Они делятся на стратиграфический, магматический, метаморфический, структурный, палеоклиматический, палеогеографический. Стратиграфический метод основан на главном постулате стратиграфии: чем выше залегает осадочная или вулканическая порода, тем она моложе. Однако, надо иметь ввиду возможность запрокинутого залегания слоистости. При этом методе учитываются возможности латерального изменения состава осадков, цикличность осадконакопления. Особенно важно наличие в разрезах вулканогенных отложений и их состав. Они, как правило, накапливаются близко одновременно на значительных площадях. Большое значение имеет установление характера взаимоотношений стратифицированных образований: согласное, с перерывом, с угловым несогласием, определение длительности перерывов в осадконакоплении. Магматический метод помогает выявить возрастную последовательность стратифицированных и нестратифицированных образований. Породы, прорываемые определёнными интрузивами, будут древнее их, а перекрывающие их с размывом – моложе. Магматические породы определённого состава обычно внедряются в определённые стадии тектоно-магматических циклов и распространены в пределах единых структурно-формационных зонах. Так вначале тектоно-магматических циклов преобладает магматизм основного состава, а в конце – кислого. Для платформенных условий характерен магматизм специфического состава: трапповая формация, ультращелочные породы, кимберлиты, карбонатиты. Это позволяет коррелировать разобщённые массивы магматических образований. Необходимо исключать возможную принадлежность магматических пород близкого состава к разным возрастным уровням. Большое значение для корреляции и расчленения петрохимически сходных магматических образований имеет определение их геохимической специализации, обычно свойственных определённым этапам развития структурно-формационных зон. В основу метаморфического метода положены признаки регионального метаморфизма, которые проявляются одновременно на значительной территории. При этом надо учитывать возможную зональность метаморфизма и повторяемость условий метаморфизма. При этом метаморфические процессы часто сопровождаются определёнными типами метасоматических процессов. Структурный методоснован на однотипности структурных форм в пределах структурно-формационных зон, сформировавшихся в определённые стадии тектоно-магматических циклов подвижных областей. Для начальных стадий тектоно-магматических циклов характерны грабены и другие отрицательные структуры, в заключительные стадии формируются горные сооружения с межгорными и предгорными прогибами и линейные складчатые формы, возникшие в результате стрессовых напряжений. Характерные структуры свойственны промежуточному (тафрогенному) этапу формирования платформ. Это авлакогены и перикратонные прогибы. В платформенный период развития формируются конседиментационные структуры. В определённых условиях возникают гранито-гнейсовае купола, распространённые на значительных площадях. Палеоклиматический метод учитывает то, что климатические условия часто определяют характер осадков, распространённых на значительных территориях. Например, красноцветные отложения накапливаются в аридном, угленосные в гумидном, а ледниковые в нивальном климате. Для палеогеографического метода важно учитывать географические условия осадконакопления, которые охватывают большие площади. При этом выявляют границы разных географических зон: горных сооружений, аллювиальных равнин, мелководных бассейнов и т. д. Для каждых географических условий характерны свои типы осадков. Например, соли и сульфаты отлагаются в лагунных условиях, органогенные карбонатные осадки в шельфовых зонах, грубообломочные – в горных условиях и т. д. Следует отметить, что для отдельных периодов докембрия характерны определённые типы геологических формаций, структурных форм, условий метаморфизма, не повторяющиеся в дальнейшем (см. далее). Это способствует определению возраста геологических образований. Например, масштабный ультраосновной вулканизм характерен только для архея, граниты рапакиви – для завершающей стадии формирования фундамента первых платформ, зелёнокаменные пояса – для позднего архея и т. д. Для определения относительного возраста геологических образования имеет значение первое их появление в истории Земли. Например, красноцветные и ледниковые отложения известны лишь с середины карелия, офиолиты и эвапориты - с рифея, щелочные магматические образования - с конца карелия. Региональный метаморфизм гранулитовой фации характерен для раннего архея. Палеонтологический метод. В процессе эволюции органического мира отдельные органические формы существовали разные отрезки времени. Находя в ископаемом состоянии признаки вымерших органических форм известного возраста, устанавливается время накопления содержащих их осадков. Чем меньше временной интервал существования тех или иных видов, тем точнее определяется возраст отложений. Для различных отрезков истории Земли выявлены так называемые руководящие формы органических остатков. Находки их позволяют привязать отложения к соответствующим отрезкам международной хронологической шкалы. Палеонтологический метод даёт хорошие результаты определения возраста осадочных пород фанерозоя. Но для докембрия его возможности ограничены. И чем дальше вглубь истории Земли, тем меньшее его значение. Имеются скелетные руководящие формы для венда. В рифейских отложениях находят формы микрофоссилий и фитолитов, которые также используются для определения возраста осадков. Но надёжность их часто подвергается сомнению. Для раннего докембрия палеонтологический метод определения возраста не используется. Изотопные методы позволяют определить возраст пород или происходивших в них процессов в абсолютном летоисчислении. Они основаны на явлении самораспада некоторых изотопов с образованием устойчивых изотопов. Распадающиеся изотопы называются материнскими, а устойчивые новообразованные изотопы – дочерними. Существуют много модификаций определения изотопных возрастов. Наиболее широко используемые в геологической практике являются калий-аргоновый, рубидий-стронциевый, свинцовые, самарий-неодимовый методы. В большинстве случаев применяется метод построения изохронных графиков. Для этого используются отношения содержаний материнского и дочернего изотопов к устойчивому изотопу материнского элемента. Для этого необходимы серии проб из одного геологического тела со значительными вариациями содержаний используемых изотопов. Более надёжной считается внутренняя изохрона, полученная путём определения содержаний изотопов в минералах из одной пробы. Калий-аргоновый метод основан на самораспаде 40K с образованием 40Ar. Ввиду того, что аргон – газ, он при нагревании и стрессовых напряжениях легко удаляется из кристаллических решеток минералов. Поэтому калий-аргоновый метод применяется для определения возраста мезо-кайнозойских пород, в большинстве своём не подвергшихся воздействию наложенных процессов. Для калий-аргонового метода используют минералы с высокими содержаниями калия. Они характерны в основном для кислых магматических пород (полевые шпаты и слюды). Для определения изотопного возраста осадочных пород калий-аргоновым методом используется глауконит. Используется также аргон-аргоновый метод, основанный на определении соотношений аргона 40, образовавшегося при радиоактивном распаде и устойчивого изотопа аргона 39. Рубидий-стронциевый метод основан на самораспаде 87Rb с образованием 87Sr. Он относится к твёрдофазным методам и потому считается более надёжным, чем калий-аргоновый. Этот метод используется для определения возраста магматических пород, богатых калием, а соответственно, и рубидием. Такими породами являются разновидности кислого и среднего составов. По мере совершенствования приборного обеспечения, этот метод применяют и для пород с низкими содержаниями калия. Более надёжным считается возраст, полученный по внутренней изохроне, по минералам одной пробы. Рубидий-стронциевый метод позволяет получить изначальное отношение радиоактивного и устойчивого изотопов материнского элемента. Это отношение показывает, какой генезис имеет определяемая порода: мантийный при значении отношения 0, 705 или коровые при значении отношения >0,705. В природе породы часто подвергаются метасоматическим изменениям. Рубидий является геохимически родственным калию, а стронций – кальцию. При привносе или выносе калия и (или) кальция происходит изменение первичных содержаний рубидия и стронция. Если проявились эти процессы, то значения возраста, полученные рубидий-стронциевым методом, будут неверными. Свинцовые методы основаны на образовании устойчивых изотопов свинца при распаде изотопов урана и тория. 238U распадается с образованием 206Pb, 235U - 207Pb, 232Th - 208Pb. Результаты считаются надёжными, если все три соотношения показывают близкий возраст. Если же эти данные не совпадают, то строится график конкордии-дискордии. Конкордия – это дугообразная линия соответствующая теоретическому изменению соотношений материнских и дочерних изотопов, а дискордия – усреднённая прямая линия, полученная по результатам анализов. Считается, что верхнее пересечение конкордии и дискордии показывает время образования породы, а нижнее – время наложенного процесса, изменившего первоначальные соотношения изотопов. Для определения возраста пород свинцовыми методами используются минералы с высокими содержаниями урана и тория. Эти минералы содержатся в породах кислого и среднего составов. Чаще всего используется широко распространённый минерал циркон, но могут быть использованы апатит, моноцит, ксенотим и др. Циркон является тугоплавким минералом. При палингенезе в новообразованных магматических образованиях могут сохраниться реликты древнего циркона. При застывании магмы они будут обрастать новообразованным цирконом. Определение возраста по таким кристаллам будут неверными. Самарий-неодимовый методиспользует соотношения материнского изотопа 147Sm и дочернего - 143Nd. Этот метод используется для определения возраста магматических пород основного и ультраосновного составов, где содержания редкоземельных элементов достаточно высокие. Оба элемента относятся к группе редкоземельных и потому обладают сходными геохимическими свойствами. Поэтому считается, что при наложенных процессах их соотношения изменяется незначительно. Здесь также используется метод определения изотопов по минералам одной пробы. Палеомагнитный метод основан на действительном или мнимом перемещении магнитных полюсов. При образовании пород: застывании магмы, накоплении осадка, магнитные минералы (в первую очередь магнетит) ориентируются строго по магнитным силовым линиям. В дальнейшем, направленное расположение магнитных минералов на древние полюса в породах сохраняются. Лишь при нагревании их выше точки Кюри происходит перемагничивание минералов. Для магнетита - главного магнитного минерала она близка 580 С. Для определения направления на древний полюс из геологического тела отбирается серия ориентированных образцов. В дальнейшем их исследуют на соответствующих приборах. Зная траекторию перемещения полюсов для геоблоков, по сохранившимся в породах направлениям магнитных силовых линий определяют время образования породы. Ввиду того, что геоблоки перемещаются относительно друг друга, для каждого из них необходимо определить траекторию перемещения полюсов и с ней сопоставлять полученные результаты. Тема: Геологическая изученность и геотектоническое районирование Казахстана. Территория Казахстана занимает юго-восточную часть Восточно-Европейской платформы (Прикаспийская синеклиза), западную, юго-западную и южную части Уральско-Монгольского складчатого пояса, на юго-западе которого расположена обширная равнинная область — Туранская плита, перекрытая мезокайнозойским чехлом, из-под которого выступают линейные палеозоиды гор Мугоджар и Каратау. К востоку от Туранской плиты выделяется Центрально-Казахстанский палеозойский массив — Сарыарка, Чингиз-Тарбагатайская, Зайсанская линейные складчатые системы, часть Алтае-Саянской складчатой области, субширотный альпийский пояс Северного Тянь-Шаня и Джунгарского Алатау. Прикаспийская синеклиза. Прикаспийская синеклиза (впадина) заполнена платформенными отложениями рифея-фанерозоя, имеющими трехчленное деление. Внизу расположены песчано-сланцевые, глинистые и карбонатно-терригенные толщи рифея, нижнего и среднего палеозоя мощностью до 13 км; в средней части — мощная (около 5 км) соленосная серия кунгурского яруса нижней перми; вверху — морские и континентальные осадки верхней перми — мезозоя (4-6 км). Архей-протерозойский фундамент Прикаспийской синеклизы имеет блоково-ступенчатое строение. Туранская плита. Платформенный чехол Туранской плиты состоит из морских и континентальных, терригенных и карбонатно-терригенных отложений от верхне-триасовых до антропогенных (до 4-5 км). Её фундамент образован различными по составу геосинклинальными и квазиплатформенными геологическими формациями от кембрия до триаса. Фундамент разбит разломами, прорван интрузиями. Мугоджары и Каратау. Мугоджары вместе с западным бортом Тургайского прогиба входят в Уральскую складчатую систему. Здесь чередуются узкие антиклинорные блоки с выходами докембрийских метаморфизованных и нижнепалеозойских вулканогенно-осадочных пород, а также синклинорные прогибы, выполненные основными вулканитами и осадочными толщами силура, девона, карбона. Развиты интрузивы ультрабазитов, габбро-диоритов и гранитоидов. Каратау сложен метаморфизованными породами докембрия, кремнисто-глинистыми ванадиеносными и фосфоритоносными карбонатно-терригенными отложениями кембро-ордовика, карбонатными осадками древнего девона — нижнего карбона. Складчатость и интрузии проявлены умеренно. Центрально-Казахстанский палеозойский массив. Сарыарка образована разновозрастными и различно ориентированными блоково-складчатыми структурами, что обуславливает её мозаичное строение. Наиболее древние (радиологический возраст 1100—2700 млн. лет) архей-протерозойские образования (гнейсы, кристаллические сланцы, амфиболиты, кварциты) слагают ряд крупных массивов и антиклинорных блоков (Кокшетау, Улытау, Ерейментау). Каледониды, объединяемые в Кокшетау — Северо Тянь-Шаньскую складчатую систему, занимают около 50 % территории Сарыарки. На западе они дугообразны, выпуклы на юго-западе и сложены многосинклинальными карбонатно-песчано-сланцевыми отложениями кембрия, ордовика и силура, а в центральной и северо-западной частях Сарыарки разноориентированы и выполнены преимущественно эвгеосинклинальными толщами, которые интенсивны дислоцированы. Терригенные, красноцветные, карбонатные осадки, кислые, реже основные вулканиты девона залегают полого. Карбон и пермь слагают карбонатно-терригенные (иногда угленосные) наложенные мульды. Южную часть Сарыарки занимают герциниды Джунгаро-Балхашской складчатой системы, где преобладают кислые и средние наземные вулканиты, образующие два крупных интрузивно-вулканических пояса (девонский Центрально-Казахстанский и верхнепалеозойский Прибалхашско-Илийский). В антиклинориях развиты нижнепалеозойские кремнисто-терригенные отложения, основные вулканиты и ультрамафиты, а в синклиналиях — вулканогенные и карбонатно-терригенные породы девона и карбона. Интрузивные породы в Сарыарке и прилегающих к ней палеозоидах занимают около половины их площади, особенно широко развиты каледонские и герцинские орогенные гранитоиды, представлены также гипербазиты, базиты, субщелочные и щелочные породы. К палеозоидам Сарыарки и Джунгарского Алатау с востока причленяются линейные каледониты Чингиз-Тарбагатайского мегаклинория, сложенного кремнисто-терригенно-вулканогенными эвгеосинклинальными формациями нижнего палеозоя. Девон здесь сложен кислыми и средними наземными вулканитами, терригенными отложениями, а карбон — известково-терригенными породами. Они слабо дислоцированы. Многочисленны массивы гранитоидов, развиты габбро-плагиограниты, щелочные интрузии. Восточную часть Казахстана занимают герциниды Зайсанской складчатой системы, где выделяется ряд крупных структурно-формационных зон, выполненных эвгеосинклинальными кремнисто-вулканогенными и известково-терригенными отложениями силура, девона и нижнего карбона; в локальных верхнепалеозойских мульдах накоплены угленосные терригенные и субщелочные вулканогенные породы. В Рудном Алтае обильны интрузии кварцевых порфиров и верхнепалеозойских гранитоидов, в Калюинской зоне — лейкократовых гранитов; распространены габброиды, гипербазиты (Чарская зона). Крайнюю восточную часть страны занимает нижнепалеозойская песчано-сланцевая зона Горного Алтая, относящаяся к Алтае-Саянской складчатой области. |