Конспект лекций Геоморфология и геология.doc со... Конспект лекций для студентов специальности 156 02 01 Геодезия В. И. Михайлов Минск 2011 содержание
 Скачать 26.51 Mb.
|
|
Часть геологического пространства, или геологическое тело, с определенными (одинаковыми) условиями образования (часть земной поверхности с одинаковыми на всем протяжении физико-географическими условиями) называется фацией. Основное свойство фации – ее однородность. Фации разделяются по месту образования на морские, лагунные и континентальные. Остатки, слагающие фацию, называются литофацией. Понятие о фации имеет три стороны. С одной, это совокупность генетических признаков. Они заключены в породах, слагающих данную фацию, с другой стороны, это физико-географическая обстановка накопления остатков, из которых образовалась данная порода. Третья сторона – это принадлежность фации определенным стратиграфическим горизонтам, т.е. фации следует рассматривать в определенных стратиграфических границах. Термином «фация» пользуются также для изверженных магматических и метаморфических пород. Под фациями пород обычно понимают различие в химическом составе, а следовательно и в петрографических особенностях этих пород, являющихся приблизительно одновозрастными продуктами одного магматического очага. Под фациями в метаморфических породах понимают разные степени метаморфизма одинаковых или близких по составу материнских пород. 3.2. Краткие сведения об эрах и периодах геологической истории Земли Архейская эра. Породы архейской эры представлены сильно метаморфизированными и дислоцированными гнейсами, метаморфизированными сланцами и магматическими горными породами. Прослой графита и графитовых сланцев в отложениях, а также наличие перекристаллизованных известняков и мраморов свидетельствует об органогенно-химическом происхождении пород и наличии в то время морей. Отсутствие органических остатков, связанное с интенсивным метаморфизмом осадочных пород и широким развитием магматизма, не позволяет подразделить породы архейской эры на периоды и эпохи. Эра характеризуется образованием на Земле континентов и океанов, и продолжительность ее составляет 1,8 млрд. лет (табл.2). Протерозойская эра. Отложения протерозойской эры представлены преимущественно метаморфизованными осадочными и магматическими породами. Встречаются также слабо метаморфизованные отложения со следами жизнедеятельности организмов. Продолжительность эры – 2,1 млрд. лет. В течение архейской и протерозойской эр имели место неоднократные крупные горно-образовательные движения, сопровождающиеся интенсивной магматической деятельностью. Палеозойская эра. Продолжительность эры – 330 млн. лет. Отложения палеозойской эры, в отличие от более древних, лишь местами интенсивно дислоцированы и метаморфизированы. Распространены осадочные и магматические породы. Метаморфические породы имеют подчиненное значение. Большое разнообразие беспозвоночных животных позволило расчленить эру на две подэры: ранний палеозой и поздний палеозой. Подэры сильно отличаются друг от друга по палеонтологическим остаткам и результатам геологического развития, что дало возможность разделить на следующие периоды и эпохи. Ранний палеозой продолжительностью 165-170 млн. лет. 1. Кембрийский (подразделяется на три эпохи – ранняя, средняя и поздняя). 2. Ордовикский (подразделяется на три эпохи – ранняя, средняя и поздняя). 3. Силурийский (подразделяется на три эпохи – ранняя, средняя и поздняя). В течение всего раннего палеозоя земная кора испытывала Каледонскую эпоху складчатости. Начало Каледонской складчатости относится к концу протерозоя, конец – к окончанию силура – началу девона. В начале раннего палеозоя Каледонская складчатость проявилась, в основном, в виде опускания, в конце ордовика и силура – поднятия земной коры. Поздний палеозой продолжительностью 165 млн. лет. 1. Девонский (подразделяется на три эпохи – ранняя, средняя и поздняя). 2. Каменноугольный (подразделяется на три эпохи – ранняя, средняя и поздняя). 3. Пермский (подразделяется на две эпохи – ранняя и поздняя). Основными структурными элементами земной коры к началу позднего палеозоя остаются древние платформы и складчатые пояса. Суперконтинент Гондвана подвергся в начале позднего палеозоя рифтогенезу, произошло усложнение существующих структур, образование прогибов, переход складчатых систем в платформы. Вторая половина позднего палеозоя характерна проявлением Герцинского этапа тектогенеза, который сформировал сложные по строению горноскладчатые структуры. Мезозойская эра протяженностью 170 млн. лет. Эра включает триасовый, юрский и меловой периоды. Триасовый и юрский периоды делятся на три эпохи каждый, меловой – на две. Начало мезозойской эры представляет собой время значительных изменений в строении подвижных поясов. Испытав Герцинский тектогенез, многие пояса перешли в стадию молодых платформ, хотя складчато-геосинклинальный режим еще продолжался, но в меньшей степени. В триасе происходил активный рифтогенез, который затронул огромные территории континентов и океанов. В позднетриасовую эпоху во многих местах планеты проявились тектонические процессы сжатия и деформации земной коры. Со второй половины юры и в мелу значительная часть платформ испытали прогибание и трансгрессию моря. Кайнозойская эра. Эра имеет продолжительность 66 млн. лет и подразделяется на три периода: палеогеновый, неогеновый и четвертичный. Периоды делятся на эпохи: палеогеновый – на три, неогеновый – на две, четвертичный – на четыре (ранняя, средняя, поздняя и современная). В составе четвертичного периода выделяют отделы: ледниковый и послеледниковый. Продолжительность четвертичного периода составляет 0,7 млн. лет. В кайнозойскую эру происходили весьма интенсивные вертикальные и горизонтальные движения на континентах и в океанических плитах. Тектоническая эпоха, проявившаяся в кайнозойскую эру, называется Альпийской. Она охватила практически всю Землю и отличается от предшествующих значительной амплитудой поднятий: как отдельных горных систем, так и континентов и опусканий межгорных и океанических впадин, расколом континентов и океанических плит и их горизонтальными перемещениями. В начале кайнозойской эры на континентах и в океанах усилился рифтогенез, значительно активизировался процесс перемещения плит, продолжается унаследованной ранее спрединг дна океана. В конце неогена на Земле сформировался современный облик континентов и океанов. В это же время и в четвертичный период изменяется состав органического мира и усиливается его дифференциация, земная поверхность охлаждается, увеличиваются площади и высоты материков, уменьшаются площади и увеличиваются глубины океанов. В результате Альпийского тектогенеза возникли альпийские складчатые сооружения, для которых характерным является проявление горизонтальных смещений, образований в виде надвигов, опрокинутых складок, покровов и т.п. Все подразделения геохронологической таблицы ранга периода – системы обозначаются по первой букве латинского алфавита наименования. Каждый период (система) имеет свой цвет, который и показывается на геологической карте. Эти цвета общеприняты и замене не подлежат. Геохронологическая шкала является важнейшим документом, удостоверяющим последовательность и время геологических событий в истории Земли. Ее надо знать обязательно и поэтому шкалу необходимо выучить с первых же шагов изучения геологии. 3.3. Геологические карты и разрезы, и их содержание. 3.3.1. Геологические карты При создании геологических, инженерно-геологических и геоморфологических карт используются элементы топографической основы: высотные характеристики рельефа (горизонтали, изобаты, отметки высот и глубин), гидрографическая сеть, береговые линии. В ряде случаев, на рабочей основе для ориентировки на местности могут быть сохранены и некоторые другие контуры. Степень генерализации определяется масштабом, назначением и содержанием создаваемой карты. Карта инженерно-геологических факторов местности, отображенных, охарактеризованных и обогащенных в соответствии с требованиями проектирования и строительства сооружений называется инженерно-геологической. Геологические карты создаются в результате геологического картирования (съемки). Задачей геологической съемки является картографическое воплощение всех геологических знаний по тому или иному району, охватывающих вопросы стратиграфии, тектоники, истории геологического развития рельефа, закономерности размещения полезных ископаемых и другие. При геологическом картировании используются знания и методы таких отраслей науки, как геофизики, геохимии, аэро- и космические методы. Полученная в результате геологической съемки карта дает представление о геологическом строении определенного участка земной поверхности и, по существу, является проекцией выходов коренных пород (дочетвертичного возраста), нанесенных на топографическую карту определенного масштаба. Такая геологическая карта называется геолого-стратиграфической, так как при ее составлении в основе лежит принцип выделения различных по возрасту горных пород. Покров четвертичных отложений при картировании коренных пород снимается. Карта четвертичных отложений составляется отдельно. Геолого-стратиграфическая карта является основой для всех других карт, входящих в комплексное геологическое картирование. Такое картирование предусматривает составление различных геологических карт, освещающих отдельные стороны геологического строения района. К таким картам, кроме геолого-стратиграфической, можно отнести литолого-стратиграфические, структурно-тектонические, гидрогеологические, геофизические и другие. В зависимости от масштаба все геологические карты делятся на обзорные, региональные, среднемасштабные и крупномасштабные. Обзорные карты освещают строение отдельных материков и государств, и составляются в масштабе 1:1000000 и мельче. Региональные карты отображают участок земной поверхности характеризующийся возрастным единством в образовании основной структуры. Региональные карты составляют в масштабах 1:1000000 до 1:200000. Среднемасштабные карты подробно отображают геологию сравнительно небольшой площади. Масштаб карт от 1:200000 до 1:25000. Крупномасштабные геологические карты составляются обычно для месторождений полезных ископаемых. Масштабы карт от 1:10 000 до 1:500. В связи с различными требованиями, предъявленными к инженерно-геологическим картам со стороны геологов и проектировщиков, для этого вида карт применяется другая классификация. По масштабу и назначению инженерно-геологические карты разделены на три группы. 1. Карты масштаба 1:1000000 и мельче, предназначенные для изучения инженерно-геологических условий, и составления рабочих гипотез о геологическом строении регионов и выбора места строительства сооружений в пределах республики. 2. Карты масштаба 1:500 000 – 1:50 000, предназначенных для размещения значительных по площади промышленных и гражданских комплексов сооружений. 3. Карты масштаба 1:25 000 и крупнее, предназначенных для составления генеральных планов и детальной планировки населенных пунктов и объектов промышленного строительства. 4. Геоморфологические карты составляются для наиболее полного и наглядного показа характеристик рельефа, отсутствующих или слабо выраженных на общегеографических картах. По масштабу они подразделяются на мелкомасштабные – мельче 1:1 000 000, среднемасштабные – от 1:200 000 до 1:1 000 000 включительно, крупномасштабные – от 1:200 000 и крупнее. Сравнительно широкий диапазон масштабов карт в каждой группе позволяет свободно варьировать ими в зависимости от геологической сложности участка местности. Кроме того, инженерно-геологические и геоморфологические карты по содержанию разделяют: на аналитические и синтетические. В качестве примера геоморфологической аналитической карты могут быть указаны упомянутые выше частные карты. На инженерно-геологических аналитических картах отображаются один или несколько инженерно-геологических элементов, характеризующих инженерно-геологические условия участка. Синтетические карты составляются для характеристики какого-либо объекта с целью совокупной оценки его характеристик. В свою очередь, аналитические и синтетические карты подразделяются на карты общие, частные и специальные. Такое деление карт позволяет иметь более целенаправленные специальные карты. Исходными материалами при составлении геоморфологических карт являются литературные источники, общегеографические и тематические карты (геологические, тектонические и др.), аэро- и космические снимки, полевые наблюдения. Составление инженерно-геологических и геоморфологических карт ведется различными методами. 1. Путем генерализации карт крупного масштаба – для карт мелкого масштаба. 2. Путем использования материалов полевых исследований и карт крупного масштаба. Относительное использование исходных материалов определяется назначением исходной карты. При составлении карт используют установленные обозначения трех видов: 1. Цветные. 2. Индексы (буквы и цифры). 3. Штриховые. 3.3.2. Геологические разрезы Геологическим разрезом называется вертикальная проекция изображения последовательности напластования и структуры слоев поверхностных частей земной коры. Для определения геологического строения и гидрогеологических условий изучаемой территории, по результатам проходки горных выработок, результатов бурения и данных геологических карт, строят геологические разрезы. Последние дают представления о характере залегания и мощности различных пород и положение поверхности подземных вод потому или иному вертикальному сечению изучаемой площади, в частности, по осям возводимых сооружений. При построении разреза с любым залеганием пластов его горизонтальный масштаб соответствует обычно масштабу карты. Вертикальный масштаб выбирается при условии, что самый маломощный слой из тех, которые должны быть нанесены на профиль, будут меньше одного миллиметра при изображении его в разрезе. Направление разреза выбирают с таким расчетом, чтобы на нем с наибольшей полнотой отразить основные характеристики пород, необходимые для инженерно-геологической или геоморфологической оценки изучаемого района. Вопросы для самопроверки
4. Экзогенные процессы и рельеф В «чистом» первозданном виде экзогенные формы рельефа встречаются редко. Они постоянно подвергаются воздействию экзогенных процессов, источником энергии которых является Солнце. Ведущая рельефообразующая роль эндогенных процессов заключается в создании неровностей на планете Земля. Роль экзогенных процессов в рельефообразовании огромна и сравнима с эндогенными процессами. Тот рельеф, который существует на планете Земля, есть функция взаимодействия эндогенных и экзогенных процессов. Что касается микро, мезо- и макро- рельефа – то они являются результатом деятельности экзогенных сил. Экзогенный рельеф может дать значительную информацию об условиях в которых он образовался. Это свойство экзогенного рельефа может быть использовано при палеогеографических реконструкциях. Фактический материал для таких реконструкций дают реликтовые формы рельефа. Их изучение заслуживают большего внимания потому, что они характеризуются высокими скоростями (рост оврагов, изменяется облик речных долин после паводков, как меняется облик рельефа под влиянием хозяйственной деятельности человека). Это позволяет учитывать деятельность экзогенных процессов в практике повседневной жизни и тщательно изучать закономерности экзогенного рельефообразования. Суммарный эффект деятельности экзогенных агентов заключается в перемещении вещества с более высоких гипсометрических уровней на более низкие, при участии силы тяжести (прямое влияние – обвал, осыпь, оползень), либо опосредствованно – через деятельность вод, ветра, ледников. 4.1. Выветривание и рельефообразование Совокупность процессов, осуществляющих дезинтеграцию горных пород, называется выветриванием. Существует 2 типа физическое и химическое выветривание. Они тесно связаны друг с другом, действуют совместно, а их интенсивность проявления обусловлена рядом факторов (климатом, составом пород, рельефом). Физическое выветривание. Это дезинтеграция горных пород, не сопровождающаяся химическими изменениями ее состава. Оно подразделяется на температурное и механическое. Температурное выветривание. Оно вызывается изменением температуры. Его интенсивность зависит от состава пород, их строения, от окраски, трещиноватости. Температурное выветривание происходит во всех климатических зонах, но сильнее всего в областях с резкими контрастами температуры, сухостью воздуха, отсутствием растительного покрова. Это тропические и субтропические пустыни. Механическое выветривание происходит под воздействием замерзания воды в трещинах и порах горных пород, кристаллизации солей при испарении воды. Самый сильный механический разрушитель – это вода. В трещинах и порах породы возникает сильное давление и порода распадается. Это называют иногда, морозным выветриванием (полярные страны, горные районы). Разрушению горных пород способствуют намывание и высыхание (глин, суглинков, мергелей), и физическое воздействие организмов (корней, землероев). В результате физического выветривания породы распадаются на материал (обломки) из которого формируется осадочные обломочные породы: глыбы, щебень и т.п. Химическое выветривание – это есть результат взаимодействия горных пород наружной части литосферы с химически активными элементами атмосферы, гидросферы и биосферы (кислород, углекислый газ, вода, органические кислоты). Химическое выветривание – это коренное изменение минералов и горных пород и образование новых минералов и пород, отличных от первоначальных. Изменение исходных минералов и горных пород, их разрушение и разрыхление происходит в результате растворения, гидратации, окисления и гидролиза. Химическое выветривание происходит повсеместно, но больше всего в областях с влажным климатом и растительным покровом (тропические леса). В результате химического выветривания образуются растворимые и тонко дисперстные продукты выветривания обладающие повышенной миграционной способностью. Коры выветривания Совокупность остаточных (несмещенных) продуктов выветривания называют корой выветривания. Типы кор: -обломочная, неизмененных или слабо измененных обломков исходной породы (вечная мерзлота); -гидрослюдистая кора – слабое изменение коренной породы, но уже содержащая глинистые минералы, образующие за счет изменения полевых шпатов и слюд (степь и полупустыня); -монтмориллонитовая кора, отличающаяся глубокими химическими изменениями первичных материалов, главный глинистый минерал – монтмориллонит. -каолиновая кора (субтропики). -красноземная кора. Результат длительного и интенсивного выветривания с полным изменением первичного состава горных пород. -латеритная – экваториальная зона. В результате выветривания происходит цементация рыхлых пород углекислой известью, гипсом, солью, окислами железа. Это бронирующий пласт, предохраняет нижние пласты от эрозии и дефляции. Неперемещенные остаточные коры выветривания могут фиксировать ранее сформированные выровненные денудационные поверхности. Их изучение позволяет восстановить палеогеографическую обстановку и время фиксации денудационного рельефа. Это позволяет найти бокситы, никелевых и кобальтовых руд, россыпей цветных металлов, связанных с корами выветривания. |