Систематика карбонатных аород - копия - копия. Курсовая работа по дисциплине Литология

• Название: Курсовая работа по дисциплине Литология
• Дата: 16.10.2019
• Размер: 85.5 Kb.
• Имя файла: Систематика карбонатных аород - копия - копия.doc
• Тип: Курсовая; #90369

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего образования

ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ГГФ

Кафедра геологии


КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Литология»

Осадконакопление и диагенез аридных зон

ОГУ 21.05.02 30 19 026


Руководитель работы

______________________ Бутолин А.П.

«________»__________2019г.

Исполнитель

Студент гр. З 15ПГ(с)ГНГ________________

___________________Бунина С.С.

«_______»____________2019г.

Оренбург 2019

Содержание

Введение……………………………………………………………..……..…3

1 Карбонатные породы ………………………………………………............4

1.1 Известняки ……………………………………………………………..…5

1.2Доломиты……………………………………………………….…………..7

2 Полевые методы исследования осадочных отложений ............................8

Заключение……………………………………………………………………13

Список литературы ………………………………………………………..…14

Введение

Карбонатные породы широко применяют в строительстве в качестве облицовочного камня. Используется в химической, сахарной, кожевенной, лакокрасочной, бумажной, резиновой и др. отраслях промышленности. Молочным известняком нейтрализуют кислые подзолистые почвы. Доломиты используют для получения огнеупоров, в качестве флюсов в черной и цветной металлургии, в цементной, стекольной и керамической промышленности.

1 Карбонатные породы

Карбонатные породы представляют собой осадочные образования, сложенные на 50 % и более карбонатными минералами.

В число карбонатных минералов входят кальцит (и арагонит) СаСО₃, доломит CaMg (CO₃)₂, а также значительно реже встречаемые магнезит, анкерит, сидерит, стронцианит, родохрозит и др. Самыми распространенными карбонатными породами являются известняки, состоящие из кальцита. Очень распространенными так же являются доломиты, состоящие из минерала доломита. Другие карбонатные породы, доломитизированные известняки, состоящие из доломита и кальцита; мергели, состоящие из кальцита и глинистых минералов, с примесью аморфного кремнезема, распространены ограниченно. Физико-химические условия образования кальцита и доломита, по-видимому, резко различны и поэтому известняки и доломиты должны быть рассмотрены раздельно. Классификации карбонатных пород Карбонатные породы разделяются по минеральному, химическому составу, фациальным обстановкам формирования (по С.Г.Вишнякову)

Порода Содержание в % CaCO₃ CaM g(CO₃)₂

Известняк 95-100 0-5

Доломитистый известняк 75-95 5-25

Доломитовый известняк 50-75 25- 50

Известковый доломит 25-50 50- 75

Известковистый доломит 2-25 75- 95

Доломит 0-5 95- 100

Среди классификаций карбонатных пород, позволяющих сделать выводы об обстановках их накопления, широкое распространение имеют классификации Р.Данхема и Р. Фолка.

По Р.Фолку тип карбонатной породы определяется пропорциями главных составных компонентов – аллохимических (каркасных) и ортохимических (цемент или матрикс). Цемент породы может микрокристаллическим – микрит и явнокристаллическим – спарит. Типы пород получают названия от сочетания типа частиц и цемента.

Классификация Р.Данхема основана на типах упаковки зерен породы.

1.1 Известняки

Несмотря на то, что известняки состоят из кальцита с небольшим количеством примесей, существует много их разновидностей различающихся по внешнему виду, структуре, текстуре и происхождению.

Главными типами известняков являются: Скрытокристаллические известняки образовались в результате уплотнения и очень слабой перекристаллизации известкового ила, который мог образоваться различным путем. Это может быть химический, биохимический и механический осадок. На петрографические особенности скрытокристаллического известняка это мало влияет. Различные типы скрытокристаллических известняков отличаются друг от друга только степенью уплотненности, количеством и составом примесей. Все скрытокристаллические известняки состоят из мельчайших зернышек кальцита, размер которых около 0,01 мм и менее. Структура их обычно пелитоморфная. Полурыхлые, землистые пелитоморфные известняки получили название мела. Кристаллически-зернистые известняки самые распространенные и очень разнообразные по внешнему виду, структуре и текстуре. Образуются они не только в результате полной перекристаллизации известкового ила, но и в результате перекристаллизации известняков других типов. Обломочно-органогенные известняки (ракушняки) состоят целиком из известковых органических остатков – скелетных и защитных форм простейших животных и растений. Большей частью известняки этого типа состоят из обломков раковин и члеников криноидей и т.п. Однако есть и такие, которые состоят из целых раковин или скелетных форм. Структуру таких известняков можно называть биоморфной, но выделять эти породы в особую группу все же не следует. К ним относятся рифовые коралловые известняки, фораминиферовые известняки, небольшая часть водорослевых и мшанковых известняков и некоторые цельнораковинные ракушняки. Обломочные известняки сравнительно мало распространенные породы. Они образуются из продуктов механического разрушения более древних известняков, слагавших берега тех бассейнов, в которых физико-химические условия были благоприятные для сохранения известкового материала. Механическое разрушение берегов, сложенных известняками, было, по всей видимости, интенсивным, но хоть сколько-нибудь значительного переноса обломочного известнякового материала не было. Обломки известняка накапливались вблизи места разрушения, в зоне прибоя. Оолитовые и псевдооолитовые известняки состоят целиком из мелких оолитов и являются очень распространенным типом известняков. Оолиты образуются в результате химического осаждения в зоне прибоя. Поэтому оолитовые известняки тесно связаны с обломочными и органогенно-обломочными известняками. Микроскопически эти известняки хорошо определяются, потому что размер оолитин доходит до 1 мм и оолитины часто плохо сцементированы. Оолитовая структура хорошо заметна на полированных поверхностях и шлифах. Псевдооолитовые известняки состоят из округлых известковых телец без концентрически зонального строения, кальцит не всегда хорошо диагностируется. Кроме рассмотренных главных типов известняков существуют т.н. второстепенные, имеющие ограниченное распространение. Травертин – известняковые отложения горячих и холодных углекислых источников, Это светлая, желтоватая или серовато-белая, пористая горная порода, представляющая натечные скопления кальцита или арагонита. Колломорфные пористые, ноздреватые или ячеистые, спорлуповатые текстуры наиболее характерны для травертина. Структура бывает кристаллически-зернистой и крустификационной. В травертинах встречаются растительные остатки или отпечатки стеблей и листьев. Физико-химические условия карбонатного осадконакопления Громадные массы извести получаются в результате химического выветривания различных горных пород. При разрушении плагиоклазов и других кальциевых минералов 50 кальций переходит в раствор и выносится. Поверхностные воды переносят известь в виде бикарбоната кальция – Са (НСО₃)₂. Некоторая часть извести переносится в коллоидном состоянии, в виде известковой мути при условии насыщения воды ионами Са⁺² и (НСО3) ^- . Растворенная известь сносится в море, где и происходит выпадение осадка. Химическая реакция образования известняков: Са (НСО₃)₂ = СаСО₃ + СО₂+ Н₂О Реакция обратима и может смещаться вправо при условии удаления углекислоты. Чем меньше в воде растворенной СО₂, тем больше вероятности выпадения известкового осадка, тем благоприятнее условия для его накопления. При повышении температуры растворимость СО₂ в воде уменьшается, что способствует выпадению СаСО₃. Отсюда понятно, почему известняки являются осадочными образованиями, свидетельствующими о теплом климате в период осадконакопления. Удаление СО₂ может быть вызвано движением воды в зоне прибоя. Поэтому зона прибоя особенно благоприятна для осаждения извести в виде оолитов и для сохранения раковин или обломков известняка. Удаление СО₂ может происходить в результате жизнедеятельности некоторых морских организмов. Зеленые водоросли поглощают углекислоту из морской воды, так же как и зеленые наземные растения из воздуха. Распад бикарбоната кальция в морской воде происходит не только в результате удаления СО₂.

Возможно разложение бикарбоната кальция аммиаком:

Са(НСО₃)₂ + 2 NН₄ОН = СаСО₃ + (NН₄)₂ СО₃ + Н₂О.

Аммиак получается при разложении почти всех организмов после их гибели, а также в результате жизнедеятельности бактерий, которые разлагают азотистые соединения и выделяют аммиак.

Углекислый аммоний может взаимодействовать с растворенным в воде СаСО₄ и способствовать выпадению известкового осадка:

СаSO₄ + (NH₄)₂ CO₃ = CaCO₃ + (NH₄)₂O₄ Жизнедеятельность организмов способствует накоплению нерастворимого СаСО₃. Многие организмы строят свой скелет или защитные формы из углекислого кальция. Большая их часть живет в теплых морях, в прибрежной зоне, где пониженное содержание СО₂ препятствует растворению их раковин. У некоторых организмов раковины (глобигерины) покрыты защитным кератиновым слоем, предохраняющим их от растворения. Поэтому глобигериновые или накапливаются в неблагоприятной химической обстановке.

1.2Доломиты

Породы, состоящие из минерала доломита СаMg(СО₃)₂. В отличие от известняков доломиты значительно более однородные и однообразные горные породы. В подавляющем большинстве структура доломитов кристаллически-зернистая, но с различной величиной зерен, вплоть до пелитоморфных. Окраска различная, преобладают светлые, бывают темные за счет примеси углистого вещества. Кристаллически-зернистые доломиты похожи на песчаники за счет равномерной хорошо видимой зернистостью в изломе. Под микроскопом обычна мозаичная структура, с размером зерен от 0,3-1 мм. Примеси гипс, ангидрит, галит, флюорит реже кварц, халцедон и глинистые минералы. Органических остатков в доломитах не бывает, но в редких случаях наблюдаются скопления совершенно перекристаллизованных раковин, в которых кальцит замещен доломитом. Обломочных и настоящих оолитовых доломитов нет. 51 Вопрос о происхождении доломитов сложный. Доломиты могут образоваться различными способами. Одним из главных способов является диагенетическое преобразование известкового ила в условиях повышенной солености, т.е. замкнутых, полузамкнутых морских бассейнах. 2СаСО₃ + MgSO₄ + 2H₂O=CaMg(CO₃)₂ + CaSO₄ · 2H₂O

реакция Бейдингера

2СаСО₃ +MgCl₂ = CaMg(CO₃)₂ + CaCl

реакция Мариньяна

Эти реакции могут проходить при нормальной температуре и давлении в присутствии NaCl. Такое образование может идти во все стадии превращения осадка в породу. Помимо доломитизации известкового осадка возможно непосредственное выпадение доломитового осадка из морской воды. Современное отложение доломитовых осадков – явление исключительное, но в прошлом могло быть более распространенным. Н.С. Курнаков предположил, что при смешении жестких пресных вод с сильно солеными выпадает доломитовый осадок: Ca(HCO₃)₂ + MgSO₄ = CaMg(CO₃)₂ + CaSO₄ · 2H₂O. Таким образом, видимо происходит отложение доломитового осадка при впадении р. Иордан в Мертвое море. Н.М. Страхов считает, что для образования доломитового ила необходимо: 1) значительное содержание ионов Mg в воде; 2) большая насыщенность воды карбонатными и бикарбонатными солями; 3) щелочная среда (рН > 8,3). Третья точка зрения в образовании доломита заключается в доломитизации известняков под действием на них подземных вод, обогащенных Mg. Но полное замещение кальцита доломитом редкое явление. Применение. Известняки широко используются в народном хозяйстве. Ежегодно их добывают более 300 млн. тонн. В металлургии известняк используют в качестве флюса, очищающий выплавляемый металл от вредных примесей. В смеси с глиной известняк используется для получения цемента.

2 Полевые методы исследования осадочных отложений

Полевые методы изучения осадочных отложений.

Описание разрезов и пород в естественных обнажениях и горных выработках. Многие сведения о породах могут быть получены только в поле. Литологические исследования при любой геологической работе в поле начинаются с изучения естественных обнажений, а также разрезов, вскрытых шурфами, канавами, расчистками и /или буровыми скважинами. Выбор обнажений и разрезов для литологического исследования производится после рекогносцировочного ознакомления со всей изучаемой территорией. Выбираются самые полные и свежие разрезы, в которых выветривание пород проявлено в меньшей степени. Описание разрезов производится детальное, с тщательным изучением всех пород, особенностей их сочетаний (пачки, толщи и т.п.), с отбором образцов на различные лабораторные методы исследования, зарисовками и фотографиями разных масштабов. В полевых условиях геолог должен 1) обращать внимание на формы и размеры геологических тел и условия их залегания; 2) прослеживать изменения пород по вертикали и горизонтали, выяснять взаимоотношения и контакты с вышележащими и нижележащими пластами; 3) проводить детальное макроскопическое описание пород: цвет, структура, минеральный состав; 4) детально описывать текстурные особенности пород (слоистость, знаки волн, трещины усыхания, остатки и следы жизнедеятельности организмов, а также включения – конкреции, различные включения Перед началом работы выполняется привязка обнажения по отношению к местным ориентирам (вершины гор, устья рек или ручьев и др.). Положение обнажения фиксируют на топокарте или фотоснимке, выполняется крупномасштабная зарисовка положения обнажения в полевом дневнике. Затем дается общее характеристика обнажения и с помощью рулетки производится разметка обнажения. Затем обнажение тщательно изучается, намечаются границы слоев, пачек, определяются элементы их залегания, описание тектонических нарушений, кливажа, трещинноватости и т.п. после этого выполняется отбор образцов на разные виды лабораторных исследований. Положение образцов и проб фиксируется на зарисовках, документируется в полевом дневнике. При описание осадочного разреза важно выделить естественные единицы разреза – геологические тела: пласты, слои, линзы, прослои, слойки.

Геологическое тело – ограниченная определенными границами часть геологического пространства, внутри которого свойства, использованные для выделения этого геологического тела, остаются неизменными.

Пласт представляет собой геологическое тело, однородное по петрографическому составу и четко ограниченное параллельными поверхностями; мощность пласта значительно меньше, чем размеры его распространения.

Слой – геологическое тело, горизонтальная протяженность которого значительно превышает толщину (мощность).

Слой также можно определить как геологическое тело плоской формы, сложенное одновозрастными осадочными породами и ограниченное обособляющими от смежных слоев поверхностями.

Линзы – это слои, однако в конкретных сечениях (обнажениях, скважинах и т.д.) можно видеть их выклинивание.

Под термином «прослой» понимается слой или пласт небольшой толщины, залегающий внутри или на границе однородного пласта или слоя и играющий резко подчиненную роль в строении данного комплекса. Мощность прослоя составляет не более 1-1,5 см. Сходным образом можно выделить термин «слоек». Форма песчаных тел определяется их генезисом. В морских обстановках пески доминируют в близбереговых обстановках, где слагают сравнительно короткие линзы, ориентированные параллельно берегу. При перемещении барьерных песчаных островов в случаях трансгрессии или регрессии бассейна образуются пласты песчаников (т.н. покровные песчаники). Русловые песчаники слагают вытянутые или извивающиеся плоско-вытянутые линзы. Эоловые песчаники образуют покровные тела. Покровные песчаные тела могут образовываться и вследствие миграции речных долин. Глинистые толщи, типичные для морских бассейнов, слагают покровы, занимающие значительные территории палеобассейнов. Для континентальных обстановок более типичны вытянутые линзы глин; пластообразные тела их характерны только для озерных котловин. То же можно сказать и о карбонатных отложениях. Однако кроме пластов и покровов для них типичны и сильно вытянутые линзы (рифовые и биогермные массивы и .п.). Дробность расчленения осадочного разреза определяется характером разреза и требуемая детальность исследований. Выделенные слои соответствуют определенным изменениям в режиме и темпе седиментации. Следует помнить, что основой для выделения является изменение вещественного состава пород. Если в разрезе повторяются в постоянной последовательности сходные по литологическому составу слои, то такие комплексы называют циклами, ритмами. Основной стратиграфической единицей (т.е. единицей, в основу выделения которой положен литологический состав отложений с учетом закономерностей формирования осадков) является свита. По свитой понимается комплекс отложений либо однородных в литологическом отношении, либо представляющих собой чередование нескольких типов, объединенных каким-либо признаком (окраской, косой слоистостью, включениями). Как правило, свиты объединяют отложения сходного генезиса, не имеющие внутри себя поверхности перерывов или региональных размывов. К числу литостратиграфических единиц свободного пользования относятся пачки, пласты, горизонты, толщи, слои. Пачка – относительно небольшая по мощности часть свиты, характеризующаяся общностью признаков, позволяющих узнавать ее в разрезе. Горизонт – выдержанные и залегающие на определенном стратиграфическом уровне маломощные отложения, характеризующиеся определенными литологическими особенностями или остатками организмов. Толща – это совокупность отложений, характеризующаяся некоторой общностью входящих в нее пород. Толща выделяется на этапе исследований, когда еще невозможно с полной определенностью обосновать присутствие в тех или иных разрезах свит или подсвит.

Полевая документация горных выработок (канав, шурфов, расчисток, карьеров имеет свои особенности).

Выполняется привязка, проводится зарисовка стенок и дна выработки, определяются элементы залегания. Затем послойно или по литологическим типам описываются породы, отбираются пробы на лабораторные исследования. На зарисовке показываются места взятия проб, элементы залегания слоев, контактов пород. Масштаб зарисовок 1:50 или 1:100. Выработки, пройденные на склоне должны зарисовываться с учетом угла наклона склона. При описании пород большое значение имеет окраска пород. Она позволяет получить информацию о составе и происхождении осадочных пород, особенностях их постседиментационных преобразований, а в ряде случаев служит прямым поисковым критерием для обнаружения полезных ископаемых (бокситов, железных и марганцевых руд, поделочных камней и др.). При описании окраски следует отмечать основной цвет, оттенки и насыщенность (светлый желтовато-серый), используя однозначные и точные выражения. В генетическом отношении все окраски подразделяются на первичные и вторичные. Первичные окраски могут быть унаследованными или сингенетичными. Унаследованные окраски определяются цветом обломочного материала (например, черные или серые магнетитовые пески, гранатовые пески, розовые песчаники с КПШ, белые карбонатные песчаники и др.). Интенсивность их окраски зависит от содержания окрашенных минеральных зерен. Сингенетичная окраска обусловлена цветом цемента либо окраской аутигенных минералов, возникающих при осадконакоплении и диагенезе породы (например, черные углистые аргиллиты, зеленые глауконитовые песчаники, красные гипсы). Отложения Перми и триаса часто окрашены в красные тона благодаря присутствию тонкорассеянного гематита. Происхождение его может быть двояким: во- первых, гематит может формироваться в окислительных условиях аридного климата, во- вторых, он может быть и постседиментационным. В большинстве случаев красный цвет пород обусловлен отсутствием достаточного для его уничтожения реакционноспобосного органического вещества. Иногда яркие розовые, красные тона и желтые оттенки могут бить следствием жизнедеятельности различных организмов. Первичная красноцветная окраска присуща глубоководным терригенным илам, накапливающимся в абиссальных котловинах, а также яшмам, которые рассматриваются как глубоководные образования. Вторичные окраски возникают при постдиагенетических изменениях пород. Явную вторичную окраску имеют пласты горелых углистых алевролитов (горельники). признаками вторичности окраски является связь с трещинами, изменение тональности при переходе от выветрелых образцов к свежим, пятнистое распределение окраски и несогласованность со слоистостью, Желтый и коричневый цвета всегда имеют вторичную природу. Они являются следствием ожелезнения присутствующих в породе биотита, роговой обманки, авгита, граната, пирита, либо развитием на поверхности пород микроорганизмов. Светлая или белая окраска может быть следствием воздействия на породы процессов выветривания. Показателями палеогеографической обстановки накопления являются только первичные окраски. Так, первичная красноцветность свойственна осадкам, сформированным в условиях переменно-влажного климата в континентальных и прибрежно-морских обстановках. Темно-серые и черные тона окраски горизонтально- слоистых илистых осадков характерны для гидродинамически мало активных частей бассейнов (в том числе и в случае сероводородного заражения придонных слоев воды). Для континентальных отожений, накапливающихся в условиях жаркого и сухого климата, типичны светлые, серые, желтые и коричневые тона окраски. Важным моментом литологического изучения разрезов является исследование границ (контактов) между геологическим телами. Знание характера границ и взаимопереходов между слоями дает ценный материал для реконструкций различных геологических событий. Контакт – это поверхность соприкосновения между собой различных горных пород. В общем случае выделяют нормальные осадочные, тектонические и магматические контакты. Различают следующие типы соотношений осадочных пород: 1) согласное залегание; 2) размыв; 3) переход горной породы к продуктам ее выветривания; 4) размыв по коре выветривания; 5) размыв с различными 61 остатками органического или неорганического происхождения на поверхности размыва (трещины усыхания, следы жизнедеятельности организмов и др.); 6) поверхности конкреций и стяжений; 7) различные формы передвижения осадка при уплотнении. Не всегда неровные контакты между слоями связаны с размывом. Появление неровных контактов часто имеет место при накоплении грубообломочного материала, и такие контакты можно ошибочно принять за поверхность размыва. Однако в отличие от эрозионного контакта, здесь не наблюдается срезания прослоев и линз разного гранулометрического состава. Характерной особенностью многих осадочных последовательностей являются местные несогласия (внутриформационные размывы). Это связано с кратковременными перерывами в осадконакоплении и размывом ранее накопившихся осадков. После относительно короткого промежутка времени осадконакопление возобновляется и эродированная поверхность перекрывается новыми порциями осадков. Под перерывом в осадконакоплении понимается интервал времени, в течение которого на том или ином участке земной поверхности осадки не накапливались. В керне скважин эрозионные контакты иногда вырисовываются в виде поверхностей с мелкими и резкими рельефными формами, а иногда в виде довольно ровной линии. Структуры и текстуры осадочных горных пород детально изучаются в полевых условиях, они позволяют восстановить условия и процессы накопления осадков, особенности формирования из них пород, дальнейшие их изменения. После детального описания, зарисовок и фотографирования проводится отбор образцов из каждой разновидности пород, в том числе на шлифы, отбор образцов с флорой и фауной; отбор образцов для изучения микрофауны и споро-пыльцевого анализ
Заключение

Карбонатные осадочные породы известны в земной коре начиная с архейского времени. Согласно существующим представлениям самые ранние карбонатные породы состояли из доломита. В протерозойско-рифейский этап карбонатные породы развиваются шире, причем наряду с хемогенными доломитами появляются биогенные водорослевые известняки и доломиты. Позднее, уже в начале кембрия доломиты постепенно уступают позиции известнякам и все более тяготеют к областям аридного литогенеза. Известковые (кальцитовые) осадки, наоборот развиваются шире в областях как гумидного так и аридного климата. Начиная с мезозойской эры биогенные известняки образуются не только в мелководной прибрежной зоне морей, но и в глубоководной за счет широкого распространения планктонных организмов, строящих свои скелеты из кальцита (фораминиферы, кокколитофориды) и др.). Таким образом, эволюция карбонатных пород проявляется в эволюции органического мира и формировании последнего. Начиная с докембрия содержание магния в карбонатных породах постепенно убывает, а количество кальция, наоборот, возрастает. Эволюция карбонатных формаций просматривается в эволюции органического мира и формировании последовательного возрастного ряда известняков – строматолитовых, археоциатовых, коралловых и мшанковых, писчего мела и современных глобигериновых. Причем, до начала кембрия в составе карбонатных отложений преобладали доломиты над известняками. В рифее в некоторых случаях было возможным отлагаться магнезиту, а доломит оставался морским осадком вплоть до триаса и позже ушел в соленосные бассейны и в “подполье” диагенеза.

Список литературы

1. Алексеев В.П. Литология: Учебное пособие. – Екатеринбург: Изд-во УГГА, 2001. – 249 с.

2. Прошляков Б.К., Кузнецов В.Г. Литология: Учебник для вузов. – М.: Недра, 1991. – 444 с.

3. Логвиненко Н.В. Петрография осадочных пород. 3-е изд. М., Высш. Шк., 1984. 416 с.

4. Ботвинкина Л.Н., Алексеев В.П. Цикличность осадочных толщ и методика ее изучения. – Свердловск: Изд-во УГГУ, 1991. – 336 с

5. Ежова А.В. Литология. Учебное пособие. – Томск, ТПУ, 2005. – 353 с.