Учебное пособие для студентов геологических и географических факультетов университетов Издательство Научная книга Саратов 2002
 Скачать 1.96 Mb.
|
|
Раздел 2. Структурные этажи (ярусы). Во 2 разделе Вам нужно обосновать выделение структурных этажи (ярусы) в пределах исследуемой территории и дать их краткую характеристику Структурный этаж (ярус) – это комплекс горных пород, резко отличающийся от подстилающего и перекрывающего комплексов своей структурой и отделенный от них перерывами в осадконакоплении. В приведенном определении фактически сформулированы два необходимых условия для выделения структурных этажей (ярусов Наличие регионального углового несогласия между толщами горных пород. Обратите особое внимание на региональный характер несогласия, т.к. локальные угловые несогласия не служат поводом к выделению структурных этажей. Площадь территорий, представленных на учебных геологических картах, как правило, первые тысячи квадратных километров. Площадь угловых несогласий, называемых региональными, гораздо больше. Поэтому, если зафиксированное Вами угловое несогласие распространено только на отдельном участке листа, то оно, безусловно, локальное. Если же несогласие прослеживается на всей территории планшета, то можно предположить, что оно региональное. Необходимые признаки углового несогласия перерыв в осадконакоплении, разные элементы залегания слоев в ниже- и вышележащем комплексах. При выделении структурных этажей (ярусов) имеет значение лишь крайняя степень несогласия, выражающаяся в полном несовпадении простирания, положения осей, числа и формы складок в доперерывном и послеперывном комплексах (т.н. общее или структурное несогласие Перерыв в осадконакоплении, разделяющий структурные этажи, должен быть достаточно длительный (десятки миллионов лет. В стратиграфическом эквиваленте объем должен быть сравним, по крайней мере, с отделом или системой. Классических примером двухэтажного строения являются платформы (и древние, и молодые нижний структурный этажу них представлен кристаллическим или складчатым фундаментом, а верхний – осадочным чехлом Однако, внутри как складчатого основания, таки осадочного чехла, так же могут присутствовать поверхности региональных угловых несогла- сий и соответствующие им значительные, по стратиграфическому объему, размывы. Следовательно, структурные ярусы могут выделяться ив пределах фундамента, ив пределах чехла. До сих пор в геотектонике нет полной однозначности в трактовке соподчиненности понятий структурный этажи структурный ярус. Вам рекомендуется употреблять термин этаж только применительно к складчатому (или кристаллическому) основанию платформ и осадочному чехлу в целом, а слово ярус для обозначения разнородных комплексов внутри «этажей». К вышеуказанным двум признакам структурных этажей (ярусов) добавим третий Структурный ярус повремени своего формирования должен, обычно, приблизительно соответствовать одному из главных тектонических циклов - байкальскому, каледонскому, герцинскому, альпийскому. Если геологический комплекс удовлетворяет первым двум признакам яруса, но сформировался за существенно более короткий период, то употребите для него термин подъярус. Пример подъяруса – нижнетриасовая трапповая формация Сибирской платформы, которая по своей структуре резко отлична от выше- и нижележащих толщ, но сформировалась за очень короткий геологический срок на рубеже палеозоя-мезозоя и поэтому входит в состав девон-триасового яруса, соответствующего герцинской эпохе тектогенеза. Кроме обоснования выделения структурных этажей, ярусов, подъярусов, исходя из вышеперечисленных признаков, в данном разделе необходимо дать каждому из этих подразделений краткую характеристику, в которой обязательно должны быть отражены) возраст пород) краткая обобщенная характеристика вещественного состава 3) краткая структурная характеристика- характер залегания слоев (характер складчатости- наличие стратиграфических перерывов и локальных угловых несогласий. 4) мощность (видимая мощность). Раздел 3. Формации. Раздел посвящается определению и описанию формационной принадлежности пород, слагающих поверхность земной коры данного района. Ваша задача проследить последовательность вертикального ряда формаций. Как показывает опыт, выполнение этого раздела встречает наибольшие затруднения у студентов. Конечно, формационный анализ, важнейший из палеотектонических методов, требует, помимо безусловного знания основ геотектоники и смежных дисциплин, большого геологического опыта. Формационный анализ – прерогатива специалистов, владеющих не только теоретическим, но и фактическим материалом, и имеющих практический опыт работ в исследуемых регионах. Полноценный формационный анализ проводится как по латерали, таки по вертикали, ив любом случае, требует обобщения материала по всему региону (по всей территории палеобассейна) и сопредельным регионам. В случае лабораторных занятий по геотектонике выделение и анализ латерального ряда формаций исключается, т.к. на учебных картах представлена малая, по региональным меркам, территория. Таким образом, у Вас имеется принципиальная возможность выделить и проанализировать только вертикальный ряд формаций. Но и эта задача, строго говоря, немо- жет быть решена корректно на примере единичного разреза. Тем не менее, несмотря на все вышеперечисленные препятствия, Вам предлагается, в первом приближении, установить вертикальный ряд формаций. На многих учебных картах можно уверенно выделить типичнейшие формации, соответствующие основным стадиям развития платформ или геосинклиналей. Однако, часто определение границ, объемов и, даже, идентификация формационных комплексов можгут оказаться неоднозначными. В таких случаях нужно честно констатировать имеющую место неопределенность и написать в объяснительной записке, что Ваш вариант принадлежности данного комплекса пород к той или иной формации носит предположительный характера для более корректных выводов необходим анализ геологического строения сопредельных территорий. Распространенной ошибкой на данном этапе практикума является то, что студенты пытаются определить формационную принадлежность исключительно по типам горных пород, сравнивая строение разреза с набором пород, характерных для той или иной формации. Подобным образом, разумеется, обосновать формационную принадлежность пород невозможно. Ключом к правильной идентификации формаций в разрезе служит знание типичных вертикальных рядов формаций древних платформ и складчатых областей. На рисунке а показан предельно упрощенный идеальный ряд формаций для плитной стадии древних платформ. Несмотря на свою примитивность, приведенная схема хороша тем, что иллюстрирует важную мысль о том, что определяющий фактор образования той или иной формации тектонический. Когда территория кратона вследствие тектонической активизации находится выше уровня моря, естественно, на ней формируется континентальная формация. Из-за отрицательных движений земной коры район погружается, примерно на уровень мирового океана, и представляет собой, в палеогеографическом плане, сеть мелководных бассейнов (лиманы, лагуны или болота, в зависимости от климата. Соответственно на этом этапе формируется лагунная (в аридном климате) или паралическая (в гумидном климате) формация. Увеличение интенсивности нисходящих движений приводят к тому, что территория платформы все более значительно опускается ниже мирового океана, что приводит, разумеется, к Ðèñ.3. Èäåàëüíàÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü ôîðìàöèé äëÿ (à) ïëàòôîðì (ïëèòíàÿ ñòàäèÿ) è (á) ñêëàä÷àòûõ ïîÿñîâ (ãåîñèíêëèíàëüíàÿ ñòàäèÿ). Ñòðåëêè îáîçíà÷àþò íàïðàâëåííîñòü âåðòèêàëüíûõ òåêòîíè÷åñêèõ äâèæåíèé (äëèíà ïðîïîðöèîíàëüíà àìïëèòóäå ïîäíÿòèÿ èëè ïîãðóæåíèÿ). ìîðñêàÿ òåððèãåííàÿ ðåãðåññèâíàÿ ìîðñêàÿ òåððèãåííàÿ òðàíñãðåññèâíàÿ êàðáîíàòíàÿ ëàãóííàÿ (â àðèäíîì êëèìàòå) ïàðàëè÷åñêàÿ (â ãóìèäíîì êëèìàòå) êîíòèíåíòàëüíàÿ óðîâåíü ìèðîâîãî îêåàíà (à) óðîâåíü ìèðîâîãî îêåàíà ñïèëèò- êåðàòîôèðîâàÿ íà àêòèâíîé îêðàèíå àñïèäíàÿ (ñëàíöåâàÿ) íà ïàññèâíîé îêðàèíå ôëèøåâàÿ èëè êàðáîíàòíàÿ íèæíå- ìîëàññîâàÿ âåðõíåìîëàññîâàÿ ôîðìèðîâàíèå ýïèãåîñèíêëèíàëüíîãî îðîãåíà (á) морской трансгрессии. И формация, соответствующая этой стадии, таки называется – морская терригенная трансгрессивная. Наконец, темп тектонического погружения достигает максимума, вследствие чего морской па- леобассейн становится наиболее глубокими в нем формируются наиболее глубоководные (для шельфа) осадки, как правило, карбонатные. Формации соответствующие этой стадии тектонического развития, чаще всего, представлены мощными толщами известняков или мергелей и называются карбонатными. Затем тектонические движения меняют свой знаки палеогеографическая обстановка, и набор формаций повторяются в обратной последовательности (риса. Эта периодическая закономерность проявляется на протяжении каждого главного цикла тектогенеза – каледонского, герцинского, альпийского, хотя при этом каждый цикл имеет и свои особенности. Схема на рисунке б, построенная по аналогичному принципу, показывает, также до предела упрощенный, идеальный ряд формаций геосинклинальной стадии развития складчатой области. Такой ход событий в складчатых областях может повторяться на протяжении каждого геотектонического цикла. Но возможен и иной путь развития складчатой области – по завершению одного из тектонических циклов, территория вступит в плитный этап развития (подобная ситуация смоделирована на рис. В этом случаев осадочном чехле следует выделять формации, характерные для платформ (риса, табл. Территория молодой платформы может затем испытать тектоническую активизацию, в результате которой образуется горный рельеф и появятся формации, типичные для эпиплатформенных орогенов (континентальные молассы в межгорных прогибах) (табл.2). Теперь, зная характерную вертикальную последовательность формаций для того или иного геоструктурного элемента земной коры и примерное время проявления основных циклов тектогенеза, можно и нужно обра- Таблица Идеализированная схема развития земной коры в пределах складчатого по яс а Ст ад ии развития земной коры Характернейшие формации Ва жней ш ие особенности вещественного состава Пал ео географические условия орог ен ез Молас со вая Гр убо обломочные континентальные образования ,то ль ко в основании могут быть лагу нно -мо рс ки е от ложен ия Го рны й рельеф Межгорные или предгорные впадины льн ые , элювиальные гляциальные и др. ге не ти че ск ие типы континентальных отложений Ден удац ионная равнин а. Лаг ун на я (п ар а- личе ск ая) Крас но цветы и соли при аридном климате или се роц вет ы и угли при гумидном климат е. Ла гу ныл има ны (вар ид ном климате или заболоченны ем орские побережья (в гумидном есс ив на я последовательность вверх пора зр езу относительно глубоководные отложения (ме рг ели глины) сменяются мелководными (пе ски , галечник и) Регр есс ирующи й шельфовый м орской бассейн обладают или полностью слагают разрез карбонатные породы известняки мерг ел и) Шельфо вый бассейн максимальной глубины и пл оща ди для данной эпохи те ктог ен ез а. Мо рск ая те рри ге нн ая тра нсг рес - си вна я Т ран сг ре сси вн ая последовательность вверх пора зр езу мелководные отложения (пес ки, але вр ит ы сменяются более глубоководными (глины, ме рг ел и) Т ран сг ре сси рующи й шельфовый морской бассейн Л аг унн ая (па ра ли - ческа я) К расн оц ве ты и соли при аридном климате или се роц ве ты и угли при гумидном к лим ате. Л аг уныл им аны (в аридном климате) или заболоченные морские побережья (в гумидном ду кт ы размыва коры выветривания се роцве ты или к ра сн оц ве тыс каолиновым цементом. Могут быть угли (при гумидном климате) и г ипсы (при аридном Денудационная р ав ни на. Пе не п ле н и- зац и я К ор ы в ы ве т - рив ан ия В се породы в значительной степени или полностью из мене ны химическим выветривание м. Ден уд аци он ная р ав ни на. П оз дн е- ор ог ен н ая В ер хне- м ол ас со ва я Г ру бо обломочные морские отложения (конгломераты ,пес ча ники ), известняки -ра куш няк и глины пестро цве тные, су глинки, супеси могут присутствовать вулканиты Вначале стадии- крайне мелководный морской бассейн или прибрежная зона, или лагуны. В ко нце стадии континентальные условия формирование горного ре ль ефа) Ра н не - ор ог ен н ая П ор фи ро вая Л авы, туфы, во сн овн ом кислого состава, но могут прис ут ст во ват ь андези ты, базальты Интенсивный наземный вулканизм основном пес чан о-г лин истые отложения, ном ог ут присутствовать соли, угли вулканиты Мелководный морской бассейн или лагунные усл ови я. По зд н еге о- си нк л и- н альн ая Ф ли ше ва я Р ит ми чн ое чередование терригенных или карбонатных и терригенных пор од. Г лу бо ко водный желоб нас клоне ос тро вн ой дуги или континентальное подн ожие. Р ан н ег ео - си нк л и- н альн ая А спи дна я (с ла нцев ая) Н али чи е метаморфических пород (чаще всего глинистых сланце в) О кр аи нны й морской ба ссей н, ко нтин ен тал ьный склони по дн ож ие. С пил ит- ке- ра т оф иро вая Н али чи е магматических образований (вулканит овин тр уз ив ов ) основного и кислого состав а. О тк рытый океан. Активная континентальная окраина титься к литологической колонке для определения границ формационных комплексов и их названий. Эта задача, с помощью рис, и табл, решалась проще, если бы Вы располагали стратиграфически полным сводным разрезом, в котором были бы обобщены данные по большой площади (например, для всей древней платформы. Однако, реальный разрез весьма ограниченного района, представленного на учебной карте, как правило, далек от идеальной картины непрерывной геологической последовательности – он изобилует многочисленными явными и скрытыми перерывами в осадконакоплении. Кроме того, часто облик формации в конкретной литологической колонке искажен из-за локальных тектонических движений. Например, в разрезе вполне может быть зафиксирована явная регрессивная последовательность фаций, соответствующая тому времени, когда, казалось бы, должна накапливаться морская трансгрессивная формация. Ничего удивительного в этом нет, т.к. формационный комплекс – это понятие, применимое к обширной территории, в пределах которой могут существовать участки, отличающиеся от общего палеотектонического и палеогеографического плана. Так, даже в эпохи максимальных трансгрессий, территория платформы может быть не полностью покрыта морем. В палеобассейне существуют отмели, острова, возникающие вследствие местных восходящих движений, на фоне общего погружения земной коры. Итак, в общем случае, Вы имеете для формационного анализа разрез, который, во-первых, неполон, а во-вторых, может содержать вертикальные литологические последовательности, существенно отличающиеся от идеальной картины тектонического развития геоструктурного элемента в целом. Типичным, в этом смысле, является разрез осадочного чехла Саратовского района (рис, хорошо знакомый Вам еще с учебной практики по общей геологии на I курсе. Попытаемся ниже, для примера выделить в нем формационные комплексы ìîñêîâñêèé áàéîññêèé áàòñêèé êåëëîâåéñêèé îêñôîðäñêèé âîëæñêèé ãîòåðèâñêèé áàøêèðñêèé ôàìåíñêèé ôðàíñêèé æèâåòñêèé ýéôåëüñêèé À Ð Õ Å É - Ï Ð Î Ò Å Ð Î Ç Î É òóðíåéñêèé ñåðïóõîâñêèé âèçåéñêèé áàððåìñêèé àïòñêèé àëüáñêèé ñåíîìàíñêèé êîíüÿêñêèé + òóðîíñêèé ñàíòîíñêèé êàìïàíñêèé ìààñòðèõòñêèé çåëàíäñêèé (ñûçðàíñêàÿ ñâèòà) òàíåòñêèé (ñàðàòîâñêàÿ ñâèòà) ñèñ - òåìà + + + + íèæíèé íèæíèé âåðõíèé âåðõíèé âåðõíèé ñðåäíèé ñðåäíèé ñðåäíèé ïàëåîöåí äåâîíñêàÿ êàìåííîóãîëüíàÿ þðñêàÿ ìåëîâàÿ ïàëåî - ãåíîâàÿ îòäåë ÿ ð ó ñ ëèòî- ëîãèÿ õàðàêòåðèñòèêà ïîðîä ôîðìàöèè ìîù - íîñòü ( ì ) Ïåñ÷àíèêè è ïåñêè êâàðöåâûå ñ êîíêðåöèÿìè ïåñ÷àíèêà íà êðåìíèñòîì öåìåíòå. 20 Îïîêè ñåðûå, â âåðõíåé ÷àñòè ðàçðåçà ñ ïðèìåñÿìè ïåñ÷àíèñòîãî ìàòåðèàëà. 70 30 Ãëèíû ñèëüíî êàðáîíàòíûå. 5 20 Ïåñ÷àíèê ãëàóêîíèòîâî-êâàðöåâûé, ãëèíû. Îïîêè ñåðûå, ñ ïðîñëîÿìè ãëèí â íèæíåé ÷àñòè.  îñíîâàíèè ðàçðåçà ñëîé ïåñ÷àíèêà ñ ìíîãî÷èñëåííîé ãàëüêîé ôîñôîðèòîâ è ôîñôîðèòèçèðîâàííûìè îñòàòêàìè ãóáîê. Ïåñêè êâàðöåâûå, êîñîñëîèñòûå. Ìåðãåëè, ìåë ñèëüíîïåñ÷àíèñòûå ñ ôîñôîðèòàìè. Ïåñêè êâàðöåâûå, êîñîñëîèñòûå.  âåðõíåé ÷àñòè ðàçðåçà - ïåñêè ãëèíèñòûå ñ ïðîñëîÿìè ãëèí è æåëâàêîâûõ ôîñôîðèòîâ. Ãëèíû è ãëèíèñòûå ïåñêè. Ãëèíû è ãëèíèñòûå ïåñêè. Ãëèíû è ãëèíèñòûå ïåñêè. Ïåñêè ãëàóêîíèòîâî-êâàðöåâûå, ðàçíîçåðíèñòûå. Ãëèíû êàðáîíàòíûå. Ãëèíû ÷åðíûå, ïëàñòè÷íûå. ×åðåäîâàíèå ãëèí, àëåâðèòîâ è ïåñêîâ, â ðàçëè÷íîé ñòåïåíè ñöåìåíòèðîâàííûõ. ×åðåäîâàíèå ãëèí, àëåâðèòîâ è ïåñêîâ, â ðàçëè÷íîé ñòåïåíè ñöåìåíòèðîâàííûõ. Èçâåñòíÿêè ãëèíèñòûå ñ ïðîñëîÿìè ãëèí è ïåñ÷àíèêîâ. Èçâåñòíÿêè ñ ïðîñëîÿìè ãëèí. Èçâåñòíÿêè áåëûå. Èçâåñòíÿêè áåëûå è ñåðûå, ñ ïðîñëîÿìè ãëèí. Èçâåñòíÿêè ñâåòëî-ñåðûå, äîëîìèòèçèðîâàííûå. Èçâåñòíÿêè áåëûå è äîëîìèòû ñåðûå. Ãëèíû ñ ïðîñëîÿìè ìåðãåëåé. Ãëèíû ñ ïðîñëîÿìè ìåðãåëåé. Ïåñ÷àíèêè êâàðöåâûå, â îñíîâàíèè ðàçðåçà - ãðóáîçåðíèñòûå, ñ ïðîñëîÿìè ãëèí. Ãíåéñû, ãðàíîäèîðèòû. 300- 600 200- 400 300 400 100 270 50 70 400 70- 100 40- 50 55 20 3 20 40 70 60 60 2 Ðèñ.4. Ðàçðåç îñàäî÷íîãî ÷åõëà Ñàðàòîâñêîãî ðàéîíà (ñ óïðîùåíèÿìè). ìîðñêàÿ òåððèãåííàÿ òðàíñãðåññèâíàÿ ìîðñêàÿ òåððèãåííàÿ òðàíñãðåññèâíàÿ ìîðñêàÿ òåððèãåííàÿ ðåãðåññèâíàÿ êàðáîíàòíàÿ êðåìíèñòî - êàðáîíàòíàÿ В палеозойской части разреза ситуация достаточно проста. Мощная толща фаменского яруса среднего карбона, сложенная преимущественно известняками и доломитами, безусловно, соответствует карбонатной формации. Доказательством тому служит и состав (доминирование карбонатных породи время формирования отложений (приблизительно, середина герцинского цикла. В идеальных рядах формаций для древних платформ (Хаин, Михайлов, 1985; Хаин, Ломизе, 1995) карбонатная формация следует после морской трансгрессивной терригенной формации (рис.3а). Поэтому логично предположить, что нижележащие, преимущественно терригенные, отложения среднего девона являются частью именно этой формации. Этот вывод надежно подтверждается фациальными признаками – в разрезе четко зафиксирована трансгрессивная последовательность (в низах разреза доминируют мелководные песчаники, которые вверх по разрезу закономерно сменяются более глубоководными отложениями - глинами с прослоями карбонатных пород. Других формаций, соответствующих гер- цинскому циклу тектогенеза, в разрезе палеозоя Саратовского района не сохранилось. В мезозой-кайнозойской части разреза выделение формаций сопряжено с некоторыми трудностями. Однако они легко преодолимы на том уровне, который соответствует требованиям Вашего практикума по геотектонике. От сантона до сызранского горизонта палеоцена включительно разрез сложен, в основном, максимально глубоководными (для платформы) образованиями – кремнистыми (сантонские и сызранские опоки) и карбонатными (маастрихтские карбонатные глины, мергели). Логично предположить, что этот комплекс соответствует максимальному тектоническому погружению территории и, следовательно, карбонатной формации. (Допустимо назвать в данном случае формацию кремнисто-карбонат- ной. Нижележащие слои юры имела (от байоса до сеномана включительно) представлены исключительно терригенными образованиями – чередованием глин и песков, песчаников, которые в совокупности не создают убедительного впечатления о регрессивной или, наоборот, трансгрессивной последовательности в целом для байос-сеноманского времени. Но, учитывая типичную последовательность формаций для Восточно-Евро- пейской платформы, Вы обязаны назвать байос-сеноманский комплекс морской терригенной трансгрессивной формацией. В данном случае нужно оговорить, что для корректного определения границ формационных комплексов, соответствующих альпийскому циклу, необходим анализ материалов по сопредельным территориям. (В сводном разрезе мезозоя Русской плиты трансгрессивная последовательность в вертикальном ряде фаций юры-мела, безусловно, проявилась бы отчетливо) Залегающие на сызранских опоках пески саратовского горизонта, фиксирующие тектоническое поднятие и связанное с ним падение уровня моря, очевидно, следует соотнести с морской терригенной регрессивной формацией. Формации следует описывать снизу-вверх по разрезу, согласно следующему плану- название формации- стратиграфический объем- литологическая характеристика- мощность (видимая мощность- аргументация формационной принадлежности пород (если границы формационного комплекса не могут быть надежно определены, то следует указать на это обстоятельство). |