Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
18. Гидрогеологические свойства горных пород
ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД.
При большей величине пористости и малом диаметре зерен вода, вошедшая в породу, имеет очень большую поверхность соприкосновения с породой и находится всецело под влиянием удерживающих ее поверхностных молекулярных сил.
Размер зерна в мм Сумма поверхностей частиц в м³
1000 600
1 6000
0,001 6 000 000
0,0001 60 000 000
Для 1 м³ плотной породы сумма свободных поверхностей составит 6 м². Если тот же объем заполнить раздробленными частицами, то сумма свободных поверхностей быстро возрастает с уменьшением величины зерен.
Гидрогеологической особенностью глин является их свойство жадно поглощать воду, но почти не пропускать ее. При этом глина разбухает, увеличивается в объеме, так как значительная часть воды абсорбируется частицами глинистых минералов, проникая внутрь их кристаллической решетки и как бы раздвигая ее. Это приводит к замыканию даже тех капиллярных пор, которые могли ранее проводить собственно пленочную и капиллярную влагу.
Набухание при увлажнении определяет плохое качество влажных глин при опоре на них фундаментов зданий. Глина становится пластичной и под весом здания из нее выжимается вода, глина уменьшается в объеме, что может повести к деформации здания. В этом отношении значительно надежнее песок, даже влажный; он не пластичен, не набухает и не оседает под нагрузкой, являясь прекрасным основанием. Поэтому не оправдывается старинная поговорка, считающая неустойчивым, непрочным все, что «построено на песке».
Итак, водопроницаемость горных пород связана с пористостью сложной зависимостью и определяется не столько общей пористостью, сколько средними размерами пор, их поперечниками. Размеры пор в случае рыхлых пород в известной мере также зависят от гранулометрического состава — чем крупнее зерно, тем легче проницаема порода для гравитационной воды. Поэтому существуют способы расчета водопроницаемости по данным гранулометрического анализа. Однако, если порода гранулометрически очень неоднородна, а тем более если она сцементирована или имеет массивно кристаллическое строение, то водопроницаемость с гранулометрическим составом вообше не связана и может быть определена лишь опытным путем.
Степень водопроницаемости породы принято характеризовать коэффициентом фильтрации, или коэффициентом водопроницаемости, указывающим скорость, с которой гравитационная вода просачивается через породу при уклоне подземного потока равном 45° или единице, если за меру уклона брать тангенс этого угла.
Коэффициент фильтрации выражают обычно в литрах в сутки.
По степени водопроницаемости все горные породы можно разделить на 5 групп или категорий (табл. ).
Пород, при любых условиях абсолютно не пропускающих воду, в природе не существует. Даже самые плотные глины пропускают гравитационную воду в ничтожном количестве в капиллярном и пленочном состоянии. Но проникнуть через них могут заметные количества воды за сроки порядка сотен тысяч или даже десятков миллионов лет, что ке имеет никакого значения для обычной практики человека. Поэтому породы V категории всегда и характеризуются как непроницаемые, или водоупорные.
Таблица Классификация горных пород по степени водопроницаемости.
Категория I. Хорошо водопроницаемые (галечники, крупнозернистые пески, массивные сильнотрещиноватые и пещеристые породы). Kоэффициент фильтрования больше 10 м/сутки
Категория II. Водопроницаемые (пески, трещиноватые породы). Kоэффициент фильтрования 10-1 м/сутки
Категория III.Слабоводопроницаемые (мергели, песчаники, супеси). Kоэффициент фильтрования 1—0,01 м/сутки.
Категория IV. Весьма слабо проницаемые или полупроницаемые (глинистые песчаники, супеси, суглинки). Kоэффициент фильтрования 0,01-0,001 м/сутки.
Категория V. Непроницаемые, практически водоупорные породы (глины, нетрещиноватые скальные породы и др.).Kоэффициент фильтрования <0,001 м/сутки
Породы IV и даже III категории также могут в природе играть роль относительно водоупорных, если они залегают среди более водопроницаемых слоев. Если сверху лежит песок, а под ним супесь, то вода с поверхности земли легко будет проникать в песчаный слой, а в супесь будет просачиваться с трудом. В результате в нижней части песка над границей с супесью задержится вода, быстро прибывающая сверху и лишь медленно проникающая вниз. Супесь будет служить относительным водоупором для этой воды.
Эту относительность понятий «водопроницаемая» и «водоупорная» порода надо всегда иметь в виду при изучении условий залегания и движения подземных вод в земной коре.
Влагоемкость горных пород. Под этим гидрогеологическим свойством горных пород понимают способность их вмещать и удерживать определенное количество воды при данной температуре и давлении. Различают влагоемкость максимальную, или иолную, и влагоемкость молекулярную.
19. Геологическая работа подземных вод. Карстовые воды. Трещинные воды.
Геологическая работа подземных вод – ответ на вопрос № 14.
Трещинно-карстовые воды
20. Геологическая работа текущих вод. ?????????????????
21.Образование аллювия и пролювия.
Русловые пески перемещаются по дну равнинных рек не ровным слоем, а в виде так называемых песчаных волн, напоминающих по форме дюны. Волны эти имеют асимметричные склоны: пологий обращен вверх по течению, более крутой — вниз по течению. Песчаные волны расположены косо к берегу и перпендикулярны направлению донного течения. Величина их может быть различна, и (по наблюдениям Велнканоза) пропорциональна глубине и скорости потока. Для примера укажем, что на р. Волге высота песчаных волн колеблется от нескольких сантиметров до 1,5 м при длине 30—50 м. На р. Миссисипи максимальная наблюдавшаяся высота этих образований достигает 3,9 м при длине 143 м.
Песчаные волны находятся в состоянии постоянного движения, их гребни перемещаются вниз по течению, как дюны на суше. Вследствие влечения песка по пологому склону волны происходит срезание этого склона и наращивание более крутого.
По наблюдениям скорость движения песчаных волн на р. Волге колеблется от 40 до 1500 м/год. Волнообразная форма поверхности слоев песка, которая приводит к образованию косой слоистости, наблюдается не только на прирусловых отмелях, но и на перекатах.
Смещение песчаных волн происходит почти исключительно во время половодья; в межень они перестают двигаться если не на всей площади дна, то, во всяком случае, на большей части русловой отмели. Из остановившихся песчаных волн и образуются те слои песка, которые откладываются здесь в ходе смещения русла. Для них характерна тонкая внутренняя слоистость, косо наклоненная к горизонту, а следовательно, и к верхней и нижней границам слоя. Такая тонкая слоистость носит название диагональной. Это одна из разновидностей косой слоистости, наиболее типичная для песчаного руслового аллювия больших равнинных рек.
Во время разливов на отложенный на дне долины русловой аллювий, образующий основание поймы, оседает тонкопесчаный или глинистый осадок, возникающий за счет оседания материала, взвешенного в виде мути в полых водах. Этот наилок накапливается на поверхности поймы и образует слой супесчано - суглинистого состава, носящий название пойменного аллювия. Он развит неодинаково на реках с разным режимом: более мощен там, где больше мутность речных вод и выше и длительнее половодья.
Последним членом аллювиальных отложений, слагающих поймет больших равнинных рек, является старичный аллювий, отлагающийся на дне озер — стариц. Он состоит обычно из темных, богатых органическим веществом илов суглинистого и супесчаного состава и залегает в виде линз среди русловых и отчасти пойменных отложений. В илах встречается часто много остатков как растительных, так и животных (ске¬леты рыб, крылья жуков и стрекоз и т. п.).
Принципиально иначе происходит накопление аллювия в быстрых потоках горных рек. Огромные скорости руслового потока (10—12 м/сек) создают на дне горной реки условия, часто препятствующие отложению даже галечникового и валунного материала; песок и илистые частицы при этом выносятся за пределы горной части течения реки в предгорную равнину, в море или озеро, куда впадает река, и могут быть задержаны в горах лишь в местах возникновения завальных плотин или в горных озерах, через которые протекает река.
Поэтому аллювий горных рек состоит обычно только из русловых отложений, сложенных галечниками и валунами.
В качестве разновидности аллювия можно рассматривать выделенный А. П. Павловым в самостоятельный генетический тип континентальных отложений пролювий. При выходе оврага на пойму реки или горной долины или временного потока на предгорную низменность у их устья наблюдается образование конуса выноса, слагаемого материалом, вынесенным потоком. Отложения таких конусов выноса и называются пролювием.
22.Процессы денудации (обвалы, осыпи, площадной смыв).
Кориолисово ускорение заметно сказывается только на очень широких реках, поэтому боковая эрозия не может идти бесконечно долго. Высота излучин, образуемых рекой, обычно не превышает двенадцатикратной ширины русла, так как у очень больших излучин легко происходит прорыв узкой шейки. Поэтому, когда ширина дна долины достигает указанной величины, все речные излучины укладываются в его границы и подмыв рекой склонов долины прекращается, за исключением очень редких случаев. Если до этого склоны долины формировались боковой эрозией реки, то теперь они преобразуются лишь процессами денудации, развивающимися в пределах самих склонов. Такие процессы выражаются обвалами, осыпями, оползнями, солифлюкцией и площадным смывом. Оползание и солифлюкция происходят только при особых условиях.
Обвалы развиваются преимущественно в горах на крутых и высоких склонах, сложенных твердыми скальными породами, и представляют собой внезапное обрушение огромных блоков пород, иногда имеющих объем в десятки и сотни тысяч кубических метров или даже в несколько кубических километров. Горные обвалы нередко сопровождаются человеческими жертвами, уничтожают крупные селения и причиняют колоссальные убытки. Однако они сравнительно редки и происходят только в высоких горах, тогда как осыпание и площадной смыв имеют универсальное значение в развитии склонов эрозионных долин.
В результате донной эрозии первоначально образуются крутые, иногда отвесные и даже нависающие склоны долины. У склонов такого типа хорошо выражены бровка и подошва. Если породы, слагающие берег, однородны и в одинаковой степени поддаются размыву, то склон имеет в профиле прямолинейную форму. Отвесные склоны образуются однородными песчаниками, известняками, лёссами и др. В лёссах наблюдается иногда даже образование нависающих стенок. Наклонные прямолинейные склоны характерны для несвязанных, сыпучих пород (пески) и для пород, легко распадающихся на щебень при выветривании. Углы склона в этом случае соответствуют углу естественного откоса, т. е. предельно большому углу откоса (склона), при котором сыпучее тело еще находится в равновесии. Величина этого угла зависит от крупности частиц сыпучих пород и от степени их влажности. Для сухого песка он близок к 30°.
Если склон круче угла естественного откоса, он находится в состоянии неустойчивого равновесия и подвержен процессу осыпания. Последний состоит в скатывании или скольжении вниз по склону обломков пород, отделяющихся в ходе их физического выветривания. Скапливаясь в нижней части склона, они образуют осыпь, или осыпной шлейф, прислоненный к коренному массиву склона и состоящий из рыхло нагроможденных глыб и несортированного щебня самого различного размера. Крупные глыбы, скатываясь по склону, прокладывают себе путь среди растительных зарослей на склоне и выпахивают на нем канавы, называемые кулуа¬рами.
Осыпание идет активно только на крутых склонах и практически прекращается, когда уклон склона приблизится к углу естественного откоса. С этого момента в развитии склона главную роль приобретает площадной смыв.
Сносимый смывом с верхней части склона материал частично откладывается у его основания, постепенно прикрывая и нижнюю часть самого склона в виде делювиального шлейфа, сложенного своеобразным типом отложений — делювием. Смыв сглаживает и округляет бровку склона, придавая его верхней части плавный выпуклый профиль. Наоборот, пологонаклонная поверхность делювиального шлейфа слабо вогнута в профиле. Склон, испытавший переработку площадным смывом, теряет ранее свойственные ему угловатые контуры и приобретает сглаженные очертания и очень характерный выпукло-вогнутый профиль. При этом выпуклость расположена в верхней части склона и образуется коренными породами, а вогнутость располагается в нижней его части и совпадает с прислоненным к склону делювиальным шлейфом.
23. Геологическая деятельность льда.
Большую роль как геологический фактор играет лед. В природе лед выступает в трех формах: в виде грунтового льда, плавучего — морского, озерного и речного льда и, наконец, в виде горных и материковых льдов. Особенно большую работу по разрушению горных пород, переносу обломочного материала и образованию новых отложений осуществляют ледники.
24.Геологическая деятельность моря.
Море, занимающее около 71 % земной поверхности, является могучим геологическим фактором, непрерывно работающим над изменением лика Земля. Как и остальные геологические факторы (ветер, лед, текучие воды) море производит разнообразную работу, заключающуюся в разрушении горных пород, переносе разрушенного материала, накоплении его и создании новых горных пород. Однако в противоположность суше, где главное значение имеют процессы денудации, в море процессы аккумуляции значительно преобладают над процессами разрушения и переноса. Это хорошо видно из противопоставления величины площади прибрежной полосы, где в основном осуществляется вся разрушительная работа моря, и колоссальным пространством океанического дна, являющегося ареной аккумуляции осадков.
Осадочные породы, слагающие самую верхнюю часть литосферы, на 90% представлены морскими отложениями. Отсюда понятно, как велика созидающая работа моря, и какое существеннейшее значение имеет она в развитии Земли.
25.Морские осадки, их происхождение и распределение на дне моря.
С удалением от береговой линии в море возрастает значение процессов отложения осадков. Эта сторона геологической деятельности моря наиболее важна, так как во все эпохи истории Земли море покрывало большую часть поверхности земного шара; поэтому среди осадочных горных пород наиболее распространены породы морского происхождения.
Материал, из которого слагаются морские отложения, образуется главным образом за счет сноса с суши. Он поступает в море в виде водных растворов или твердых частиц. Растворенный в воде материал переходит в осадок или химическим путем, выпадая из раствора, или через посредство живых организмов.
Отложение твердых частиц, поступающих с суши, подчиняется одинаковым закономерностям независимо от их происхождения.
По способу образования различают осадки: терригенные, образованные за счет сноса и переотложения обломочного материала, возникающего на суше при разрушении горных пород, или за счет вулканических выбросов; органогенные, происшедшие за счет скопления на дне моря остатков организмов или при участии жизнедеятельности последних; химические, осаждающиеся химическим путем из морской воды.
Физико-географическая обстановка осадконакопления зависит от географического положения бассейна, от глубины, удаленности от берега, рельефа дна, температуры воды, прозрачности, солености, т. е. определяется вертикальной и горизонтальной зональностью Мирового океана.
Соотношение осадков различного происхождения неодинаково для определенных зон моря.
Терригенные осадки приурочены главным образом к неритовой зоне, однако спускаются и в батиальную. Вблизи берегов они представлены крупнообломочными осадками: галечником, гравием, крупнозернистыми песками, которые по мере удаления от берега сменяются все более тонкозернистыми осадками. В батиальной зоне терригенные осадки представлены исключительно илами. Однако в неритовой зоне всегда в механических осадках в том или другом количестве присутствует примесь материала органического происхождения в виде минеральных скелетов отмерших организмов или органического вещества.
Органогенные осадки в чистом виде наиболее характерны для открытых частей моря, для участков дна, удаленных от берега.
В отдельных случаях они могут накапливаться на мелководье и даже непосредственно у берега. Такими прибрежными органогенными осадками являются известняки-ракушечники, коралловые известняки (рифы).
Химические осадки в виде самосадочных солей наиболее характерны для прибрежных участков моря, где они возникают в лагунах, но некоторые из них образуются и в открытых частях моря (фосфориты, глауконит) и даже в морских пучинах (пирит, марганцевые стяжения).
Таким образом, в разных зонах на дне может наблюдаться смешение осадков, различных по способу образования.
26. Осадки - литоральной области.
Осадки, образующиеся в литорали (прибрежной полосе, затопляемой при приливе и освобождаемой от воды при отливе) отличаются большим разнообразием. Состав и строение их сильно меняются в зависимости от морфологии берегов и характера слагающих их пород. У обрывистых скальных берегов, сложенных крепкими породами, накапливаются крупные глыбы, отчленяемые от берега в результате абразии. Поверхность этих глыб, сглаженная морским прибоем, часто бывает источена сверлящими моллюсками, укрывающимися от действия прибоя в каменных норках, или покрыта раковинами брюхоногих моллюсков — пателл и усоногих рачков — балянусов (морских желудей), которые прочно присасываются к скалам и не страшатся силы прибоя.
На абразионных террасах, образующихся у крутых берегов, накапливается галечник, состоящий из хорошо скатанной гальки. Форма гальки зависит от текстуры пород, из которых она образуется. Породы массивной текстуры окатываются в виде яйцевидной или шаровидной гальки, слоистые породы при окатывании дают плоскую гальку.
При размыве берегов, сложенных рыхлыми породами, на пляже накапливается песок или гравий. На участках побережья Черного моря около Одессы пляж покрыт тонко измельченной битой ракушкой, образующейся в результате разрушения слагающих берег известняков-ракушечников. У отлогих берегов происходит накопление тонкозернистого песчаного или илистого материала. Поверхность песчаных пляжей часто бывает покрыта знаками ряби, или волноприбойными знаками, представляющими собой удлиненные изогнутые валикообразные возвышения с симметричными склонами и острым гребнем.
В илистых осадках хорошо запечатлеваются следы, оставляемые различными животными, проходящими по ним во время отлива, а при приливе они покрываются новым слоем осадка и таким образом захороняются. Благодаря этому на плоскостях напластований глинистых пород иногда можно обнаружить следы ископаемых животных, а также следы ползания моллюсков, червей и других беспозвоночных.
Кроме терригенных осадков, играющих основную роль при образовании отложений в литорали, здесь могут накапливаться такжеорганогенные и химические осадки. На заболоченных морских побережьях создаются благоприятные условия для, образования торфа. Особенно велико значение торфообразования в субтропических областях, где морские побережья на значительном протяжении представляют собой своеобразные болота с зарослями мангровой растительности. Во время прилива эти прибрежные болота заливаются водой, и над поверхностью воды возвышаются только зеленые кроны и воздушные корни мангров.
Образующиеся осадки богаты органическим веществом и при определенных условиях могут превратиться в угли. Характерными признаками угольных залежей, образовавшихся в условиях прибрежно-морских болот, является их большая протяженность и выдержанная мощность. Угольные бассейны такого типа называют паралическими. Примером подобного бассейна является Донбасс.
Иногда в литоральной зоне происходит накопление органогенных известковых осадков — скоплений битой ракуши, намываемой в виде берегового вала или же в виде осадков, образующихся на дне за счет отмирания сообществ различных организмов с известковым скелетом (моллюсков, мшанок, кораллов, известковых водорослей).
Химические осадки образуются в литорали сравнительно редко. Они встречаются в прибрежной полосе морей в области жаркого и сухого климата, в воде которых содержится значительное количество извести. При выпадении ее из воды происходит образование известкового осадка, характеризующегося оолитовым строением. Известковые оолиты образуются за счет отложения извести вокруг мелких песчинок, находящихся в воде во взвешенном состоянии и служащих центрами кристаллизации. Подобные оолитовые известковые осадки образуются в настоящее время вблизи берега Красного моря, у побережья Флориды, в юго-восточной части Каспия, у берега Аральского моря и в других местах. Известны они и в ископаемом состоянии в виде оолитовых известняков.
Наиболее благоприятными условиями для выпадения химических осадков являются заливы и лагуны, почти или полностью утратившие сообщение с открытым морем.
27. Осадки шельфа.
Еще большим разнообразием отличаются осадки, образующиеся в области шельфа, т. е. в области материковой отмели, продолжающейся до глубины 200 м. Среди них известны осадки терригенные, органогенные и химические. На характер осадконакопления в этой области в основном оказывает влияние гидродинамический режим бассейна и рельеф дна, а также количественный и качественный состав донной фауны.
Терригенные осадки в области шельфа представлены песками или илами. Грубообломочный материал в составе шельфовых отложений встречается крайне редко и нетипичен для этой области. Распределение осадков на дне обычно подчиняется основной закономерности — уменьшению крупности зерна по мере удаления от берега, но часто бывает гораздо более сложным в зависимости от рельефа дна и наличия донных течений. Переход от песков к илам совершается постепенно и осуществляется на различных глубинах. Так, в Черном море граница между областями отложения песков и илов проходит на глубине от 25 до 50 м, а в океанах спускается до 100 —150 м.
В прибрежной части шельфа на поверхности осадка также могут образовываться знаки ряби, так как при сильных волнениях волны проникают на глубину до 100 м и более. Поверхность осадка часто бывает испещрена ходами червей — илоедов. Сохраняются на ней следы ползания моллюсков, морских ежей, плеченогих. Все эти признаки, если их удается обнаружить в ископаемом состоянии на поверхности напластования пород, служат надежным указанием на мелководные условия их образования.
28. Осадки батиальной области.
В отличие от осадков мелководной области (шельфа и литорали) осадки батиальной области, распространяющиеся до глубины 3000 м, характеризуются большой однородностью. Среди них резко преобладают тонкозернистые терригенные осадки — илы, имеющие в зависимости от своего состава и среды различные цвета и выделяющиеся поэтому под названием синего, красного и зеленого ила. Подчиненное значение имеют здесь органогенные осадки, возникающие главным образом за счет накопления раковин планктонных организмов, миллиарды которых заселяют поверхностные зоны воды, а также илы, образующиеся из вулканического материала.
Синий ил состоит из тончайших иловатых и глинистых частиц с небольшой примесью кальцита в виде раковин микроскопических планктонных организмов и мельчайших выделений сернистого железа. Он обладает запахом сероводорода. Цвет ила (голубоватый или темно-серый) обусловлен образованием осадка в восстановительной среде — при недостатке кислорода и большом количестве органического вещества. Верхняя часть осадка иногда имеет буроватый цвет вследствие окисления находящегося в нем железа. Синие илы широко распространены в области континентального склона, выстилая его дно до самого подножия и заходя также в область океанического ложа до глубин 5000 м.
Красный ил значительно менее распространен. По своему составу он очень близок к синему, но окрашен окислами железа в красный, бурый или желтый цвет. Он встречается у берегов Бразилии, Китая и у некоторых других побережий, откуда реки сносят огромное количество красноцветных продуктов латеритного выветривания. Таким образом, красный ил представляет собой местную разновидность синего, образующуюся в результате переотложения продуктов выветривания горных пород на суше, происходящего в условиях жаркого влажного климата.
Зеленый ил представляет собой относительно более грубозернистый песчано-глинистый осадок, зеленый цвет которого обусловлен присутствием большого количества зерен минерала глауконита; иногда в нем встречаются желваки фосфорита. Зеленый ил распространен главным образом в верхней части континентального склона, иногда заходит в область шельфа (до глубины 80 м), в редких случаях наблюдался на значительно больших глубинах — до 4000 м.
Вулканический ил, отличающийся остроугольной формой зерен и присутствием обломков вулканического стекла, темных силикатов, полевых шпатов и др., образуется вблизи вулканических островов и подводных вулканов и потому имеет ограниченное распространение на дне океанов. Он встречается в Атлантическом океане вблизи Исландии, у западного побережья Тихого океана (берега Камчатки, Японии, Индонезии). Глубина отложения вулканического ила может быть различна и зависит от рельефа дна.
Из органогенных илов в области батиали распространены коралловые и фораминиферовые илы.
Коралловый ил встречается в экваториальной полосе Тихого и Индийского океанов вблизи коралловых островов, за счет разрушения которых он образуется. Волны, омывая коралловые рифы, разрушают их и раздробляют обломки до мельчайших размеров. Вода вокруг коралловых рифов после сильных штормов бывает настолько мутной, что получила название кораллового молока. Осаждение этого тонко раздробленного материала приводит к образованию тонкозернистого известкового осадка — кораллового ила.
Фораминиферовый ил по внешнему виду представляет собой мелоподобный довольно рыхлый осадок белого или желтого цвета. В нем наряду с тонкозернистым обломочным материалом содержится большое количество известковых раковинок микроскопических планктонных фораминифер. Это животные из типа простейших, обладающие, несмотря на простоту организации своего тела, состоящего из одной клетки, довольна сложно построенной раковиной.
Большинство фораминифер являются донными животными, передвигающимися по дну при помощи тончайших выростов протоплазмы, называемых ложноножками. Среди них обильны и планктонные формы, парящие в воде, независимо от глубины-бассейна. Раковинки этих организмов в большом количестве попадают в осадки любой зоны моря. Однако в мелководных отложениях удельный вес фораминифер, как компонентов осадка, очень невелик по сравнению с массой выпадающего здесь терригенного материала. С удалением от берега значение планктонных форм в составе осадков все время возрастает, так как уменьшается количество терригенных частиц. На огромных пространствах океанического ложа вдали от берегов планктонным организмам принадлежит уже основная роль в формировании осадков.
29. Осадки океанического ложа.
Среди органических илов, образующихся на дне океанов на глубинах свыше 3000 м, различают известковые (глобигериновые и птероподовые) и кремнистые (радиоляриевые и диатомовые).
Кроме органических илов, в глубинах океана большим распространением пользуется так называемая красная океаническая глина.
Глобигериновый ил представляет собой разновидность фораминиферового ила и сложен почти нацело микроскопическими раковинками фораминифер — глобигерин и мельчайшими известковыми пластинками, так называемыми кокколитами, на которые распадается наружная оболочка (панцирь) одноклеточных планктонных водорослей — кокколитофорид. Примесь терригенного материала в глобигериновом иле обычно крайне невелика, но иногда может быть и значительной, поскольку состав органических илов сильно зависит от физико-географических условий и гидродинамического режима бассейна. Низшим пределом распространения глобигеринового ила принимают изобату в 4000 м. Ниже этого уровня глобигериновый ил не осаждается, так как тонкие раковинки глобигерин растворяются на .больших глубинах, где слои морской воды недонасыщены СаСО3.
Птероподовый ил отличается от глобигеринового присутствием большого количества раковинок крылоногих моллюсков — птеропод, имеющих форму фунтика; наряду с ними в иле содержатся также раковины глобигерин и других планктонных -фораминифер. Птероподовые илы распространены значительно меньше, чем глобигериновые, и обычно находятся ближе к берегу.
Общая площадь распространения известковых илов составляет около 128 млн. км², или около 45% всей площади ложа Мирового океана.
Диатомовый ил представляет собой осадок, состоящий преимущественно из кремневых панцирей микроскопических водорослей — диатомей или диатомовых, присутствуют в нем также кремневые раковинки других планктонных организмов (радиолярий), глинистые частицы и незначительная примесь карбонатов. По внешнему виду диатомовый ил представляет собой рыхлый желтый, белый или сероватый осадок. Распространен он на глубинах от 1000 до 4800 м; в отличие от известковых диатомовые илы встречаются главным образом в высоких широтах, вокруг Антарктики и на севере Тихого океана, что объясняется преобладающим развитием флоры диатомовых в холодных водах, откуда они извлекают кремнезем для построения своих панцирей. Общая площадь распространения диатомовых илов составляет 23,5 млн. км², или около 8% общей площади океанического дна
31. Вулканизм. Продукты вулканических извержений.
Твердые продукты. Большинство вулканов одновременно с лавой выбрасывают огромное количество твердых продуктов. Некоторые исследователи, в частности английский вулканолог Тиррель, считают, что количество твердых продуктов в десятки, а то и в тысячи раз превышает количество лавы. Твердые продукты представляют собой обломки самой различной величины - от долей миллиметра до нескольких метров в диаметре. Провести точную грань между жидкими и твердыми продуктами не всегда удается, так как жидкая капелька лавы быстро застывает в воздухе и падает на землю в виде твердого шарика.
Твердые продукты вулканизма подразделяются по величине обломков на следующие типы: 1) вулканический пепел, пыль; 2)вулканический песок; 3) вулканические камешки (дапилли); 4) вулканические бомбы; 5) вулканические глыбы. Все эти продукты извержения образуются за счет раздробления при взрывах застывшей лавы прежних извержений, а также осадочных и магматических пород, слагающих жерло вулкана. Чём больше взрывная волна, тем больше количество твердых продуктов извержения; их очень много при извержениях бандайсанского, катмайского и пелейского типов и относительно мало при извер¬жениях исландского и гавайского типов.
Вулканический пепел представляет собой мельчайшие (от долей до миллиметра) остроугольные обломки пемзы, стекла, различных минералов, видимые только под микроскопом. Цвет вулканического пепла самый разнообразный. Из камчатского вулкана Ксудач в 1907 г. был выброшен пепел желтого цвета, часть пепла вулкана Кракатау имела красный цвет. Вулканический пепел выбрасывается иногда в огромных количествах. При извержении вулкана Ксудач его было выброшена около 3 км³. Еще большее количество пепла (около 20 км³) было выброшено при извержении вулкана Катмай (1912 г.).
Пепел может распространяться на очень большие расстояния от кратера вулкана, так как при взрыве он выбрасывается в высокие слои атмосферы, где разносится воздушными течениями. Предполагается, что вулканический пепел из вулкана Кракатау дважды облетел земной шар, в связи с чем в Европе в последующие годы выпадали дожди красного цвета.
Скорость перелета пепла достаточно большая; во время извержёния вулкана Аски в Исландии через 12 часов после извержения пепел оказался на западном берегу Норвегии, а еще через 10 часов долетел до Стокгольма, т. е. скорость его переноса достигала 80—100 км/час.
Пласты пепловых пород, накопившиеся в результате прошлой деятельности ныне потухших вулканов, встречаются очень часто, причем иногда в значительном удалении от вулкана. Например, пеплы вулканов, извергавшихся в Закарпатье, были встречены к северу от Карпат в Подолии, а пеплы кавказских вулканов встречаются в Воронежской области. Толщина пластов этих пород достигает иногда нескольких метров.
Вулканический песок содержит зерна, более крупные, чем пепел (от 1—5 мм до горошины); состоит он также из мелких перетертых частиц раздробленной лавы и боковых пород; при осаждении обычно бывает перемешан с пеплом.
Из кратера вулкана в большом количестве выбрасываются и более крупные, чем песок и пепел, обломки самых различных размеров — вулканические бомбы. Все они, как правило, угловаты и очень различны по составу.
Во время извержения горы Вулькано однажды была выброшена глыба объемом 25 м³ и весом 68 т. В большом количестве обломки выделяются обычно в первую фазу извержения, когда происходит прорыв основного жерла, затем к ним примешиваются во все возрастающем количестве лапилли и лавовые бомбы. Обломки вместе с вулканическим песком и пеплом скапливаются на склонах вулкана у его подножия и главным образом в рытвинах и канавах, бороздящих склон.
Вулканокластические породы. Весь обломочный материал, выбрасываемый из вулкана, получил название вулканокластического («клястикос» по-гречески — раздробленный). При осаждении, уплотнении и затвердевании этого обломочного материала образуются вулканические породы, которые по способу образования, количеству и размерам обломков и характеру цемента разделяются на туффиты и туфы.
Туффиты осаждаются в водной среде, т. е. в морях и озерах; большинство их формируется при подводных извержениях вулканов. Туффиты бывают часто хорошо слоисты. Они содержат примесь терригенного или органогенного материала, иногда в них встречаются обломки фауны или отпечатки морских животных. В составе туффитов преобладает вулканический материал, а структура, текстура и способ отложения их соответствуют таковым нормальной осадочной породы. Так же как садочные породы обломочного происхождения, туффиты подразделяются по величине обломков на пепловые туффиты, туфопесчаники, туфобрекчии и туфоконгломераты.
Туффы подразделяются по величине обломков на пелитовые и псаммитовые туфы; а по составу на туфы кислых. Средних и основных пород.
Туфы так же как и туффиты , часто содержат примесь материала не вулканогенного происхождения, смытого или сорванного со склонов, а также выброшенного из кратера
ВУЛКАНИЗМ.
По современным представлениям, вулканизм является внешней, так называемой эффузивной формой магматизма[1] - процесса, связанного с движением магмы из недр Земли к ее
поверхности. На глубине от 50 до 350км, в толще нашей планеты образуются очаги расплавленного вещества - магмы. По участкам дробления и разломов земной коры, магма поднимается и изливается на поверхность в виде лавы (отличается от магмы тем, что почти не содержит летучих компонентов, которые при падении давления отделяются от магмы и уходят в атмосферу.
32. Глубинный магматизм.
МАГМАТИЗМ (а. magmatism; Н. Magmatismus; ф. magmatisme; и. magmatismo) — совокупность процессов выплавления магмы, её эволюции, перемещения, взаимодействия с твёрдыми породами и застывания. Магматизм — одно из важнейших проявлений глубинной активности Земли. С изменением геодинамики изменяется тип магматизма, который, в зависимости от геологической истории и приуроченности к той или иной структуре земной коры, подразделяется на геосинклинальный, орогенный, платформенный и областной тектоно-магматической активизации. По глубине проявления (застывания магмы) различают магматизм абиссальный, гипабиссальный, субвулканический, поверхностный (вулканизм), а по составу — ультраосновной, основной, средний, кислый и щелочной (см. Магматические горные породы). По вещественному составу выделяют также океанический и континентальный магматизм.
33.Дифференциация магмы. ??????????????????
34.Форма интрузивных магматических тел.
По своей форме и размерам интрузивные магматические тела весьма разнообразны. Их форма и размеры зависят от количества внедряющейся магмы, состояния вещества, энергии внедряющегося тела, характера и типа вмещающих магму пород. Различают два типа магматических тел. При образовании тел первого типа энергия магмы, или способность ассимиляции, настолько велика, что она при внедрении почти совершенно не считается с вмещающими породами. Она их или раздвигает и заставляет приспособиться к своей форме, или поглощает. Формы таких магматических тел зависят почти целиком от состава магмы и могут быть названы идиоморфными.
Второй тип магматических тел образуется в случае приспособления магмы к условиям залегания окружающих пород. В этом случае магма заполняет трещины, пустоты, внедряется в ослабленные зоны между отдельными пластами и т. д. Тела первого типа обычно тесно связаны с основным магматическим очагом и представляют собой своеобразные выступы этого очага. Тела второго типа соединяются с магматическим очагом обычно при помощи канала, часто именуемого корнем интрузивного тела.
Интрузивные тела, внедренные в осадочные породы земной коры в соответствии с условиями залегания последних, называются конкордантными, т. е. согласными. Другие тела разрывают и пересекают осадочные породы и контуры их не совпадают с очертаниями вмещающих пород. Такие тела называются дискордантными, т.е. несогласными.
Форма интрузивного тела и его строение зависят в значительной мере от глубины, на которой происходит застывание. Интрузивы, застывшие на большой глубине, носят название абиссальных. Магматические тела, образовавшиеся на меньших глубинах от поверхности, носят название гипабиссальными, или полуглубинных, тел.
Абиссальные тела имеют обычно большие размеры и более тесную связь с магматическим очагом. Остывание магмы в них идет медленно, газы в значительной мере сохраняются, в связи с чем кристаллизация вещества проходит полностью и создаются породы с крупно- и среднекристаллическими структурами. Среди абиссальных пород наибольшим развитием пользуются граниты, гранодиориты, диориты, габбро, пироксениты и перидотиты. Форма магматических абиссальных интрузий весьма различна; наиболее характерны батолиты, гарполиты, штоки, этмолиты и хонолиты.
Батолиты —огромные магматические тела часто неправильной формы, застывшие глубоко в толще земной коры. Стенки батолитов чаще всего имеют крутые наклоны в стороны от центральной части массива, при этом тело обычно расширяется книзу, и на больших глубинах батолиты своими корнями тесно связаны с магматическим очагом. Батолиты образует в основном кислая магма (граниты и гранодиориты). Обычно батолиты достигают десятков километров в поперечнике, но бывают и более крупные, часто их длина намного больше ширины. На геологической карте Казахстана, Урала или Центрального Кавказа отчетливо видны размеры батолитов.
Гарполиты представляют собой огромные тела вытянутые между пластами вмещающих пород. Образовались они также на большой глубине, невдалеке от магматического очага. Причина образования их, т. е. природа растекания магмы в горизонтальном направлении, остается не вполне ясной. Некоторые пытаются объяснить это следующим образом: когда магма устремляется вверх, то в верхних частях магматического очага создается некоторое разрежение материи, т. е. потенциальная пустота; вышележащие, покрывающие магму, породы опускаются в эту «пустоту», и в них самих по плоскостям напластования создаются разреженные участки, в которые и нагнетается движущаяся в горизонтальном направлении магма как кислого, так и основного состава. В разрезе гарполит по форме напоминает серп, с чем и связано его название — «серповидный камень».
Штоки представляют собой интрузивные тела площадью до 100 км², изометрической в плане формы, обычно вытянутые в вертикальном направлении.
Этмолит —неправильной формы тело, расширяющееся кверху на подобие огромной воронки, сложенное обычно также кислыми породами.
Все перечисленные интрузивные тела характерны для больших глубин, но их верхние части иногда подходят довольно близко к поверхности. Большинство этих тел, за исключением гарполитов, являются дискордантными, т. е. совершенно не считаются с залеганием вмещающих пород. Форма их зависит целиком от физического состояния и химического состава магмы
35. Складчатые тектонические движения и нарушения.
Складчатые нарушения вызваны главным образом тангенциальнм напряжением. В большинстве случаев образование их связано с уплотнением или сжатием вещества Земли. В отдельных случаях тангенциальные или косо направленные напряжения тектонических движений могут разложиться на горизонтальные и вертикальные вектора сил и тогда складчатые деформации могут возникнуть непосредственно от влияния вертикальных сил. Вполне возможно, что в основе многих тангенциальных направлений лежат также вертикальные движения, передающие напряжения от глубинных течений.
Складчатые нарушения морфологически подразделяются на два основных типа: выпуклые и вогнутые. В случае горизонтального среза в ядре выпуклой складки располагаются более древние по возрасту пласты, а на крыльях – более молодые. Вогнутые изгибы, наоборот, имеют в ядре более молодые отложения. В складках выпуклые крылья обычно наклонены в стороны от осевой поверхности.
36. Типы складчатости.
В каждом складчатом районе встречаются различные по форме складки, но обычно какой-то вид их преобладает, что и определяет общий характер структуры. Например, для южного склона Большого Кавказа весьма характерны изоклинальные складки, поэтому этот район называется районом развития изоклинальной складчатости.
По характеру складок выделяют районы с прямой, веерообразной, брахиантиклинальной, куполовидной, диапировой складчатостью. Тип складчатости является одним из самых главных признаков, позволяющих выделить наиболее крупные структурные элементы земной коры, такие, как геосинклинали, платформы и промежуточные между ними области —краевые прогибы.
В геосинклиналях складки заполняют все пространство путем непрерывного чередования выпуклых и вогнутых форм. В связи с этим В. В. Белоусов складчатость геосинклиналей называет полной складчатостью, т. е. заполняющей все пространство. Этот тип складчатости называется также линейной складчатостью, так как отдельные складки прослеживаются на больших расстояниях. Складки в геосинклинальных областях очень часто осложнены различными дизъюнктивными нарушениями (разрывами).
В областях с линейной складчатостью можно выделить следующие типы складчатости:
Коробчатая складчатость развита на тех участках складчатой области, где напряжения проявились с меньшей силой или распространены массивные, трудно поддающиеся смятию породы. Для этой складчатости характерны сундучные антиклинали и коробчатые синклинали с плоским замком и более крутыми крыльями.
Гребневидная складчатость наиболее типична для крупных прогибов, часто развитых на границе геосинклиналей и платформ и именуемых передовыми или краевыми прогибами, или для межгорных прогибов. Эта складчатость характеризуется узкими сжатыми антиклиналями и широкими плоскими синклиналями коробчатого типа. Кроме того, для этого типа характерны диапировые складки. Такие складки образуют четкообразные или кулисообразные сочетания. Подобная складчатость развита в Предкавказском краевом прогибе, Куринском межгорном прогибе, Предкарпатском краевом прогибе и др.
Для платформы весьма характерны крупные своды и впадины, созданные колебательными движениями. Это крупные плоские впадины — синеклизы типа Московской, ширина которой достигает нескольких сотен километров, а наклон крыльев измеряется секундами, и крупные своды — антеклизы типа Скандинавской.
Из складчатых форм на платформах встречаются флексуры, плакантиклинали и плакосинклинали, купола и чаши. Все эти складки не заполняют целиком пространства платформы, где остается много участков с горизонтально залегающими пластами, в связи, с чем складчатость платформ В. В. Белоусов предложил называть прерывистой.
37.Эндогенные и экзогенные складки.
Эндогенные складки. Уже само название складок в этой классификации указывает на различные причины их образования.
Складки сжатия образовались вследствие сокращения размера данного отрезка земной коры и объясняются в большинстве случаев горизонтальным или наклонным движением отдельных блоков земной коры. Пластичные породы, находящиеся между двумя сближающимися блоками, испытывают смятие по типу смятия листов бумаги, зажатых в тиски. Подобному способу образования складок еще совсем недавно придавали самое большое значение.
В настоящее время эта теория образования складок вызывает много возражений. Некоторые исследователи, например В. А. Магницкий и Ю. А. Косыгин, считают, что складки сжатия могут образоваться при прогибании земной коры, в результате которого часть пласта, занимая положение хорды, сокращает свою длину, что и вызывает коробление пласта, т. е. смятие в складки.
Складки свободного скольжения под влиянием силы тяжести образуются следующим образом. На каком-то поднятии, возникшем вследствие колебательных движений, пласты осадочных пород начинают под влиянием силы тяжести соскальзывать от центра поднятия в сторону прогиба. Встречая сопротивление пластов, залегающих в осевой части прогиба, они и сминаются в складки.
Складки раздавливания образуются под влиянием вертикальных сил, идущих снизу. В участках максимального приложения этих сил создается поднятие, в сводовых частях которого происходит раздавливание пород и растекание их от центра поднятия к периферии. Это растекание, так же как и в случае свободного скольжения, вызывает на склонах поднятия образование складок.
Диапировые складки образуются следующим образом. Пласты, в составе которых принимает участие пластичное вещество, например соль, сминаются в пологие складки. Своды антиклинальных складок размываются, а в синклиналях накапливается дополнительное количество осадочного материала, снесенного со свода антиклинали.
В связи с этим над пластом соли возникает разность нагрузок, а следовательно, и различное давление, вследствие которого соль в области синклиналей начинает раздавливаться и перетекать в своды антиклиналей. Здесь она приподнимает пласты, иногда образуя в них дополнительно более мелкие складки, а затем устремляется по какой-либо трещине, обычно характерной для сводов антиклиналей, расширяет ее и образует штокообразное тело, которое нередко выходит на поверхность Земли.
Отраженные складки образуются в осадочном чехле при неравномерном движении отдельных блоков фундамента. Эти складки, по-видимому, имеют широкое распространение и преобладают на платформах.
Магматогенные складки образуются вследствие давления магмы на осадочные .породы при ее внедрении в земную кору. Эти складки бывают обычно локальными, одиночными, в зависимости от размеров магматического тела занимают ограниченную площадь.
Метаморфогенные складки (складки, связанные с метаморфизмом пород) в настоящее время изучены еще очень слабо. Они образуются как в самой метаморфизующейся толще, так и в окружающих ее породах вследствие увеличения объема метаморфизующейся породы от нагревания или вследствие химических реакций, вызывающих также увеличение объема
Экзогенные складки. Складки этого типа часто называются атектоническими, что подчеркивает их нетектоническое происхождение, но морфологически они нередко бывают неотличимы от складок тектонических. Экзогенные складки образуются самыми различными способами. Антиклинальные складки облекания образуются вследствие того, что осадок, накапливающийся в море на поверхности какого-то резкого выступа морского дна, образует изогнутый пласт куполовидной формы. Соответственно осадок, выполняющий впадину в нижних частях, образует синклинальную складку облекания.
Складки выпирания образуются на дне долин или котловин, так как глинистые пласты могут выдавливаться по типу диапировых складок на дно, где они ничем не перекрыты и давление на них поэтому равно нулю. Такие складки выпирания описывались в долине р. Волги.
Складки уплотнения образуются в неоднородных породах, состоящих из глин, в которых включены более плотные породы типа песчаников или известняков. Глины, уплотняясь, сжимаются и образуют изгиб вокруг линз неуплотняемой породы.
Складки разбухания, наоборот, возникают в связи с расширением некоторых минералов при перекристаллизации. Например, ангидрит, переходя в гипс, увеличивается в объеме. При этом он давит на окружающие породы, и в последних могут образоваться мелкие складки, именуемые складками разбухания.
Складки оползневые выявляются наиболее отчетливо. Оползень, сползая по склону, давит своей массой на породы, расположенные в нижней части склона. В этих породах образуются мелкие, очень часто косые или опрокинутые складочки. Особенно интенсивно выражены складки при подводных оползнях, в морских или речных осадках, еще не утративших своей пластичности. Подобные складки можно в большом количестве наблюдать как в древних флишевых отложениях Кавказа, Карпат и др., так и в современных оползневых районах.
Складки обрушения образуются на дне карстовых воронок, пещер и других полостей в земной коре. Они обрисовывают форму поверхности дна указанной полости.
Ледниковые складки (гляциодислокации) являются наиболее крупными дислокациями экзогенного происхождения. Они создаются ледниками, которые, сползая с гор, сдавливают рыхлые отложения, в результате чего последние могут приобретать складчатые формы. Древний ледник, спускавшийся с севера Евразии, в ряде мест произвел крупные смятия четвертичных и более древних отложений. Так, например, на правом берегу Днепра, в районе г. Канева на площади 20*5 км наблюдаются косые и опрокинутые в юго-западном направлении складки. Во многих местах они разорваны и надвинуты друг на друга.
Складки экзогенного происхождения в целом занимают небольшую площадь, не распространяются на глубину и по сравнению со складками эндогенного происхождения играют ничтожную роль в структуре земной коры.
38. Дизьюктивные тектонические нарушения(сбросы, взбросы, надвиги).Системы нарушений. ????????????
39.Время, скорость образования разрывных нарушений.
Генетически глубинные разломы связаны, по мнению В. Е. Хаина, с колебательными движениями. Среди разрывных нарушений выделяются нарушения, образовавшиеся за короткий промежуток времени или мгновенно, и нарушения, образование которых происходило в течение длительного периода.
В земной коре можно обнаружить многочисленные нарушения в виде трещин, сбросов, надвигов и других форм, морфологически неотличимые от тектонических, но имеющие совершенно иную природу. Эти нарушения связываются с экзогенными факторами и в отличие от собственно тектонических, т. е. обусловленных внутренними силами, называются атектоническими.
Таким образом, все нарушения земной коры можно подразделить на две группы: атектонические, или экзогенные, и тектонические, или эндогенные.
Среди атектонических нарушений, обычно не рассматриваемых в тектонических работах, выделяют такие, которые обязаны своим происхождением деятельности человека. Во время разработки карьеров и подземных выработок, при взрывах в горных породах образуются трещины, а иногда провалы отдельных блоков, напоминающие грабены. Всё это искусственные атектонические нарушения.
Более многочисленны атектонические нарушения, связанные с естественными природными причинами. В предыдущих разделах отмечались изменения земной поверхности, связанные с физическим выветриванием. В процессе этих изменений могут образовываться многочисленные трещины, а иногда и складки. Таковы, например, нарушения, связанные с замерзанием воды в зоне многолетней мерзлоты. Многочисленные нарушения вызывают оползни. В оползневых районах часто большие площади бывают покрыты густой сетью трещин. Отдельные оползневые тела создают полное впечатление настоящих сбросовых нарушений, а в ряде случаев и надвигов.
Еще большим сходством с «настоящими» тектоническими нарушениями обладают нарушения, связанные с деятельностью льда, так называемые гляциодислокации. Особенно отчетливо они выявляются на правом берегу Днепра в районе г. Канева. Здесь можно видеть ряд надвигов и сбросов, образование которых связано с давлением ледника на выступ крутого берега древней долины Днепра. Эти нарушения настолько близки по внешнему виду к настоящим тектоническим, что долгое время вызывали ожесточенные споры между сторонниками их тектонического и гляциального происхождения. И только бурение, вскрывшее под этими дислокациями ненарушенные слои, доказало их ледниковое происхождение.
В заключение раздела о разрывных нарушениях земной коры приведем их генетическую классификацию:
I. Тектонические нарушения
1. Связанные со .сжатием вещества земной коры и ее складчатостью: трещины скола, взбросы, надвиги, шарьяжи, кливаж.
2. Связанные с растяжением вещества земной коры: трещины разрыва, сбросы, грабены.
3. Связанные с вулканизмом: разрывы, сжатия, грабены (кальдеры).
4. Связанные с землетрясениями: трещины разрыва, сдвиги, сбросы, грабены.
5. Связанные с метаморфизмом: трещины сжатия и растяжения.
II. Атектонические нарушения.
А. Искусственные:
1. Связанные со взрывами и ударами.
2. Связанные с обрушениями.
Б. Естественные:
1. Связанные с обвалами и оползнями.
2. Связанные с физическим выветриванием.
3. Связанные с движением и нагрузкой льда.
4. Связанные с физико-химическим преобразованием осадка (трещины высыхания и уплотнения).
Из приведенной классификации следует, что все эндогенные процессы (складчатость, колебательные движения, вулканизм, землетрясения, метаморфизм), так же как и многие экзогенные, способны вызывать образование разрывных нарушений в земной коре. Амплитуда и характер этих нарушений зависят как от силы и характера воздействующего фактора, так и от состояния земной коры в данном участке. Формы тектонических нарушений, вызванные различными факторами, бывают часто весьма сходными и морфологически неотличимыми. Даже такие различные факторы, как ледниковая нагрузка и эндогенные силы, могут давать сходные по форме нарушения. Поэтому определить природу того или иного нарушения очень трудно, а следовательно, построение и особенно применение генетической классификации связано с большими затруднениями.
40. Изучение тектонических нарушений.
Практическое значение изучения тектонических форм очень велико. Невозможно себе представить поиски и разведку, а также эксплуатацию полезных ископаемых без знания закономерностей проявления тектонических нарушений. Допустим, что происходит разработка угольного пласта. Пласт идет почти горизонтально и вдруг исчезает. Можно было бы прекратить работу на данном участке, но оказывается, что данный пласт угля исчез не бесследно, а переместился по сбросу на определенное количество метров. Изучив характер нарушения и его амплитуду, можно предсказать, где обнаружится продолжение разрабатываемого пласта.
Многие руды располагаются вдоль трещин, поэтому, правильно определив систему расположения трещин в данном районе, можно выявить нахождение всех рудных месторождений. Скопление нефти обычно бывает приурочено к сводам антиклинальных складок, поэтому первоочередная задача геолога, ищущего месторождение нефти, — выявление антиклинальных складок в земной коре. При поисках месторождений артезианской воды приходится, наоборот, выявлять и изучать синклинальные складки. Таким образом, выявление и изучение тектонических нарушений необходимы при поисках и разведке всевозможных полезных ископаемых.
41. Метаморфизм горных пород.
Общая характеристика и основные факторы метаморфизма
Метаморфизм — преобразование горных пород под действием эндогенных процессов, вызывающих изменение физико-химических условий в земной коре. Преобразованию могут подвергаться любые горные породы — осадочные, магматические и ранее образовавшиеся метаморфические. В физико-химических условиях, отличных от тех, в которых образовались горные породы, происходит изменение их минерального состава, структуры и текстуры. Изменение минерального состава при метаморфизме может протекать изохимически, т.е. без изменения химического состава метаморфизуемой породы, и метасоматически, т. е. со значительным изменением химического состава метаморфизуемой породы за счет привноса и выноса вещества. Изменение структуры и текстуры пород обычно происходит в процессе перекристаллизации вещества. Особенность метаморфических процессов заключается в том, что они протекают с сохранением твердого состояния системы, без существенного расплавления пород. Лишь при определенных физико-химических условиях метаморфизм сопровождается частичной или полной кристаллизацией исходных пород. Процессы подобного характера объединяются под названием ультраметаморфизма.
В зависимости от интенсивности метаморфических процессов наблюдается постепенный переход от слабо измененных пород, сохраняющих состав и структуру исходных разностей, до глубоко преобразованных пород, первичная природа которых практически утрачена.
Метаморфизм представляет собой сложное физико-химическое явление, обусловленное комплексным воздействием температуры, давления и химически активных веществ. Он протекает без существенного изменения химического состава первичных пород
42. Типы и виды метаморфизма.
Различают следующие виды метаморфизма.
Термальный метаморфизм
Температура — важнейший фактор термального метаморфизма, влияющий на процессы минералообразования и определяющий формирование тех или иных минеральных ассоциаций. При повышении температуры резко увеличивается скорость химических реакций и возрастает интенсивность процессов перекристаллизации. Повышение температуры способствует экзотермическим метаморфическим реакциям, идущим с поглощением тепла, вызывает дегидратацию гидроксилсодержащих минералов, декарбонатизацию карбонатов и приводит к образованию высокотемпературных минералов, лишенных конституционной воды. Перекристаллизация в условиях роста температур приводит к появлению более крупнозернистых структур.
Температурный интервал, в пределах которого происходят типичные метаморфические преобразования, согласно данным В. С. Соболева (1970 г.), находится в пределах 300—1000 °С. Ниже 300 °С вследствие резкого падения скорости химических реакций метаморфические превращения почти не происходят или совершаются крайне медленно; верхний предел ограничен температурой начала плавления наиболее распространенных горных пород и отвечает условиям образования магмы.
В общем случае интенсивность преобразований, связанных с воздействием температуры, увеличивается с глубиной залегания пород и ростом продолжительности теплового воздействия. Однако прямой зависимости здесь не существует, поскольку в разных зонах коры значения теплового потока и геотермического градиента различны. Этим объясняется неодинаковая степень температурных преобразований пород, залегающих на сопоставимых глубинах, но в различных областях земного шара.
Динамометаморфизм
Давление — фактор динамометаморфизма. Различают воздействие геостатического (петростатического) давления, которое создается массой вышележащих толщ пород, и направленного давления (стресса), вызываемого тектоническими движениями.
Геостатическое давление способствует реакциям, идущим с сокращением объема твердой фазы, и приводит к образованию минералов с более плотной упаковкой (и большой плотностью). Кроме того, геостатическое давление вызывает повышение температуры плавления минералов, расширяя тем самым интервал температурных преобразований в твердой фазе. В условиях всестороннего давления формируются породы с однородной массивной текстурой.
Направленное давление (стресс) проявляется в деформации пород и приводит к изменению их структурно-текстурных особенностей. Под влиянием стресса минералы в породе приобретают закономерную ориентировку, располагаясь длинными осями и плоскостями спайности перпендикулярно к направлению давления. При этом формируются так называемые сланцевые текстуры, характерные для обширной группы метаморфических пород — сланцев. Кроме того, стресс оказывает каталитическое воздействие на процессы минералообразования, ускоряя или замедляя их, и, вызывая дробление пород, повышает их фильтрационные свойства, что способствует циркуляции метаморфизующих растворов.
Изменения геостатического и направленного давления с глубиной неодинаковы: если первое в общем увеличивается, то второе, наоборот, ослабевает. На глубинах свыше 10 км направленные давления практически не проявляются, поскольку сокращение объема пустотного пространства в условиях высокого геостатического давления приводит к пересыщению породы растворами и преобразованию направленного давления в геостатическое. Однако и геостатическое давление контролируется не только глубиной. Согласно расчетным данным его величина в подошве земной коры не превышает 1300 МПа. Между тем изучение минералов, полученных экспериментальным путем, и сопоставление их с естественными ассоциациями минералов метаморфических пород показывают, что давления при метаморфизме в земной коре могут достигать 2500 МПа. Отсюда следует, что при определенных условиях величина давления зависит не только от массы вышележащих толщ пород, но в значительной степени и от процессов направленного сжатия (в том числе и в горизонтальном направлении), которые вызывают аномальное увеличение давления на относительно небольших глубинах.
Метасоматоз
Химически активные вещества — третий и, вероятно, самый главный фактор метаморфизма, который приводит к изменению химического состава пород. К ним, прежде всего, относятся вода и углекислота; в последнее время не меньшее значение придается водороду — газу, обладающему высокими теплопроводностью и диффузионной способностью. Существенную роль играют также соединения N, Cl, F, B, S и других элементов. В виде растворов сложного состава эти вещества мигрируют через горные породы, оказывая на них метаморфизующее воздействие. Согласно господствующей точке зрения, обоснованной Д. С. Коржинским, А. А. Маракушевым и др., метаморфизующие растворы имеют глубинное (подкоровое) происхождение. Вода, содержащаяся в осадочных породах и освобождающаяся в процессе их высокотемпературного преобразования, не имеет большого значения и обычно не сказывается на общем характере метаморфизма. Основным фактором, по-видимому, являются восходящие горячие растворы, которые диффундируют из недр сквозь мельчайшие пустоты пород и через магматические расплавы, и, обогащаясь минерализаторами, становятся активными агентами метаморфизма. Об огромной роли этих растворов можно судить по тому факту, что в так называемых сухих системах, т. е. в породах, лишенных растворов вследствие малого объема их пустотного пространства, даже при наличии высоких давлений и температур метаморфические преобразования практически не происходят или идут крайне медленно.
Типы и условия проявления метаморфизма
В природных условиях в различных участках земной коры совместно проявляются несколько факторов метаморфизма, однако масштаб их проявления в целом и относительная роль каждого фактора в метаморфическом процессе определяются конкретной геологической обстановкой. По особенностям пространственного размещения и размаху процесса различаются два основных типа метаморфизма: локальный и региональный. Метасоматический метаморфизм может сопровождать метаморфизм любого типа и поэтому развивается как в локальных, так и в региональных условиях.
Локальный метаморфизм контролируется конкретными структурными элементами — разломами, контактами с интрузивными породами, пликативными дислокациями. Образующиеся при этом метаморфические породы связаны постепенными переходами с неметаморфизованными толщами. К локальным формам проявления метаморфизма относятся контактовый и катакластический метаморфизм.
Контактовый метаморфизм проявляется в пределах ореолов химического и термального воздействия интрузий на вмещающие породы. Основными факторами этого метаморфизма являются температура и химически активные вещества. По данным В. С. Соболева, температурный интервал, в котором происходит типичный контактовый метаморфизм, заключается в пределах 550—900 °С. Процесс идет при относительно низких давлениях и широком развитии метасоматоза. Летучие компоненты магмы, проникая в виде растворов и газов в окружающие породы, вступают с ними в реакцию и приводят к резкому изменению их химического состава. Особенно значительны воздействие химических агентов и проявление метасоматоза на контакте вмещающих пород с интрузиями кислого состава; интрузий основных и ультраосновных магм оказывают в основном термальное воздействие на окружающие отложения. В целом величина контактового ореола, степень метаморфизма вмещающих пород в ореоле и характер преобразований зависят от температуры, объема и состава внедрившегося расплава. Типичными породами контактово-термального метаморфизма являются роговики; к породам, образовавшимся в результате контактово-метасоматических процессов (метасоматитам), относятся скарны, грейзены, вторичные кварциты. С метасоматитами связано большое количество месторождений полезных ископаемых (олово, вольфрам, молибден, золото, полиметаллы).
Катакластический метаморфизм, или динамометаморфизм, происходит под действием направленных давлений и заключается в механическом разрушении (дроблении и перетирании) пород — катаклазе. Катакластический метаморфизм проявляется в тех случаях, когда величина направленного давления превышает предел прочности пород. В результате катакластического метаморфизма в чистом виде, без участия температурного фактора и термальных растворов, образуются катакластические породы с различной степенью раздробленности: тектонические брекчии, катаклазиты,-милониты. Однако в чистом виде катакластический метаморфизм происходит редко, поскольку областями его максимального проявления служат зоны глубинных разломов, являющиеся в то же время и основными путями подъема тепла и термальных растворов из недр.
Региональный метаморфизм проявляется на обширных участках и охватывает огромные объемы пород, в пределах которых отсутствуют переходы к неметаморфизованным отложениям. Факторами регионального метаморфизма являются температура, давление и химически активные вещества, действующие совместно. При региональном метаморфизме осуществляются и изохимические и метасоматические процессы. Формирующиеся при этом породы отличаются большим разнообразием — сланцы, гнейсы, кварциты, мраморы, амфиболиты, гранулиты, эклогиты.
Региональный метаморфизм обычно связан с активными геосинклинальными областями, однако в отношении условий его проявления существуют две принципиально различные точки зрения. В соответствии с первой точкой зрения причиной его является длительное, устойчивое прогибание участков земной коры, при котором осадочные и вулканогенные толщи, погружаясь, попадают в условия все более высоких температур и давлений. Однако исследования последних лет показали, что прогибание коры само по себе не является причиной метаморфизма. В прогибах, где нет складкообразовательных движений и других деформаций, обычно отсутствуют и проявления регионального метаморфизма. В Прикаспийской впадине, например, мощность практически неметаморфизованных осадочных отложений достигает 25 км. Эти факты послужили основанием для того, чтобы соотносить региональный метаморфизм с орогенной стадией развития коры, характеризующейся интенсивным складкообразованием, подъемом магматических масс и генетически связанных! с ними термальных растворов. Последняя точка зрения развивается в трудах Д. С. Коржинского, Ю. А. Кузнецова, А. А. Маракушева и завоевывает все большее признание.
В обстановке регионального метаморфизма процессы преобразования пород могут достигать максимальной интенсивности, приобретая характер ультраметаморфизма. Он обычно протекает на большой глубине в пределах складчатых областей, где термодинамические условия допускают частичное или полное переплавление пород. Главнейшие процессы ультраметаморфизма — анатексис, палингенез и гранитизация.
Анатексис — частичное, избирательное выплавление минералов кварц-полевошпатового состава из исходных пород. В различных количествах расплав такого состава может получаться из любых осадочных и пирокластических пород (за исключением карбонатов, эвапоритов и некоторых других).
Палингенез — полное переплавление исходных пород определенного состава с образованием гранитной магмы. Это явление обычно связано с переплавлением гранито-гнейсов и осадочных пород, химический состав которых отвечает гранитам.
Гранитизация — процесс химического и минерального изменения пород любого состава с превращением их в граниты. Согласно Д. С. Коржинскому (1952 г.) и А. А. Маракушеву (1973 г.) в процессе гранитизации исходная порода обязательно проходит стадию магматического расплава. Агентами гранитизации являются растворы, которые вызывают расплавление исходной породы, а затем, диффундируя через расплав, изменяют его состав до состава гранитной магмы. Компоненты гранитов при этом растворяются в образовавшейся магме, а компоненты, «избыточные» по отношению к составу гранитной магмы, выносятся растворами за пределы магматического очага.
43. Практическое значение метаморфизма. ?????????????????
44.Землятрясения.
Наиболее отчетливо действие внутренних сил Земли обнаруживается в явлении землетрясений, под которыми понимаются сотрясения земной коры, вызванные смещениями горных пород в недрах Земли.
Землетрясение — явление достаточно распространенное. Оно наблюдается на многих участках материков, а также на дне океанов и морей (в последнем случае говорят о «моретрясении»). Количество землетрясений на земном шаре достигает нескольких сотен тысяч в год, т. е. в среднем совершается одно два землетрясения в минуту. Сила землетрясения различна: большинство из них улавливается только высокочувствительными приборами —сейсмографами, другие ощущаются человеком непосредственно. Количество последних достигает двух-трех тысяч в год, причем распределяются они очень неравномерно — в одних районах такие сильные землетрясения очень часты, а в других необычайно редки или даже практически отсутствуют.
Землетрясения можно подразделить на эндогенные, связанные с процессами, происходящими в глубине Земли, и экзогенные, зависящие от процессов, происходящих вблизи поверхности Земли.
К зндогенным землетрясениям относятся вулканические землетрясения, вызванные процессами извержения вулканов, и тектонические , обусловленные перемещением вещества в глубоких недрах Земли.
К экзогенным землетрясениям относятся землетрясения, происходящие в результате подземных обвалов, связанных с карстовыми и некоторыми другими явлениями, взрыво газов и т.п. Экзогенные землетрясения могут вызываться также процессами, происходящими на самой поверхности Земли: обвалами скал, ударами метеоритов,падением воды с большой высоты и другими явлениями, а также факторами, связанными с деятельностью человека ( искусственными взрывами, работой машин и т.п.).
Генетически землетрясения можно классифицировать следующим образом:
I. Естественные
Эндогенные: а) тектонические, б) вулканические. Экзогенные: а) карстово-обвальные, б) атмосферные в) от ударов волн, водопадов и т. п.
II. Искусственные
а) от взрывов, б) от артиллерийской стрельбы, в) от искусственного обрушения горных пород, г) от транспорта и т. п.
В курсе геологии рассматриваются только землетрясения, связанные с эндогенными процессами.
В тех случаях, когда сильные землетрясения происходят в густонаселенных районах, они наносят огромный вред человеку. По бедствиям, причиняемым человеку, землетрясения не могут сравниться ни с каким другим явлением природы. Так например, в Японии во время землетрясения 1 сентября 1923 г., продолжавшегося всего несколько секунд, было полностью уничто¬жено 128266 домов и 126233 частично разрушено, погибло около 800 судов, были убиты и пропали без вести 142 807 человек. Более 100 тыс. человек получили ранения.
Описать явление землетрясения необычайно трудно, так как весь процесс длится всего несколько секунд или минут, и человек не успевает воспринять все многообразие перемен, совершающихся за это время в природе. Внимание фиксируется обычно только на тех колоссальных разрушениях, которые появляются в результате землетрясения.