Осадочные горные породы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА

«КАФЕДРА ГЕОЛОГИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА По дисциплине: «ГЕОЛОГИЯ»

Тема: «Осадочные горные породы»

Выполнил: студент группы БСб (до)зу-14−2 (ЦДО) Минтягов Александр Андреевич Проверил: Т. А. Фарносова СОДЕРЖАНИЕ

1. происхождение осадочных горных пород

2. формы залегания ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

3. дислокации осадочных горных пород, их виды

3.1 Пликативные дислокации

3.2 Дизъюнктивные дислокации

4. КЛАССИФИКАЦИЯ ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

4.1 Обломочные породы

4.2 Органогенные породы

4.3 Хемогенные породы

4.4 Породы смешанного происхождения СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.

1. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД Осадочными горными породами называются породы, существующие в термодинамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры и образующиеся в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трех процессов одновременно.

Процесс формирования осадочной горной породы называется литогенезом и состоит из нескольких стадий:

· образование осадочного материала — происходит за счет действия различных факторов — влияния колебаний температуры, воздействия атмосферы, воды и организмов на горные породы и т. д. Все эти процессы приводят к изменению и разрушению пород и объединяются одним термином выветривание.

· перенос осадочного материала — осуществляется главным образом с помощью воды и ветра; кроме них заметную роль в перемещении осадков играют движущиеся ледники, айсберги и прибрежные льды оползни, осыпи, обвалы; а также живые организмы. Чем меньше частицы, тем дальше они могут быть перемещены.

· седиментогенез — накопление осадка. Транспортируемый осадочный материал осаждается в пониженных участках рельефа. Скорость накопления осадка колеблется в очень широких пределах — от долей миллиметра (глубоководные части морей и океанов) до нескольких метров в год (в устьях крупных горных рек).

· диагенез — преобразование осадка в осадочную горную породу. Происходит уплотнение осадка под тяжестью образующихся выше него слоев, обезвоживание, перекристаллизация. Взаимодействие составных частей осадка между собой и окружающей средой приводит к растворению и удалению неустойчивых компонентов осадка и формированию устойчивых минеральных новообразований. Разложение отмерших животных организмов и растений вызывает изменение окислительно-восстановительных и щелочно-кислотных свойств осадка. К концу диагенеза жизнедеятельность бактерий и других организмов почти полностью прекращается, а система осадок — среда приходит в равновесие. Продолжительность стадии диагенеза изменяется в широких пределах, достигая десятков и даже сотен тысяч лет. Мощность зоны осадка, в которой протекают диагенетические преобразования, также колеблется в значительном диапазоне и, по оценке большинства исследователей, составляет 10— 50 м, а в ряде случаев, по-видимому, может быть и больше.

· катагенез — стадия существования осадочной породы в зоне стратисферы. Осадочные породы претерпевают существенные преобразования, сопровождаемые изменением химико-минералогического состава, строения и физических свойств. Основными факторами преобразования пород являются температура, давление, вода, растворенные в ней соли и газообразные компоненты, рН, Еh и радиоактивное излучение. Направленность и интенсивность преобразований в значительной степени определяются составом и физическими свойствами пород. В процессе катагенеза происходит уплотнение пород, их обезвоживание, растворение неустойчивых соединений, а также перекристаллизация и образование новых минералов.

· метагенез — стадия глубокого преобразования осадочной породы в глубинных зонах земной коры — происходит максимальное уплотнение осадочных пород, меняется их минеральный состав, структура. Изменение структуры пород проявляется в укрупнении размера зерен, в упорядочении их ориентировки, перекристаллизации с исчезновением фаунистических остатков. Завершается стадия метагенеза переходом осадочных пород в метаморфические. [4]

2. ФОРМЫ ЗАЛЕГАНИЯ ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД Первичной формой залегания осадочных горных пород является слой, или пласт. Пластом (слоем) называется геологическое тело, сложенное однородной осадочной породой, ограниченное двумя параллельными поверхностями напластования, имеющее примерно постоянную мощность и занимающее значительную площадь. Ряд слоев или пластов, перекрывающих (налегающих) и подстилающих друг друга и объединяющихся по какому-либо признаку (геологическому возрасту, происхождению, петрографическому признаку и т. д.), называют свитой. Слои горных пород можно наблюдать в обнажениях. Обнажением слоев (пластов) горных пород называется выход их на поверхность Земли. Поверхность, ограничивающая пласт снизу, называется подошвой, сверху — кровлей. В серии или пачке пластов кровля нижележащего пласта является одновременно подошвой покрывающего пласта. Толщина пласта называется его мощностью. Обычно различают истинную, вертикальную и горизонтальную мощность. Истинная мощность — кратчайшее расстояние между кровлей и подошвой пласта. Вертикальная мощность — расстояние по вертикали от любой точки кровли до подошвы пласта. Горизонтальная мощность — расстояние по горизонтали от любой точки кровли до подошвы пласта. Мощность пластов может быть относительно постоянной (выдержанной) и непостоянной (изменчивой). При изменении мощности пласта может происходить как его увеличение, так и сокращение вплоть до полного исчезновения — выклинивание.

Пространственное положение пласта характеризуется его простиранием и падением. Простирание — линия пересечения кровли пласта с горизонтальной плоскостью; положение этой линии относительно стран света определяется азимутом простирания. Кровля и подошва слоя, а также любая плоскость внутри слоя, параллельная его кровле и подошве, имеет простирание. Эти простирания будут параллельными между собой. Простирания кровли, подошвы или другой им параллельной плоскости в пределах слоя условно считаются в то же время простиранием слоя.

Падением называется наклон пласта по отношению к горизонтальной плоскости. Падение слоя (кровли, подошвы и любой им параллельной плоскости в пределах слоя) характеризуется направлением падения и углом падения. Направление падения определяется азимутом этого направления. Оно всегда перпендикулярно простиранию слоя. Простирание имеет два азимута, в то время как азимут падения — один. Он отличается от азимутов простирания на 90°.

Под углом падения слоя (его кровли, подошвы или любой плоскости, параллельной им внутри слоя) понимают телесный угол между горизонтальной плоскостью и плоскостью слоя. Телесный угол измеряется линейным углом, образованным перпендикулярами, восстановленными к линии простирания слоя, — один перпендикуляр в горизонтальной плоскости, другой в плоскости слоя.

Азимуты простирания, падения и угол падения называются элементами залегания пласта и определяют его положение в пространстве (рисунок 2.1). Направление, или азимут падения и угол наклона (падения) измеряются в градусах и определяются горным компасом. [1]

Рисунок 2.1 — Элементы залегания слоя

3. ДИСЛОКАЦИИ ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД, ИХ ВИДЫ Первоначальное залегание осадков в большинстве случаев почти горизонтальное. Всякое отклонение пластов от первоначального горизонтального залегания называется дислокацией (нарушением). Дислокации бывают без разрыва сплошности слоев (пликативные дислокации) и с разрывом (дизъюнктивные дислокации). Все дислокации являются результатом движений в земной коре.

3.1 Пликативные дислокации Пликативные дислокации можно разделить на три типа.

1. Моноклинали — обширные территории, сложенные наклонно падающими в одном направлении слоями.

2. Флексуры — крутые перегибы слоев в местах резкого изменения глубины их залегания. При этом разделенные флексурой разновысотные участки лежат параллельно или под небольшим углом друг к другу.

Моноклинали и флексуры характерны для осадочного чехла платформ, то есть обычно они возникают благодаря медленным тектоническим движениям.

3. Основной формой пликативных дислокаций являются складки. Они представлены волнообразными изгибами слоев. Они свойственны горным областям и породам кристаллического фундамента платформ, следовательно, образуются в результате быстрых (орогенических, т. е. горообразовательных) движений. В строении каждой складки выделяют следующие элементы (рисунок 3.1):

· замок — место перегиба слоев;

· крылья — расходящиеся от замка участки изогнутого слоя;

· шарнир — линия перегиба складки в замке, ровные шарниры встречаются достаточно редко, как правило, они волнообразно изгибаются — явление ундуляции;

· ось складки — проекция шарнира на горизонтальную плоскость;

· осевая плоскость — плоскость, проведенная через шарнир и равноудаленная от обоих крыльев;

· ядро — внутренняя часть складки, относительно которой произошло смятие слоев.

Рисунок 3.1 — Элементы складки Складки бывают двух основных типов: антиклинальные и синклинальные. Антиклинальными называются складки, в ядрах (центральных частях) которых находятся наиболее древние породы, а вокруг них по мере удаления от ядра все более молодые. Синклинальными называются складки, в ядрах которых находятся наиболее молодые породы, а вокруг них по мере удаления от ядра все более древние.

В большинстве случаев перегиб слоев у антиклинальных складок выпуклостью обращен кверху, у синклинальных книзу (рисунок 3.2). Однако бывает и наоборот.

Рисунок 3.2 — Схема антиклинальной (слева) и синклинальной (справа) складок Разрезы складки: а — горизонтальный; б — вертикальный поперечный; в — вертикальный продольный

1 — ядро складки; 2 — шарниры отдельных горизонтов; 3 — направление падения горизонтов Складки классифицируются по четырем признакам.

1) По соотношению возраста ядра и крыльев складки бывают антиклинальными и синклинальными. В антиклинальной складке породы ядра древнее, чем породы крыльев. В синклинальной складке породы ядра моложе, чем породы крыльев.

2) По положению осевой плоскости (ОП) складки бывают (рисунок 3.3):

· прямые — ОП вертикальна;

· наклонные — крылья падают под разными углами и ОП наклонена к более пологому крылу;

· лежачие — ОП лежит горизонтально;

· перевернутые — ОП наклонена под отрицательным углом.

Рисунок 3.3 — Типы складок Складки: а — прямые; б — косые (наклонные); в — лежачие; г — перевернутые АВ — осевая плоскость антиклинальной складки; CD и EF — осевые плоскости синклинальных складок

3) По соотношению длины и ширины складки:

· линейные — длина их многократно превосходит ширину; такие складки характерны центральным зонам складчатых областей, где параллельные системы линейных складок могут образовывать синклинории и антиклинории;

· брахискладки (короткие складки) — длина их превосходит ширину в 3−7 раз, называются они соответственно брахиантиклиналями или брахисинклиналями; возникают обычно на периферии складчатых областей;

· равновеликие складки — длина их примерно равна ширине или превосходит ее не более, чем в три раза. При антиклинальном характере залегания слоев возникают купола, а при синклинальном — чаши (мульды); такие образования представлены в пределах платформ.

4) По форме и положению крыльев складки бывают симметричными, асимметричными, изоклинальными, веерообразными, сундучными.

Симметричными называют складки, у которых крылья по ширине и наклону примерно одинаковы (рисунок 3.4);

Асимметричными называют складки, у которых крылья неодинаковы (рисунок 3.4).

Рисунок 3.4 — Схема симметричной (а) и асимметричной (б) складок

AB, ЕF, MN — осевые поверхности антиклинальных складок; CD, KL — осевые поверхности синклинальных складок Изоклинальными считают складки, у которых крылья параллельны одно другому (рисунок 3.5). Эти складки могут быть прямыми, косыми (или наклонными), лежачими и перевернутыми.

Рисунок 3.5 — Схема изоклинальных складок Штрихпунктром показаны осевые плоскости складок; AB — поверхность размыва Веерообразными (рисунок 3.6) называют складки, у которых крылья расположены в виде веера. Строение этих складок можно понять из рисунка 8, где они изображены в поперечном разрезе. В веерообразных складках нередко наблюдаются так называемые выжатые ядра.

Рисунок 3.6 — Схема веерообразных складок Горизонтальной штриховкой показаны выжатые ядра; AB — поверхность размыва Сундучными (коробчатыми) называют складки с широким сводом или седлом и почти вертикальными крыльями. B сводах антиклинальных и седлах синклинальных складок слои горных породы залегают почти горизонтально, а на крыльях очень круто, под углом, близким к прямому, т. e. поставлены почти «на голову».

Диапировыми (или складками с ядром протыкания) называют складки, в ядре которых расположены очень круто, иногда почти вертикально поставленные слои, как бы протыкающие более молодые слои.

3.2 Дизъюнктивные дислокации осадочный горный порода разлом Разлом, относительно которого произошло смещение слоев, называется сместителем. Переместившиеся относительно него блоки называются крыльями разрыва. Крыло, под которое падает наклонный сместитель, называется висячим, а противоположное ему крыло — лежачим. Выделяют следующие виды дизъюнктивных дислокаций:

· Сбросы — сместитель наклонен в сторону опущенного блока. Преобладающее большинство сместителей в сбросах имеют крутое или вертикальное падение. Сброс происходит в коре, когда в горизонтальном направлении преобладает растяжение (рисунок 3.8).

· Взбросы — разрыв с крутопадающим сместителем, по которому висячее крыло поднято относительно лежачего (рисунок 3.8). Если силы сжатия горизонтальны или субгоризонтальны, а растяжение ближе к вертикальному направлению, то разлом располагается крутонаклонно, и верхнее его крыло в результате действия сил движется вверх. Во взбросах сместитель, или поверхность скольжения, называется взбрасывателем.

У каждого сброса и взброса различают амплитуду — величину смещения крыльев — вертикальную, наклонную, горизонтальную и стратиграфическую (рисунок 3.7).

Рисунок 3.7 Схема амплитуд сброса (а) и взброса (б).

Амплитуды: СС/ - наклонная; CD — вертикальная; С/D — горизонтальная; СЕ — стратиграфическая

· Сдвиги — разрывы, в результате которых образовавшиеся крылья перемещаются в горизонтальном направлении (рисунок 3.8).

· Надвиги — взбросы, у которых плоскость взбрасывателя более наклонная и горизонтальное смещение взброшенного крыла более значительное (рисунок 3.8).

· Горсты — линейно вытянутый поднятые блоки земной коры, ограниченные сбросами (рисунок 3.9).

· Грабены — линейно вытянутые опустившиеся блоки земной коры, ограниченные сбросами (рисунок 3.9). [2]

Рисунок 3.8 Типы дислокаций, а — сдвиг (левосторонний); б — взброс; в — надвиг; г — сброс Рисунок 3.9 Типы дислокаций, а — грабен; б — горст

4. КЛАССИФИКАЦИЯ ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД Осадочные породы по способу образования можно разделить на четыре группы:

1) обломочные (терригенные);

2) органического происхождения (органогенные);

3) химического происхождения (хемогенные);

4) смешанного происхождения

4.1 Обломочные породы Обломочными называются породы, которые произошли из осадков, представляющих собой механические продукты разрушения ранее существовавших пород. Обломочные породы можно подразделить на грубообломочные (псефиты)‚ песчаные (псаммиты), мелкоземистые (алевриты) и глинистые (пелиты).

Грубообломочные породы (псефиты) состоят из отчетливо видимых невооруженным глазом рыхлых или сцементированных обломков горных пород и минералов (главным образом кварца или его разновидностей) размером более 2 мм в поперечнике. Среди грубообломочных выделяют рыхлые и сцементированные породы, которые различаются по характеру обломков (угловатые или окатанные) и по их размерам. Рыхлые угловатые породы делятся на глыбы (обломки больше 10 см в поперечнике), щебни (10−1 см), дресву (1 см-2 мм). Рыхлые окатанные — на валуны (более 10 см в поперечнике), галечники (10−1 см), гравий (1 см-2 мм).

Сцементированные скопления угловатых обломков называются брекчией, сцементированные скопления окатанных обломков — конгломератом. По составу цемента брекчии и конгломераты бывают кремнистыми (цемент из SiO2 или SiO2*nH2O), известковыми (цемент из СаСО3), железистыми (цемент из Fe2O3*nH2O или FeCO3), глинистыми (цемент из глинистого вещества).

Песчаные породы (псаммиты) состоят из обломков минералов или горных пород размером от 2 до 0,1 мм в попречнике. Среди песчаных пород различают рыхлые и сцементированные. К рыхлым относятся пески. Пески в зависимости от состава минеральных зерен бывают кварцевыми и полимиктовыми. Первые состоят из зерен кварца, вторые из зерен разных минералов. Пески различают также по размеру зерен: грубозернистые (размер зерен 2−1 мм), крупнозрнистые (1−0,5 мм), среднезернистые (0,5−0,25 мм), мелкозернистые (0,25−0,1 мм), однородные (размер зерен постоянен) и резнозернистые (размер зерен разный). Сцементированные песчаные породы называются песчаниками. Песчаники, как и пески, бывают кварцевыми и полимиктовыми. В зависимости от размера зерен песчаники подразделяются на грубозернистые (размер зерен 2−1 мм), крупнозернистые (1−0,5 мм), среднезернистые (0,5−0,25 мм), мелкозернистые (0,25−0,1 мм), равномернозернистые (или однородные) и разнозернистые. В зависимости от состава цемента песчаники бывают кремнистыми, известковыми, железистыми, глинистыми.

Мелкоземистые породы (алевриты) состоят из обломков диаметром от 0,1 до 0,01 мм. К алевритам относят главным образом осадки континентального происхождения: супеси, суглинки, лесс.

Глинистые породы (пелиты) подразделяются на глины, аргиллиты и глинистые сланцы. Глины состоят из очень мелких частиц (меньше 0,01 мм). Аргиллиты — твердые глины, имеющие вид глинистых пород. Поддаются царапанию ножом, не размокают от воды и не вскипают от кислоты. При обогащении CaCO3 аргиллиты переходят в мергели. Глинистые сланцы — плотные нерастирающиеся, поддающиеся царапанию ножом и не размокающие от воды породы, разделяющиеся на плиты по плоскостям слоистости или сланцеватости.

4.2 Органогенные породы К органогенным породам относятся осадочные породы, являющиеся продуктами жизнедеятельности организмов. Органогенные породы классифицируются по химическому составу входящих в их состав минералов:

· карбонатные — наибольшим распространением пользуются известняки и доломиты. По содержанию глинистых примесей различают глинистые известняки (глины<20%), известковистые мергели (>20%), мергели (30−50%) и известковистые глины (глины >50%). При увеличении количества песка в известняках их называют песчанистыми известняками или известковистыми песчаниками. При определении известняков следует прежде всего использовать реакцию с разбавленной соляной кислотой, при воздействии которой они бурно вскипают.

· кремнистые — породы, состоящие преимущественно из кремнезема (диатомиты, яшмы, опоки);

· галоидные и сульфатные — наиболее распространены мономинеральные разности: каменная соль, гипс и ангидрит, которые образуются в соленосных водных бассейнах.

· железистые — наиболее распространены следующие: 1) оксиды и гидроксиды железа; 2) карбонаты железа и 3) сульфиды железа;

· фосфатные — богатыет фосфатами кальция породы, называют фосфоритами;

· углеродистые породы (каустобиолиты) Из них широко распространены торфы, ископаемые угли, горючие сланцы, битуминозные породы и нефть. Все эти образования относятся к полезным ископаемым; большинство из них формируется в результате углефикации органических остатков.

4.3 Хемогенные породы К этой категории относятся породы, которые образовались в результате выпадения солей из водных растворов или в результате химических реакций, происходящих в земной коре. Далеко не всегда бывает просто установить является ли осадочная порода хемогенной (химического происхождения) или биогенной (органического происхождения). К хемогенным породам относятся: карбонатные, кремнистые, железистые алюминистые, галоидные и сульфатные породы. Карбонатные породы — соли угольной кислоты Н2СО3. Наиболее распространенными породами этой группы являются известняки хемогенного происхождения. Сложены они минералом — кальцит (СаСО3). Кремнистые породы более чем на 50% состоят из кремнезема (SiO2), представлены опоками, трепелами, кремнистыми туфами и кремневыми конкрециями. Железистые породы — к ним относятся породы, образованные окислами и гидроокислами железа, которые осаждаются из водных растворов. На поверхности суши они образуются при выветривании каких-либо богатых железом пород. К железистым породам относятся бурый железняк и сидерит. Алюминистые породы /или глиноземистые/ породы, в которых содержится 50% и более таких минералов алюминия как: каолинит, гиббсит, бемит, диаспор, высокоглиноземистый шамозит, давсонит и другие. В качестве сопровождающих минералов могут быть гематит, гетит, алюмогетит, корунд, шпинель, титанистые минералы, сульфидные, карбонатные, кремнистые и фосфатные минералы, а так же органическое вещество. Представлены латеритами и бокситами. Галоидные /соли галоидных кислот — HCL, HF, HBr/ и сульфатные породы /соли серной кислоты H2SO4/ - чисто химические образования, возникшие в результате выпадения соответствующих солей из растворов.

4.4 Породы смешанного происхождения осадочный горный порода разлом Породами смешанного происхождения называются осадочные горные породы, сложенные породами каких-либо двух типов из первых трех. К этим породам относятся мергели, песчаные известняки, опоки. [2, 3]

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Мильничук В. С. Общая геология/ Мильничук В. С., Арабаджи М. С. — М.: Недра, 1979, стр. 408

2. Чарыгин М. М. Общая и историческая геология/ Чарыгин М. М., Васильев Ю. М. — М.: Недра, 1968, стр. 448

3. Якушова А. Ф. Общая геология/ Якушова А. Ф., Горшков Г. П. — М.: МГУ, 1973, стр. 589

4. http://www.gubkin.ru/faculty/geology_and_geophysics/chairs_and_departments/geology/2258.php?print=Y