Методы определения относительного возраста горных пород. Виды складок по положению осевой плоскости. Геологическая деятельность озер и болот. Характеристика минералов класса сульфатов и геосинклиналей

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Методы определения относительного возраста горных пород

Определение относительного возраста пород - это установление, какие породы образовались раньше, а какие - позже.

Относительный возраст осадочных горных пород устанавливается с помощью геолого-стратиграфических (стратиграфического, литологического, тектонического, геофизических) и биостратиграфических методов.

Стратиграфический метод основан на том, что возраст слоя при нормальном залегании определяется - нижележащие их слои являются более древними, а вышележащие более молодыми. Этот метод может быть использован и при складчатом залегании слоев. Не может быть использован при опрокинутых складках.

Литологический метод основан на изучении и сравнении состава пород в разных обнажениях (естественных - в склонах рек, озер, морей, искусственных - карьерах, котлованах и т.д.). На ограниченной по площади территории, отложения одинакового вещественного состава (т.е. состоят из одинаковых минералов и горных пород), могут быть одновозрастными. При сопоставлении разрезов различных обнажений используют маркирующие горизонты, которые отчетливо выделяются среди других пород и стратиграфиески выдержаны на большой площади.

Тектонический метод основан на том, что мощные процессы деформации г.п. проявляются (как правило) одновременно на больших территориях, поэтому одновозрастные толщи имеют примерно одинаковую степень дислоцированности (смещения). В истории Земли осадконакопления периодически сменялись складчатостью и горообразованием.

Изучение остаточной намагниченности г.п. называют палеомагнитным методом; он основан на том, что магнитные минералы, выпадая в осадок, распластаются в соответствии с магнитным полем Земли той эпохи которая, как известно, постоянно менялась в течении геологического времени. Эта ориентировка сохраняется постоянно, если порода не подвергается нагреванию выше 500С (т.н. точка Кюри) или интенсивной деформации и перекристаллизации.

2. Нарисовать виды складок по положению осевой плоскости

По положению осевой поверхности и падению крыльев различают следующие типы складок (рис. 2, II). Прямые складки (нормальные, или симметричные) имеют вертикально расположенные осевые поверхности и, следовательно, одинаковые углы падения крыльев.

У косых складокосевая поверхность наклонена, их крылья падают в противоположные стороны под разными углами; опрокинутые складки (или наклонные) обладают наклонной или очень пологонаклонной осевой поверхностью, а крылья их падают в одну сторону; лежачие складки характеризуются горизонтальным или почти горизонтальным расположением осевых поверхностей; перевернутые складки(ныряющие) имеют осевую поверхность, изгибающуюся относительно вертикального положения на угол, больший 900. Вершина или замок такой складки направлены к ее основанию.

По углу при вершине и одновременно по степени сжатия крыльев выделяются открытые, или обычные простые, складки, в которых угол при вершине всегда меньше 180о (рис. 2, III). Открытыми могут быть прямые, косые, опрокинутые, лежачие и перевернутые складки. В сжатых, или изоклинальных, складках крылья расположены параллельно или почти параллельно. Угол при вершине такой складки равен нулю или имеет близкую к этому величину. Изоклинальными могут быть прямые, опрокинутые, лежачие и перевернутые складки. Косая складка не может быть изоклинальной, так как ее крылья не параллельны и должны обладать различным падением. Пережатые, или веерообразные, складки имеют пережатое ядро. Веерообразные складки могут быть; прямые, косые, редко встречаются наклонные и еще реже лежачие.

По соотношению высоты с шириной выделяются плоские складки (низкие, широкие), в которых ширина значительно больше их высоты, высокие (узкие), в которых высота больше ширины, и равномерные (средние), в которых отношение высоты к ширине примерно 1:1 -- 1:2 (рис. 2, IV). Сложные складки: ступенчатая(коленообразная) складка, или флексура (рис. 1, I). Она представляет собой сочетание двух перегибов (антиклинального и синклинального) в горизонтальных или пологонаклонных слоях пород. Складки с широким плоским замком и крутыми крыльями, изогнутыми коленообразно, называются сундучными, или коробчатыми (рис.1, II).

Рис. 1

Рис. 2. Типы складок: I- по расположению слоёв: а - антиклинальная, б - синклинальная; II- по положению осевой поверхности и падению крыльев; III- по углу при вершине и степени сжатия крыльев; IV- по соотношению высоты с шириной

3. Геологическая деятельность озер и болот

По сути, геологическая деятельность озер имеет много общего с работой моря. Родственны как факторы, так и процессы, так и образующиеся осадки. Среди факторов, определяющих особенности геологических процессов в озерах, первостепенное значение принадлежит характеру озерных котловин, составу и динамике вод, специфике органического мира.

Разрушительная работа озер осуществляется теми же путями, что и у морских вод. Озерная абразия почти исключительно обусловлена ветровыми волнами. Ее активность будет тем выше, чем больше площадь водного зеркала (следовательно, больше высота волны), чем выше берега и чем мягче слагающие берега породы. Высота берегов определяется происхождением озерной котловины и возрастом самого водоема. Так, интенсивному размыву подвергнутся высокие берега крупных рифтовых, провальных и плотинных котловин. Ярче всего это будет выражено в молодых бассейнах, где берега еще не разрушены абразией и их уступы подвергаются ударам волн. В подпрудных озерах абразия может разрушить плотину, что приведет к исчезновению водоема.

Транспортная работа озер зависит от характера движения воды. В проточных озерах, обычно располагающихся в речных долинах, велика роль самого речного течения, которое может перемешивать значительную часть объема воды. В бессточных озерах аридных областей ветровыми волнами перемешивается только верхняя часть водной массы, тогда как нижние слои остаются неподвижными. Поэтому в проточных озерах крупные частицы могут заноситься в глубь котловины гораздо дальше, чем в бессточных.

Аккумулирующая работа является главным видом деятельности озер. Происходит накопление обломочных, органо- и хемогенных пород. Озерным осадкам характерны тонкодисперсность и горизонтальная слоистость. В озерах с сезонным осадконакоплением состав прослоев отличается: например, в покрывающихся зимою льдом озерах, зимний слой глинистый, а летний песчано-алевритовый. Терригенные осадки озер накапливаются примерно по той же схеме, что и морские. Как и в море, поступившие в озеро обломки подвергаются избирательной сортировке по весу: тяжелые остаются у берега, а легкие разносятся волнами по водоему. На границе воды близ высоких скалистых берегов возникают пляжи галечниковые, а на низких, сложенных рыхлыми породами берегах - песчаные. Крупные обломки оседают также в устьях впадающих в озеро рек, и вдоль стрежневой части проточных озер. Алевритовые и глинистые частицы, разносящиеся по всей акватории, преобладают в составе осадков центральной части бассейна, где они образуют озерные илы. Органогенные осадки в максимальном объеме формируются на прибрежном мелководье пресных озер, где наиболее активно развивается и отмирает высшая водная растительность, давая начало накоплению торфа. В результате гибели планктона (диатомовых, сине-зеленых водорослей и др.), на дне образуются органические илы, а при смешении органических останков с глинистыми частицами - органоминеральные илы. Благодаря разложению органики в анаэробных условиях, названные илы превращаются в специфический озерный осадок - сапропель. Кроме того, скопления раковин диатомовых водорослей могут создавать диатомовые илы кремнистого состава. Иногда в составе органогенных озерных отложений встречаются маломощные линзы ракушечников. Хемогенные осадки преобладают в бессточных озерах областей аридного климата. Здесь накапливаются соли каменная и калийная, сода, мирабилит и др. В пресных озерах также возможно образование хемогенных отложений, представленных карбонатными, железистыми или марганцовистыми илами или оолитами. Процесс аккумуляции осадков в озерах, не испытывающих тектонического погружения дна, постепенно ведет к обмелению и, следовательно, исчезновению водоема.

Геологическая работа болот сводится, в основном, к накоплению торфа. Торф - горная порода органического происхождения, состоящая из растительных остатков. Следовательно, состав торфа зависит от состава растительности, а значит, от происхождения болота и его типа по местоположению и условиям образования. По происхождению болота бывают озерными, лесными и луговыми. Озерные болота возникают при зарастании (заболачивании) озер. Этот процесс идет от берегов озера к центру, причем главное значение принадлежит травяной растительности. Лесные и луговые болота возникают на локальных понижениях рельефа, где скапливаются атмосферные осадки (им свойственна кислая реакция и бедность минеральными солями). Просачиваясь сквозь грунты, кислые воды выщелачивают из почвы питательные вещества, а также, заполняя поры, препятствуют доступу воздуха к корням деревьев и трав. В итоге оказывается возможным развитие только таких нетребовательных к условиям произрастания растений, как сфагновые мхи. По местоположению и условиям образования болота можно разделить на четыре типа. Низинные болота являются озерными, питаются богатыми минеральными солями подземными водами, а значит, характеризуются богатой в видовом отношении растительностью (мхи, травы, кустарники, деревья). Торфяник здесь начинает накапливаться у берегов, поэтому в разрезе форма болота вогнутая. Верховые болота, формирующиеся как лесные и луговые, характеризуются бедной растительностью. Торфонакопление начинается в центре массива, поэтому поверхность болота выпуклая. Переходные болота возникают в результате накопления верхового торфяника поверх уже накопленного низинного, поэтому в их отложениях присутствуют как торфа низинного, так и верхового типа. Приморские болота сильно отличаются по месту и способу своего образования (см. литоральные отложения), одной из их разновидностей являются мангровые болота, формирующиеся в устьях впадающих в море тропических рек. Здесь пресные речные воды при максимальных по высоте приливах сменяются солеными морскими. Поэтому травы развиваться не могут, а господствует своеобразная древесная растительность с воздушными корнями, в силу чего накапливаются торфа древесного состава. Таким образом, торфа по их составу можно разделить на моховые, травяные, древесные и смешанные. Помимо торфяников, в болотах могут накапливаться также различные хемогенные осадки. Последние представлены известняком (СаСО3); сидеритом (FeCO3) - болотной железной рудой оолитовой структуры, которая в результате выветривания превращается в лимонит (Fe2O3 x 2 Н2О); изумрудно-синим вивианитом ((Fe3PO4)2 x 8Н2О), переходящим при выветривании сначала в фиолетово-синий керченит, а затем в желтовато-серый пицит.

4. Характеристика минералов класса сульфатов. Эффузивные магматические горные породы

Сульфаты - соли серной кислоты. Они имеют светлую окраску, небольшую твёрдость, многие из них растворимы в воде.

Основная масса сульфатов имеет осадочное происхождение - это химические морские и озёрные осадки. Многие сульфаты являются минералами зоны окисления, известны сульфаты и как продукты вулканической деятельности. Различают сульфаты безводные, водные и сложные, содержащие кроме общего для всех анионного комплекса [SO4]2-также добавочные анионы (ОН)-

Во всех этих минералах в их кристаллической структуре имеются обособленные сложные анионы -- тетраэдры. Вообще сульфатов в природе мало, больше всего сульфатов железа, натрия, калия, алюминия, кальция, бария. Самыми распространенными являются гипс, ангидрит, барит, алунит, тенардит, мирабилит. Почти все сульфаты -- это экзогенные минералы, исключение составляют барит, алунит.

Группа барита. В нее входят два изоструктурных минерала -- барит и целестин и их промежуточные по составу разновидности. Сингония ромбическая. Кристаллы ромбо-призматического облика или таблитчатые, часто прозрачные. Цвет белый, желтый, коричневый (от включений лимонита), голубой. Блеск стеклянный, жирный. Хорошо заметна (по трещинкам и ступенчатым сколам) совершенная спайность в трех направлениях (по двум граням призмы и пинакоиду). Твердость 3,5. Высокая плотность -- около 4,5 г/см3.

Табл. 1. Главные минералы-сульфаты

Кроме одиночных кристаллов эти минералы встречаются в их щетках, друзах и в зернистых массах. Барит образуется в гидротермальных средне- и низкотемпературных месторождениях, целестин встречается в виде секреций в осадочных горных породах.

Минералы группы барита узнаются по высокой плотности, спайности. Друг от друга отличаются по условиям их нахождения в природе.

Ангидрит. Типичный минерал хемогенных осадков (эвапоритов). Слагает в толще осадочных горных пород зернистые сплошные мраморовидные (но не вскипающие от соляной кислоты) прослои разной мощности (иногда до 1000 м), ассоциирует в них с гипсом. Обнаружен во многих гидротермальных среднетемпературных месторождениях сульфидных руд в виде крупных зерен и кристаллов белого, серого, сиреневого цвета с хорошей спайностью по трем взаимно перпендикулярным пинакоидам. Также обнаружен в некоторых метаморфических горных породах. Используется как сырье для изготовления цемента и как поделочный камень.

Англезит. Распространенный продукт окисления галенита. Образует плотные зернистые и натечные агрегаты, друзы, кристаллические корки. Кристаллы призматические таблитчатые. Бесцветный, белый, серый.

Гипс. Сингония моноклинная. Образует уплощенные и призматические кристаллы. Гипс образуется как низкотемпературный гидротермальный минерал, кристаллизуется из подземных вод в песчаниках и глинах, но чаще всего выпадает в виде гидрохимических осадков на дне усыхающих водоемов (пластов, чередующихся со слоями ангидрита и каменной соли). По мере пересыщения раствора сначала осаждается гипс, затем ангидрит, потом галит.

Осадочные гипсы -- это мелкозернистые массивные горные породы. В них в ходе перекристаллизации образуются жилы, гнезда, жеоды хороших кристаллов гипса и его жилки параллельно-волокнистого строения. Кристаллы легко подвергаются природной пластической деформации. Гипс может вырастать и на поверхности усыхающих, растрескивающихся глин в виде хорошо оформленных кристаллов (их можно собирать как грибы), при своем росте они отталкиваются, приподнимают глину, а сами вырастают чистыми.

Сульфаты в воде.

Сульфаты присутствуют практически во всех поверхностных водах. Главным естественным источником сульфатов являются процессы химического выветривания и растворения серосодержащих минералов, в основном гипса, а также окисления сульфидов и серы. Значительные количества сульфатов поступают в водоемы в процессе отмирания живых организмов, окисления наземных и водных веществ растительного и животного происхождения.

Из антропогенных источников сульфатов в первую очередь надо упомянуть шахтные воды и в промышленные стоки производств, в которых используется серная кислота. Сульфаты выносятся также со сточными водами коммунального хозяйства и сельскохозяйственного производства.
Сульфаты участвуют в круговороте серы. При отсутствии кислорода под действием бактерий они восстанавливаются до сероводорода и сульфидов, которые при появлении в природной воде кислорода снова окисляются до сульфатов. Растения и бактерии извлекают растворенные в воде сульфаты для построения белкового вещества. После отмирания живых клеток в процессе разложения сера протеинов выделяется в виде сероводорода, легко окисляемого до сульфатов в присутствии кислорода.

Повышенные содержания сульфатов ухудшают органолептические свойства воды и оказывают физиологическое воздействие на организм человека - они обладают слабительными свойствами.

Сульфаты в присутствии кальция способны образовывать накипь, так что их содержание строго регламентируется и в технических водах.

ПДК сульфатов согласно СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» - 500 мг/дм3

Применение. Барит используется для изготовления красок, в химической, резиновой, бумажной промышленности, для утяжеления бурового раствора с целью увеличения его давления на нефтегазоносные пласты и затруднения выбросов нефти и газа при бурении скважин. Целестин применяется при производстве сахара, в пиротехнике, химической промышленности и фармацевтике.

Гипс используется для производства цемента, в медицине, как скульптурный камень (алебастр).

5. Геосинклинали

геосинклиналь тектонический горный осадочный

Геосинклиналь - один из главных тектонических элементов земной коры, противопоставляемый платформе. Геосинклиналь представляет собой подвижную зону, характерными чертами которой являются: линейность в распределении фаций осадков, интенсивные процессы складкообразования, мощная эффузивная и интрузивная магматическая деятельность, сопровождаемая активными геохимическими процессами, и, как следствие этого, особый тип минерализации, приводящий к образованию многочисленных месторождений полезных ископаемых. Интенсивное складкообразование и магматическая деятельность обусловливают явление регионального метаморфизма горных пород. В начальных стадиях развития Геосинклиналей преобладает погружение всей зоны и накопление внутри нее мощных толщ, преимущественно обломочных и нередко основных эффузивных пород. Интрузивные процессы в этот период проявляются слабо. В дальнейшем процессе развития Геосинклиналей усиливается интрузивная деятельность, а в отдельных местах происходит образование складок, завершающееся поднятием, а затем новым погружением этих участков, что обусловливает перерывы в осадконакоплении в различных местах. Заключительные этапы развития Геосинклиналей связаны с усилением складкообразования и обычно с внедрением огромных интрузий кислой магмы, явлениями воздымания всей Геосинклинали, что влечет за собой полное или частичное прекращение накопления осадков, глубокий размыв горных пород и возникновение горного рельефа. На заключительной стадии развития Геосинклиналь превращается в складчатую систему. Учение о развитии Геосинклиналей тесно связано с учением о закономерностях и фермах движения земной коры (тектонических процессах), зачатки которого мы находим еще у Ломоносова. Принципиальная сторона вопроса о внутренних силах Земли (сжатия и растяжения) - причине тектонических процессов - была изложена Усовым. Понятие о Геосинклиналях, как о подвижной впадине, прогибание для которой компенсировалось накоплением осадков, было введено Дж. Холлом в 1859 г., а термин Геосинклиналь был предложен Дана в 1873 г. Дана, исходя из гипотезы контракции, считал, что вместе с оседанием океанического дна по отношению к материкам возникает давление на последние, которое приводит к появлению крупных волн в земной коре прибрежных частей: впадин - геосинклиналей и поднятий - геоантиклиналей. В первых происходит накопление осадков, а во вторых - размыв. Дальнейшее сжатие ведет к смятию слоев и выжиманию их в виде горных возвышенностей. Современное понимание Геосинклиналей было разработано плеядой видных советских ученых. Так, Борисяк наметил общие принципы учения о Геосинклиналях, выделил Геосинклинали на карте и доказал историчность Геосинклиналей и геосинклинальных процессов. Наиболее целостную картину Геосинклиналей, и геосинклинального процесса дал Архангельский, который вместо слова Геосинклиналь применял термин «геосинклинальная область». Складчатость, явления эффузивного и интрузивного магматизма, вместе с огромными мощностями осадочных толщ, являются типичными признаками геосинклинальных областей. Шатский, развивая учение Архангельского о Геосинклиналях, разработал представление о геологических формациях, как о комплексах пород, тесно связанных с условиями развития Геосинклиналей и платформ. Он высказал предположение о преобладании прямолинейных тектонических форм сочленений Геосинклиналей и платформ (по тектоническим швам первого порядка). Современной геосинклинальной областью можно считать область Тихого океана, примыкающую к азиатскому побережью и включающую Алеутские острова, Коряцкий хребет, Камчатку, Курильские, Японские острова, Зондский архипелаг и глубоководные впадины, окаймляющие эти острова, а также внутренние моря: Охотское, Японское и др.

Размещено на Allbest.ru