Происхождение горных пород

32

Размещено на http://www.allbest.ru/

32

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки

Республики Казахстан

Карагандинский государственный технический университет

Кафедра ГРМПИ

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по общей и исторической геологии

Содержание

Охарактеризуейте известные Вам интрузивные и эффузивные горные породы

Геологическая деятельность подземных вод и их отложения

Что такое фация, какие известные типы фаций и что такое фациальный анализ?

Укажите характерные группы растений для палеозоя и резкие границы смены флоры.Дайте зарисовки важнейших представителей

Укажите фазы Альпийской складчатости, их время, место проявления и горные системы, сформированные ими

Список литературы

Охарактеризуейте известные Вам интрузивные и эффузивные горные породы

горный порода фация

Горные породы -- природная совокупность минералов более или менее постоянного минералогического состава, образующая самостоятельное тело в земной коре. Планеты и другие твёрдые космические объекты состоят из горных пород.

По происхождению горные породы делятся на три группы: магматические (эффузивные и интрузивные), осадочне  и метаморфические.

Магматические и метаморфические горные породы слагают около 90 % объёма земной коры, однако, на современной поверхности материков области их распространения сравнительно невелики. Остальные 10 % приходятся на долю осадочных пород, занимающие 75 % площади земной поверхности.

Магматические горные породы по своему происхождению делятся на эффузивные и интрузивные. Эффузивные (вулканические) горные породы образуются при изливании магмы на поверхность земли. Интрузивные горные породы, напротив, возникают при изливании магмы в толще земной коры.

Разделение пород на магматические, метаморфические и осадочные не всегда очевидно. В осадочных горных породах, в процессе диагенеза, уже при очень низких (в геологическом смысле) температурах, начинаются минеральные превращения, однако породы считаются метаморфическими при появлении в них новообразованного гранита. При умеренных давлениях начало метаморфизма соответствует температуре 300 °C.

При высоких степенях метаморфизма стирается грань между метаморфическими и магматическими горными породами. Начинается плавление пород, смешение новообразованных расплавов с явно внешними. Часто наблюдаются постепенные переходы от явно метаморфических, полосчатых пород, к типичным гранитам. Такие процессы относятся к ультраметаморфизму.

Этот список игнорирует существование большой группы пород, имеющих важное значение,- метасоматические горные породы, образующиеся также в широком температурном интервале. К ним относятся, например, вторичные кварциты по кислым эффузивам, грейзены по гранитам, пропиллиты по средним и основным породам и т. д., а также широкая группа пород, слагающие околожильные зоны. Пропущена также специфическая группа горных пород, названная рудой (понятие не геологическое, а геолого-экономическое). Эта группа пород сложена преимущественно сульфидными минералами, хотя она может включать породы, сложенные и другими минералами (магнетит (железные руды), апатитовые руды, хромитовые руды и т. д.).

Ранее считалось, что отличие метасоматических пород от метаморфических пород заключается в участии воды в образовании только метасоматитов, но последующие исследования показали, что и метаморфические породы (гнейсы и сланцы), образованные даже при высоких температурах, также формируются с участием воды.

Так результаты изотопных исследований по кислым и средним силикатным породам показали, что все силикатные минералы (кварц, биотит, полевые шпаты, гранаты, роговые обманки и пр.) выделяются одновременно с водой, находясь с ней в изотопном равновесии по кислороду. В отличие от кислых пород все силикатные минералы (полевые шпаты, гранаты, оливины, пироксены и т. д.) основных и ультраосновных пород, выделяются в изотопном равновесии по кислороду с СО₂.

Отдельно стоят мантийные породы. С одной стороны, условия в мантии таковы, что даже если порода изначально была магматической, она все равно претерпела бы в мантии изменения. В целом для основного объёма мантии остаётся дискуссионным вопрос, была ли она когда-то в расплавленном состоянии. С другой стороны, по минералогии мантийные породы во многом идентичны породам магматическим. Поэтому к ним применяется номенклатура магматических пород с вариациями.

Есть магматические комплексы, текстурные признаки которых напоминают текстурные особенности осадочных пород. Это расслоённые основные интрузии.

В некоторых из них наблюдаются типичные для осадочных горных пород градационная расслоенность, косая слоистость, ритмичное строение толщи, наличие скоплений тяжёлых минералов. Однако, вместо осадочных алевролитов, песчаников и гравелитов, такие комплексы сложены обычными магматическими породами. Неоднократно образование таких объектов объяснялось метаморфизмом осадочных пород, но такая интерпретация не могла объяснить наличие резких контактов между комплексом и вмещающими породами. На сегодня общепризнанно, что такие объекты формируются в результате гравитационного осаждения минералов из конвектирующего расплава. Т. е. процесс имеет много общего с осадконакоплением, но среда, переносящая вещество в данном случае не вода, а магма.

Описанием и классификацией магматических и метаморфических горных пород занимается петрография, изучением их генезиса -- петрология. Описанием, классификацией и анализом условий образования осадочных горных пород занимается Литология, в которой выделяется самостоятельный раздел -- Петрография осадочных пород. С Литологией тесно связана родственная ей Седиментология, занимающаяся изучением условий образования современных осадков. Поскольку отсутствуют строгие определения понятий «осадок» и «осадочная порода», то различие между осадком и осадочной горной породой не всегда ясно. Эти науки тесно связаны с геохимией иминералогией.

Магматические горные породы

По глубине формирования породы делятся на три группы: породы кристаллизующиеся на глубине -- интрузивные горные породы, например, гранит. Они образуются при медленном остывании магмы и обычно хорошо раскристаллизованны; гипобисальные горные породы образуются при застывании магмы на небольших глубинах, и часто имеют неравномерно зернистые структуры (долерит).

Эффузивные горные породы формируются на земной поверхности или на дне океана (базальт, риолит, андезит).

Подавляющее большинство природных магм содержат в качестве основного компонента кремний и представляют собой силикатные расплавы.

Много реже встречаются карбоновые и сульфидные и металлические расплавы.

Из карбонатных раcплавов образуются карбонатные магматические горные породы -- карбонатиты. В XX-том веке зафиксировано несколько извержений вулканов с карбонатитовыми магмами. Сульфидные и металлические расплавы образуются в следствие несовместимости и ликвации с силикатными жидкостями.

Важнейшей характеристикой магматической породы является состав. Существует несколько классификаций магматических горных пород по составу (номенклатура горных пород). Наибольшее значение имеет классификация по содержанию в породах кремнезёмаSiO₂, и щелочей(Na₂O + K₂O). По содержанию щелочей породы делятся на серии. Выделяются породы нормальной, субщелочной и щелочной серий. Формальным признаком такого деления служит появление в породе специфических щелочных минералов. По содержанию SiO₂ породы разделены на ультраосновные -- SiO₂ в породе меньше 45 %, основные -- если содержание SiO₂ находится в диапазоне от 45 % до 54 %, средние -- если от 54 до 65 % и кислые -- содержание SiO₂ больше 65 %.

Образование магматических пород непрерывно происходит и сейчас, в зонах активного вулканизма и горообразования.

Метаморфические горные породы

Метаморфические горные породы образуются в толще земной коры в результате изменения (метаморфизма) осадочных или магматических горных пород. Факторами, вызывающими эти изменения, могут быть: близость застывающего магматического тела и связанное с этим прогревание метаморфизуемой породы; воздействие отходящих от этого тела активных химических соединений, в первую очередь различных водных растворов (контактовый метаморфизм), или погружение породы в толщу земной коры, где на неё действуют факторы регионального метаморфизма --высокие температуры и давления.

Типичными метаморфическими Г. п. являются гнейсы, разные по составу кристаллические сланцы, контактовые роговики, скарны, амфиболиты, мигматиты и др. Различие в происхождении и, как следствие этого, в минеральном составе Г. п. резко сказывается на их химическом составе и физических свойствах.

Осадочные горные породы

Осадочные горные породы образуются на земной поверхности и вблизи неё в условиях относительно низких температур и давлений в результате преобразования морских и континентальных осадков.

По способу своего образования осадочные породы подразделяются на три основные генетические группы: обломочные породы (брекчии, конгломераты, пески, алевриты) -- грубые продукты преимущественно механического разрушения материнских пород, обычно наследующие наиболее устойчивые минеральные ассоциации последних; глинистые породы -- дисперсные продукты глубокого химического преобразования силикатных и алюмосиликатных минералов материнских пород, перешедшие в новые минеральные виды; хемогенные, биохемогенные и органогенные породы -- продукты непосредственного осаждения из растворов (например, соли), при участии организмов (например, кремнистые породы), накопления органических вещества (например, угли) или продукты жизнедеятельности организмов (например, органогенные известняки). Промежуточное положение между осадочными и вулканическими породами занимает группа эффузивно-осадочных пород. Между основными группами осадочных пород наблюдаются взаимные переходы, возникающие в результате смешения материала разного генезиса. Характерной особенностью осадочных Г. п., связанной с условиями образования, является их слоистость и залегание в виде более или менее правильных геологических тел (пластов).

Геологическая деятельность подземных вод и их отложения

Все воды, находящие ниже поверхности твёрдой Земли называют подземными водами. Эти воды связаны с поверхностными и атмосферными, образуя глобальный круговорот вод.

Виды вод в горных породах

В толщах горных пород и минералах вода содержится в различных формах:

1. Вода в форме пара. Этот вид воды присутствует в воздухе, заполняющем трещины и пустоты между частицами породы.

2. Вода в форме льда. Лёд в почвах и породах может присутствовать как в виде отдельных кристаллов, так и в форме скоплений льда (линз, прослоев). Наиболее широко эта форма нахождения воды распространена в области развития многолетней мерзлоты.

3. Кристаллизационная и конституционная вода. Эти виды вод являются составными частями минералов, входя в их состав в виде молекул или (OH)^- -групп, то есть находятся в химически связанном состоянии.

3.1. Кристаллизационная вода. Этот вид воды входит в состав минералов в виде молекул H₂O в постоянном для каждого минерала количестве (например, гипс - CaSO₄^.2H₂O, мирабилит - Na₂SO₄^.10H₂O).

Цеолитная вода. Цеолитная вода входит в состав минералов в виде молекул Н₂О, число которых в составе минерала непостоянно и может меняться в широких пределах без нарушения физической однородности минерала. Этот вид воды характерен для минералов группы цеолитов, относящихся к каркасным алюмосиликатам. Их особенностью является наличие больших полостей (занимающих до 50% объема) в структуре каркаса, вмещающих катионы Ca²⁺, Na⁺, K⁺ и молекулы воды. В зависимости от условий (температуры, влажности) количество молекул воды в составе минерала изменяется.

4. Цеолитная вода часто рассматривается как разновидность кристаллизационной.

5. Конституционная вода. Присутствует в минералах не в молекулярной форме, а в форме гидроксильной группы (OH)^-, занимающей определенную позицию в кристаллической решетке минерала. Этот вид воды может быть выделен только с полным разрушением структуры минерала.

6. Физически связанная вода. Этот вид воды присутствует на поверхности частиц. Разделяется на две разновидности.

7. Прочносвязанная (гигроскопическая). Образуется при адсорбции частицами молекул воды из паров. Гигроскопическая вода окутывает поверхность частиц сплошной или прерывистой плёночкой и очень прочно удерживаемой на них (под давлением до 10000 атм).

8. . Слабосвязанная (пленочная). Располагается поверх прочносвязанной, образуя на поверхности частиц «вторую плёнку». Сила связи между собственно пленочной водой и гигроскопической водой, окутывающей частицы пород, относительно слабая. В силу этого пленочная вода находится в жидком состоянии (обладая при этом повышенной вязкостью) и способна медленно передвигаться от частиц с большей толщиной плёнок к частицам с меньшей толщиной плёнок.

9. Этот вид вод широко распространен в почвах. В породах наибольшее содержание физически связанной воды отмечается в глинах (наиболее тонкодисперсных породах).

Гигроскопическая, плёночная и гравитационная вода

а - частицы с неполной гигроскопичностью; б - частицы с полной гигроскопичностью; в, г - частицы с плёночной водой (вода движется от частицы с г к частице в); д - частицы с гравитационной водой

10. Свободная вода.

11. Капиллярная вода. Капиллярная вода располагается в тонких трещинах и порах пород и удерживается в них силами поверхностного натяжения.

12. Гравитационная вода. К этому виду относятся воды, перемещающиеся (фильтрующиеся) под действием силы тяжести и напорного градиента в толще пород по сообщающимся порам и трещинам. Образование гравитационных вод происходит при насыщении всех пор и трещин породы водой.

Анализ приведённой выше классификации вод в горных породах позволяет выделять среди их две главные группы -связанные и подвижные (свободные) воды. Все природные воды, находящиеся ниже поверхности Земли в подвижном состоянии называются подземными водами.

Происхождение подземных вод

По происхождению подземные воды разделяются на 4 типа:

1. Инфильтрационные воды образуются путём просачивания с поверхности дождевых и талых вод, а также вод поверхностных водоёмов.

2. Седиментационные воды - воды, захороненные вместе с осадками в процессе осадкообразования.

3. Конденсационные воды - подземные воды, образовавшиеся в результате конденсации парообразной воды.

4. Эндогенные воды - воды, поступающие из недр планеты; их образование связано с процессами отделения водяных паров от магмы и их конденсации (ювенильные воды), процессами метаморфизма, сопровождающимися дегидратацией минералов и выделением газово-жидких включений, дегазацией мантии.

Классификация подземных вод по залеганию и их динамика

Переходя к рассмотрению особенностей залегания и динамики подземных вод необходимо отметить, что горные породы существенно различаются по водопроницаемости. Водопроницаемость определяется пористостью (или трещиноватостью) пород (являющейся отношением объёма всех пор к объёму породы), размером пор или трещин, их связью между собой. Наибольшая водопроницаемость присуща крупнообломочным рыхлым породам (галечникам, гравию), а также сильно трещиноватым породам независимо от их происхождения. Слои горных пород, насыщенные гравитационной водой, образуют водоносные горизонты. В зависимости от характера пустот в водоносных горизонтах подземные воды делятся на следующие разновидности:

· поровые - заполняющие пространство между частицами рыхлых пористых обломочных пород (песков, галечников);

· трещинные - залегающие в трещинах массивных скальных пород (кристаллические породы, песчаники, массивные известняки);

· карстовые (трещинно-карстовые) - залегающие в пустотах и полостях, образованных в результате растворения пород (присутствуют в растворимых породах - солях, гипсах, известняках, доломитах).

Водопроницаемость снижается по мере уменьшения размера частиц, уплотнения и цементации породы, уменьшения степени её трещиноватости. Практически водонепроницаемыми -водоупорными горизонтами - являются нетрещиноватые массивные породы и глины. Необходимо отметить, что пористость глин может достигать очень высоких значений (до 60% общего объёма породы), однако, ввиду тонкодисперсности породы, поры между слагающими её частицами имеют капиллярный характер и вода в них удерживается силами поверхностного натяжения, не фильтруясь через породу.

По условиям залегания, питания и движения среди подземных вод выделяются несколько разновидностей.

Наиболее близко к поверхности располагаются почвенные воды, образующиеся за счёт увлажнения почв атмосферными осадками и конденсации влаги из воздуха. Это воды висячие, не подстилаемые водоупорными горизонтами. Они имеют большое значение в питании растений и процессах выветривания содержащихся в почве минералов, но хозяйственного значения не имеют.

Ниже зоны почвенных вод располагается толща практически сухих пород, содержащих в небольших количествах плёночную воду. Если в этой толще имеются прослои или линзы водоупоров, то в периоды обильной инфильтрации (просачивания) атмосферных и поверхностных вод (периоды дождей, таяния снега, половодий и пр.) над ними происходит образование временных скоплений гравитационных вод. Мощность пород, насыщенных такими водами не превышает обычно 1 м. Эти временные водоносные горизонты называются верховодки.

Первый от поверхности Земли постоянно существующий в пределах рассматриваемой территории водоносный горизонт называется горизонтом грунтовых вод. Верхняя граница зоны постоянного насыщения пород грунтовыми водами носит название зеркала (или уровня) грунтовых вод. Питание грунтовых вод осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков, талых вод, вод поверхностных водоёмов. Мощность водоносного горизонта непостоянна и изменяется как по площади (в зависимости от рельефа), так и во времени (в зависимости от количества атмосферных осадков, режима водоёмов). Колебание уровня грунтовых вод во времени определяет наличие так называемой зоны периодического насыщения, находящейся непосредственно над зоной постоянного насыщения и являющейся водоносной в периоды повышения уровня грунтовых вод.

Водоносные горизонты, залегающие ниже горизонта грунтовых вод, разделяющиеся пластами водоупорных пород называются межпластовыми водами. Последние, в свою очередь, разделяются на межпластовые безнапорные и межпластовые напорные (или артезианские) воды.

Таким образом, по условиям залегания можно выделить две главные зоны распространения подземных вод - зону аэрации и зону насыщения. Зона аэрации - пространство от поверхности Земли до зеркала грунтовых вод, в котором происходит инфильтрация вод с поверхности. К водам зона аэрации относятся почвенные воды и верховодки. Зона насыщения - пространство ниже зеркала грунтовых вод, где находятся постоянно действующие водоносные горизонты. К водам зоны насыщения относятся грунтовые и межпластовые воды.

Химический состав подземных вод

Подземные воды представляют собой природные растворы, содержащие свыше 60 химических элементов, а также микроорганизмы. Сумма растворенных в воде веществ, исключая газы, определяет её минерализацию (выражаемую в г/л или мг/л).

По степени минерализации подземные воды подразделяют (по классификации В. И. Вернадского) на следующие группы:

· пресные - воды с минерализацией до 1 г/л,

· солоноватые - от 1 до 10 г/л,

· солёные - от 10 до 50 г/л,

· подземные рассолы - более 50 г/л (в ряде классификаций принято значение 36 г/л, соответствующее средней солёности вод Мирового океана).

В основу классификации подземных вод по химическому составу положено соотношение наиболее распространенных в и их составе анионов (HCO^-, SO₄^2-, Cl^-) и катионов (Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺). При описании химических типов вод сначала указывается анионный состав, при этом анионы указываются в порядке убывания; затем в аналогичном порядке приводится состав катионов.

Минерализация и химический состав подземных вод зависит от сочетания ряда факторов: происхождения вод, взаимодействия подземных вод с вмещающими породами, условий водообмена. Рассмотрим влияние этих факторов.

Происхождение вод. Инфильтрационные воды, образующиеся за счет поступления с поверхности, обычно имеют низкую минерализацию, по составу преимущественно гидрокарбонатные кальциевые и магниевые, обогащённые кислородом. Конденсационные воды пресные. Седиментационные воды, образованные за счёт захоронения древних вод морского происхождения, обычно наследуют особенности состава последних - они хлоридные натриевые или хлоридные кальциево-натриевые; захороненные воды ледниковых отложений ультрапресные. Состав эндогенных вод (и вод, развитых в зоне влияния потоков эндогенных флюидов) обладает большим разнообразием. Содержащиеся в их составе летучие компоненты (CO₂, HCl, H₂S и др.) придают им высокую агрессивность, способствующую выщелачиванию вмещающих пород и формированию сложного химического состава вод (например, известная группа Кавказских минеральных вод - «Ессентуки», «Новотерская» и др., связанных с областью внедрения неогеновых магматических пород).

Взаимодействие с вмещающими породами. Воды, фильтруясь через толщи пород, растворяют их, обогащаясь рядом элементов. Так при растворении соленосных толщ сложенных галитом (NaCl) воды приобретают хлоридный натриевый состав; при фильтрации через известняки - гидрокарбонатный кальциевый и т.д.

Условия водообмена определяют интенсивность участия подземных вод в гидрологическом цикле. В зоне интенсивного водообмена, где интенсивно протекают процессы круговорота вод («разбавление» вновь поступающими пресными инфильтрационными водами, разгрузка водоносных горизонтов родниками, относительно недолгое время взаимодействия с вмещающими породами) воды чаще гидрокарбонатные, богатые кислородом и азотом (газами воздушного происхождения), с низкой минерализацией. Зоне замедленного водообмена свойственны солоноватые воды многокомпонентного состава. Зона весьма замедленного водообмена, соответствующая нижней части артезианских бассейнов, представлена преимущественно солёными водами и рассолами (с минерализацией до 600 г/л), содержащим углеводородные газы и сероводород. В бассейнах Восточно-Европейской платформы мощность зоны пресных подземных вод варьирует от 25 до 350 м, солёных вод -- от 50 до 600 м, рассолов -- от 400 до 3000 м. 

Температура подземных вод

Грунтовые воды и неглубоко залегающие межпластовые воды испытывают сезонные колебания температуры. Воды, залегающие на уровне пояса постоянных температур, сохраняют неизменную температуру в течение всего года, равную среднегодовой температуре местности. Там, где средние годовые температуры отрицательные, вода в поясе постоянных температур круглый год находится в виде льда, Так образуется многолетняя мерзлота («вечная мерзлота»). В районах, где среднегодовая температура положительная, подземные воды пояса постоянных температур, наоборот, не замерзают даже зимой. Воды, циркулирующие ниже пояса постоянной температуры, нагреты выше среднегодовой температуры местности и за счёт эндогенного тепла. Температура вод в данном случае определяется величиной геотермического градиента и достигает максимальных значений в областях современного вулканизма (Камчатка, Исландия и др.), в зонах срединно-океанических хребтов достигая температур 300-400⁰С.

Источники. Классификация источников

Источниками (родниками, ключами) называют выходы подземных вод на поверхность суши или дно водоёмов.

Источники разделяются на следующие разновидности (по классификации М.Е. Альтовского, с упрощениями):

1. Постоянно действующие родники. Эти родники характеризуются непрерывной деятельностью в течение многих лет. По условиям питания подземными водами постоянно действующие родники могут быть нисходящими и восходящими. Нисходящие родники питаются безнапорными водами (грунтовыми и межпластовыми безнапорными водами). К нисходящим родникам относятся:

· экранированные родники - родники, образующиеся в результате перекрытия водоносного горизонта водоупорными породами или вследствие резкого уменьшения водопроницаемости водоносного горизонта;

· родники выклинивания, возникающие либо вследствие стратиграфического выклинивания питающего их водоносного горизонта, либо вследствие уменьшения его поперечного сечения;

· эрозионные родники, образующиеся в результате вскрытия водоносного горизонта долинами рек, оврагами, балками;

· карстовые родники.

Восходящие родники питаются напорными водами. Движение питающих их вод происходит снизу вверх под действием напорного градиента. К восходящим родникам относятся:

· эрозионно-напорные родники, возникающие вследствие эрозионного среза пластов с напорной водой;

· напорные родники, образующиеся главным образом в равниной местности в результате прорыва горизонтов артезианских вод в понижениях рельефа - долинах рек, оврагах, балках;

· напорно-газовые родники, образующиеся при прорыве напорных вод со значительным содержанием газов, способствующих подъёму воды снизу вверх;

· тектонически экранированные родники, образование которых связано с перекрытием напорного водоносного горизонта водоупорными породами вследствие разрыва и смещения блоков пород по разломам.

2. Сезонно действующие родники. Такие родники связаны с водами зоны аэрации, имеют резкие колебания дебита вплоть до полного иссякания, химического состава и температуры воды.

3. Ритмически действующие родники (в том числе гейзеры). 

4. Гейзеры (от исландского "geysir", от "geysa" - хлынуть) - горячие источники, периодически выбрасывающие воду и пар. Распространены в областях современной или недавно прекратившейся вулканической деятельности, где происходит интенсивный приток эндогенного тепла.
Гейзеры имеют вид небольших усечённых конусов или чашеобразных углублений, связанных с трубообразными или щелеобразными каналами, подводящими воду. 

5. Механизм действия гейзеров можно описать следующим образом. В подводящем трубкообразном канале, заполненном водой, происходит нагрев нижней части столба воды выше точки кипения. Но из-за давления вышерасположенной массы воды закипания не происходит, происходит её дальнейший разогрев. Наконец, температура повышается на столько, что в каком-то месте начинается кипение - образуются пузыри, поднимающиеся вверх по каналу и выталкивающие часть воды. Это приводит к резкому падению давления и, вследствие этого, мгновенному закипанию перегретой воды. Из канала выбрасывается пар и выталкиваемая им вода. Затем следует период покоя, соответствующий времени заполнения канала водой и её нагреву выше критической температуры. Заполнение канала происходит за счёт просачивания воды из боковых пород и, частично, за счёт выброшенной воды, попавшей после извержения обратно в канал.

6. Искусственные родники.

Отложения, связанные с источниками подземных вод

Фильтрующиеся подземные воды приводят к изменению пород, слагающих водоносные горизонты. Палеоводоносные горизонты после отмирания представляют собой относительно маломощные пласты (метры - первые десятки метров), несущие отчётливые следы интенсивных преобразований под действием подземных вод. Наиболее характерны проявления палеоводоносных горизонтов в виде ожелезнёных, омарганцованных, окремнённых, сульфатных пород, осветлённых полос в красноцветных толщах, реже обогащённых баритом или целестином горизонтов, расположенных среди водоупорных толщ иного состава. Специфичные породы, свойственные палеоводоносным горизонтам - это кольматолиты (франц. colmatage, от итал. colmata наполнение, насыпь), образующиеся путём вмывания глинистых и коллоидных частиц в водопроницаемые породы (обычно кольматации подвергаются пески).

Большая группа отложений связана с отложением вещества, поступающего с инфильтрующимися (просачивающимися) в зоне поверхностного гипергенеза подземными водами. Продукты поверхностного замещения субстарат веществом, привнесённым извне, объединяют понятиемиллювий. Сложенные иллювием геологические тела образуют инфильтрационные коры. Наиболее широко распространены карбонатные, кремнистые и сульфатные (существенно гипосвые) коры. К группе инфильтрационных кор относятся также солонцы и солончаки.

Карбонатная кора (каличе, калькрет) предсталяет собой пласт карбонатных пород, образованных в ходе капиллярного поднятия и последующего испарения грунтовых вод. Такие образования характерны для аридных и субаридных районов, особенно для пустынных областей, подстилаемых карбонатными породами. Мощность таких образований обычно составляет десятки сантиметров - первые метры.

Кремнистая кора (силькрет) - пласт кремнистых (преимущественно халцедон-кварцевых) пород, образующихся в аридных условиях путём поступления к поверхности щелочных вод, богатых кремнезёмом. Мощностью силькрета достигает нескольких метров.

Сульфатная кора - пласт существенно глинистых обычно рыхлых пород, содержащих значительное количество комковатого гипса, а также известь и водорастворимые соли магния, натрия, калия. Образуется при испарении капиллярных вод, связанных с грунтовыми водами, насыщенными сульфатом кальция. Сульфатные коры мощностью до нескольких метров характерны для глинистых пустынь.

С выходами подземных вод на поверхность связно образование травертинов, обязанных своим происхождением осаждению карбоната кальция из воды углекислых источников. К выходам термальных вод с высокими концентрациями кремнезема приурочены гейзериты, состоящие из опала. Выносимые водами микроэлементы (бор, йод, мышьяк, литий, и др.) могут накапливаться в промышленных концентрациях, образуя месторождения.

Подземные воды как полезные ископаемые

Подземные воды являются полезным ископаемым. В отличие от других видов полезных ископаемых, запасы подземных вод возобновимы в процессе эксплуатации. Участки водоносных горизонтов или комплексов, в пределах которых имеются условия для отбора подземных вод, отвечающих установленным кондициям, в количестве, достаточном для экономически целесообразного их использования, называются месторождениями подземных вод.

По характеру использования подземные воды подразделяются на хозяйственно-питьевые, технические, промышленные, минеральные воды и термальные воды. К водам хозяйственно-питьевого типа, используемым для водоснабжения, относят пресные воды, отвечающие кондициям (с определёнными вкусовыми качествами, не содержащие вредных для здоровья человека веществ и микроорганизмов). Промышленные воды с повышенным содержанием отдельных химических элементов (I, Br, В и др.) представляют интерес в качестве источника этих элементов, а также используются в некоторых областях промышленности.

Особую группу составляют минеральные воды. Эти воды обладают повышенным содержанием биологически активных минеральных (реже органических) компонентов или специфическими свойствами (температура, радиоактивность и др.), благодаря которым оказывают на организм человека лечебное действие.

Что такое фация, какие известные типы фаций и что такое фациальный анализ?

К особой категории относятся также месторождениягипертермальных вод (с температурой до 1000С и выше), связанные с областями современного вулканизма (Камчатка, Курильские острова и др.). Горячие воды таких месторождений используются геотермальными электростанциями и для теплоснабжения близлежащих населенных пунктов. При этом проблемой эксплуатации этих вод является их высокая минерализация и газонасыщенность, определяющие высокую химическую активность вод и интенсивное выпадение солей при охлаждении.

Для эксплуатации естественных источников и вод из глубоко залегающих водоносных горизонтов проводится каптаж. Каптаж (франц. captage, от лат. capto -- ловлю, хватаю) - комплекс инженерно-технических мероприятий, обеспечивающий вскрытие подземных вод (а также нефти и газа), вывод их на поверхность и возможность эксплуатации. Простейшим типом каптажных сооружений является колодец, вскрывающий подземные воды неглубоко залегающих водоносных горизонтов.

Фация - это участок поверхности (единица ландшафта) с одинаковыми физико-географическими условиями и одинаковыми фауной и флорой (по акад. Д.В. Наливкину).

Группы фаций (по Л.Б. Рухину)

- в основе разделения которых лежит участок поверхности

1. Континентальные:

a. элювиальная

b. склоновая

c. пролювиальная

d. аллювиальная (русловая, пойменная, старечная)

e. озёрная

f. болотная

g. эоловая

h. ледниковая (собственно ледниковая (основная и конечная морены), флювиогляциальная (водно - ледниковая), лимногляциальная (озёрно - ледниковая)

2. Лагунные:

a. Опреснённых лагун

b. Засолённых лагун

c. Эстуариев и лиманов

d. Дельт

3. Морские:

a. Меторальные

b. Неритовые

c. Умеренно-глубоководные (100 - 500 м)

d. Батиальные

e. Абиссальные

Фация - это порода с определенными генетическими признаками (литологическим составом, текстурой, остатками фауны или флоры и др.), отражающими условия или обстановку ее накопления, отличную от обстановки образования смежных одновозрастных пород.

Пример: фация рифовых известняков, фация глубоководных глин и др.

Аллювиальная:

a. русловая (конгломераты донных частей руслового аллювия спрямленных рек)

b. пойменная (песчаники крупнозернистые стрежневой части

руслового аллювия спрямленных рек)

c. станичная (песчаники мелкозернистые руслового аллювия меандрирующих рек )

ФАЦИАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ

Реконструкция физико-географических условий среды седиментации называется учением о фациях.

Совокупность методов, используемых для изучения фаций и восстановления условий образования осадочных толщ, сформированных в определенный период истории Земли, носит название фациального анализа.

Роль фациального анализа в геологии, особенно в исторической геологии, заключается в том, что он позволяет восстановить условия накопления осадков в прошлом, а следовательно, воссоздать палеогеографию Земли в различные эпохи.

Практическое значение фациального анализа заключается в прогнозировании мест сосредоточения тех или иных полезных ископаемых, а в нефтяной геологии - прогнозирование локализации коллекторов и покрышек.

В основе фациального анализа древних и современных отложений для каждого геологического отрезка времени лежит:

1. детальное изучение состава горных пород, их структурных и текстурных особенностей

2. изучение остатков фауны и флоры в горных породах

3. изучение закономерностей изменения состава горных пород по площади и по вертикали и фациальных переходов как показателей изменения обстановки осадконакопления

4. применение принципа актуализма и сравнительно-литологического метода

5. изучение влияния колебательных движений земной коры на распределение фаций

Принадлежность пород к той или иной группе фаций определяется с помощью генетических (диагностических) признаков:

1. Характер переслаивания и замещения пород (частое - редкое, крупное, среднее, мелкое, тонкое, закономерное, нарушенное и т.д.)

2. Мощности слоев и контакты (десятки м - мм; согласные, эрозионные, резкие, постепенные)

3. Ископаемые остатки (флористические и фаунистические, их положение, сохранность, видовой и родовой состав)

4. Текстура:

a. первичная - образованные одновременно с седиментацией (массивные, слоистые) и биогенные (послойные скопления флористических и фаунистических органических остатков)

b. сингенетичная - биогенная (биотурбация, корневые остатки), взмучивания, оползания и оплывания, гидроразрыва)

c. диагенетическая - скорлуповатая, конкреционная.

d. вторичная наложенная - трещиноватая, текстуры растворения.

5. Структура - размеры, окатанность, отсортированность обломков

(терригенные породы), степень кристалличности (в карбонатах)

6. Минерализация и минеральные ассоциации - фосфаты, пирит, глауконит, сидерит и т.п.

7. Цвет пород:

a. черный - за счет растительной органики - болотные континентальные фации

b. ржаво-бурый и красный - за счет гидроксидов железа -

эллювиальные континентальные фации

с. зеленый - за счет глауконита и хлорита - морские фации

Укажите характерные группы растений для палеозоя и резкие границы смены флоры.Дайте зарисовки важнейших представителей

Вряд ли можно мысленно охватить отрезок времени длиной в 370 млн. лет. Именно столько продолжался следующий этап истории Земли - палеозойская эра. Геологи подразделяют ее на шесть периодов: кембрийский - самый древний из них, - ордовикский, силурийский, девонский, карбоновый и пермский.

Палеозой начался колоссальным разливом морей, последовавшим за появлением обширных кусков суши в конце протерозоя. Многие геологи полагают, что в те времена существовал единый огромный континентальный блок, называемый Пангея (в переводе с греческого - "вся земля"), который был со всех сторон окружен мировым океаном. Со временем этот единый континент распался на части, ставшие ядрами современных континентов. В ходе дальнейшей истории Земли эти ядра могли увеличиваться за счет процессов горообразования или же вновь распадаться на части, которые продолжали удаляться друг от друга, пока не заняли положение современных континентов.

Впервые гипотезу о разрыве и взаимном расхождении континентов ("континентальный дрейф") высказал в 1912 г. немецкий геолог Альфред Вегенер. По его представлениям Пангея первоначально разделилась на два сверхконтинента: Лауразию в северном полушарии и Гондвану на юге. Впадина между ними была затоплена морем, носящим название Тетис. Позднее, в силурийском периоде вследствие каледонского и герцинского горообразовательных процессов на севере поднялся обширный континент. Его сильно пересеченный рельеф в ходе девонского периода был занесен продуктами выветривания мощных горных массивов; в .сухом и горячем климате их частицы обволакивались окисью железа, что придавало им красноватую окраску. Подобное явление можно наблюдать и в некоторых современных пустынях. Вот почему этот девонский континент часто называется Древним красным континентом. На нем в девоне пышно развивались многочисленные новые группы наземных растений, а в некоторых его частях были обнаружены остатки первых наземных позвоночных - рыбообразных амфибий.

В это время Гондвана, включавшая в себя всю современную Южную Америку, почти всю Африку, Мадагаскар, Индию и Антарктиду, оставалась еще единым сверхконтинентом.

К концу палеозоя море отступило, и герцинское горообразование стало понемногу слабеть, сменившись варисцийской складчатостью Центральной Европы. В конце палеозоя вымирают многие наиболее примитивные растения и животные. 

Растения завоевывают сушу

В течение палеозоя одни группы растений постепенно сменялись другими.

В начале эры, от кембрия до силура, доминировали морские водоросли, но уже в силуре появляются высшие сосудистые растения, произрастающие на суше. До конца каменноугольного периода преобладали споровые растения, но в пермском периоде, особенно, в его второй половине, значительную часть наземной растительности составляют семянные растения из группы голосеменных (Gymnospermae). До начала палеозоя, за исключением нескольких сомнительных находок спор, признаков развития наземных растений нет. Однако, вполне вероятно, что некоторые растения (лишайники, грибы) начали проникать во внутренние районы суши еще в протерозое, так как нередко отложения этого времени содержат значительные количества необходимых растениям питательных веществ.

Для того, чтобы приспособиться к новым условиям жизни на суше, многим растениям пришлось коренным образом изменить свое анатомическое строение. Так, например, растениям нужно было приобрести наружный эпидермальный покров для защиты от быстрой потери влаги и высыхания; их нижние части должны были одеревянеть и превратиться в подобие опорного каркаса, чтобы противостоять силе тяжести, столь чувствительной после выхода из воды. Корня ми они уходили в почву, откуда черпали воду и питательные вещества. Поэтому растениям нужно было выработать сеть каналов для доставки этих веществ к верхним частям своего тела.

Кроме того, они нуждались в плодородной почве, а условием этого была жизнедеятельность множества почвенных микроорганизмов, бактерий, синезеленых водорослей, грибов, лишайников и почвенных животных. Продукты жизнедеятельности и мертвые тела этих организмов постепенно превращали кристаллические горные породы в плодородную почву, способную прокормить прогрессирующие растения.

Попытки освоения суши становились все более удачными. Уже в отложениях силурийских морей Центральной Чехии встречаются хорошо сохранившиеся остатки древнейших сосудистых растений - псилофитов (в переводе с греческого - "лишенных листьев").

Эти первичные высшие растения, стебель которых нес пучок сосудов, проводящих жидкости, имели наиболее сложную и комплексную организацию из всех автотрофных растений того времени, исключая, возможно, существовавшие уже в то время мхи, наличие которых в силуре, однако, еще не доказано. Псилофитовые флоры, появившиеся к концу силурийского периода, процветали вплоть до конца девона.

Таким образом, силурийский период положил конец многовековому господству водорослей в растительном мире планеты.

Хвощи, плауны и папоротники

В нижних слоях девона, в отложениях Древнего красного континента, в изобилии встречаются остатки новых групп растений с развитой сосудо-проводящей системой, размножающихся спорами, как и псилофиты. Среди них преобладают плауны, хвощи и - с середины девонского периода - папоротники. Множество находок остатков этих растений в девонских породах, позволяет заключить, что после протерозоя растения прочно обосновались на суше.

Уже в среднем девоне папоротники начинают вытеснять псилофитовую флору, а в верхнедевонских слоях появляются уже древовидные папоротники. Параллельно идет развитие различных хвощей и плаунов. Иногда эти растения достигали крупных размеров, и в результате накопления их остатков в некоторых местах в конце девона образовались первые значительные залежи торфа, который постепенно превращался в каменный уголь. Таким образом, в девоне Древний красный континент мог предоставить растениям все необходимые условия для миграции из прибрежных вод на сушу, для чего потребовались миллионы лет.

Следующий, каменноугольный период палеозойской эры принес с собой мощные горообразовательные процессы, в результате которых на поверхность вышли части морского дна. В бесчисленных лагунах, дельтах рек, топях в зоне литорали воцарилась буйная тепло- и влаголюбивая флора. В местах ее массового развития скоплялись колоссальные количества торфообразного растительного вещества, и, со временем, под действием химических процессов, они преобразовывались в обширные залежи каменного угля

В пластах угля часто встречаются прекрасно сохранившиеся остатки растений, свидетельствующие о том, что в ходе каменноугольного периода на Земле появилось много новых групп флоры. Большое распространение получили в это время птеридоспермиды, или семенные папоротники, которые, в отличие от папоротников обыкновенных, размножаются не спорами, а Семенами. Они представляют собой промежуточный этап эволюции между папоротниками и цикадовыми .- растениями, похожими на современные пальмы, - с которыми птеридоспермиды находятся в тесном родстве. Новые группы растений появлялись в течение всего каменноугольного периода, в том числе такие прогрессивные формы, как кордаитовые и хвойные. Вымершие кордаитовые были, как правило, крупными деревьями с листьями длиной до 1 м. Представители этой группы активно участвовали в образовании местонахождений каменного угля. Хвойные в то время только лишь начинали развиваться, и поэтому были еще не столь разнообразны.

Одними из наиболее распространенных растений карбона были гигантские древовидные плауны и хвощи. Из числа первых наиболее известны лепидодендроны - гиганты высотой в 30 м, и сигиллярии, имевшие немногим более

25 м. Стволы этих плаунов разделялись у вершины на ветви, каждая из которых заканчивалась кроной из узких и длинных листьев. Среди гигантских плауновидных были также каламитовые - высокие древовидные растения, листья которых были разделены на нитевидные сегменты; они произрастали на болотах и в других влажных местах, будучи, как и другие плауны, привязанными к воде.

Но самыми замечательными и причудливыми растениями карбоновых лесов были, вне всякого сомнения, папоротники. Остатки их листьев и стволов можно найти в любой крупной палеонтологической коллекции. Особенно поразительный облик имели древовидные папоротники, достигавшие от 10 до 15м в высоту, их тонкий стебель венчала крона из сложно расчлененных листьев ярко-зеленого цвета.

В начале пермского периода еще доминировали спороносные растения, но уже к концу этого последнего этапа палеозойской эры их сильно потеснили голосеменные. Среди этих последних мы находим типы, достигшие своего расцвета лишь в мезозое. Разница между растительностью начала и конца пермского времени огромна. В середине перми совершается переход от начальных фаз эволюции наземных растений к его среднему этапу - мезофиту, для которого характерно господство голосеменных.

В нижнепермских отложениях постепенно исчезают гигантские плауны, как и большинство спороносных папоротников и некоторых хвощей. Зато появляются новые виды папоротникообразных растений (Callipteris conferma, Taeniepteris и др.), которые быстро расселяются по территории тогдашней Европы. Среди пермских находок особенно часты окремнелые стволы папоротников, известные под названием Psaronius. Все реже попадаются в нижней перми кордаитовые, зато расширяется состав гинктовых (GinKgoales) и цикадовых. В сухом климате того времени прекрасно чувствовали себя хвойные. В ранней перми широко распространены были роды Lebachia и Ernestiodendron, а в поздней - Ullmannia и Voltzia. В Южном полушарии процветала так называемая гондванская, или Первые голосеменные глоссоптерисовая флора. Характерный представитель этой флоры - Glossopteris - принадлежит уже к семенным папоротникам. Леса каменноугольного, а во многих районах Земли также и раннепермского времени приобрели теперь огромное экономическое значение, поскольку за их счет образовались основные промышленные местонахождения каменного угля.

Укажите фазы Альпийской складчатости, их время, место проявления и горные системы, сформированные ими

Альпийская складчатость - последняя крупнейшая эпоха тектогенеза в истории Земли, складчатость, имевшая место преимущественно в кайнозойскую эру в пределах геосинклинальных областей, развивавшихся в мезозое и раннем палеогене. Завершилась возникновением молодых горных сооружений. Один из районов типичного проявления - Альпийские горы (с чем связано происхождение термина). Кроме Альп, к области альпийской складчатости относятся: в Европе - Пиренеи, Андалусские горы, Апеннины, Карпаты, Динарские горы, Стара-Планина, Крымские горы, Кавказские горы; в Северной Африке - это северная часть Атласских гор; в Азии - Понтийские горы и Тавр, Туркмено-Хорасанские горы, Эльбурс и Загрос, Сулеймановы горы, Гималаи, складчатые цепи Мьянмы, Индонезии, горы Камчатки, Японских и Филиппинских островов; в Северной Америке - складчатые структуры горных хребтов Тихоокеанского побережья Аляски и Калифорнии; в Южной Америке - Анды. Следует упомянуть также горные островные архипелаги, обрамляющие Австралию с востока, в том числе острова Новая Гвинея и Новая Зеландия.

В большинстве из перечисленных складчатых горных сооружений кайнозойской складчатости предшествовала более слабая мезозойская, которую в этом случае нередко относят также к альпийской складчатости в широком смысле этого слова.

Однако на периферии Тихого океана мезозойская складчатость была весьма интенсивной и имела вполне самостоятельное значение, а кайнозойская проявилась здесь позднее, чем в области Средиземноморья. В связи с этим в восточной части России выделяются отдельно области мезозойской и позднеальпийской (камчатской) складчатости.

Альпийская складчатость проявилась не только в пределах геосинклинальных областей в виде эпигеосинклинальных складчатых сооружений, но местами затронула и соседние платформы - Юрские горы и часть Пиренейского полуострова в Западной Европе, южную часть Атласских гор в Северной Африке, Таджикскую депрессию и юго-западные отроги Гиссарского хребта в Средней Азии, восточные отроги Скалистых гор в Северной Америке, Патагонские Анды в Ю. Америке, Антарктический полуостров в Антарктиде, и др. С ней связано также образование складок в межгорных прогибах сводово-глыбовых горных сооружений Средней и Центральной Азии (Ферганская, Цайдамская и др. впадины), возникших в процессе эпиплатформенного горообразования.