Осадконакопление в водной среде

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Механизм осадконакопления

2. Типы текстур как показатели условий осадконакопления

3. Текстуры

3.1 Текстуры верхней поверхности пласта

3.2 Текстуры середины пласта

3.3 Текстуры нижней поверхности пласта

Заключение

Список литературы



Введение

Строение осадочных толщ, а так же петрографический состав осадочных пород, их структурные и текстурные особенности являются отражением обстановок, в которых формировались осадки.

В каждой фациальной обстановке действует совокупность определенных седиментационных факторов, ответственных за формирование конкретного генетического типа осадков. Часть этих факторов - химический состав вод, глубина и конфигурация бассейна, климат, расположение и состав источников сноса, а также тектонические и магматические процессы происходящие в регионе - являются едиными для всего бассейна на определенных временных этапах и, таким образом, характеризуют макрофациальные обстановки. Текстура породы существенно детализирует эту генетическую информацию, дополняя собою более общие структурные показатели. Она определяется как характер взаимных ориентировок породных компонентов внутри пласта вместе с формами поверхности его подошвы и кровли. В данной работе более подробно рассмотрим текстуры и узнаем какую информацию они могут нести.



1. Механизм осадконакопления

Осадочный материал, растворенные и газообразные вещества, находящиеся в состоянии неустойчивого равновесия, при взаимодействии с окружающей средой, между собой и при участии организмов могут перейти в осадок. Места его накопления - водные бассейны и поверхность суши, однако значение первых несравненно выше.

Общий облик осадка и его физико-химические признаки определяются с одной стороны качеством и количеством поступающего осадочного материала, с другой - физико-географической обстановкой и свойствами среды, в которой происходит седиментогенез. Например при обильном поступлении осадочного материала и стабильной обстановке может образоваться мощный слой осадка, наоборот периодическое изменение обстановок приведет к формированию тонкого переслаивания осадочных образований, различных по составу и строению.

В водной среде отложение осадочного материала в значительной мере определяется размером и плотностью частиц. Крупные частицы, при прочих равных свойствах, имеют значительно большую скорость осаждения, чем мелкие. Вследствие этого в водных бассейнах крупные зерна накапливаются ближе к области сноса, мелкие же могут путешествовать длительное время. Перенос соответствует скорости осаждения частиц в спокойной водной среде. Если скорость свободного падения частиц будет меньше скорости течения, частица переносится, а когда скорость падения частицы больше скорости потока, она осаждается. Частицы разной плотности также осаждается с различной скоростью.

При равных размерах, например, обломочные зерна значительно скорее достигают дна, чем отмершие органические ткани растений и животных, имеющие плотность, близкую к плотности воды.

Определенное влияние на скорость осаждения частиц оказывает вязкость водной среды, возрастающая с понижением температуры, повышением солености и концентрации коллоидных частиц. Различные вариации вышеупомянутых признаков обусловливают колебания вязкости воды в водоемах в несколько раз.

Растворенные и газообразные вещества, прежде чем перейти в осадок, под влиянием жизнедеятельности организмов и физико-химических факторов выделяется в твердую фазу. Скорость накопления осадков в водной среде колеблется в очень широких пределах - от долей миллиметра до нескольких десятков сантиметров в год. Минимальные скорости осадконакопления в современную эпоху наблюдаются в центральных частях океанов и составляют 0,006-0,008 мм/год.

Высокие скорости накопления осадков характерны для дельт крупных горных рек и бассейнов с высокой минерализацией вод (до 20 см/год и более). Подмечено, что с увеличением площади бассейна осадконакопления (при нормальной солености) уменьшается средняя скорость накопления осадка. Осаждение переносимых атмосферой частиц происходит при уменьшении скорости ветра.

Более или менее крупные (песчаные) частицы осаждаются обычно в пределах континента или в прибрежной части морей, мелкие пылеватые частицы могут осаждаться в необъятных просторах морей и океанов. В тех океанических областях, где поступление осадочного материала с водными потоками незначительно, атмосферная пыль нередко является основной составной частью осадков.

В областях вулканической активности атмосфера разносит и поставляет в осадки вулканический пепел.

Накопление материала переносимого ледниками и льдами происходит на суше (в виде морен, флювиогляциальных и других отложений), в прибрежных частях морей, а часть обломков рассеивается в осадках открытых морей и океанов.

Ледниковые отложения характеризуются очень низкой отсортированностью и окатанностью обломочного материала. Они в большинстве своем состоят из неокатанных валунов, щебня, дресвы или их смесей, которые цементируются песчаным, алевритовым и глинистым материалом.



2. Типы текстур как показатели условий осадконакопления

Текстура - это черты строения осадочной горной породы, определяемые способом выполнения пространства, расположением составных частей и ориентировкой их относительно друг друга. Текстура породы формируется с этапа накопления осадка.

Возникшие в процессе осадконакопления первичные текстуры отражают состояние среды в момент накопления осадочного материала и результаты ее взаимодействия с осадком.

Текстура преимущественно макроскопический признак, изучение которого производится в обнажениях и образцах (штуфах) горных пород. Возникает она во время осадконакопления и диагенеза и видоизменяется при последующих процессах. Текстура несет в себе информацию о динамике и климате осадконакопления.



3. Текстуры

3.1 Текстуры верхней поверхности пласта

Знаки ряби. Знаки ряби представляют собой ряд прямых или изогнутых, более или менее параллельных, реже перекрещивающихся валиков на поверхности песчаных и алевритовых пород.

Среди них различают асимметричную рябь течений или ветра и симметричную рябь волнений.

Асимметричная рябь ветра характеризуется небольшой высотой гребешков и небольшой амплитудой (отношение высоты к длине 1:15, 1:50) (рис. 1-а). На гребнях ветровой ряби накапливаются более крупные частицы.

Асимметричная рябь течений (рис. 2) отличается большой высотой гребешков и большой амплитудой (отношение высоты к длине 1:4, 1:15).

На гребнях ряби течений скапливается более мелкий материал, в желобках более крупный.

Рис. 1:

Где:

а) эоловая рябь;

б) рябь волнения.

При попеременном воздействии течений разного направления образуется сложная ячеистая и перекрестная рябь.



Рис. 2. - Рябь течений:

На небольшой глубине у берега (10-15 см.) прибойное течение формирует плосковершинную рябь.

Симметричная рябь волнений образуется в результате действия волн (рис. 1-б). Гребни ряби волнения более острые, желобки пологие, длина волны измеряется сантиметрами и десятками сантиметров.

При попеременном воздействии волн разного направления образуется ячеистая рябь.

Обычно рябь волнений возникает на небольших глубинах (до 200 м.). Знаки ряби наблюдаются на песчаных и песчано-алевритовых осадках.

Капли дождя. Капли дождя наблюдаются на песчано-глинистых и глинистых осадках, периодически выходящих на поверхность земли (осушение). Они представляют собой округлые углубления, диаметром в несколько миллиметров с приподнятыми краями. Сходные образования возникают от действия града и выделения пузырьков газа (рис. 3).

Рис. 3. - Отпечатки капель дождя и града на поверхности алевролита:

Трещины усыхания. При высыхании глинистых и карбонатных осадков происходит их растрескивание с образованием неправильной полигональной сетки трещин. Трещины, как правило, не очень глубокие, размер трещин измеряется сантиметрами и десятками сантиметров. Трещины заполняются материалом, приносимым ветром, и следы их остаются на верхней поверхности слоя.

Типичным примером подобных образований являются трещины усыхания на поверхности такыров (в пустынях и полупустынях).

Рис. 4. - Трещины усыхания (светлое) в глинистом осадке:

Отпечатки. На верхней поверхности слоя встречаются различные отпечатки органического и неорганического происхождения, следов животных, кристаллов льда, кристаллов солей и т. п.

3.2 Текстуры середины пласта

К текстурам середины пласта в первую очередь относится слоистость. По морфологическим признакам различают горизонтальную, волнистую, косую и переходные типы слоистости: горизонтально-волнистую, косоволнистую и горизонтально-косую (диагональную).

По размерам и сериям слоев выделяют макрослоистость - метровые размеры, мезослоистость - сантиметровые и микрослоистость - миллиметровые размеры и менее (последняя рассматривается в шлифах). Однако морфологическая классификация сама по себе не представляет большой ценности, так как один и тот же морфологический тип может иметь различное происхождение. Поэтому рассмотрим основные генетические типы слоистости.

Русловая слоистость представляет собой серии однонаправленных косых слоев, располагающиеся этажно, друг над другом.

Наклон слоев в одну сторону, углы наклона крутые. Между отдельными сериями наблюдаются поверхности размыва.

В пределах косых слоев серии грубый материал концентрируется в основании слоев (крупный песок, гравий, галька). Мощность серий - метры, слоев - сантиметры.

Русловая слоистость образуется в руслах рек благодаря перемещению песчаных валов по дну реки.

Потоковая слоистость - чередование серий косых и горизонтальных слоев. Косые серии имеют наклон в одну сторону, углы наклона крутые. Они состоят из грубого материала (крупный песок, гравий, галька), в основании слоев располагается более грубый материал, в вершине - более тонкий. Горизонтальные серии состоят из мелкого материала и содержат прослои и линзы алеврита и глины. Мощность серий - метр, несколько метров, слоев - сантиметры (рис. 6).

Подобная слоистость образуется в результате деятельности временных потоков в предгорьях и в местностях с расчлененным рельефом и континентальным климатом.

Иногда описанная слоистость образуется в руслах рек: в типичной слоистости русел появляются горизонтальные серии осадков. Сходная по рисунку слоистость описывалась и в морских осадках. Отличие ее от настоящей слоистости временных потоков заключается в значительно меньшем размере слоев и серий, присутствии более тонкого песчаного материала, глауконита и т. п.



Рис. 5. - Потоковая слоистость:

Слоистость знаков ряби. Слоистость знаков ряби образуется на мелководье, в заливах и лагунах, в озерах благодаря деятельности волн. Она представляет собой серии косых слоев с вогнуто-выпуклыми поверхностями, срезающие друг друга под разными углами.

Размеры серий - сантиметры, слоев - миллиметры. В пластах, содержащих слоистость знаков ряби, часто встречаются пачки с горизонтально-волнистой слоистостью Подобная слоистость наблюдается в тонкопесчаных и алевритовых осадках (рис. 7.).

Рис. 6. - Диагональная слоистость знаков ряби:

Текстуры конседиментационных деформаций.

Основными причинами конседиментационных нарушений слоистости осадка являются:

1) конвекционные вертикальные движения, формирующие текстуры внедрения;

2) нестабильность осадков из-за большой крутизны склона в зоне осадконакопления - происходят срывы пластов в виде оползней, формируются оползневые складки;

3) псевдоликвация песка с образованием песчаных даек.

Все эти процессы обусловлены текучестью осадков.

При малой степени текучести - первоначальная форма залегания осадка и первичные текстуры сохраняются, при чрезмерной текучести формируются "плывуны" и рыхлый водонасыщенный песок полностью теряет первичные текстурно-структурные признаки.

Конвекционные движения наиболее активны при значительной разнице удельных весов осадков двух смежных слоев (при большей величине этого параметра у верхнего слоя). Такое различие может быть вызвано различиями в составе осадков, первоначальной пористости илов, разной степенью насыщения водой (чем больше водонасыщенность осадка, тем меньше его удельный вес). Изменение удельного веса может быть также связано с проникновением разбухающих глин и некоторыми другими причинами. Сдвиговое усилие слагается из сил сцепления, связанных с составом осадка (у глин эта величина выше, чем у песка), с поровым давлением воды, с формой и сортировкой частиц и их плотностью.

Сцепление частиц, как правило, возрастает в процессе диагенеза осадка. Таким образом, при обычном переслаивании песка и глины наибольшее значение приобретает давление поровых вод. Его рост ведет к уменьшению сдвигового усилия.

При выравнивании порового и нормального давления - сдвиговое усилие становится равным силе сцепления и в этой ситуации любое возмущение приводит песчаные зерна во взвешенное состояние. Если этот процесс происходит на наклонной плоскости, то взвешенные частицы нередко формируют вязкий поток высокой плотности, подобный селевому или автокинетическому (мутьевому) потоку.

Градационная слоистость. Для этого типа слоистости характерна сортировка зерен по крупности. Градационная слоистость может выражаться как постепенным уменьшением размеров зерен от подошвы к кровле, так и градацией включений (гальки, эдафогенного материала) в однотипном осадке. Градационная слоистость может быть присуща одному слою, целой пачке горизонтально чередующихся слоев с внутренними текстурами (турбидит), нередко встречается внутри косослоистых серий.

Текстуры внедрения. Среди текстур внедрения, связанных с вертикальным перемещением частиц, выделяются карманы внедрения, подушечные текстуры и, частично, песчаные дайки и силы.

Основным условием образования карманов внедрения является отложение песка на водонасыщенном гидропластичном слое. Формирование их приурочено к границам пластов.

Наиболее обычны карманы, выполненные песком (песчаником.) в прикровельной части глинистого слоя. При заплывании (заиливании) верхней части такого кармана, он может приобретать каплевидную или мешковидную форму, а при полном отрыве его от "материнского" слоя, образуются изолированные включения (шары внедрения). Карманы внедрения обычно лишены симметрии (их асимметричная форма обычно указывает направление движения потока), могут варьировать по форме и по размеру в пределах одного пласта, часто связаны со следами захвата песком глинистого осадка (пламевидные текстуры).

Подушечные текстуры (шары внедрения) характеризуются элипсоидальными формами и могут иметь различные размеры. Первичная слоистость внутри шаров деформируется, соответственно округлой линии поверхности шара или подушки, что позволяет отличать эти образования от сходных по форме конкреций или форм выветривания.

Песчаные дайки и силы могут формироваться и как текстуры внедрения, и как результат заполнения песком раздвинутых трещин. Причиной их образования часто являются пески-плывуны, которые за счет несвязной воды приобретают способность не только внедряться в трещины, но и нарушать целостность вышележащей толщи и под действием нагрузки последней образовывать в ней вертикальные (дайки) или горизонтальные (силы) тела. Подобные формы чаще встречаются в областях с высокими скоростями осадконакопления и прогибания (флишевые формации). Оползневые текстуры. Процессы оползания распространены на всех склонах с углом наклона более 0,5°. Причины оползания могут быть тектонические, гидродинамические и седиментационные. Нередко при одних и тех же условиях масштабы и характер оползания зависят от степени сопротивляемости осадков сдвигу, а также от состава осадков, скорости седиментации, угла склона и системы течений.

Процессы оползания могут быть проявлены в телах разного масштаба, могут отмечаться на границе двух слоев, располагаться внутри слоя или захватывать несколько слоев. На слабо литифицированном грунте граница перекрывающего слоя будет извилистой, с асимметричными следами выжимания и вдавливания (рис. 8). Подобные знаки часто встречаются в мелкозернистых песчаниках и алевролитах.

Рис. 7. - Следы продавливания и выжимания осадка с элементами оползания:

Стилолитовая текстура в сечении, перпендикулярном к наслоению, представляется пилообразными швами, рассекающими породу (рис. 9) и ориентированными преимущественно параллельно наслоению, хотя встречаются вертикальные и диагональные. Высота зубьев колеблется от долей до 2-3 см. и даже более.



Рис. 8. - Стилолитовые швы:

Фунтиковая текстура представляет собой ряд конусов, вложенных друг в друга. Конусы сложены кальцитом с примесью глинистого и другого материала. Основание одних конусов направлено вниз, к почве, других - вверх, к кровле пласта. Обычно высота конусов несколько сантиметров, ширина основания 1-3 см. Фунтиковая текстура наблюдается в известковых и мергелистых породах и в известковых прослойках среди глинистых пород. Большинство исследователей приходят к выводу, что образование этой текстуры происходит в результате перекристаллизации карбонатного вещества под давлением в период катагенеза. Рис. 9.

Рис. 9. - Фунтиковая текстура в известковистом тонкозернистом песчанике:



Фукоиды - растительные остатки и следы движения различных организмов, преимущественно червей. Фукоиды развиты во флишевых и флишомдных отложениях. Во флишевых толщах чаще всего встречаются фукоиды из группы хондритес - следы движения червей. Различают плоскостные и объемные следы. Первые - следы движения червей по поверхности осадка в одной плоскости и видны на плоскостях напластования в виде причудливо изгибающихся полосочек. Вторые - следы движения червей в вертикальном направлении и видны на поперечном разрезе породы в виде извилистых каналов и дужек. Иногда черви сильно перемешивают осадок, нарушая местами слоистость, почти до полного ее исчезновения

3.3 Текстуры нижней поверхности пласта

К текстурам нижней поверхности пласта относятся различные гиероглифы. Они наблюдаются на нижней поверхности песчаников, алевритов, песчаных известняков в виде выпуклостей - позитивные знаки. Изучение их важно для выяснения условий осадконакопления, а также для определения нормального и опрокинутого залегания пластов в местностях со сложным тектоническим строением.

Слепки борозд размыва (рис. 10) представляют собой удлиненные валики разной величины, остриями своими направленные против течения. Образование их связано с донными морскими течениями, вымывавшими бороздки на поверхности глинистого осадка.

Следы внедрения песчаного осадка в подстилающий его ил выглядят в виде дельтовидных сосочков с остриями, направленными примерно в одну сторону. Размеры сосочков небольшие (до нескольких сантиметров). Следы внедрения образуются на морском дне, имеющем небольшой уклон, благодаря движению песчаного осадка, насыщенного водой по подстилающему его глинистому илу (рис. 11).



Рис. 10. - Слепки борозд размыва:

Рис. 11. - Знаки внедрения (тегоглифы):

Биотурбационные текстуры. Биотурбационными называются текстуры, образованные в процессе жизнедеятельности организмов в осадке или на его поверхности (рис. 12).

В биотурбированных осадках могут нарушаться или полностью исчезать все первичные текстурные знаки: слойки могут быть разорваны, смещены, изогнуты в разных направлениях.

Во многих случаях полное перемешивание осадка приводит к исчезновению слоевых границ.

Хорошим индикатором жизнедеятельности животных является пятнистое распределение илов разной окраски и разного гранулометрического состава в пределах одного слоя. Биотурбационные текстуры можно разделить условно на две группы:

а) деформационные - не имеющие определенной формы;

б) фигуративные - определенной распознаваемой формы.

К первому типу могут быть отнесены бесформенные пятнистые образования, по которым невозможно идентифицировать организмы, участвовавшие в переработке осадка. Такие текстуры можно рассматривать как свидетельства благоприятного кислородного режима в придонной части бассейна, повышенного содержания в донных илах органического вещества, более или менее длительных периодах незахоронения осадка (отсутствия интенсивного терригенного привноса).

По текстурам второго типа могут быть определены как все вышеперечисленные факторы среды, так и сами животные: их размеры, образ жизни, соответственно, могут быть получены дополнительные сведения об обстановке и условиях их обитания.

В зависимости от образа жизни животные, обитающие в осадке, могут находиться на его поверхности, свободно передвигаться по ней, иногда зарываться в осадок или обитать в осадке и свободно перемещаться внутри его. В связи с этим их нофоссилии (следы жизнедеятельности организмов) могут располагаться на поверхности осадка, внутри него или создавать текстуры обитания.

Рис. 12. - Интенсивно биотурбирванные мергели фоновой седиментации с горизонтами калькаренитов донных течений:



Следы жизнедеятельности донных организмов представляют собой бугорки неправильной и овальной формы различного размера, сплошь покрывающие нижнюю поверхность песчаников и алевролитов. Происхождение таких бугорков можно объяснить следующим образом: вероятно, на поверхности ила сидели или лежали отмершие остатки донных животных. После растворения раковины и разложения тел эти углубления заполнялись песчаным материалом при отложении вышележащего слоя.

Следы деятельности крабов представляют собой пятно размером с пятикопеечную монету, от которого по радиусам расходятся не очень правильные валики (рис. 13). Центральное пятно является местом, где сидел краб, а валики - следы движения его клешней.

Рис. 13. - Следы жизнедеятельности крабов:

Палеодиктион представляет собой барельефную гексагональную сетку с размером ячеек 1-2 см. в поперечнике. Ячейки сетки обычно правильные реже удлиненные или деформированные. Ячейки сетки образован валиками размером 2-3 мм. Палеодиктаон описан в флишевых отложениях триаса, юры, мела и палеогена Кавказа, Крыма, Карпат, Альп. Вопрос о его происхождении до сих пор обсуждается специалистами. Большинство исследователей считают, что палеодиктион является отпечатком колониальной водоросли (рис. 14).



Рис. 14. - Палеодиктион - опечатки колониальной водоросли:



Заключение

осадконакопление горный конседиментационный

Проделав данную работу можно придти к выводу, что слоистые текстуры отражают динамику водоема. Отпечатки на поверхности слоя могут говорить о климатической обстановке.

Параллельная слоистость образуется в относительно неподвижных водах озер (ниже линии ила) и морей (ниже уровня действия волн). Характерна для континентальной фации озерных отложений и морских фаций сублиторальных зон.

Косая слоистость однонаправленная в речных и подобных им потоках с общим наклоном в сторону движения воды (в дельте более крупная, чем в русле). В прибрежной зоне разнонаправленная мелкая. Характерна для аллювиально-дельтовых фаций.

Волнистая слоистость образуется при периодически изменяющихся движениях воды главным образом в морях в зоне прибрежного мелководья (зона прилива-отлива) выше уровня действия волн.

Неслоистая (однородная) текстура образуется в зоне спокойного морского осадконакопления.

Многоугольники и трещины усыхания образуются на суше и на плоских берегах морей отливных зон. Часто встречаются в пустынных областях. Знаки от дождевых капель и града на суше и в отливной зоне областях аридного климата.

Градационная слоистость характерна для морских фаций от батиальных до абиссальных зон (турбидиты).



Список литературы

1. Н.В. Логвиненко «Петрография осадчных пород (с основами методики исследования)» издательство «Высшая школа» Москва 1967 г.

2. Б.К. Прошляков, В.Г. Кузнецов «Литология» 1991 г.

3. О.В. Япаскурт, Н.А. Соловьева, Т.А. Шарданова, Ю.В. Ростовцева «Исследование осадочных горных пород» издательство Московского Университета 2001 г.

Размещено на Allbest.ru