Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт нефти и газа

Кафедра Геологии нефти и газа

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема: «Литология»

Студент

Коротышева А.В

Руководитель

Бойко С.В.

Красноярск - 2014

Содержание

Введение

В данной курсовой работе описывается очень важный раздел геологии ? литология. Литология ? раздел геологии о современных и древних осадках, осадочных породах, их составе, строении, происхождении и закономерностях пространственного размещения.

Целью данной работы является раскрытие следующих, немало важных тем:

- литогенез аридного типа и его главнейшие особенности;

- главная зона нефтеобразования(ГЗН);

- осадочные горные породы.

1. Литогенез аридного типа и его главнейшие особенности

Литогенез ? совокупность природных процессов, образование и последующих изменений осадочных горных пород.

Типы литогенеза:

- ледовый;

- гумидный;

- аридный;

- вулканогенно-осадочный.

В данной работе подробно рассмотрим литогенез аридного типа.

Специфическую особенность физико-географической обстановки аридных зон составляет сочетание повышенных температур с отрицательным балансом влаги, т. е. с преобладанием испарения над массой атмосферных осадков.

При аридном литогенезе породообразование происходит на материках и акваториях в условиях засушливого климата.

Сухость аридных зон сказывается на процессах выветривания. Уже в пределах гумидных зон, по мере приближения к засушливой полосе, интенсивность химических процессов убывает и возможности для миграций в виде растворов у разных веществ существенно уменьшаются.

В зоне степей теряют свою подвижность Fе, AL2 O3, TiO2. В полупустыне резко сокращается вынос из коры выветривания карбонатов кальция и позже ? гипса; происходит карбонатное и гипсовое засоление верхних горизонтов почв; в пустынных же условиях уменьшается вынос хлоридов натрия, и осуществляется хлоридное засоление почв. Следствием всех этих процессов является то, что железные, бокситовые и марганцевые руды, кварцевые пески и каолины, эти характерные породы-индикаторы гумидного литогенеза, полностью выпадают из набора осадков аридной зоны. Та же сухость климата полупустынь и пустынь приводит вначале к исчезновению на их поверхности лесов, а затем и сплошного травяного покрова. Отсюда следует исключение из комплекса континентальных аридных осадков углей всех видов, углистых сланцев и вообще континентальных пород, обогащенных органическим веществом.

Характерно видоизменяются процессы смыва и накопления осадков. Засушливость климата приводит к все более резкому выпадению метеорных осадков по мере того, как мы передвигаемся от периферии аридной зоны к ее центру ? пустыням. Зато, когда дождь начинается, вода изливается уже не отдельными каплями, а целыми потоками ? ливнем.

В результате таких пустынных ливней у подножия возвышенностей образуются веерообразные конусы выноса, иногда сливающиеся на большом расстоянии в сплошную ленту. Ил, песок, щебень и большие глыбы лежат в этих конусах без всякой сортировки, хаотически. Остатки не впитавшейся в почву мутной воды собираются в понижениях по периферии пролювиального конуса, образуя временные озера.

Резкое ослабление деятельности воды в засушливой зоне ассоциируется с чрезвычайно энергичной деятельностью ветра. Обилие и громадная сила ветра - характерная черта пустынь. Каждая пустыня, по И. Вальтеру (1911) ? центр бурь.

Пыльные смерчи представляют в ней ежедневное явление и взметают колоссальные облака и тучи пыли до 100 м в высоту. Этот напряженный ветровой режим неизбежно приводит к выносу из пустынь и к отложению по их периферии тончайше раздробленного глинистого материала. Вся пыль, образовавшаяся в пустыне, по выражению И. Вальтера (1911) «все время блуждает в ней и переносится с места на место, постепенно вновь поднимается, нигде не оседает, каждый порыв ветра толкает ее, и, наконец, она достигает краев пустыни».

Обычно таким краем является степная местность, где облучение поверхности земного слоя солнечным слоем слабее, а ветры реже и не столь сильны, где почву чаще орошают осадки, и защищает богатая растительность. В этой обстановке оседающая пыль фиксируется и образует постепенно толщи лёсса, свойственного обычно степям, прилегающим к пустынной зоне.

О количествах выносимого материала дает представление тот факт, что в 1863 г. на Канарских островах выпал пыльный дождь, масса которого достигла 3944000 м3. Внутри пустыни деятельность ветра приводит к созданию огромных подвижных песчаных площадей ? дюнных полей, характерного образования пустыни.

Источники песка весьма различны: физическое выветривание массивных пород, разведка древних песчаных и песчано-глинистых морских, озерных и речных отложений, занос внутрь пустыни песка с морского побережья и т. д. Из всякой содержащей песчаные зерна смеси в пустыне повсюду образуется рыхлый песок, и количество его во всех пустынях с ходом их развития все увеличивается. Размеры песчаных площадей колоссальны: Кара-Кумы занимают территорию примерно 240 000 км2, Сахара же и Гоби имеют еще большую площадь ? около 7 000000км2 первая и примерно 2 x 106 км2 вторая.

Весь описанный ход седиментогенеза засушливых зон связан с их собственными энергетическими и материальными ресурсами и потому может быть назван автохтонным (коренным) аридным седиментогенезом. Характерную черту их составляет то обстоятельство, что наряду с автохтонным существует аллохтонный (аллохтонные горные породы и полезные ископаемые, образовавшиеся из переотложенного исходного материала) седиментогенез, связанный со вносом на площадь полупустынь и пустынь материала из соседних горизонтальных и вертикальных гумидных зон.

Возможность развития аллохтонного седиментогенеза коренится в геоморфологических условиях засушливых полос. Рельеф современных их представителей варьирует. По периферии засушливые зоны в одних случаях (Европа, Африка) примыкают к равнинам гумидного климата, и составляют их естественное продолжение. Отличаются по отношению к ним депрессионным характером (Депрессия в геологии ? явление, вызывающее понижение известного участка земли). В других районах (Азия, частью Сахара, Сев. Америка) аридные области окаймляются горными хребтами и целыми системами их, представляя собою внутриконтинентальные замкнутые бессточные чаши. В ряде случаев более или менее крупные хребты поднимаются и внутри засушливой зоны. За исключением этих гористых участков, вся остальная подавляющая часть аридных площадей представляет собою равнинную полосу часто с еще более плоским рельефом, чем в гумидных зонах.

Изучение палеогеографических карт показывает, что аналогичные в принципе геоморфологические условия были свойственны и древним засушливым зонам. Пониженность засушливых областей относительно гумидных зон, как вертикальных, так и горизонтальных, влечет за собою непрерывный ток воды и осадочного материала из последних в первые. Возникают и длительно существуют и накопляют отложения устойчивые озерные и морские водоемы, питаемые целиком или в подавляющей (по значению) степени веществами, транспортируемыми из гумидных областей.

Типичными современными представителями водоемов с аллохтонным питанием являются озера Виктория и Рудольфа в Африке, серия озер на Великом плоскогорье в США (Большое Соленое и др.), Каспийское и Аральское море, озеро Балхаш и его соседи, большое количество крупных озер в Тибете и т. д. Питание этих бассейнов водой осуществляется в одних случаях с гор, располагающихся по периферии засушливых зон или внутри них (оз. Балхаш, Аральское море, оз. Иссык-Куль и др.), за счет таяния постоянных снежников, либо ледников, а также обильных летних дождей в высоких частях хребтов. В других случаях, как, например, в Каспийском море, питание пустынного водоема происходит не столько с прилегающих гор, сколько с равнины, расположенной по соседству в условиях влажного климата и дренируемой какой-либо крупной рекой, в данном случае Волгой.

Аналогичные соотношения, несомненно, имели место и в геологическом прошлом. Они дополнялись еще тем, что в прежние эпохи на территории аридных зон имелись крупные и даже огромные участки моря (или океана), питавшиеся водой за счет общей циркуляции водных масс в гидросфере и, стало быть, в конечном счете, за счет метеорных осадков тех же гумидных зон. Вместе с водой из горизонтальной и вертикальной гумидных областей в аридные зоны поставляется главная масса взвешенного и особенно растворенного материала; принос этого материала, в частности солей, за счет собственных ресурсов аридной зоны имеет совершенно подчиненное значение. Развитие бассейнов засушливых зон идет своеобразно и отлично от развития их в гумидных зонах: все озера и моря осолонены и прогрессивно осолоняются в ходе их развития. Отсюда прогрессирующее падение роли организмов в их геохимии и осадкообразовании, что и естественно, или осолонение идет за счет накопления биологически индифферентных солей: NaС1, МgSO4, МgС12, СаSO4 и др. Становясь чисто физико-химической, седиментация в осолоняющихся бассейнах в то же время резко расширяет свой диапазон, вовлекая в осаждение все новые компоненты, сравнительно с теми, которые участвовали в гумидном типе осадочного процесса, а именно: сульфаты и хлориды натрия, калия, кальция, магния, малые элементы ? Sr, В, Вr, F, Li, Rb, Cr.

Вместе с тем сама седиментация приобретает стадийный характер.

Вначале карбонатная стадия. В не осаждаются наименее растворимые карбонаты кальция и магния - кальцит, доломит; с ними ассоциируют иногда силикаты магния. На этой стадии в водоемах возникают обычные пески, алевриты, глинистые илы с примесью названных карбонатных и силикатных минералов.

В следующую, сульфатную, стадию осаждаются гипс, ангидрит, тенардит, мирабилит, глауберит, астраханит, причем набор их у водоемов разных гидрохимических типов весьма изменчив.

В заключительную, хлоридную стадию садится галит, а также калий-магниевые хлоридные и сульфатные минералы.

Таким образом, химическая седиментация в водоемах аридной зоны отличается от гумидного седиментогенеза своей завершенностью и отсюда гораздо большей сложностью.

2. Главная зона нефтеобразования (ГЗН)

Все гипотезы о происхождении нефти можно разделить на две большие группы:

- гипотезы неорганического происхождения нефти;

- гипотезы происхождения.

Каждая из названных групп делится на ряд отдельных гипотез:

1. Неорганического происхождения: вулканическая, космическая;

2. Органического происхождения: животного, растительного, смешанного из растительного и животного.

В основе большинства этих гипотез лежит фактический материал, полученный в результате обобщения лабораторных опытов.

К числу факторов, обеспечивающих превращение рассеянного в осадках органического вещества (РОВ) в нефть, относятся температура, давление, катализаторы, деятельность микробов, зараженность бассейна сероводородом и др. Нефть представляет собой глубоко восстановленный продукт, поэтому наличие восстановительной среды для нефтеобразования является обязательным. Сероводород (H2S) рассматривается как индикатор восстановительной среды: чем его больше, тем восстановительнее среда.

Температура влияет благоприятно на процесс нефтегазообразования только до предела 300-500°С, свыше этой температуры начинается разрушение нефтяных углеводородов. Катализаторами в процессах нефтеобразования являются глины и продукты жизнедеятельности бактерий.

На первых этапах преобразования РОВ из него удаляется углекислота и вода, затем аммиак и сероводород. С исчезновением запасов легко отщепляемого кислорода и водорода наступает очередь удаления основной массы водорода. Последующая потеря водорода приводит к образованию угля и графита.

Первые порции нефтяных углеводородов в осадках образуются еще на стадии раннего диагенеза осадка. Однако ввиду малой мощности и хорошей проницаемости, перекрывающих толщь образовавшиеся углеводороды рассеиваются в гидроатмосфере. Гипотезы раннедиагенетического происхождения нефти придерживались В.В. Вебер, П.З. Смит, К.А. Юркевич и др. К.П. Калицкий (1923) пришел к выводу, что нефть генерировалась из отложений морских водорослей и накапливалась на месте ее образования.

В настоящее время господствующей является гипотеза катагенетического образования нефти, где главная роль отводится температуре. Исследованиями в МГУ в 60-х годах XX века было установлено возрастание битумоидного коэффициента в хлороформенных битумоидах, начиная с температуры 50-6О°С и при давлении 120-150 ат, что соответствует глубинам 1200-1500м.

Рис 2.1 - Главная зона нефтеобразования. По Н.Б.Вассоевичу, 1969; С.Г.Неручеву, 1973; Преображенскому и др., 1971. Горные породы, участвовавшие в эксперименте:

1 - терригенный девон Волго-Урала;

2 - бавлинские отложения Волго-Урала;

3 - кембрий Восточной Сибири;

5 - сапропелево-гумусовое органическое вещество Западной Сибири

На этих глубинах составы углеводородов микронефти и макронефти становятся близкими. Период увеличения содержания битумоидов и углеводородов в глинистых отложениях при погружении бассейна, когда происходит образование значительного количества жидких углеводородов и массовая первичная миграция микронефти, Н.Б. Вассоевич в 1967 году назвал главной фазой нефтеобразования (ГФН), а зона глубин, соответствующая этой фазе, позднее была названа главной зоной нефтеобразования (ГЗН). литогенез аридный осадочный порода

Наступление ГФН зависит от типа ОВ. На глубине 1,5-2,0 км, на длиннопламенной стадии метаморфизма ОВ наступает скачкообразное возрастание жирности газов, что означает наступление главной фазы нефтеобразования. Образование жидких УВ достигает максимума на глубине около 3,0 км. На рубеже жирных и коксовых стадий метаморфизма ОВ, что соответствует глубинам 3,5-4,0 км, ГФН завершается. Образовавшиеся нефтяные углеводороды вместе с газами мигрируют вверх по восстанию слоев, повышая концентрацию УВ в пластовых водах и давая начало аккумуляции в ловушках в виде залежей как в самой ГЗН, так и выше нее. Основные запасы нефти в нефтегазоносных бассейнах действительно залегают с некоторым смещением вверх от ГЗН с проявлением максимума на глубине примерно 2 км (показано на рис.).

Современные глубины залегания нефти в России составляют: 25% - на глубине 0,5-1,0 км, 40% - на глубине 1-2 км, 20% -на глубине 2-3 км. По данным Л.К. Лендса (США), из общего числа залежей, открытых в период с 1949 по 1965 гг. на глубине свыше 4570 м, 4/5 оказались газовыми и газоконденсатными, и только 1/5 - нефтяными. Лендс считает нижней границей промышленной нефтеносности зону с температурой 177°С.

Без первичной миграции образование залежей нефти происходить не может. С учетом этого теория органического происхождения нефти по предложению Н.Б. Вассоевича была названа теорией осадочно-миграционного происхождения нефти. Многие исследователи допускают возможность миграции углеводородов в растворенном в воде состоянии. Как газообразные, так и жидкие углеводороды в той или иной мере растворимы в воде, причем растворимость жидких углеводородов возрастает с увеличением температуры. Движение подземных вод в проницаемых пластах происходит при уплотнении глин, сопровождающемся отжатием из них седиментационных вод. На этом этапе движение вод направлено к краям бассейна - в зоны меньших температур и давлений (Карцев, 1975). На пути такой миграции подземных вод при снижении температуры и давления происходит выделение растворенных углеводородов в свободную фазу. Нефтяные углеводороды могут мигрировать также в форме, растворенной в газах. После выделения в свободную фазу начинается струйная миграция нефти по порам и трещинам горных пород до достижения ловушек - барьеров на путях миграции.

"Нефть - детище литогенеза, органически связанная с осадочным процессом, но образуется только в результате миграции", - отмечает Н.Б. Вассоевич. "Теория утверждает, а практика подтверждает, что все более или менее крупные области устойчивого опускания земной коры, выполненные нормальными субаквальными отложениями достаточной мощности (1,5-2,0 км) и более, являются зонами нефтегазогенерирования... Исходя из осадочно-миграционной теории происхождения нефти можно давать оценку прогнозных запасов нефти, предсказывать закономерности зон нефтегазонакопления, типы нефтей на различных глубинах и т.д." (Вассоевич, 1967, с. 152-153).

2.1 Распределение нефти и газа

Предположения о существовании определенной стадийности и глубинной зональности в протекании процессов нефтегазообразования выдвигались В. А. Соколовым и Н. Б. Вассоевичем более 40 лет назад. Однако лишь в 1967 г. Н. Б. Вассоевич доказал неравномерность катагенетического преобразования РОВ и выделил главную фазу нефтеобразования (ГФН). ГФН - этап в едином цикле процессов нефтеобразования, когда скорость их максимальна. Отсюда следует, что процесс нефтеобразования в меньших масштабах протекает как до ее начала, так и после.

В соответствии с интенсивностью процесса генерации нефти в едином цикле нефтеобразования в осадочной породе А. Э. Конторовичем и С. Г. Неручевым (1971 г.) выделены следующие фазы: 1) созревания потенциально нефтепроизводящих отложений; 2) начала и прогрессивного развития нефтеобразования; 3) главная фаза нефтеобразования; 4) затухания нефтеобразования; 5) существования нефте-производивших отложений.

В ГФН формируются нефти, в составе которых наиболее полно наследуются фрагменты химической структуры исходного ОВ.

В настоящее время эти положения являются практически общепризнанными, хотя многие вопросы преобразования РОВ, оценка количества формирующихся углеводородов остаются дискуссионными. Разноречивы и данные различных исследователей о градациях катагенеза, соответствующих проявлению ГФН: МК1, МК2, МК3. По мнению С. Г. Неручева и др., все варианты справедливы, «но в конкретных условиях (тип бассейна, тип исходного ОВ, геотермический режим, строение материнской толщи, ее литологические особенности и т. д.) ГФН занимает обычно более узкий интервал катагенеза, который следует устанавливать по конкретным материалам» (Парпарова и др., 1981, с. 207).

Гораздо сложнее решается проблема стадийности и зональности газообразования, хотя можно признать установленным, что этот процесс протекает на всех этапах трансформации РОВ - от седиментогенеза до глубокого метагенеза. Экспериментально доказано, что гумусово-гумоидная составляющая ОВ генерирует преимущественно метан, а за счет полимерлипидных составляющих РОВ на определенных градациях катагенеза формируются его гомологи.

Углекислый газ образуется в широком диапазоне обстановок и градаций преобразования РОВ - от начальных стадий изменения ОВ до зон глубокого апокатагенеза и метагенеза. Менее определенно установлены закономерности образования сероводорода и азота (аммиака), однако ясно, что максимум их генерации приходится на период диагенеза.

3. Осадочные горные породы

Осадочной породой называют породы возникшие при осаждении вещества в водной среде, реже из воздуха, а так же в результате деятельности ледников, как на суши, так и в водных бассеинах.

Образование осадочных пород в самом общем виде можно представить в виде такой схемы: возникновение исходных продуктов путем разрушения материнских пород, перенос вещества водой, ветром, ледниками и осаждение его на поверхности суши и в водных бассейнах. На путях переноса и в водных бассейнах поступают дополнительные порции вещества благодаря вулканическим извержениям, осаждению из водных растворов и деятельности организмов. В результате образуется осадок, сложенный различными компонентами и насыщенный водой. Осадок - это продукт, отложившийся в результате действия химических, физических и биологических процессов, еще не превращенные в горные породы, находящийся в в зоне осадконакопления.

Попадая на большие глубины, в толщу пород стратосферы (в результате длительного опускания), осадочные породы изменяются и превращаются сначала в метаморфизованные осадочные породы, а затем в метаморфические породы. При поднятии территории осадочные породы выходят на поверхность земли и разрушаются - выветриваются.

Процессы образования горных пород экзогенные. Такие процессы включают три звена:

- разрушение ранее образовавшихся горных пород;

- перенос продуктов разрушения;

- аккумуляция продуктов.

Осадочные породы составляют более 10 % от массы земной коры и покрывают около 75% поверхности суши.

3.1 Текстурно-структурные особенности осадочных пород

Текстура - это расположение слагающих пород и агентов внутри пространства породы.

Характерной особенностью осадочных пород является слоистая текстура, выражающаяся чередованием пластов различного состава или различной структуры. В отличие от полос, слои имеют отчетливо выраженную подошву и кровлю. Нередко порода раскалывается на отдельные плитки вдоль границ слоев. При направленном перемещении материала в отложениях этого перемещения формируется косая слоистость (Рис.3.1). Если среда неподвижна, то формируется горизонтальная слоистость (Рис. 3.2).

Рис. 3.1 - Косая слоистость

Рис.3.2 - Горизонтальная слоистость

Текстуры поверхности слоя пород очень своеобразны. По ним можно установить условия образования пород. К ним относятся знаки ряби, прибоя, капель дождя, трещины усыхания, следы жизнедеятельности организмов и т. д.

Массивная текстура характерна для осадочных пород различного происхождения. Она может наблюдаться в образцах, отобранных в обна-жениях пород грубо слоистой текстуры между поверхностями напластования.

Пористая текстура выражается наличием пустот, она характерна для пород терригенного, органогенного и вулканогенно-обломочного происхождения.

Структура - это степень кристалличности минерала и их взаимное расположение между собой.

Структуры пород обломочного происхождения характеризуются величиной слагающих их обломков. Выделяют грубообломочную (псефитовую), среднеобломочную (псаммитовую), мелкообломочную (алевритовую), пелитовую (глинистую) структуры (табл.3.1).

Таблица 3.1 - Классификация обломочных пород

Для пород хемогенного и хемобиогенного происхождения характерны кристаллические структуры: крупнокристаллическая (более 1 мм), среднекристаллическая (1,0-0,1 мм), пелитоморфная (0,1-0,01 мм), скрытокристаллическая (менее 0,01 мм).

Органогенные породы имеют биоморфную структуру с хорошо сохранившимися ископаемыми остатками организмов и детритовую с обломками скелетов организмов.

Структуры пирокластических пород классифицируют по величине обломков: вулканический пепел размером частиц до 1 мм (алевритовая структура), вулканический песок - 1-2 мм (псаммитовая структура), лапилли - 2-30 мм, вулканические бомбы - более 30 мм (псефитовые структуры).

3.2 Классификация осадочных пород

Классификация осадочных пород основана на их составе и условиях образования. По генезису выделяют породы обломочные, химические и органогенные или обломочные, глинистые и хемобиогенные . Дальнейшее подразделение в пределах этих крупных групп производится по вещественному и минеральному составу.

Вулканогенно-обломочные (пирокластические) породы образуются из продуктов вулканических извержений. Этот материал в процессе диагенеза превращается в горные породы: туфы, состоящие в основном из частиц пепловой и псаммитовой размерности, туфобрекчии и туфоконгломераты, в которых преобладают частицы псефитовой размерности. Если вулканогенный материал в водной среде смешивается с осадочным, то образуются туффиты. С вулканогенно-обломочными породами связаны крупнейшие месторождения свинцово-цинковых и медных руд, так называемые стратиформные месторождения.

Обломочные (терригенные) породы - широко распространенная группа пород. Это рыхлые или сцементированные механические осадки. Под цементом понимают тонкий материал, скрепляющий обломки. Он может быть различным: карбонатным, гипсовым, кремнистым, глинистым, фосфатным, железистым и т. д.

Хемогенные и органогенные (биохемогенные) породы. Наиболее распространены карбонатные и кремнистые породы. Хемогенные породы образуются из химических осадков истинных или коллоидных растворов. Морская вода является истинным раствором, находящимся в состоянии химического равновесия. В момент нарушения равновесия начинается выпадение осадка. Нередко граница между хемогенными и органогенными породами весьма условна. Наиболее близки к органогенным породам каустобиолиты (торф, уголь, горючие сланцы, нефть, природный газ, битум).

Заключение

На основании данных, изложенных в данной курсовой работе, можно сделать выводы о том, что знание геологии о литологии, различных типов литогенеза, главной зоны нефтеобразования, осадочных горных породах весьма помогут в понимании образования нефти и газа и др. полезных ископаемых, а так же в разведки их местонахождении, в чём и заключается моя будущая профессия.

В работе дано понятие и типы литогенеза, в частности аридного, рассмотрен главный процесс нефтеобразования, а так же общие сведения о осадочных горных породах.

Список использованных источников

1. В.Т.Фролов Литология . том 2,1993;

2. Н.М. Страхов Основы теории литогенеза (том 1). М., Изд. Академия наук СССР, 1960.232с.;

3. Справочник по литологии/ Н.Б. Вассаевич, В.Л. Либрович, Н.В. Логвиненко, В.И. Марченко. М.: «Недра», 1983. 511 с;

4. Л.И. Свиридов Определитель рудных, породообразующих минералов и горных пород. Красноярск, 2010. 146с.

Размещено на Allbest.ru