Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...
История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...
Топ:
История развития методов оптимизации: теорема Куна-Таккера, метод Лагранжа, роль выпуклости в оптимизации...
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Характеристика АТП и сварочно-жестяницкого участка: Транспорт в настоящее время является одной из важнейших отраслей народного...
Интересное:
Уполаживание и террасирование склонов: Если глубина оврага более 5 м необходимо устройство берм. Варианты использования оврагов для градостроительных целей...
Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории...
Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов: Изучение оползневых явлений, оценка устойчивости склонов и проектирование противооползневых сооружений — актуальнейшие задачи, стоящие перед отечественными...
Дисциплины:
2017-05-23 | 1004 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Осадочные породы образуются на поверхности Земли в самых разнообразных условиях. Обстановка осадкоиакопления определяет петрографический тип осадочной породы и заключенные а ней органические остатки. Для обозначения одновозрастных осадков был предложен термин «фация», впервые введенный в науку в 1838 г. А. Гресли. Из определения А. Гресли следовало, что> фация представляет собой осадок, характеризующийся на всем его протяжении одинаковым петрографическим составом и заключающий в себе одинаковую фауну и флору.
В дальнейшем в понятие «фация» разными исследователями: вкладывались различные значения. Одни считали фациями определенные типы самих осадков, другие—физико-географические-условия их образования, третьи — совокупность признаков осадков и условий их образования. Л. Б. Рухин (1969) понимает под фацией «осадки, отложенные на определенной площади в одних и тех же условиях, отличных от тех, которые господствовали & соседних районах. Каждая фация характеризуется одним и тем же комплексом литологических и палеонтологических особенно^ стей».
По физико-географическим условиям образования фации разделяются на три группы: морские, лагунные и континентальные..
Морские фации имеют наиболее широкое распространение. Они образуются в воде с нормальной соленостью и содержат разнообразные органические остатки. Морские фации обычно занимают обширные площади, а разрез их характеризуется значительным постоянством.
Группа лагунных (паралических) фаций включает отложения, возникающие в переходной зоне между сушей и морем или в бессточных котловинах внутри континентов. Характерной особен-ностью лагунных фаций является их отложение в водоемах с ненормальной соленостью. Повышенная или пониженная соленость воды в лагунах в значительной степени сказывается на органиче-
|
ском мире. Характер органических остатков, а также присутст
вие эвапоритов являются решающим доказательством лагунного
происхождения отложений.,
Образование континентальных фаций может происходить непосредственно на поверхности суши (в воздушной среде) и в пресноводных водоемах — в долинах рек, на дне озер, в зоне распространения ледников и т. д. Органические остатки континентальных отложений обычно немногочисленны и принадлежат наземным животным и растениям. Для континентальных отложений характерно разнообразие и быстрая изменчивость В разрезе.
Термин «формация» введен в геологическую литературу в 1761 г. X. Фюкселем для обозначения отложений, сходных по составу и положению в разрезе. Американские геологи и в настоящее время применяют этот термин для обозначения стратиграфических комплексов. Советские ученые рассматривают формацию как литолого-тектоническое понятие. Формация — это совокупность отложений, парагенетически связанных между собой и выделяющихся среди других особенностями состава, строения и мощности осадков. Каждая формация отражает специфику осад-конакопления в пределах определенной структурной зоны на тех или иных этапах ее развития.
Образование осадочных формаций определяется прежде всего тектоническим режимом и климатическими условиями того или иного участка земной коры. Все формации на основе их пространственной приуроченнности можно подразделить на платформенные, геосинклинальные и формации передовых прогибов и межгорных впадин. На платформах чаще распространены кварц-песчаные, карбонатные, глауконито-фосфоритовые и ряд других формаций. Мощность платформенных формаций невелика. К геосинклинальным зонам приурочены формации глинисто-сланцевые, флишевые, граувакковые, карбонатные и др. Геосинклинальные формации характеризуются линейной формой тел и резкими градиентами изменения состава и мощности. Для формаций передовых прогибов и межгорных впадин характерно развитие грубооб-ломочных пород и осадков паралическои группы фаций. Наиболее распространены молассовые, угленосные, красноцветные и соле-носные формации.
|
Изучение закономерностей образования и размещения осадочных формаций имеет большое практическое значение. К определенным формациям приурочены специфические виды полезных ископаемых. Так, для группы формаций, сформированных в геосинклинальных условиях, характерны месторождения высококачественных пластовых фосфоритов, бокситов и железных руд. Платформенный режим способствует образованию месторождений бурых углей, конкреционных фосфоритов, огнеупорных глин, стекольных песков. К группе формаций передовых прогибов и межгорных впадин приурочены месторождения каменных углей, разнообразных солей, марганцевых и железных руд.
РАЗДЕЛ ЧЕТВЕРТЫЙ
МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ
\ --------------------------------------------------------------------
Метаморфизмом называется преобразование горных пород под воздействием внутренних (эндогенных) процессов, вызывающих изменение физико-химических условий в земной коре. Такое изменение приводит к частичному или полному минеральному и структурно-текстурному приспособлению породы к новым условиям, причем этот процесс протекает с сохранением твердого состояния системы. Возникающие минеральные ассоциации устойчивы только в определенных физико-химических условиях и называются парагенетическими.
Главными факторами метаморфизма являются температура, давление и химически активные вещества — растворы и газы. Важное значение имеет состав исходной породы, ее строение, длительность процесса изменения и его характер. Метаморфические процессы могут происходить либо изохимически без существенного изменения валового химического состава метаморфизуе-мой породы, либо метасоматически — с значительным изменением состава последней вследствие привноса и выноса вещества. Изменениям подвергаются породы любого состава и генезиса — магматические, осадочные или уже ранее метаморфизованные. В зависимости от интенсивности метаморфических процессов наблюдаются постепенные переходы от слабо измененных пород, сохраняющих реликты состава и структуры исходного материала, до разностей, глубоко преобразованных, первоначальная природа которых полностью утрачена.
|
Основной задачей при изучении метаморфических пород является умение распознавать в измененной породе ее первоначальную природу и расшифровывать процессы, обусловившие ее новый состав и строение. Эта задача, как правило, достаточно сложна, так как, кроме различной степени метаморфизма, приходится сталкиваться с явлением конвергенции (convergentio — схождение), сущность которого заключается в том, что из пород, различных по происхождению, но близких по валовому химическому составу, в сходных термодинамических условиях возникают сходные продукты метаморфизма^ и в то же время из одного и того же исходного материала в различных условиях образуются различные породы.
Изучение метаморфических пород важно не только с петро-генетической точки зрения, но и для выяснения условий образования обширной группы метаморфогенных рудных и нерудных месторождений, включающих промышленные скопления железных руд, марганца, золота, меди, урана, графита, абразивных материалов, кровельных сланцев, кварцитов, мраморов и многих других полезных ископаемых.
Глава I ФАКТОРЫ МЕТАМОРФИЗМА
Успехи, достигнутые за последние 10—15 лет в области получения в лабораторных условиях высоких температур и давлений, соответствующих глубинным зонам земной коры, позволили подойти к достаточно надежной количественной оценке факторов метаморфизма и моделированию термодинамических условий, соответствующих естественным процессам.
ТЕМПЕРАТУРА
Как уже было сказано ранее, предполагают, что главными источниками тепла в земной коре являются энергия радиоактивного распада, тепло, привносимое глубинными растворами, поступающими из недр Земли, тепло магматических интрузий и тектонических процессов, экзотермический эффект некоторых химических реакций, сопровождающих метаморфизм пород, и ряд других. В целом тепло, образующееся в результате всех этих разнообразных процессов, представляет собой энергию земного шара, которая проявляется в виде геотермического градиента, характеризующего изменение температуры в градусах с увеличением глубины в километрах. В различных геоструктурных зонах значения градиента различны. В областях древних щитов и платформ величины градиента соответствуют 10—30 град/км; в молодых геосинклинальных зонах, где происходят активные тектонические и магматические процессы, значения градиента достигают 50—80 и даже 100 град/км (Винклер, 1969).
|
Изменение геотермического градиента, установленное по наблюдениям в буровых скважинах для ряда районов Советского Союза, иллюстрируется данными табл. 23.
Из приведенных в табл. 23 данных видим, что на глубине 10 км в зоне молодой складчатости Кавказа температура может достигать 830° С, тогда как на территории древнего Украинского щита ее значения на той же глубине не превысят 100° С.
Температурный интервал, в пределах которого происходят типичные метаморфические преобразования, заключен примерно между 300—400° С и 900—1000° С (Соболев, 1970). Ниже 300° С
Таблица 23 Изменение геотермического градиента (по Белякову, 1955) |
Район | Средний геотермический градиент, г рад/км |
Грозненский район Кав- Донецкий бассейн.. Западная Украина.. Белоруссия.................... Кривой Рог.... | 83 31 23 12 9 |
вследствие резкого падения скорости метаморфических превра
щений последние практически не происходят или протекают
крайне медленно; верхний предел ограничен температурой начала
плавления наиболее распространенных горных пород и соответст
вует условиям магмообразования.
Температура — важнейший
фактор метаморфизма, влияю
щий на процессы минералообра-
зования, резко увеличивающий
скорости химических реакций,
степень перекристаллизации по
роды и в значительной мере
контролирующий возникновение
тех или иных парагенетических
минеральных ассоциаций. В ус
ловиях растущей температуры
происходят важные для минера-
лообразования эндотермические
реакции, сопровождающиеся
процессами дегидратации гидро-ксилсодержащих минералов и декарбонатизации карбонатов. В качестве примера дегидратации приведем реакцию превращения каолина в андалузит: Al4[Si4Oi0](OH)8^:2Al2O[SiO]4+4H2O + + 2Si02. Примером декарбонатизации может служить переход кальцита в волластонит: СаСОз + БЮг^СаБЮз+СОг. Повышение температуры ведет к образованию более высокотемпературных минеральных видов, лишенных воды, и сопровождается изменением структуры породы в направлении появления более крупнозернистых разностей.
ДАВЛЕНИЕ
Различают всестороннее давление (гидростатическое) и направленное давление (стресс).
Гидростатическое давление определяется действием нагрузки вышележащих толщ. Величина его возрастает в зависимости от удельного веса пород в среднем на 270 атм на каждый километр погружения, что позволяет предполагать на глубине 10 км давление, равное 2700 атм, на глубине 20 км — 5400 атм и т. д. Таким образом, на глубинах порядка 50 км, примерно определяющих в орогенных зонах нижнюю границу земной коры, гидростатическое давление должно быть равно около 13 000 атм. Однако изучение минеральных парагенезисов, полученных экспериментальным путем, и сопоставление их с естественными ассоциациями позволили установить, что давление при метаморфизме может достигать 25 000 атм. Отсюда был сделан вывод, что в условиях земной коры величина давления не ограничивается весом вышележащих толщ. В. С. Соболев (1970) придает большое значение
|
наличию «тектонических перегрузок». Г. Винклер (1969) подчеркивает, что общая величина давления на глубине должна зависеть также и от величин парциальных давлений паров воды Рн,о и углекислоты Рсог, выделяющихся при дегидратации и декарбонати-зации минералов. Как видим, количественный учет давления при метаморфизме — вопрос достаточно сложный.
При постоянной температуре увеличение гидростатического давления в соответствии с принципом Ле-Шателье способствует образованию минералов с более плотной структурой элементарной ячейки, что приводит к уменьшению общего молекулярного объема системы и увеличению ее удельного веса. Так, форстерит (мол. объем 43,9)+анортит (мол. объем 101,1) =гроссуляр (мол. объем 121). Увеличение давления повышает температуру плавления минералов, что очень важно при метаморфических превращениях. В условиях высокого гидростатического давления формируются породы с однородной массивной текстурой.
Направленное давление (стресс) вызывается тектоническими причинами. Его величина зависит от интенсивности тектонических процессов, трудно поддается учету и в каждом конкретном случае оценивается по степени преобразования породы. Действие "направленного давления с глубиной ослабевает и на глубинах, превышающих 10 км (Тернер, Ферхуген, 1961), оно не проявляется. Объясняется это тем, что при условии высокого направленного давления происходит усадка породы, уменьшение общего объема пор и, как следствие, пересыщение породы растворами,. что приводит в конечном счете к преобразованию направленного давления в гидростатическое с присущими последнему свойствами.
Вопрос о влиянии направленного давления на процессы мине-ралообразования остается дискуссионным. Однако каталитическая роль его несомненна. Стресс увеличивает растворимость минералов, вызывает дробление породы, что облегчает циркуляцию метаморфизующих растворов и, следовательно, способствует процессу перекристаллизации минералов. Велика роль направленного давления при формировании структурно-текстурных особенностей породы В условиях стресса при наличии температурного фактора образуются специфические текстуры с характерной закономерной ориентировки минералов, как предполагают, является увеличение оси минералов (амфиболов, силлиманита, дистена и др.) или плоскости спайности (слюд, хлоритов и др.) располагаются перпендикулярно к направлению давления. Главной причиной переориентировки минералов, как предполагают, является увеличение их растворимости в направлении давления и соответственно переотложение вещества в перпендикулярном направлении. Возникающая таким образом специфическая сланцеватая текстура весьма существенный признак для обширной группы метаморфических пород, получивших название «сланцы».
ХИМИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА
К химически активным веществам прежде всего относится вода и затем углекислота, которые находятся в том или ином "количестве почти во всех горных породах в виде так называемых «поровых» или «межзерновых» метаморфогенных растворов и газов. Иногда существенное значение приобретают соединения водорода, азота, хлора, фтора, серы, бора, фосфора, калия, натрия и других элементов. Средние содержания наиболее распространенных компонентов поровых растворов (в молярных долях) характеризуются следующими данными (Соболев, 1970): НгО 84,4; С02 10,1; H2S 1,9; HF 1,8; НС1 1,4; N2 0,4.
Источники воды при метаморфизме многообразны. Ими могут быть глубинные процессы дифференциации и дегазации вещества мантии, охлаждающиеся магматические расплавы и гидроксил-содержащие минералы, выделяющие (ОН) в процессе дегидратации. В верхних горизонтах литосферы существенное значение приобретает также остаточная влага, возникающая в процессе уплотнения осадочных пород.
Углекислота образуется как продукт декарбонатизации минералов, что объясняет высокую степень насыщения этим компонентом водных растворов, локализующихся в карбонатных отложениях. Однако указанная закономерность нередко нарушается, что, по мнению Д. С. Коржинского и других, свидетельствует о большом значении магматогенных источников углекислых растворов.
Все остальные химические вещества либо мобилизуются из пород, слагающих литосферу, либо поступают с газовыми н водными эманациями из магматических расплавов или даже из под-коровых частей земного шара.
Тем или иным источникам растворов придается различное значение. Н. Г. Судовиков большую роль отводит летучим компонентам, мобилизованным из осадочных пород в процессе их изменения. Д. С. Коржинский решающую роль при метаморфизме отводит восходящим термальным растворам глубинного происхождения, которые он называет «сквозьмагматическими». Поступая из недр Земли, эти растворы способны диффундировать через магматические расплавы и, обогащаясь минерализаторами, превращаться в активные агенты метаморфизма.
Независимо от природы метаморфогенных растворов, перемещаясь из областей высоких давлений в зоны низких давлений (обычно снизу вверх), такие растворы активно участвуют в преобразовании минералов и пород, являясь переносчиками химических элементов и тепла и обусловливая высокое поровое давление газов, понижающее растворимость минералов. Подчеркивая роль растворов в процессах метаморфизма, Д. С. Коржинский, В. С. Соболев и другие указывают, что в породах, лишенных воды, в так называемых «сухих системах» (породы магматиче-
ские или глубоко метаморфизованные), преобразования, даже при наличии достаточно высоких температур и гидростатического давления, практически не происходят, либо идут крайне медленно.
В качестве иллюстрации можно привести пример, описанный Э. Садецки-Кардош. Согласно данным этого ученого, мощные толщи осадочных пород Срединного массива в Венгрии, включающие разрез от палеогена до верхнего и даже частично нижнего палеозоя, сохранились в стадии очень слабого метаморфизма, несмотря на высокий геотермический градиент. Этот факт, по мнению автора, объясняется тем, что в указанном районе породы претерпели дробление вследствие последовательного сжатия и растяжения, что облегчило удаление из них паров и газов. В то же время в соседней альпийской области, где во время меловой складчатости образовались мощные покровы, затруднившие фильтрацию воды из нижележащих пород, метаморфизм последних достиг высокой стадии.
Глава II ТИПЫ МЕТАМОРФИЗМА
В сложных природных условиях, как правило, каждая конкретная метаморфическая порода формируется под влиянием нескольких факторов; роль этих факторов и их абсолютные величины определяются той геологической обстановкой, в которой протекал процесс. С учетом геологических условий, господствующих факторов метаморфизма и характера возникающих пород выделяются следующие основные типы метаморфизма: катакла-стический, контактово-термальный, метасоматический и региональный. Первые два типа проявляются локально на небольших территориях, последний охватывает огромные регионы; метасоматический метаморфизм может сопровождать любой тип метаморфизма и поэтому развивается как в локальных, так и в региональных условиях.
|
|
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...
Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...
Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!