Возраст в геологии. Залегание горных пород презентация

Схематический вертикальный разрез геологического строения г. Челябинска

1. Геохронология – определение возраста образования горных пород и минералов.
В геологии возраст горных пород исчисляется в абсолютных единицах (годах, тысячелетиях, миллионах лет) и относительных единицах (выяснения соотношения раньше – позже, без точной количественной оценки).
Поэтому выделяют абсолютные и относительные методы геохронологии.

Зарождение методов относительной геохронологии
Родоначальником методов относительной геохронологии является датский врач Николаус Стено. Во второй половине XVIII века он выдвинул тезис: В ненарушенном залегании перекрывающий слой моложе подстилающего. Это обусловлено тем, что осадки накапливаются слоями, последовательно откладывающиеся друг на друга, поэтому нижний слой является более древним, чем слои, расположенные над ним.
Этот метод впоследствии получил название стратиграфического.

1 – относительный возраст определяется с помощью методов:
- стратиграфического (последовательности залегания слоев пород),
- палеонтологического или биостратиграфического (руководящие ископаемые организмы)
литологического (текстурно-структурные особенности горных пород).
Возраст горных пород

1.1. Стратиграфический
на изучении последовательности напластования (залегания) и взаимоотношения пластов ОГП, исходя из принципа суперпозиции – каждый вышележащий слой моложе нижележащего
Стратиграфия – дисциплина, изучающая историческую последовательность, первичные взаимоотношения и географическое распространение горных пород, слагающих земную кору и отражающих этапы развития Земли и органического мира.

Контакты разновозрастных отложений: белых и красных песчаников (пещеры д. Борщово); белых песчаников и и красных известняков (южный берег оз. Ильмень), красных песчаников и черных аргиллитов (долина р. Тосна)

Французский натуралист Жорж Кювье и английский землемер Уильям Смит в начале XIX века положили начало биостратиграфическому методу
Биостратиграфический или палеонтологический метод относительной геохронологии – определение возраста осадочных отложений с помощью содержащихся в них органических руководящих остатков, характеризующих определенные этапы развития Земли.
С 20-х по 40-ые годы XIX века с помощью палеонтологического метода была разработана шкала относительного летоисчисления – геохронологическая шкала.

1.2. палеонтологический
(биостратиграфический) –
в изучении ископаемых организмов, в основе которого лежит принцип эволюции организмов от простейших к более сложным
(руководящие ископаемые –проживавшие во многих местах планеты в короткий промежуток времени)
Брахиоподы С
Трилобит О. Ядро и отпечаток. Фото Михайловой .Т,Ф.

1.3. петрографический или литологический - текстурно-структурные особенности ГП в соседних скважинах одновозрастных пород – корреляции разрезов.
Строматолитовые породы – известняки рифея или лемезиты, характерные только для Челябинской области

Геохронологическая шкала

Стратиграфическая шкала
представляет собой материализованные, воплощенные в отложениях горных пород, отрезки геологического времени.
Подразделения геохронологической шкалы выделены по соответствующим подразделениям стратиграфической шкалы.
Геохронологическая шкала – Стратиграфическая шкала
Акрон - Акротема
Эон –Эонотема
Эра - Эратема
Период -Система

2. Методы абсолютной геохронологии – дают возраст в миллионах лет
Радиоактивные методы. Используется постоянство скорости радиоактивного распада, определяемой эмпирически. Если в составе какого-либо минерала встречается некоторое количество радиоактивного элемента и совместно с ним продукты его распада, то, зная скорость распада данного элемента, можно путем расчета определить продолжительность времени, которое требовалось для образования из данного количества исходного радиоактивного элемента наличного количества продуктов его распада.

Определяется с помощью радиоактивного распада химических элементов, скорость которых не зависит от внешних воздействий. Применяются следующие радиологические методы:
аргоновый, стронциевый, свинцовый, радиоуглеродный и др.
Методы абсолютной геохронологии дают возможность оценить возраст Земли и земной коры. Минимальный возраст земной коры определяется наибольшими цифрами абсолютного возраста, установленными для древнейших пород планеты:
4 - 4,2 млрд.л.

Продолжительность отдельных интервалов геохронологической шкалы неодинакова: границы интервалов определялись значительными изменениями в органическом мире Земли

Породы Ленинградской области: граниты раннего протерозоя (окрестности г. Выборг), известняки ордовика (окрестности г. Павловск), песчаники девона (окрестности ст. Сиверская), известковые туфы четвертичного периода (ст. Пудость)

Обобщается в геохронологической таблице, состоит из двух шкал:
1 - стратиграфической – иерархическая система, показывающая последовательность и соподчиненность стратиграфических подразделений – напластований горных пород, слагающих земную кору и отражающих этапы геологического развития земной коры
2 геохронологическая - иерархическая система геохронологических (временных) подразделений, эквивалентных единицам общей стратиграфической шкалы
Возраст горных пород

Геохронологическая и стратиграфическая шкала

Геохронологическая шкала вместе с принятой цветовой легендой и условными обозначениями (индексами стратиграфических подразделений) были приняты на II Геологическом конгрессе в Болонье (1881 г.).
Границы и объем подразделений геохронологической и стратиграфической шкалы периодически меняются, уточняются.

Свита - основная единица местных стратиграфических подразделений, выделяемая преимущественно по литологическим признакам.
Серия – объединяет несколько свит
Горизонт
Толща
Региональные стратиграфические подразделения

2. Залегание горных пород
Залегание - форма и положение геологических тел в пространстве – результат:
1. процессов первоначального их образования;
2. всех более поздних процессов их изменения.
Поэтому выделяют: первичные и вторичные формы залегания – структуры земной коры.
Первичные структуры геологических тел, особенности их залегания и взаимоотношения образуемых ими геологических комплексов зависят от условий их формирования.
Какие структуры выделяются?
Осадочных комплексов;
Эффузивных комплексов;
Интрузивных комплексов

2.1. Структуры осадочных комплексов
Первичная структура осадочных комплексов – слой.
Элементы слоя: подошва слоя – нижняя граница; кровля слоя – верхняя граница; мощность слоя – расстояние по нормали от кровли до подошвы.
Видимая мощность – мощность части слоя, доступная наблюдению.

Образование слоя занимало некоторый промежуток времени.
Каждый слой, как правило, отличается от подстилающих и перекрывающих пород составом слагающих его осадков. Это вызвано условиями накопления.
Слои белых и красноватых кварцевых песчаников кембрия и ордовика в долине р. Лава

В процессе формирования у слоев горизонтальный или близкий к нему (1-20) характер залегания: абсолютные высоты границ между слоями в принципе одинаковы, выходы слоев на дневную поверхность повторяют в плане контуры рельефа.
Породы какого возраста будут на возвышенностях, а какого в понижениях?

Слоистость
Чередование слоев, вызванное первичной неоднородностью осадка. Сочетания слоев, связанных единством времени образования – пачки, толщи, свиты.
Слоистость бывает параллельная, волнистая, линзовидная, косая.
Линзовидные прослои гипса в известняках перми. Левый берег р. Волга, окрестности Казани.

Согласное залегание слоистых толщ
Слои, образующие непрерывную последовательность и отражающие непрерывность процесса осадконакопления.
Разрез пермских отложений в окрестностях Казани.

2.1.Согласное первичное почти горизонтальное
- горные породы
залегают
последовательно
без перерыва в
осадконакоплении –
на более древних породах лежат более молодые горные породы

2.2. Несогласное залегание слоистых толщ
В результате перерыва в осадконакоплении или размыва раннее образовавшихся отложений наблюдается выпадение из разреза отдельных стратиграфических горизонтов – несогласное залегание пород. Перерыв в осадконакоплении может быть как кратковременным,
так и очень долгим.
Контакт кембрийских и ордовикских пород в долине р. Саблинка.

Виды несогласий
Параллельное или стратиграфическое – перерыв среди слоев, залегающих изначально параллельно.
Угловое или структурное – налегание относительно молодого стратиграфического комплекса на уже дислоцированные, наклонно залегающие более древние отложения.
По площади распространения – региональные и локальные (местные).

Стратиграфическое несогласие

2.2. Стратиграфические несогласия
на более древних породах лежат более молодые породы при отсутствии пород последующих стратиграфических подразделений, например,
пород пермской и триасовой систем, т.е. с перерывом

2.3. Вторичное (нарушенное) залегание

Угловое несогласие
- углы залегания ниже и выше-лежащих пород разные.
Древние нижележащие горные породы залегают наклонно или складчато. Отсутствуют породы C - T. За время этих периодов древние породы после своего образования были смяты и нарушены разломами.
Затем в юре территория опустилась и в море накопились новые ОГП

Стратиграфическое и угловое несогласие

Угловое несогласие

2.4. Структуры вулканогенных комплексов
Широко развиты. Факторы, влияющие на форму геологических тел, сложенных вулканогенными породами:
Состав: как понимать?
Средние и основные лавы более подвижны (бедны кремнеземом) и чаще распространяются на значительные расстояния. Кислые лавы скапливаются вблизи вулканических аппаратов, образуя вокруг кратера высокие вулканические конусы с крутыми склонами.
характер и условия проявления вулканизма
(наземный или подводный); Если трещинный вулканизм и основные лавы – покровы. Пример сибирские траппы (1550 тыс. км2). В среднем ширина 3-5 км, мощность 40-50 м, протяженность несколько десятков км. При центральном типе – потоки (мощность 30-40 м., ширина – 200-400 м. вблизи кратера, 1,5-2 км вдали от него, протяженность 10 км.). При кислых вязких лавах часты – купола, обелиски. Наземные лавы – часто красноватые, со столбчатой отдельностью, чередуются с плохо отсортированным обломочным материалом. Подводные лавы – выдержаны по мощности, переслаиваются с морскими осадками, шаровая или подушечная отдельность, обломочный материал отсортирован.
степень удаленности от вулканического аппарата.

Изображение лавового покрова на геологическом разрезе, современный лавовый поток, лавовые потоки Индии

Подушечные лавы, образующиеся в морских условиях

Базальтовые покровы со столбчатой отдельностью

Вулканические купола (вулкан Мон-Пеле и на Аляске)

2.5. Структуры интрузивных комплексов
Факторы, определяющие форму и размеры интрузивных тел:
состав магмы;
характер вмещающих структур;
глубина формирования.
По соотношению с вмещающими породами: согласные и секущие.

Согласные интрузии
Силлы или пластовые интрузии – плоское магматическое тело, внедрившееся по слоистости осадочных пород. Сравнительно небольшая глубина, по облику близки к интрузивным породам, но форма залегания – интрузивных. Чаще основной состав.
Лакколит – грибо- или караваеобразное тело, внедрившееся между слоями пород и приподнявшее кровлю в виде купола. Небольшая глубина. Средние и щелочные, с повышенной вязкостью. Поперечник не больше 10 км.
Лополит – чашеобразное тело. Основные породы. В синеклизах.
Факолит – линзо- или серпообразной формы. Полости отслоения в замках складок.

Силлы и лакколиты на местности и на геологическом разрезе

Геологические разрезы лополита и факолита

Секущие интрузии
Шток – субизометричное магматическое тело, залегающее обычно круто. Площадь не более 100 км2.
Дайка – очень распространены. Плитообразные магматические тела, заполняющие трещины в земной коре. Разный состав, абиссальные (глубинные) и субвулканические условия. Мощность – дециметры – первые метры; длина – десятки – сотни метров.
Гарполит - магматическое тело, залегающее вдоль поверхностей несогласия, разделяющих геологические формации различного возраста.
Батолит – самое крупное глубинное образование. Десятки тысяч кубических километров.