Физическая геология

Проф. Стивен А. Нельсон

Осадочные породы

Реки, океаны, ветры и дождевые стоки способны переносить частицы смыты эродирующими породами. Такой материал, называемый детритом , состоит из обломки горных пород и минералов. Когда энергия транспортирующего тока невелика достаточно, чтобы нести эти частицы, частицы выпадают в процессе осаждение . Этот тип осадочных отложений называется обломочными осадочными

В образовании обломочных отложений и осадочных пород участвуют пять процессы:

1. Выветривание — Первый шаг — преобразование твердой породы в более мелкие фрагменты или растворенные ионы путем физического и химического выветривания, как обсуждалось в последней лекции.
2. Эрозия — На самом деле эрозия представляет собой множество процессов, которые действуют вместе, чтобы опустить поверхность земли. Что касается образования отложений, эрозия начинает процесс транспортировки, перемещая продукты выветривания из их первоначального местоположения. Это может происходить под действием силы тяжести (массовые движения, такие как оползни или камнепады), проточной водой. ветром или движущимся льдом.
   Эрозия накладывается на транспортировку.
3. Транспорт — Осадок можно транспортировать, соскальзывая со склона, т.к. подхваченные ветром или переносимые проточной водой в ручьях, реках или океане токи. Расстояние, на которое транспортируется осадок, и энергия переноса средние все оставляют подсказки в конечном осадке, которые говорят нам что-то о способе передвижения.

4. Отложения — Осадок откладывается, когда энергия транспортирующего среда становится слишком низкой для продолжения процесса транспортировки. Другими словами, если скорость транспортной среды становится слишком мало для транспортировки осадка, осадок будет падать выходят и депонируются. Таким образом, конечный осадок отражает энергию переноса средний.
   
5. Литификация (диагенез) — Литификация — это процесс превращения осадка в горную породу. Первый стадия процесса – уплотнение. Уплотнение происходит за счет веса вышележащего материал увеличивается. Уплотнение сближает зерна, уменьшая поровое пространство и удаление части содержащейся воды. Часть этой воды может содержать минеральные компоненты. в растворе, и эти составляющие могут позже осаждаться в виде новых минералов в порах пространства. Это вызывает цементацию, которая затем начинает связывать отдельные частицы. вместе.

Классификация — Обломочные осадочные частицы и осадочные породы классифицируются по размеру и форме зерен, среди прочих факторов.

Название частицы

Диапазон размеров

Рыхлый осадок

Консолидированная порода

Как правило, более крупный осадок остается в процессе транспортировки. Таким образом, крупнозернистый осадок обычно находится ближе к его источнику, а мелкозернистый — дальше от источника.

Текстуры обломочных осадочных пород

Когда осадок транспортируется и откладывается, он оставляет подсказки о способе транспортировки и отложение. Например, если вид транспорта — скатывание со склона, образующиеся в результате отложения, как правило, хаотичны по своей природе и содержат большое разнообразие частиц. размеры. Размер зерна и взаимосвязь между зернами дает полученный осадок. текстура. Таким образом, мы можем использовать текстуру полученных отложений, чтобы дать нам ключ к разгадке. вид транспорта и депонирования.

Сортировка — Степень однородности зерна. Частицы становятся отсортированными на основе плотности из-за энергии транспортирующей среды. Потоки высокой энергии могут нести более крупные осколки. По мере уменьшения энергии тяжелее частицы осаждаются, а более легкие фрагменты продолжают транспортироваться. Этот приводит к сортировке по плотности.

Если частицы имеют одинаковую плотность, то более тяжелые частицы также будут крупнее, поэтому сортировка будет происходить на основе размер. Мы можем классифицировать эту сортировку по размеру на относительной основе — хорошо отсортировано по плохо сортируется. Сортировка дает ключ к пониманию энергетического состояния транспортной среды, из которой отложился осадок.

Примеры

• Пляжные отложения и переносимые ветром отложения обычно хорошо сортируются, поскольку энергия транспортная среда обычно постоянна.
• Ручейные отложения обычно плохо сортируются, потому что энергия (скорость) в поток меняется в зависимости от положения в потоке и времени.

Округление — В процессе транспортировки зерна могут уменьшаться в Размер из-за истирания. Случайное истирание приводит к окончательному закруглению острые углы и края зерен. Таким образом, округление зерен дает нам ключ к разгадке количество времени, в течение которого осадок находился в цикле транспортировки. Округление также классифицируются по относительным признакам.

Зрелость осадка

Зрелость осадка относится к продолжительности времени, в течение которого осадок находился в осадочном цикле. Текстурно зрелые отложения — это отложения, которые хорошо окатаны (поскольку округлость увеличивается с расстоянием и временем транспортировки) и хорошо отсортированы (поскольку сортировка улучшается, поскольку более крупные обломки остаются позади, а более мелкие обломки уносятся).  Поскольку процессы выветривания продолжаются во время переноса отложений, минеральные зерна, которые нестабильны вблизи поверхности, становятся менее распространенными по мере увеличения расстояния транспортировки или времени в цикле. Таким образом, зрелые по составу отложения состоят только из наиболее стабильных минералов. 

Например, плохо отсортированный осадок, содержащий стекловидные угловатые вулканические фрагменты, кристаллы оливина и плагиоклаз, является структурно незрелым, поскольку фрагменты имеют угловатую форму, что указывает на то, что они не были перемещены очень далеко, а осадок плохо отсортирован, что указывает на то, что мало времени было потрачено на выделение более крупных фрагменты из более мелких фрагментов. Он незрел по составу, так как содержит нестабильное стекло наряду с малоустойчивыми вблизи поверхности минералами — оливином и плагиоклазом.

С другой стороны, хорошо отсортированный пляжный песок, состоящий в основном из хорошо окатанных зерен кварца, является структурно зрелым, потому что зерна округлые, что указывает на длительное время в цикле транспортировки, а осадок хорошо отсортирован, что также указывает на длительное время, необходимое для отделить более крупнозернистый материал и более мелкозернистый материал от песка. Пляжный песок является зрелым по составу, поскольку состоит только из кварца, который очень стабилен на поверхности земли.

Типы обломочных осадочных пород

Далее мы рассмотрим различные обломочные осадочные породы, образовавшиеся в результате литификации отложений.

Конгломераты и брекчии

Конгломерат и брекчия – это горные породы, содержащие большое количество крупнозернистых обломков (галька, булыжник или валуны). В конгломерате крупнозернистые обломки хорошо округлые, что указывает на то, что они потратили значительное время в процессе транспортировки и в конечном итоге были отложены в высокоэнергетической среде, способной нести крупные обломки. В брекчии крупнозернистые обломки очень угловатые, что указывает на то, что обломки провели мало времени в транспортном цикле.

Песчаники

Песчаник состоит из частиц размером с песок и формируется в различных условиях отложения.
Текстура и состав позволяют историческую интерпретацию цикла переноса и осадконакопления, а иногда позволяют определить источник. Кварц, безусловно, является доминирующим минералом в песчаниках. Еще есть другие разновидности. А Кварцевый аренит – это почти 100% кварцевые зерна. Arkose содержит большое количество полевого шпата. В литических песчаниках зерна в основном представляют собой мелкие обломки горных пород. Вакке — это песчаник, который содержит более 15% ила (зерна размером с ил и глину). Песчаники — один из наиболее распространенных типов осадочных пород.

Грязевые породы

Грязевые породы состоят из мелкозернистых обломков (размером с алеврит и глину). Алевролит — это одна из разновидностей, состоящая из фрагментов размером с ил. Сланец состоит из частиц размером с глину и представляет собой горную породу, которая имеет тенденцию распадаться на тонкие плоские фрагменты (см. рис. 7.6e в вашем тексте). Аргиллиты похожи на сланцы, но не распадаются на тонкие плоские обломки. Богатые органическими веществами сланцы являются источником нефти.

Мелкозернистая обломочная порода откладывается в не взволнованной воде, в спокойной воде, где мало энергии для дальнейшего переноса мелких зерен. Таким образом, илистые породы образуются в глубоководных океанских бассейнах и озерах.

Биохимические и органические отложения и осадочные породы

Биохимические и органические отложения и осадочные породы – это отложения живых организмов. Когда организм умирает, останки могут накапливаться, превращаясь в осадок или осадочную породу. Среди типов горных пород, полученных этим способом, можно выделить:

Биохимический Известняк — кальцит (CaCO ₃ ) осаждается организмами обычно до образуют оболочку или другую скелетную структуру. Накопление этих скелетных останков получается известняк. Иногда в породе сохраняются окаменевшие остатки организма, иногда перекристаллизация при литификации уничтожила остатки. Известняки — очень распространенные осадочные горные породы.

Биохимический кремень — Крошечные планктонные организмы, выделяющие кремнезем, такие как радиолярии и диатомовые водоросли, могут накапливаться на морском дне и перекристаллизовываться во время литификации с образованием биохимического кремня. В результате перекристаллизации образуется твердая порода, которая обычно выглядит как тонкие пласты (см. рис. 7.8а в вашем тесте).

Диатомит — Когда диатомовые водоросли накапливаются и не подвергаются перекристаллизации, они образуют белую породу, называемую диатомитом, как это видно на Белых скалах Дувра (см. рис. 7.22b в вашем тексте).

Уголь — Уголь представляет собой органическую породу, состоящую из органического углерода, представляющего собой остатки ископаемого растительного материала. Он накапливается в пышных тропических водно-болотных угодьях и требует осаждения в отсутствие кислорода. В нем много углерода, и его можно легко сжечь для получения энергии.

Химические отложения и осадочные породы

Растворенные ионы, выбрасываемые в воду в процессе выветривания, переносятся ручьями или грунтовыми водами. В конце концов эти растворенные ионы попадают в океан, что объясняет, почему морская вода соленая. Когда вода испаряется или концентрация ионов становится слишком высокой в ​​результате какого-либо другого процесса, ионы рекомбинируют путем химического осаждения с образованием минералов, которые могут накапливаться, превращаясь в химические отложения и химические осадочные породы. Среди них:

Эвапориты — образуются при испарении морской или озерной воды. Производит залежи галита (соли) и гипса путем химического осаждения в виде концентрации содержание твердых веществ увеличивается из-за потери воды при испарении. Это может происходить в озерах, у которых нет выходов (например, Большое Соленое озеро) или в ограниченных океанских бассейнах, как это происходило в прошлом в Средиземном море или Мексиканском заливе.

Травертин  — Подземные воды, содержащие растворенные ионы кальция и бикарбоната, могут осаждать кальцит с образованием химически осажденного известняка, называемого травертином. Это может произойти в озерах, горячих источниках и пещерах.

Доломиты — Известняк, химически модифицированный богатыми магнием флюидами, протекающими через породу, превращается в доломиты. CaCO ₃ перекристаллизовывается в новый минерал доломит CaMg(CO ₃ ) _2.

Химические кристаллы — Подземные воды, протекающие через горные породы, могут осаждаться SiO ₂ для замены присутствующих минералов. Это дает небиогенный кремень. Существует много разновидностей таких черт, которым даются разные имена в зависимости от их атрибутов, например: 9. 0009

Кремень — черный или серый из органического вещества.
Яшма – красная или желтая из-за оксидов железа.
Окаменевшая древесина — текстура древесины, сохраненная кремнеземом.
Агат – Кольца с концентрическими слоями

Осадочные сооружения

Как упоминалось ранее, все этапы осадочного цикла оставляют следы процессов, происходивших в прошлом. Возможно, наиболее легко наблюдаемые подсказки — это структуры, оставленные в процессе отложения. Здесь мы обсуждаем осадочные структуры и информацию, которую можно получить из этих структур.

Стратификация и напластование

Поскольку отложения отлагаются в низменных районах, которые часто простираются на обширные территории, последовательные события отложения образуют слои, называемые слоистостью или слоистостью, которые обычно являются наиболее очевидным признаком осадочных пород. Наслоение может быть связано с различиями в цвете материала, различиями в размере зерна или различиями в содержании минералов или химическом составе. Все эти различия могут быть связаны с различиями в окружающей среде, присутствующей во время событий осадконакопления. (см. рис. 7.12 в вашем тексте).

Серия пластов называется пластами. Последовательность пластов, которая достаточно уникальна, чтобы быть признанной в региональном масштабе, называется формацией. Формация является фундаментальной единицей геологической картографии. (См. рис. 7.13 в вашем тексте).

• Ритмическое наслоение — Чередование параллельных слоев, имеющих разные характеристики. Иногда вызывается сезонными изменениями отложений ( Варвес ). то есть озерные отложения, в которых в летние месяцы откладывается крупный осадок, а в летние месяцы — мелкий. откладывается зимой, когда поверхность озера замерзает.

• Cross Bedding — Комплекты кроватей, наклоненных относительно одной еще один. Грядки наклонены в том направлении, в котором двигался ветер или вода. время отложения. Границы между наборами косослоев обычно представляют собой эрозионная поверхность. Очень часто встречается в пляжных отложениях, песчаных дюнах и речных отложениях. осадок.

• Слоистая слоистость   — По мере уменьшения скорости течения сначала больше или осаждаются более плотные частицы, за которыми следуют более мелкие частицы. Это приводит к слоистость, показывающая уменьшение размера зерен от нижней части слоя к его верхней части. Осадок добавляется в виде пульсации мутной воды. По мере затухания пульса вода теряет скорость и отложения оседают. Сначала оседает самый грубый материал, затем средний, затем мелкий. Многослойные последовательности, называемые турбидитами (см. рис. 7.16 в вашем тексте).
  

• Несортированный осадок — Осадок, представляющий смесь размеров зерен, образующийся в результате такие вещи, как камнепады, селевые потоки, сели и отложения от тающего льда.

• Рябь  — Вода, текущая по рыхлым отложениям, создает гряды, перемещая отложения вместе с потоком.

Гряды связаны со скоростью течения и размером отложений. Рябь характерна для отложений на мелководье, а также может быть вызвана ветром. дует над поверхностью. Песчаные дюны похожи, но в большем масштабе. Рябь обычно сохраняется в осадочных породах.

Асимметричная рябь (как показано выше) указывает направление потока, с крутым уклоном вниз по течению. Рябь, сохраняющаяся в древних породах, также может быть индикатором направления вверх/вниз в первоначальных отложениях.

Симметричная рябь образуется в результате постоянных колебаний энергии волны вперед и назад.

• Грязевые трещины — образуются в результате высыхания влажных отложений на поверхности Земля. Трещины образуются из-за усадки осадка при его высыхании. Когда они присутствуют в горных породах, они указывают на то, что поверхность была обнажена на поверхности земли, а затем быстро погребена.

   

• Отметины на подошвах – Канавки – это впадины, выветренные в мягких отложениях, которые могут быть заполнены илом. И флейты, и полученные слепки (называемые слепками флейт) могут быть сохранены в камне.
• Следы капель дождя — ямы (или крошечные кратеры), образовавшиеся в результате падающего дождя. Если в настоящее время это говорит о том, что осадок был выставлен на поверхность Земли непосредственно перед захоронением.
  
  
• Окаменелости — Остатки некогда живых организмов. Наверное, самый важный показатель среды осаждения.
  
  • Различные виды обычно обитают в определенных средах.
  • Поскольку жизнь развилась, окаменелости дают представление об относительном возрасте отложений.
  • Также может быть важным индикатором прошлого климата.
• Каменный цвет

• Сульфиды вместе с погребенным органическим веществом придают горным породам темный цвет. Указывает на отложение в восстановительной среде.
• Отложение в окислительной среде приводит к образованию оксидов железа красного цвета, что часто указывает на отложение в неморской среде. Такие камни красного цвета часто называют красными пластами.
  

Осадочные среды

Если мы посмотрим на различные среды, присутствующие в настоящее время на Земле, мы сможем найти характеристики отложений, которые уникальны для каждой среды. Если мы найдем те же характеристики в осадочных породах, это позволит нам интерпретировать окружающую среду прошлого. Каждая среда имеет свой собственный энергетический режим и условия доставки, транспорта и осаждения наносов, которые отражаются в отложенных наносах.

Осадочные среды можно разделить на следующие

• Наземная (не морская) среда
• Ледниковый
• Аллювиальные вентиляторы
• Песчаные дюны
• Горные ручьи
• Озера
• Реки
• Морская среда
• Дельты
• Прибрежные пляжи
• Обломочные породы на мелководье
• Мелководные морские карбонаты
• Глубоководный морской пехотинец

Далее в курсе мы рассмотрим большинство этих сред более подробно.

А пока ознакомьтесь с каждым из них, прочитав страницы с 220 по 227 вашего текста.

Трансгрессии и регрессии

На протяжении всей геологической истории уровень моря много раз поднимался и опускался на несколько сотен метров. Эти изменения являются результатом изменений земного климата или изменения формы морского дна в результате тектоники.

Когда уровень моря повышается, побережье мигрирует вглубь суши. Это называется Нарушением . Пляжный песок засыпается морскими отложениями, а морское дно проседает из-за веса отложений. При трансгрессии пляжный песок образует обширный слой, но не весь имеет одинаковый возраст. Когда уровень моря падает, побережье мигрирует в сторону моря. это называется Регрессия . Затем осадочная последовательность повторяется в вертикальном направлении, поскольку осадочная среда мигрирует вперед и назад. См. рисунок 7.24 в вашем тексте.

Диагенез

Преобразование отложений в осадочные породы происходит после отложения и захоронения отложений. Процессы, посредством которых осадок превращается в твердую осадочную породу, называется диагенезом и включает в себя все физические, химические и биологические процессы, воздействующие на осадок. Первым этапом диагенеза является уплотнение осадка и потеря воды в результате веса вышележащего осадка. Уплотнение и захоронение могут вызвать перекристаллизацию минералов в сделать камень еще тверже. Жидкости, протекающие через породу и организмы, могут осаждать новые минералы в порах между зернами, образуя цемент, удерживающий отложения вместе. Обычные цементы включают кварц, кальцит и гематит.

Другие условия, присутствующие во время диагенеза, такие как отсутствие свободных кислород может вызвать другие изменения исходного осадка. В среде, где есть избыток кислорода ( Окислительная среда t) органические остатки будут преобразованы к углекислому газу и воде. Железо изменится с Fe ²⁺ на Fe ³⁺ , и изменит цвет осадка на темно-красный (ржавый). В среде, где происходит истощение кислорода ( Восстанавливающая среда ), органический материал может быть преобразованы в твердый углерод в форме угля или могут быть преобразованы в углеводороды, источник нефти.

Диагенез также является реакцией на повышение температуры и давления по мере того, как осадок погружается глубже. Когда температура поднимается выше примерно 200 ^o C, мы вступаем в область метаморфизма, предмета нашего следующего обсуждения.

Вопросы по этому материалу, которые могут быть заданы на экзамене

1. Какие существуют четыре типа осадочных пород? Приведите несколько примеров каждого.
2. Как классифицируются обломочные осадочные породы?
3. Какие характеристики отложений говорят вам о том, что осадок структурно и по составу является зрелым или незрелым?
4. Дайте определение следующему: (а) эвапориты, (б) уголь, (в) травертин, (г) варвы, (д) ​​окаменелости, (е) трансгрессия, (ж) регрессия.

   Добавить комментарий Отменить ответ

   Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

   Комментарий *

   Имя *

   Email *

   Сайт