ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ РАЗРЕЗОВ УГЛЕНОСНЫХ ФОРМАЦИЙ

Лабораторная работа № 4

Расчленение и корреляция разрезов ритмостратиграфическим (циклостратиграфическим) методом

Цель работы: освоить принципы ритмостратиграфического (циклостратиграфического) метода расчленения и корреляции геологических разрезов.

ТЕОРИЯ

Ритмо- или циклостратиграфия представляет собой метод расчленения и корреляции разрезов осадочных толщ горных пород, основанный на использовании многократного чередования в них сходных признаков. В основе рассматриваемого метода лежит представление о том, что все процессы в природе происходят циклически (kyklos -греч. - круг, колесо), т.е. по определенному кругу. В приложении к осадочному процессу, имеющему циклический характер, можно говорить о том, что в результате такого процесса формируется геологическое тело - циклит, имеющее симметричное строение. В составе любого цикла выделяется, как минимум, две стадии - восходящая (трансгрессивная) и нисходящая (регрессивная). Отсюда следует, что цикличность представляет собой в более широком смысле повторяемость какого-либо явления или процесса.

По мнению Н.Б. Вассоевича, В.Т. Фролова (1995), применение понятия «ритмичность» для седиментационных процессов не совсем верно, т.к. ритмичность подразумевает мерность чередования чего-либо (т.е. идеальную повторяемость), что в седиментации, да и вообще во всех геологических процессах, нереально.

Однако мы сохранили название метода как ритмостратиграфического, поскольку под таким названием он вошел в большинство учебников по стратиграфии.

Итак, в результате циклических седиментационных процессов формируются геологические тела - циклиты. По определению В.Т. Фролова (1995), циклит представляет собой «парагенез слоев, связанных более тесно друг с другом, чем со смежными парагенезами, от которых отделены границами большей резкости». Из этого определения следует, что внутри циклита границы между его элементами являются либо постепенными (градационная слоистость), либо стратиграфическими без перерывов.

КЛАССИФИКАЦИЯ ЦИКЛОВ И ЦИКЛИТОВ

По продолжительности циклы бывают самыми разными. Так, по классификации В.Е. Хаина (табл. 1), их продолжительность может составлять как 500-600 млн. лет (мегациклы), так и измеряться годами.

Таблица 1

Система циклов тектонических и осадконакопления, по В.Е. Хаину, 1973

Продолжительность циклов, лет	Стратиграфический эквивалент	Тектонический период	Отражение в осадконакоплении	Коррелятивное астрономическое явление
Млн. 500-600	Надгруппа	Мегацикл	Серия формационных рядов	-
150-200	Группа	Цикл	Формационный ряд	Полупериод обращения Солнечной системы по галактической орбите
30-60	Система	Субцикл	Формация и ее малые ряды	Полупериод пересечения Солнечной системой плоскости Галактики
10-20	Отдел	Эпоха	Субформация	-
4-7,5	Ярус	Фаза	Субформация	-
1,5-2,0	Подъярус	Подфаза	Цикл молассовой формации	-
тыс. 350-500	Зона (горизонт)			-
85-140	Зона (горизонт)			-
25-40	Пачка		Циклотема угленосной формации	Изменение наклона эклиптики
6-15	Пакет		Циклотема (ритм) флиша	-
1,5-4,0	Пласт (многослой)			Изменение приливообразующей силы Луны (?)
годы 400-600	Слой		Микроритм	Колебания солнечной активности
170-200	Слоек			-
35-50	Микрослоек			-
11	Варвы			Обращение Земли вокруг Солнца

Есть и другие классификации циклов по времени их проявления. Однако, как замечает В.Т. Фролов, «циклов по длительности значительно больше 20 порядков, и они, вероятно, имеют любые продолжительности и границы». Отсюда следует, что временная классификация циклов является, вероятно, не совсем полной, т.к. не охватывает, прежде всего, весь круг циклических процессов на Земле.

Структурная классификация циклитов (ЦЛ), по В.Т. Фролову (1995), представлена в табл. 2. Рассматриваемая классификация отражает иерархию природных циклитов по их соподчиненности - сложности, размерам (мощности). Из анализа таблицы следует, что цикличность проявляется как в микромасштабах, буквально в текстуре породы, так и в макромасштабах, что характерно в целом для направленного эволюционного развития земной коры.

Таблица 2

Структурная иерархия основных геологических циклитов,  по В.Т. Фролову, 1995 г.

Порядок (диапазон)	Геологическое выражение	Ранг	Геологические тела
VIII. Супергигациклит	Коровый	3 2   1	Земная кора, прото-неогейные (полицикличные ПС), платформенные системы (ПС), моноцикличные
VII. ГигаЦЛ (ГЦЛ)	Геотектонические	3   2   1	Пполигеосинклинальные и чехлы древних платформ, моногеосинклинальные и чехлы молодых платформ, гемигеосинклинальные
VI. МегаЦЛ (МЦЛ)	Формационные ряды (ФР)	3 2 1	Полистадиальные (серии ФР), моностадиальные ФР, элементарный формационный ЦЛ
V. МакроЦЛ (МаЦЛ)	Регионально-седиментационные (формационные ЦЛ)	3 2 1	Серии однородных формаций, формация (свита, серия), субформация (свита, подсвита)
IV. МезоЦЛ (МеЦЛ)	Гиперциклотемы (ГЦТ)	3   2   1	ГЦТ 3-го ранга: подсвита, пачка (мегаГЦТ), ГЦТ 2-го ранга: пачка разнородных ЦТ (мидиГЦТ), ГЦТ 1-го ранга: пачка однородных ЦТ (миниГЦТ)
III.ОрдинароЦЛ (ОЦЛ)	Элементарные ЦЛ	3 2   1	Циклотемы полные – парагенерации, циклотемы элементарные – субпарагенерации, минициклотемы – флишевые «ритмы»
II. МиниЦЛ (МиЦЛ)	Варвы		«Ленточные» ЦЛ, «ритмиты»
I. МикроЦЛ (МикроЦЛ)	Текстура осадка (породы)		Слоистость ритмичная

 

ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ СТРОЕНИЯ ЦИКЛИТОВ

Строение циклитов обычно определяется каким-то одним ведущим процессом седиментации, на который, конечно, накладывается и целый ряд других процессов, вносящих определенные изменения в идеальную схему строения циклита. В частности, это тектонические, органические, геохимические, вулканические, метасоматические, гидротермальные и другие процессы. Все это, в конечном счете, оказывается записанным в теле циклита.

В строении любого циклита принимают участие обычно два и более элементов. Главными свойствами этих элементов считаются гранулометрические, хотя могут существенное значение иметь и другие, такие как палеонтологические, пирокластические, геохимические, которые так или иначе связаны друг с другом.

По характеру изменения гранулометрического состава отложений Ю.Н. Карагодин предлагает выделять четыре типа циклитов (рис. 1). 

Рис. 1. Стреловидные символы проциклитов (1), рециклитов (2) и их комбинаций – прорециклитов (3) и репроциклитов (4) (По Ю.Н. Карагодину и др., 1980)

 

Первый тип циклитов отвечает прогрессивному циклу, что фиксируется в направленном изменении гранулометрии от грубозернистых отложений к тонкозернистым. Этот тип циклитов получил название проциклитов (прогрессивных циклитов). Второй тип - характеризуется обратным изменением гранулометрии в сравнении с первым и назван рециклитом (регрессивным циклитом). Третий тип циклитов представляет комбинацию первых двух - прогрессивно-регрессивный, вследствие чего они названы прорециклитами. Четвертый тип - также комбинированный, но противоположный третьему и назван репроциклитом.

Такой характер изменения гранулометрии наблюдается не только в циклитах I, II, III порядка (по классификации В.Т. Фролова, табл. 2), но и в циклитах более высокого порядка, формирование которых обусловлено глобальными тектоническими и седиментационными процессами (рис. 2).

Из приведенной классификации следует, что ритмично (циклически) построенные разрезы могут возникать в самых разнообразных условиях (морских - бассейновые, прибрежно-морских - паралические, континентальных - лимнические). В них могут быть, но могут и отсутствовать региональные перерывы, что обусловлено характером тектонической обстановки.

В разрезе каждого ритма присутствуют как грубообломочные, так и тонкообломочные породы и часто известняки. Масштабы этих образований разные. Это могут быть слои, пачки и толщи с отчетливо выраженной направленностью изменения гранулометрии пород.

 

Рис. 2. Классификация ритмов (По Л.Б. Рухину,1955)

 

Таким образом, цикличность представляет собой одно из важнейших свойств геологических, а в целом и не только геологических процессов и требует внимательного и настойчивого изучения для применения в практике геологических исследований. Одно из применений этого явления - это ритмо- или циклостратиграфия.

 

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ РАЗРЕЗОВ УГЛЕНОСНЫХ ФОРМАЦИЙ

Поскольку данная лабораторная работа основана на примерах разрезов угленосных бассейнов мира, которые в общих чертах обнаруживают сходство, то более подробно рассмотрим, в качестве примера, главные черты строения угленосных отложений Донбасса.

Продуктивная толща Донбасса представляет собой типичную угленосную формацию, сложенную генетически и парагенетически связанными слоями. В ее разрезах подавляющее количество слоев связано постепенными переходами. Резкие контакты между слоями составляют не более 2-3% от всех контактов.

С учетом генетических и парагенетических связей между слоями как по вертикали, так и по горизонтали разрез угленосной толщи А.Г. Кобилевым и В.С. Лазаревым предложено разделять на следующие парагенетические комплексы:

- надизвестняковый морской регрессивный;

- подугольный переходный регрессивный;

- надугольный переходный регрессивный;

- надразмывной континентальный трансгрессивный;

- надугольный переходный трансгрессивный;

- подизвестняковый морской трансгрессивный.

Каждый из указанных комплексов в идеальном развитии содержит несколько слоев различной мощности и качества. Однако, далеко не всегда в конкретных разрезах наблюдается идеальная последовательность. Часто она нарушается с сохранением определенной направленности хода осадконакопления. Последовательность в разрезе отмеченных комплексов представлена на рис. 3.

регрессия                                               трансгрессия

Подизвестняковый морской трангрессивный   Надугольный переходный трангрессивный     Надразмывной континентальный трангрессивный     Подразмывной континентальный регрессивный   Подугольный переходный регрессивный   Надизвестняковый морской регрессивный

Рис. 3. Последовательность слоев в циклотеме Восточного Донбасса

Часто возникает необходимость выделять еще два комплекса:

- угольно – угольный;

- известняково - известняковый.

Первый комплекс представляет собой серию слоев, залегающих между угольными пластами, а второй - сложен слоями, заключенными между известняками.

Основной единицей геологического разреза, а также и парагенетического комплекса является слой. В строении угольной толщи Донбасса принимают участие слои следующих горных пород:

- известняки;

- аргиллиты (глинистые сланцы);

- алевролиты (песчаные сланцы);

- песчаники;

- гравелиты;

- конгломераты;

- угли.

Кроме этого, выделяются также и типы смешанных пород: углистые сланцы, песчаные известняки, известковые аргиллиты, известковистые алевриты, известковистые песчаники и другие.

В фациальном отношении породы угленосной толщи Донбасса можно отнести к трем укрупненным фациальным типам:

- морским (бассейновые, и далее в скобках по Л.Б.Рухину);

- переходным (паралическим);

- континентальным (лимническим).

В любом разрезе угленосной толщи удается сравнительно легко выделять отмеченные фациальные типы. Принято считать, что известняки и генетически связанные с ними породы накапливались в морских условиях. Угли являются представителями континентальных фаций. К переходным фациям относятся породы, образование которых происходило в лагунных условиях (лагуны, дельты, приморские озера и т.п.).

Чередование или сочетание в разрезах угленосных отложений Донбасса вышерассмотренных парагенетических комплексов по своему объему отвечает циклотеме, в понимании Дж. Уэллера и В.Т. Фролова. Количество элементов в них достигает 7-8, а число разновидностей слагающих пород 15-20, которые образуют до 20-30 слоев. Из их переслоя образуются элементарные циклы.

Полные циклиты представляют собой типичные прорециклиты, мощность которых находится в пределах 20-30 м. Начинаются они обычно косослоистыми морскими песчаниками (выносы речных дельт) часто с конгломератами в основании.

Выше по разрезу они сменяются тонким переслоем песчаников, алевролитов и аргиллитов (отложения лагун, заливов с относительно спокойной динамической обстановкой). Выше по разрезу последние перекрываются алеврито-глинистыми осадками с углем (отложения лагун и болот), на которых вновь залегают алеврито-глинистые осадки, но со следами жизнедеятельности животных, с редкими морскими окаменелостями и с прослоями песчаников или известняков. Завершается полный разрез циклотемы песчаниками, которые постепенно вверх по разрезу становятся все более грубозернистыми и сменяются в конце маломощным (10-15 см) конгломератом. Слоистость в них обычно крупная разнонаправленная косая, отмечаются кальцитовые конкреции и редкие морские двустворки. Затем разрез в общих чертах вновь повторяется и начинается новая циклотема. Иногда она начинается с размыва и представлена рециклитом с пластом угля в основании. Это указывает на то, что в конце предыдущего цикла произошло осушение территории, а затем вновь наступает ее заболачивание.

Одной из серьезных проблем в циклическом анализе остается вопрос о проведении границ циклотем. Даже при изучении угленосных разрезов на этот счет имеются разные точки зрения. Одни исследователи считают, что границы циклотем нужно проводить по линиям несогласия, размыва или конгломератам, другие - по известнякам, третьи - по угольным пластам. В настоящей работе предлагается принять за их границы подошву угольного пласта. В случае его отсутствия границу следует проводить по смене регрессивных серий отложений на трансгрессивные, границы между которыми часто фиксируются размывом.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Выбрать вариант индивидуального задания в соответствии с номером в списке группы или по указанию преподавателя (прил 4.1; 4.3).

2. Составить разрез, состоящий из последовательности слоев соответствующего варианта задания. Мощность каждого слоя задать, исходя из суммарной мощности разреза. Мощность угольного пласта принять равной 0,8-2 м.

3. Выделить в разрезах циклотемы, приняв за их границы подошву угольного пласта. В случае отсутствия в разрезе какой -либо циклотемы угольного пласта, ее границу следует провести по смене трансгрессивной серии отложений на регрессивную или по линии несогласия или размыва.

4. Произвести корреляцию циклотем во всех трех разрезах, приняв за реперные или маркирующие поверхности аномальные пласты угля или известняка или аномальные по своему строению и мощности циклотемы.

5. Полученные результаты представить на проверку преподавателю (прил. 4.2).

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

к лабораторной работе № 4 «Расчленение и корреляция

разрезов ритмостратиграфическим (циклостратиграфическим) методом»

 

Приложение 4.1

Варианты заданий

№ варианта	Задание
1	I-А, II-Б, III-В
2	II-А, II-Б, III-В
3	III-А, IV-Б, V-В
4	IV-А, V-Б, VI-В
5	V-А, VI-Б, VII-В
6	VI-А, VII-Б, VIII-В
7	VII-А, VIII-Б, I-В
8	VIII-А, I-Б, II-В

 

 

Приложение 4.2

Пример выполнения работы

 

Приложение 4.3

Вариант I

 

Номер слоя	Описание слоя	Мощность слоя
9	Сланцы с железистыми конкрециями	Суммарная мощность разреза 35 – 70 м
8	Известняки с морской фауной
7	Черные сланцы с большими конкрециями
6	Уголь, мощность до 1,2 м
5	Черный глинистый сланец с растительными остатками
4	Известняк без морской фауны, мощность 0,5-1,7 м
3	Песчаный сланец
2	Песчаники грубозернистые с примесью гальки косослоистые
1	Размыв

 

Задания

I-А	I-Б	I-В
2, 3, 4,5, 6, 7, 8, 9, 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9	2, 4, 5, 6, 7, 8. 9, 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9	3, 4, 5, 7, 8, 9,1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. 8, 9, 1, 2, 4, 5, 7, 8, 9

 

 

 

Вариант II

Номер слоя	Описание слоя	Мощность слоя
6	Алевролиты с остатками морских беспозвоночных	Суммарная мощность разреза 30 – 80 м
5	Аргиллиты с солоновато-водной фауной
4	Уголь
3	Аргиллиты стигмариевые
2	Аргиллиты с морскими остатками
1	Песчаники мелкозернистые косослоистые с растительными остатками

 

 Задания

I-А	I-Б	I-В
1, 2, 3, 4,5, 6, 2, 3, 4, 5, 1, 2, 3, 5, 6, 1, 2, 3, 4, 5, 6	6, 1, 3, 4, 5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 1, 3, 4, 5, 6, 1, 2, 3	2, 3, 4, 5, 6, 1, 2, 3, 5, 6, 1, 2, 3, 4, 5, 1, 2, 3, 4, 5, 6

 

 

Вариант III

Номер слоя	Описание слоя	Мощность слоя
8	Размыв	Суммарная мощность разреза 95-120 м
7	Аргиллиты с брахиоподами, криноидеями и пелициподами
6	Известняки с брахиоподами и фузулинами
5	Аргиллиты с морской фауной
4	Аргиллиты с растительными остатками и остракодами
3	Уголь, мощность до 0,8 м
2	Аргиллиты стигмариевые
1	Песчаники мелкозернистые и грубозернистые, слоистость волнистая и косая, растительные остатки

 

Задания

III-А	III-Б	III-В
7, 8, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 2, 3, 4, 5	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 1, 2, 4, 5, 7, 8, 1, 2, 3, 4, 5, 7	4, 5, 6, 7, 8, 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 2, 3, 4, 6, 8, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8

 

 

 

Вариант IV

Номер слоя	Описание слоя	Мощность слоя
8	Песчаники мелкозернистые с остатками морских беспозвоночных	Суммарная мощность разреза 20 – 50 м
7	Аргиллиты с солоновато-водной фауной
6	Аргиллиты с растительными остатками
5	Угольный пласт, мощность до 2 м
4	Аргиллиты с обильными растительными остатками
3	Алевролиты
2	Песчаники крупно-среднезернистые с растительными остатками и косой слоистостью
1	Размыв

 

Задания

IV-А	IV-Б	IV-В
3, 4,5, 6, 7, 8, 1, 2, 4, 5, 6, 7, 1, 2, 4, 6, 7, 8, 1, 2, 3, 4, 5, 6	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 1, 2, 4, 5, 8, 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 1, 2, 3	7, 8, 1, 2, 3, 4, 6, 7, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7

 

 

 

Вариант V

Номер слоя	Описание слоя	Мощность слоя
6	Алевролиты с остатками морских беспозвоночных	Суммарная мощность разреза 30 – 80 м
5	Аргиллиты с солоноватоводной фауной
4	Уголь, мощность 0,5 – 0,8 м
3	Аргиллиты стигмариевые
2	Алевролиты с растительными остатками
1	Песчаники мелкозернистые косослоистые с растительными остатками

 

 Задания

V-А	V-Б	V-В
1, 2, 3, 4, 5, 6, 2, 3, 4, 5, 6, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 1, 2, 3, 4, 5, 6	6, 1, 2, 3, 4, 5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 1, 2, 3, 5, 6, 1	3, 4, 5, 6, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 2, 3, 5

 

 

 

Вариант VI

Номер слоя	Описание слоя	Мощность слоя
9	Аргиллиты стигмариевые	Суммарная мощность разреза 120 – 180 м
8	Песчаники с прослоями гравелитов; растительные остатки, двустворки, слоистость косая
7	Песчаники с пелециподами, брахиоподами, криноидеями, мшанками и головоногими моллюсками
6	Алевролиты с пелециподами и брахиоподами
5	Аргиллиты и алевролиты с пелециподами и брахиоподами
4	Аргиллиты с пелециподами Аргиллиты с лингулами (брахиоподы)
3	Аргиллиты с антракозидами
2	Аргиллиты с растительными остатками, филоподами и остракодами
1	Уголь, мощность 2,2 – 1,6 м

 

Задания

VI-А	VI-Б	VI-В
7, 8, 9, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8	2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 1, 3, 5, 6, 8, 9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 1, 2, 3	4, 5, 6, 7, 8, 9, 1, 2, 3, 5, 6, 8, 9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 1, 3, 5

 

 

Вариант VII

Номер слоя	Описание слоя	Мощность слоя
8	Песчаники мелко-, среднезернистые, слоистость волнистая, остатки морских беспозвоночных	Суммарная мощность разреза 10 – 45 м
7	Глинистые сланцы с морской фауной
6	Глинистые сланцы с солоноватоводной фауной
5	Уголь, мощность до 0,8 м
4	Стигмариевая почва
3	Глинистые сланцы с флорой
2	Песчаные сланцы с флорой
1	Песчаники с линзовидными прослоями конгломератов; растительный детрит, слоистость косая

 

Задания

VII-А	VII-Б	VIII-В
2, 3, 4,5, 6, 7, 8, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 1, 2, 3, 4, 5, 6	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 2, 3, 4, 6, 7, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 1, 2, 3, 4, 7, 8	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 1, 2

 

 

 

Вариант VIII

Номер слоя	Описание слоя	Мощность слоя
9	Размыв	Суммарная мощность разреза 60 – 120 м
8	Глинистые и песчанистые сланцы с морской фауной
7	Угольные сланцы
6	Уголь, мощность до 1, 3 м
5	Стигмариевые сланцы
4	Глинистые сланцы с сидеритовыми конкрециями
3	Тонкозернистые песчаники
2	Грубозернистые песчаники с растительными остатками
1	Конгломераты

 

Задания

VIII-А	VIII-Б	VIII-В
4,5, 6, 7, 8, 9, 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 1, 2, 3	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 1, 2, 3, 5, 6, 8, 9, 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 1, 2, 3, 4, 5	8, 9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 1, 3, 5, 6, 8, 9, 1, 2, 3

 

 

---

Дата добавления: 2021-11-30; просмотров: 29; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!