Песчаник текстура и структура: Песчаник | Учебный кабинет геологии

Песчаник | Учебный кабинет геологии

Характерные признаки: 

Однородный или слоистый агрегат обломочных зерен размером от 0,1 до 2 мм (песчинок), прочно связанных каким-либо минеральным веществом (цементом). Структура песчаника определяется размером обломочных зерен. Минеральный состав последних крайне разнообразен, в связи с чем выделяют олигомиктовые и полимиктовые разновидности песчаников. К олигомиктовым относятся кварцевые песчаники (более 90 % обломочного материала составляет кварц), полевошпато-, слюдисто-, глауконитово-кварцевые и др., среди обломочного материала главную роль (60–90 %) играет также кварц. Полимиктовыми являются аркозовые песчаники – с заметным преобладанием полевого шпата над кварцем, граувакки – темноокрашенные песчаники сложного состава и др. Состав цемента определяет физические свойства песчаника: опаловый, халцедоновый цемент – высокую твердость и прочность; гипсовый, глинистый, мергелистый или известковый цемент – среднюю твердость; глинистый цемент – малую прочность. Наиболее распространена серая окраска песчаников с буроватым или зеленоватым (в глауконитовых песчаниках) оттенками. Чисто кварцевые песчаники обычно белые или светло-серые. Присутствие в составе цемента гидроокислов железа придает песчанику ржаво-бурую или темно-красную окраску, а органических веществ (битумов) – темно-коричневую или черную окраску. Многоминеральный, трудно диагностируемый состав обломков и цемента присущ грауваккам – массивным, очень крепким разнозернистым породам темно-серого и черного цвета с характерными пестрыми оттенками: зеленоватым, буроватым, красноватым, лиловатым и т.п.

Условия образования и нахождения: 

Песчаники – это сцементированные пески. Цементация происходит либо в процессе окаменения осадка, и тогда песчаники залегают слоями, либо позднее, в связи с проникновением поверхностных или глубинных вод по трещинам и порам в песке. В этом случае рыхлый осадок преобразуется в песчаник участками, и последний имеет линзообразную форму залегания. Известковый цемент характерен для песчаников морского происхождения, железистый – континентального, глауконитовый – мелководного морского, гипсовый – озерного или лагунного происхождения. Граувакки являются продуктом размыва главным образом основных и средних вулканических пород. Песчаники широко распространены на Украине, в Европейской части России, на Северном Кавказе и в Закавказье, в Сибири и на Дальнем Востоке.

Диагностика: 

Мелкообломочный характер, преимущественно высокая крепость – главные отличительные особенности песчаника. Разновидности определяются по минеральному составу обломков и цемента. Граувакки можно спутать с некоторыми разностями вулканических туфов. 

Практическое значение: 

Кварцевые песчаники служат материалом для производства динаса – огнеупорного кирпича; флюсом при выплавке меди и никеля; сырьем для получения ферросилиция, карборунда и силумина. В строительстве песчаники используются как облицовочный материал, бутовый камень, щебень. Слои слабо сцементированных и трещиноватых песчаников нередко бывают водоносными, а в районах распространения нефти служат ее главными естественными вместилищами (коллекторами). Нахождение битуминозных песчаников – один из признаков нефтеносности района. С грубозернистыми песчаниками иногда ассоциируют небогатые окисные и карбонатные марганцевые руды. Они представляют собой черные плотные, либо рыхлые и пористые породы с обильными округлыми пустотами, в которых заключены зерна кварца, слабо сцементированные окислами и гидроокислами марганца. Суммарное содержание окислов марганца достигает 10–20 %.

свойства, виды, использование в строительстве и дизайне

Песчаник или «дикарь» — натуральный камень, используемый в ландшафтных, строительных и декоративных работах. На сколах поверхность камня преимущественно узорчатая – это обусловлено многообразием минерального состава. Песчаник совмещает практичность и эстетичность, его повсеместно используют для внутренней и наружной отделки. Здания из этого камня строили еще 5 тысяч лет назад: знаменитый Сфинкс создан именно из песчаника. Из него построен Белый дом в Вашингтоне, Королевский дворец в Амстердаме, резиденция российских царей в Царском селе, Версальский дворец.

Что такое песчаник

Это осадочная горная порода, распространенная в поверхностной части земной коры. Основной способ образования – разрушение и перенос горных пород водой с последующей цементацией отложений. По сути, это песок, сцементированный природным образом под давлением воды. В цветовой гамме преобладают светлые оттенки: желтый, бежевый, красный, янтарный (реже – серо-зеленый, золотистый, голубой). Структура камня зависит от месторождения, состава обломков, типа цемента:

• Мелкозернистая – 0.1-0.5 мм.
• Среднезернистая – 0.5-1 мм.
• Крупнозернистая – 1-2 мм.

По размеру слоев различают камень-пластушку (раскалывается на тонкие, неровные пластины) и плитняк – более прочный, с гладкой поверхностью и кольцеобразным рисунком.

Свойства песчаника

Камень устойчив к низким температурам, относительно прочен и долговечен. Натуральный песчаник с успехом заменяет более мягкий ракушечник и при этом стоит дешевле плотного и тяжелого гранита. Основные физические характеристики:

• Плотность – 2250-2670 кг/м³. Меньше гранита, больше ракушечника.
• Водопоглощение – низкое (0.63-1.57%). Камень практически не впитывает влагу и поэтому морозостоек (выдерживает до 50 циклов заморозки/оттаивания).
• Огнеупорность – высокая. Кварцитовые песчаники не теряют своих свойств при температурах 1700-1770°C. Породы с большим количеством кремнезема используются в производстве динасовых огнеупорных материалов для промышленных печей.
• Пористость – высокая. В залежах песчаника нередко присутствуют значительные объемы нефти и газа.  
• Истираемость – средняя. Камень актуален при обустройстве тротуаров с невысокой проходимостью и внутренних напольных покрытий.  

Стоит учитывать, что несмотря на хорошие показатели водопоглощения, морозостойкости и истираемости, в качестве уличной отделки песчаник актуален только при отсутствии минусовых температур. К примеру в климатических условиях Санкт-Петербурга мы настоятельно не рекомендуем использовать данный камень на улице.

Состав песчаника

В составе песчаника чаще всего преобладает кварц. Сопутствующие минералы – полевые шпаты, слюда, глауконит.

Камень классифицируют по входящим в состав минералам. Есть следующие виды песчаников:

• Мономинеральные (состоят из одного минерала): кварцевые, глауконитовые.
• Олигомиктовые (состоят из двух минералов): слюдисто-кварцевые, полевошпатово-кварцевые.
• Полимиктовые (состоят из трех и более минералов): аркозовые, граувакковые.

При определении вида песчаника важен состав цемента. Наиболее качественными считаются карбонатные породы, наименее – глинистые. Крупинки песка также цементируются фосфатами, гипсом, окислами железа, халцедоном, хлоритом.

В структуре камня нередко встречаются окаменелости: древние раковины и оттиски ископаемых животных. Такой песчаник-ракушечник пользуется большим спросом при оформлении интерьеров и в ландшафтном дизайне.

Добыча песчаника

Камень повсеместно встречается по всему миру. В России месторождения песчаника сосредоточены на Урале, в Сибири, Кемеровской и Ростовской области. Крупные залежи есть в Дагестане. В Европе камень добывают в Болгарии, Польше, Украине. Основные месторождения расположены там, где в предыдущие геологические эпохи были крупные водоемы.

Для добычи камня используют такие способы:

• Буровзрывной. В породе бурятся шурфы, в которые закладывается взрывчатка. Метод актуален для добычи кварцевых и кремнистых пород.
• Камнерезный. Породу распиливают на блоки с помощью специальных тросов.
• Метод воздушной подушки. В пласте бурятся отверстия, в которые под давлением закачивается воздух.

Полученные глыбы пилят и отправляют на фабрику, где их режут на стандартные блоки (слэбы) шлифуют и полируют. Для получения более яркого узора поверхность камня обрабатывают специальной пропиткой.

Использование песчаника

Камень в основном используют в строительстве, некоторые виды – для производства флюсов и огнеупорных материалов в металлургии. Измельченная порода (щебень), полученная в ходе взрывных работ, используется при закладке фундаментов, крошка применяется в стекольном производстве. Кроме этого, из песчаника делают жернова и точильные камни, фосфорные удобрения. Из битуминозных пород делают асфальт.

Наряду с гранитом, мрамором и известняком, песчаник камень активно применяют в качестве облицовочного материала. При этом кладка требует профессионального подхода, поскольку песчаник практически не впитывает влагу, в отличие от соединительного раствора. В результате влага проникает в крепежный состав и довольно быстро его разрушает. Для горизонтальной кладки обычно используют песчано-цементную смесь в пропорции 1:4 с добавлением водостойкого клея, для вертикальной кладки можно использовать чистый клей.

Песчаник гармонично сочетается с другими натуральными материалами: деревом, гранитом, мрамором, и подходит для оформления садов и прилегающих к дому территорий. Хорошо смотрится комбинация песчаника с кирпичом, плиткой и другими искусственными материалами.

Песчаник в архитектуре и дизайне

Песчаник применим почти для всех видов облицовочных и декоративно-ландшафтных работ. Он обладает натуральной цветовой гаммой (от светло-желтого до красного и бурого, зеленоватый, серый), его поверхность шероховата как бархат. Фактура бывает полированной, рельефной или чешуйчатой. Метод укладки – плиточный или беспорядочный, с «рваным краем». Популярен для облицовки стен, цоколей, оград, каминов, лестниц. В ландшафтном дизайне широко применение бутового природного камня из песчаника — для мощения дорожек и тротуаров, создания альпийских горок. Колотые плитки песчаника часто слагают декоративную укладку «каменная гряда». Этот метод применим для отделки фасада, стен внутри помещений, облицовки каминов, а также в ландшафтной архитектуре.

ПЕРЕЙТИ К КАТАЛОГУ ПЕСЧАНИКА>>

Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет — Сибстрин

Сравнение твердых каменных пород: гранит, кварцит и другие

30.05.2014

Гранит

Гранит – глубинная полнокристаллическая порода, состоящая в основном из полевого шпата, слюды и кварца. Содержание кварца в гранитах до 30%. Количество цветов у гранита: основных тонов несколько, а именно: красный, коричневый и зеленоватый, а также светло-серо-черные тона. Прочность гранита зависит от величины зерен. Граниты с мелкозернистым и средне зернистым строением отличаются высокой прочностью (предел прочности на сжатие до 3000 кг/см2, объемная масса 2740 кг/м3).

Для скульптурных целей наиболее пригодны граниты мелкозернистого строения, допускающие обработку без описания ненаправленных сколов, поверхность хорошо полируется и долго сохраняет полировку. Мелкозернистые граниты отличаются равномерной окраской без текстуры или имеют текстуру, сформированную из цветных прослоек.

Диорит

Диорит – это глубинная порода, состоящая в основном из минералов, плагиоклаза, включающая цветной минерал – роговую обманку. Иногда присутствует кварц, и тогда порода носит название кварцевого диорита.

Цвет диорита серый, темно-серый, серовато-зеленый. Окраска диорита более светлая, чем у габбро, иногда имеют совершенно лейкократовый облик.

Строение диорита – среднезернистое (реже мелкозернистое), полируемость диорита средняя. Предел прочности на сжатие 1800-2400 кг/см2, объемная масса 2640 кг/м3.

Сиенит

Сиенит – это глубинная порода светлого тона, близкая по составу и структуре к гранитам. Отличается от гранитов отсутствием кварца. Состоит сиенит из калиевого полевого шпата (70%) и цветного минерала (амфибол, пироксен, слюда). Из–за отсутствия кварца обрабатывается легче, чем гранит. Менее долговечен; декоративные его свойства ниже, чем у гранитов. Сиенит хорошо принимает и удерживает полировку. Предел прочности сиенита при сжатии около 2000 кг/см2, объемная масса до 2213 кг/м3.

Лабрадорит

Лабрадорит – это глубинная крупнокристаллическая порода, состоящая из плагиоклаза с примесью темных минералов, содержащихся в породе от 2 до 25% (пироксена, оливина и титанического железняка – ильменита).

Встречаются два вида лабрадорита – почти черный в виде кружевных черных кристаллов с темно-синим, золотистым, а иногда с красноватым оттенком. Вторая разновидность лабрадорита – светло-серый с крупными кристаллами плагиоклаза, расцветка ее отличается нежной игрой голубых тонов. Цвет темно-серый, зеленовато-серый, синевато-серый.

Характерная особенность лабрадорита – иррадиация (мерцание) – образование отсветов на полированной поверхности зерен полевого шпата, вызываемых включениями минерала ильменита. Цвета мерцающих кристаллов – синий, голубой и золотистый, размеры кристаллов 10-15 см.

Лабрадорит лучше подвергается обработке, чем гранит, вследствие его вязкости. Лучше обрабатываются лабрадориты с размером зерен 6-7 мм. Предел прочности сжатия от  1000 до 2000 кг/см2, объемная масса 2340 кг/м3.

Габбро

Габбро – это глубинная полнокристаллическая, плотная вязкая порода, состоящая из плагиоклаза и темных минералов роговой обманки и биотита. Присутствие этих минералов придает габбро цвет – главным образом от серого до черного.

Породы габбро относятся к лучшим скульптурным материалам для постаментов к памятникам, легко поддаются обработке.

 Фактура поверхности, обрабатываемой ударными инструментами, имеет светло-серый цвет, поэтому на ней особенно контрастно выделяются надписи и орнаменты.  

Предел прочности на сжатие до 2000 кг/см2, объемная масса 2970 кг/м3.

Базальт

Базальт – это излившаяся порода мелкозернистого, иногда среднезернистого и крупнозернистого строения.  По минералогическому составу базальт аналогичен габбро. Базальт – порода очень прочная, твердая, трудно обрабатываемая. Предел прочности доходит при сжатии до 5000 кг/см2. Цвет базальта черный, темно-серый, выветренный, буро-ржавого цвета.

Диабаз

Диабаз – это порода, родственная базальту, состоит из зерен различной крупности. По минералогическому составу, как и базальт, аналогичен габбро. Цвет – темно-зеленый. Диабаз – прочная, твердая порода, но обрабатывается легче, чем базальт. Предел прочности при сжатии 2000-2600 кг/см2, объемная масса диабазов и базальтов 2800 кг/м3. Диабазы и базальты колются в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Кварцит

Кварцит – состоит из кварца. Кварциты образовались в результате перекристаллизации зерен кварца. Структура мелкозернистая, часто сливная, при которой зерна кварца, «обросшие» кварцевой массой, сливаются друг с другом. Кварциты могут быть серыми, розовыми, малиновыми. Предел прочности 3500-4000 кг/см2, объемная масса 3000 кг/м3.

Песчаник

Песчаник – это горная порода, состоящая из зерен различных минералов, скрепленных природным цементом. Песчаники образуются из слоев песка, подвергавшихся давлению и цементации в течение длительного времени. Как правило, большинство песчаников состоит из зерен кварца, частично полевых шпатов и других пород. Песчаники отличаются высокой прочностью и морозостойкостью. Объемная масса 2550 кг/м3.

Определение и описание осадочных горных пород

Сначала по указанным выше признакам нужно отнести образец к обломочным, органогенным или хемогенным осадочным горным породам.

Для обломочных горных пород определить средний размер обломков в миллиметрах и окатанные они или нет и на этом основании отнести породу к одному из видов согласно табл. 3. Определение пород от песчаников и крупнее затруднений обычно не вызывает. Об отличии тонкозернистых песчаников, алевролитов и аргиллитов — см. выше. Кроме того, изредка начинающие делают еще одну ошибку — путают обломочную структуру гравелитов и песчаников с оолитовой структурой хемогенных горных пород или пугают гальки с конкрециями. Нужно помнить, что оолиты все­гда, а конкреции очень часто состоят из одного и того же вещества, что и основная масса породы.

При определении органогенных горных пород следует помнить, что присутствие органических остатков в породе еще не является бесспорным доказательством ее органогенного происхождения. Например, в угленосных толщах широко распространены песчаники, т.е. чисто обломочные породы, но переполненные обрывками углефицированных растений. При простом подходе органогенной может быть названа осадочная горная по­рода, если органические остатки составляют в ней более половины ее объема. В остальных случаях лучше просто указывать наличие пусть даже и большого количества органических остатков в обломочной или хемогенной породе.

При определении хемогенных осадочных горных пород нужно ориентироваться на их физико-химические особенности, в частности, кристаллическое строение, цвет, твердость и др.

Порядок описания осадочных горных пород в принципе тот же, что и при описании любых других горных пород по общей схеме: указывается цвет, текстура, структура, состав, название. Обязательно указание на присутствие органических остатков (если они есть).

При описании обломочных пород, если это видно простым глазом, нужно кроме того, указать степень окатанности обломков — неокатанные остроугольные, угловатоокатанные, полуокатанные, окатанные, состав и характер цемента.

Примеры описания осадочных горной породы:

Образец №1 (из обнажения).

1.Цвет красноватый, текстура косослоистая, структура псаммитовая (среднезернистая), кварцевый песчаник (состав, название) на карбонатном цементе со следами размыва на кровле слоев (дополнительные текстурные особенности).

Образец №2.

1.Светло-розовый (цвет), пористый (текстура), органогенный участками брекчиевидный (структура), органогенно-детритовый известняк (происхождение, название).

Образец №3 ( из скопления крупных обломков).

1.Черный (цвет), тонкослоистый (текстура), алевритовый ( структура), углистый алевролит (особенности состава, название) с опечатками флоры (если они есть) на плоскостях напластования (допнительные текстурные особенности).

Узнать еще:

Плитка под песчаник в ванной комнате

Песчаник – удивительный материал для отделки помещения. Осадочная горная порода представляет собой связанные минеральным веществом песчинки. Сейчас у песчаника появился конкурент – керамическая плитка с его имитацией.

О плитке под песчаник

Чтобы понять дизайн плитки под песчаник, следует знать, как образуется природный камень. А происходит это так: горные породы разрушаются, водой или ветром обломки переносятся, собираются в одном месте и цементируются в течение долгого времени. Цвет и фактура песчаника зависит от преобладающего минерального вещества, которое сцепляет их. Поэтому палитра варьируется от белого до чёрного, хотя стандартом считается жёлто-песочный камень. Структура бывает как мелко-, так и крупнозернистой.

Песчаник – один из самых первых строительных материалов, освоенных человеком. Самый яркий пример – постройки Древнего Египта, сохранившиеся в отличном состоянии до наших дней.

В моду не так уж неожиданно вернулась любовь к натуральным материалам. И ничто лучше, качественнее и естественнее не передаёт их текстуру и фактуру, чем керамическая плитка. Такая же история и у песчаника. Когда смотришь на керамическую имитацию этой горной породы, не верится, что она не настоящая.

Керамическая плитка под песчаник – это достойный отделочный материал для пола и стен. Это не строгий и динамичный мрамор. Песчаник спокойный, мягкий, уютный. Природные фактуры такие разные! Это шершавая, матовая, волнообразная, мелкая мозаика. И цвета – как у настоящего песчаника. Выбирай не хочу!

Убедимся в красоте плитки под песчаник на дизайн-проектах Laparet.

Уголок вдохновения. Плитка под песчаник в ванной

В этом дизайн-проекте используется плитка под песчаник бежевого цвета из коллекции Story. Умиротворяющий интерьер, правда?

Та же коллекция, но используется имитация белого песчаника. Совершенно другая атмосфера.

Третий цвет коллекции Story – чёрный. Он отлично разбавляется светлым белым оттенком.

Это два варианта интерьера ванной с плиткой из коллекций Story и Amber. Дерево и песчаник прекрасно дополняют друг друга.

И ещё одна комбинация коллекций Laparet – Story и Sweep. Дерево разных цветов по-новому раскрывает текстуру песчаника.

Состав, структура и текстура обломочных горных пород.

Структура и текстура относятся к категории признаков, определяющих внутреннее строение горных пород и слоев горных пород. Структура породы определяется по размеру обломков, из которых она состоит (таблица 6).

Таблица 6

Классификация обломочных горных пород по размеру

составляющих их частиц (по М.С. Швецову, 1948г.)

Различаются структуры: грубообломочная, крупнозернистая, среднезернистая, тонкозернистая, пелитовая (глинистая). Обломки различаются также по степени окатанности на: остроугольные, угловатые (полуокатанные), окатанные и хорошо окатанные. По размерам обломков и степени их окатанности можно судить о дальности переноса их от места разрушения горных пород: чем крупнее обломки, тем ближе к берегу. Хорошей окатанностью отличаются галька, гравий и песчаные зерна прибрежно-морского происхождения. Объясняется это тем, что они образуются в зоне прибоя и мелководья, где обломки постоянно и много кратно перемываются, передвигаются волнами и водными потоками. Полуокатанные формы характерны для галек, гравия и песков речного происхождения. Степень окатанности обломков здесь зависит от длины речного потока: чем длиннее путь переноса обломков, тем они лучше окатаны.

Валунники образуются в эпохи катастрофических наводнений и интенсивного разрушения горных систем, возникших в результате тектонических поднятий крупных территорий (геосинклиналей). Такие эпохи известны как эпохи складчатости, горообразования, тектогенеза. Наиболее яркий след в истории Земли оставил альпийский цикл тектогенеза, в результате которых образовались горные системы Гималаев, Кавказа, Карпат, Альп, Кордильер.

В пределах Хадыженского учебного полигона известны два горизонта валунников: отложения ильской свиты (палеоцен) и базальные слои мойкопской свиты (олигоцен). Современные галечные отложения видны повсюду в руслах рек Пшиш и Хадажка и вдоль побережья Черного моря. По минералогическому и петрографическому составу обломков (валунов, галек, гравия) можно судить из каких пород состоят берега морей, озер, рек, которые были подвергнуты разрушению.

Конгломераты представляют собой окаменевший галечник. Галечный материал в них обычно сцементирован грубозернистым песчаником или гравелитом. При макроскопическом описании конгломератов нужно отдельно характеризовать галечный материал (размер, форма, степень окатанности, литологический состав галек) и цементирующий материал: размер и состав зерен, включения фаунистических остатков, известковистость, количество цемента в процентах по отношению к общей массе породы.

В пределах Хадыженского учебного полигона горизонт конгломератов и песчаников мощностью 10-15 метров выделяется на границе аптского и альбского ярусов. Он фиксируется в маршрутах по рекам Пшиш и Хадажка, известен здесь под названием «куринский горизонт». Появление конгломератов внутри глинистой толщи свидетельствует о тектонических перестройках, происходивших здесь на границе аптского и альбского веков.

Гравелиты чаще фиксируются в подошвенной части песчаных слоев. При документации обнажений кампанского, маастрихского ярусов и зыбзинской свиты (нижний олигоцен) часто можно увидеть, как постепенно песчаные зерна увеличиваются книзу и переходят в гравелит. Цементирующей массой для гравелитов являются песчаники.

Песчаник — окаменевший песок. Процесс преобразования рыхлых осадков в твердую породу длится миллионы и десятки миллионов лет, называется диагенезом. Под давлением веса вышележащих слоев из осадков удаляется вода, уменьшаются поры, увеличивается плотность породы. Присутствие извести (CaCO₃) ускоряет процесс уплотнения осадков.

Пески и песчаники классифицируются, прежде всего по размеру зерен, из которых они состоят. Различаются пески и песчаники грубозернистые, крупнозернистые, среднезернистые, мелкозернистые, тонкозернистые. Вторым классификационным признаком является минералогический состав зерен. По этому признаку выделяются песчаники:

Мономинеральные. Встречаются редко. Примером является кварцевый песчаник.

Аркозовые — с преобладанием полевых шпатов.

Глауконитовые — со значительным содержанием глауконита, придающего породе зеленый цвет.

Полимиктовые — состоят из зерен многих минералов.

Граувакковые (от немецкого грау — серый, вакк — песок)- состоящие в основном из обломков горных пород (эффузивных, осадочных).

Пески и песчаники всегда содержат примесь алевритового и глинистого материала, которые заполняют пространство между зернами и играют роль цемента для песчаных зерен. Доля этой примеси может быть очень разной — от 5 до 50%. Соответственно, по содержанию этой примеси выделяют песчаники:

слабо алевритистые;

алевритистые;

сильно алевритистые;

слабо глинистые;

глинистые;

сильно глинистые.

Чем лучше отсортирован песчаник, тем меньше он содержит алеврито-глинистой примеси. Высокими коэффициентами отсортированности характеризуются пески эолового и мелководно-морского происхождения.

В качестве примеси в песчаниках может присутствовать известь (CaCO₃). Соответственно, по содержанию этой примеси выделяют песчаники:

неизвестковистые;

слабо известковистые;

известковистые.

Третьим классификационным признаком является цвет. Цвет песчаных пород зависит от цвета минералов, из которых они состоят, и от цвета коллоидного красящего вещества, присутствующего в цементирующей массе в незначительном количестве. Окислы и гидроокислы железа окрашивают породу в бурые и желтые цвета. Тонко рассеянное углефицированное и битуминизированное органическое вещество окрашивает породы в темно-серые и черные тона.

Четвертым классификационным признаком осадочных горных пород является происхождение. По этому признаку различаются песчаники:

1) Морского происхождения. Имеют наибольшее распространение.

2) Континентального происхождения. Озерные пески, песчаники. Накапливаются в мелководной части озер. Речные (аллювиальные) пески и песчаники. Накапливаются в русловой части рек, в дельтах рек. Эоловые — накапливаются в пустынных областях. Флювиогляциальные — накапливаются в областях таяния ледников.

Пятым классификационным признаком песчаников является пористость. Пористость – это способность впитывать в себя жидкости и газы. Размеры пор зависят от: 1) размера зерен; 2) количества алевритовой и глинистой примеси. Чем крупнее песчаные зерна, тем крупнее поры. Чем меньше алеврито-глинистой примеси, тем чище поры, тем выше пористость и способность впитывать в себя нефть, газ и воду.

Шестым классификационным признаком песчаников является тип цемента. Тип и состав цементирующего вещества определяется под микроскопом. Различают четыре основных типа цемента:

1. Базальный. Обломки (зерна) не соприкасаясь друг с другом «плавают» в цементе.

2. Поровый. Зерна соприкасаются друг с другом, промежутки между ними (поры) заполнены цементом.

3. Пленочный. Цемент образует тонкие пленки вокруг обломочных зерен.

4. Контактовый. Цементирующий материал присутствует в зоне контакта обломочных зерен.

Чем больше цементирующей массы, тем меньше пористость породы. Минералогический состав цементирующей массы чаще глинистый или известково-глинистый. Лабораторными методами установлено, что в кварц-полевошпатовых песчаниках глинистый цемент представлен каолинитом и гидрослюдами.

Седьмым классификационным признаком для осадочных горных пород является текстура (от латинского textura – сплетение, сложение). Определяется взаиморасположением составных частей породы относительно друг друга. Текстурные признаки обычно видны на образцах горной породы. Для осадочных горных пород наиболее характерными являются массивный и слоистый типы текстур. Массивная текстура характерна для однородной породы, образуется при равномерном распределении минеральных частиц по всей породе, по всему слою. Слоистая текстура образуется частым чередованием прослоев различного литологического или минералогического состава. Если толщина прослоев незначительная (миллиметры, сантиметры) текстура называется тонкослоистой. По форме слойков различают четыре основных типа слоистых текстур:

1. Параллельная (изначально горизонтальная). Такой тип слоистости образуется в спокойной водной обстановке, вдали от зоны действия волновых процессов.

2. Волнистая текстура возникает в умеренно подвижной среде, когда на поверхности прослоев образуются знаки ряби (микроволны)

3. Косослоистая текстура образуется в подвижной водной среде, в зоне действия волн, где слойки отлагаются, частично размываются и вновь отлагаются с наклонением в разные стороны. Различают два типа косослоистых текстур: морская и речная. К морскому типу относится косая слоистость, где отдельные прослойки секут друг друга и наклонены в разные стороны. Образуется в зоне действия морских волн. Косая слоистость речного типа многоэтажная, однонаправленная, наклоненная в направлении течения водного потока. Каждый косослоистый прослой отделен от нижележащего косослоистого прослоя поверхностью размыва, несогласия.

4. Линзовидно-слоистая текстура – разновидность волнистой слоистости. Характеризуется изменчивостью толщин и выклиниванием отдельных прослоев на коротком расстоянии.

В осадочных породах встречаются и другие, менее распространенные текстуры.

5. Микроскладчатая текстура. Слои песчано-глинистых и известковых пород с микроскладчатой текстурой образуются в результате оползания еще не отвердевших осадков вниз по склону подводного рельефа. Такие складки называются складками оползания. Формы их лежачие, опрокинутые, сложные. Размеры складок доходят до 10-15 метров. В Хадыженском районе такие складки наблюдаются в отложениях маастрихтского яруса и зыбзинской свиты.

6. Брекчиевидная текстура. Слои с такой текстурой состоят из угловатых обломков, сцементированных неотсортированной песчано-глинистой смесью. Это – отложения суспензионных и грязевых потоков. Они называются турбидитами, текстурой взмучивания неотвердевших осадков.

7. Листоватая текстура. Характеризуется способностью раскалываться на тонкие пластинки вдоль слоистости. Образуется при уплотнении тонкослоистых глин.

8. Градационная (градуированная) слоистость. Особенностью такого типа слоистости является постепенное уменьшение размеров зерен от подошвы слоя до кровли. Образуются слои, между которыми нет резких границ, а есть постепенные переходы от гравелитов к песчаникам, от песчаников к алевролитам, от алевролитов к глинам. Характерна для турбидитов, флиша.

9. Ритмичная слоистость. Многократное чередование слоев или прослоев одних и тех же пород. Например: песчаник – глина – известняк, песчаник – глина – известняк. Здесь три слоя образуют один ритм, начинающийся грубообломочными породами. Такой ритм называется трансгрессивным ритмом. Регрессивным называется ритм, начинающийся тонкообломочными отложениями завершающийся грубообломочными породами. Характерна для турбидитов и флиша.

10. Конкреционная текстура образуется в процессе диагенеза глинистых и известковых осадков.

11. Текстура «конус в конус». Образуется в известково-глинистых породах на стадии диагенеза.

12. Гиероглифы – барельефные загадочные знаки на подошве слоя, образованные ползающими организмами, обитающими в илах – илоедами.

Алевролиты – это тонкозернистые песчаники, состоящие из обломков размерами от 0,1 до 0,01 мм. По всем признакам алевролиты схожи с песчаниками, но обломки очень мелкие – пылеватые. Очень мелкие в них и поры, но они способны пропускать через себя жидкости и газы. Классификация алевролитов производится по тем же признакам, что и песчаники. По размерам обломков выделяются алевролиты:

0,1 – 0,05мм – крупнозернистые;

0,05 — 0,025мм – среднезернистые;

0,025 – 0,01мм – мелкозернистые.

Текстурные признаки их такие же как у песчаников, но мелкозернистые алевролиты приобретают уже признаки свойственные глинам. Отложения обломков алевритовой размерности происходит на дне водоемов на некотором удалении от береговой линии (рис.15).

Рис.15. Схема образования слоистых толщ (по Н.А. Головкинскому, 1887 г.)

1. Горизонтальный ряд фаций: чем дальше от береговой линии, тем тоньше минеральные частицы, оседающие на дне моря
2. Фаза трансгрессии моря (наступления моря на сушу). Горизонтальные ряды фаций перемещаются вместе с береговой линией. Образуются вертикальные ряды фаций. Грубообломочные фации перекрываются тонкообломочными.
3. Фаза регрессии моря (отступления моря на сушу). Тонкообломочные фации перекрываются грубообломочными. Цикл завершается образованием трансгрессивно-регрессивной серии осадков.

осадочных пород | Определение, образование, примеры и характеристики

Осадочная порода , горная порода, образованная на поверхности Земли или вблизи нее в результате накопления и литификации отложений (обломочная порода) или в результате выпадения осадков из раствора при нормальной температуре поверхности (химическая порода). Осадочные породы являются наиболее распространенными породами, обнажающимися на поверхности Земли, но составляют лишь незначительную часть всей земной коры, в которой преобладают магматические и метаморфические породы.

Британская викторина

Скалы: факт или вымысел?

Каков возраст самых старых горных пород на Земле? Камни и минералы одинаковы? Узнайте больше о скалах от окаменелостей до вулканов в этой викторине.

Осадочные породы образуются в результате выветривания ранее существовавших пород и последующего переноса и осаждения продуктов выветривания. Выветривание относится к различным процессам физического разложения и химического разложения, которые происходят, когда горные породы на поверхности Земли подвергаются воздействию атмосферы (в основном в виде дождя) и гидросферы. Эти процессы приводят к образованию почвы, рыхлого каменного детрита и компонентов, растворенных в грунтовых водах и сточных водах.Эрозия — это процесс, при котором продукты выветривания переносятся от места выветривания либо в виде твердого материала, либо в виде растворенных компонентов, которые в конечном итоге осаждаются в виде осадка. Любые рыхлые отложения твердого выветрившегося материала представляют собой отложения. Он может образоваться в результате отложения зерен от движущихся водоемов или ветра, от таяния ледникового льда, а также в результате оползания (скольжения) горных пород и грунтовых массивов под действием силы тяжести, а также при осаждении осадков. растворенные продукты выветривания в условиях низких температур и давления, которые преобладают на поверхности Земли или вблизи нее.

Осадочные породы представляют собой литифицированные эквиваленты отложений. Обычно они производятся путем цементирования, уплотнения или иного отверждения ранее существовавших неконсолидированных отложений. Однако некоторые разновидности осадочных пород осаждаются непосредственно в твердую осадочную форму и не проявляют промежуточного существования в виде отложений. Органические рифы и слоистые эвапориты являются примерами таких пород. Поскольку процессы физического (механического) выветривания и химического выветривания существенно различаются, они порождают заметно разные продукты и два принципиально разных типа отложений и осадочных пород: (1) терригенные терригенные обломочные осадочные породы и (2) аллохимические и ортохимические осадочные породы.

Обломочные терригенные осадочные породы состоят из зерен или обломков горных пород и минералов различного размера, от глины, ила и песка до материалов размером с гальку, булыжник и валун. Эти обломки переносятся гравитацией, селями, проточной водой, ледниками и ветром и в конечном итоге откладываются в различных условиях (например, в пустынных дюнах, на аллювиальных конусах, через континентальные шельфы и в дельтах рек). Поскольку агенты переноса обычно сортируют отдельные частицы по размеру обломков, терригенные обломочные осадочные породы далее подразделяются на основе среднего диаметра обломков. Крупная галька, булыжники и гравий размером с валун литифицируются с образованием конгломератов и брекчий; песок становится песчаником; ил и глина образуют алевролиты, аргиллиты, аргиллиты и сланцы.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Химические осадочные породы образуются путем химического и органического переосаждения растворенных продуктов химического выветривания, удаленных с места выветривания. Аллохимические осадочные породы, такие как многие известняки и кремни, состоят из твердых выпавших в осадок недетритовых фрагментов (аллохимов), которые претерпевают краткую историю переноса и абразии до отложения в виде нетерригенных обломков.Примерами являются известковые или кремнистые фрагменты раковин и ооиды, которые представляют собой концентрически слоистые сферические зерна карбоната кальция. Ортохимические осадочные породы, с другой стороны, состоят из растворенных компонентов, которые непосредственно осаждаются в виде твердых осадочных пород и, таким образом, не подвергаются переносу. Ортохимические осадочные породы включают некоторые известняки, слоистые эвапоритовые отложения галита, гипса и ангидрита, а также пластинчатые образования железа.

Осадки и осадочные породы приурочены к земной коре, которая представляет собой тонкую, светлую внешнюю твердую оболочку Земли, имеющую толщину от 40–100 км (25–62 миль) в континентальных блоках до 4–10 км в океанских бассейнах .Магматические и метаморфические породы составляют основную часть земной коры. Общий объем отложений и осадочных пород может быть либо непосредственно измерен с использованием вскрытых последовательностей горных пород, данных о скважинах и сейсмических профилей, либо косвенно оценен путем сравнения химического состава основных типов осадочных пород с общим химическим составом коры, из которой они выветрились. . Оба метода показывают, что осадочно-осадочная каменная оболочка Земли составляет лишь около 5 процентов от объема земной коры, что, в свою очередь, составляет менее 1 процента от общего объема Земли. С другой стороны, площадь обнажения и обнажения отложений и осадочных пород составляет 75 процентов поверхности суши и более 90 процентов океанических бассейнов и окраин континентов. Другими словами, 80–90 процентов площади поверхности Земли покрыто осадочными породами или осадочными породами, а не магматическими или метаморфическими разновидностями. Осадочно-осадочная горная раковина образует лишь тонкий поверхностный слой. Средняя толщина раковины в континентальных районах составляет 1,8 км; осадочная оболочка в океанских бассейнах составляет примерно 0.3 км. Если преобразовать эту оболочку в глобально окружающий слой (и в зависимости от исходных оценок, включенных в модель), толщина оболочки составит примерно 1–3 километра.

Несмотря на относительно незначительный объем осадочной каменной оболочки, не только большинство горных пород обнажено на земной поверхности осадочной разновидности, но и многие важные события в истории Земли наиболее точно датированы и задокументированы путем анализа и интерпретации осадочных пород. запись вместо более объемной записи вулканических и метаморфических пород.При правильном понимании и интерпретации осадочные породы предоставляют информацию о древней географии, называемой палеогеографией. Карта распределения отложений, которые сформировались в мелководных океанах вдоль конусов выноса, граничащих с поднимающимися горами или в глубоких, опускающихся океанских желобах, укажет на прошлые отношения между морями и сушей. Точная интерпретация палеогеографии и условий осадконакопления позволяет делать выводы об эволюции горных систем, континентальных блоков и океанских бассейнов, а также о происхождении и эволюции атмосферы и гидросферы.Осадочные породы содержат летописи окаменелостей древних форм жизни, которые позволяют документировать эволюционный прогресс от простых до сложных организмов в царствах растений и животных. Кроме того, изучение различных складок, изгибов, разрывов или разломов в пластах осадочных пород позволяет установить структурную геологию или историю деформации.

Наконец, уместно подчеркнуть экономическое значение осадочных пород. Например, они содержат практически все мировые запасы нефти и природного газа, угля, фосфатов, солевых отложений, подземных вод и других природных ресурсов.

Несколько разделов геологии имеют дело конкретно с анализом, интерпретацией и происхождением отложений и осадочных пород. Осадочная петрология — это изучение их возникновения, состава, текстуры и других общих характеристик, в то время как седиментология подчеркивает процессы, посредством которых осадки переносятся и откладываются. Осадочная петрография включает в себя классификацию и изучение осадочных пород с помощью петрографического микроскопа. Стратиграфия охватывает все аспекты осадочных пород, особенно с точки зрения их возраста и региональных взаимоотношений, а также корреляции осадочных пород в одном регионе с последовательностями осадочных пород в других местах.(Для получения дополнительной информации об этих областях, см. геологические науки. )

Песчаники и конгломераты

5.4: Осадочные структуры — Науки о Земле LibreTexts

Осадочные структуры — это видимые текстуры или расположения отложений в породе. Геологи используют эти структуры для интерпретации процессов, в результате которых образовалась порода, и окружающей среды, в которой она образовалась.Они используют униформизм, чтобы обычно сравнивать осадочные структуры, сформированные в современной среде, с литифицированными аналогами в древних породах. Ниже приводится краткое обсуждение общих осадочных структур, которые могут быть полезны для интерпретации в летописи горных пород.

Плоскости подстилки

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): горизонтальные пласты в южной части штата Юта.

Самая основная осадочная структура — это плоскостей напластования , плоскостей, разделяющих слои или пласты в осадочных и некоторых вулканических породах. Каждая плоскость напластования, видимая на обнаженных выходах, указывает на изменение условий отложения наносов. Это изменение может быть незаметным. Например, если часть нижележащих отложений уплотняется, этого может быть достаточно для создания формы или слоя, которые отличаются от вышележащих отложений. Каждый слой называется слоем или слоем, основной единицей стратиграфии , исследования слоистости осадочных пород.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Студенты из Университета Вустера исследуют пласты ордовикского известняка в центральном Теннесси.

Как и следовало ожидать, толщина пласта может указывать на количество отложений и время их отложения. Технически кровать представляет собой плоскость подстилки толщиной более 1 см (0,4 дюйма) и представляет собой наименьшую отображаемую единицу. Слой тоньше 1 см (0,4 дюйма) называется пластиной [22]. Varves — это плоскости напластования, созданные, когда пластинки и пласты откладываются в повторяющихся циклах, обычно ежедневно или сезонно [23]. Варвы представляют собой ценные геологические записи истории климата, особенно те, которые обнаружены в озерах и ледниковых отложениях.

Постельное белье высокого качества

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): изображение классической последовательности Баума. A = песчаник от крупнозернистого до мелкозернистого, возможно, с эрозионным основанием. B = слоистый средне- и мелкозернистый песчаник. C = мелкозернистый песчаник рифленый. D = сортировка слоистых алевролитов до аргиллитов.

Градиентная слоистость относится к последовательности слоев отложений, которые становятся все более крупными или мелкозернистыми. Постепенная слоистость часто возникает, когда отложение наносов происходит в среде с пониженной энергией.Эпюра Баума представляет собой ступенчатую слоистость, наблюдаемую в обломочной породе, называемой турбидитом [24]. Слои толщи Баума образованы гравитационными потоками наносов в прибрежной зоне, которые представляют собой подводные потоки наносов. Эти подводные плотные потоки начинаются, когда осадок встряхивается в результате энергетического процесса и становится плотной суспензией из смешанных зерен. Поток наносов течет вниз по подводным каналам и каньонам из-за силы тяжести, действующей на разницу плотностей между более плотным навозом и менее плотной окружающей морской водой.По мере того, как поток достигает более глубоких океанских бассейнов, он замедляется, теряет энергию и осаждает осадки сначала в виде последовательности крупных зерен Баума, а затем все более мелких зерен (см. Рисунок).

Режим потока и формы слоя

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Пласты из-под возрастающих скоростей потока.

В жидкостных системах, таких как движущаяся вода или ветер, песок является наиболее легко транспортируемым и осаждаемым зерном. Более мелкие частицы, такие как ил и глина, менее подвижны в жидкостных системах, потому что крошечные зерна химически притягиваются друг к другу и прилипают к нижележащим отложениям.При более высоких скоростях потока мелкий ил и глинистый осадок имеют тенденцию оставаться на месте, а более крупные песчинки собираются и перемещаются.

Слои — это осадочные структуры, созданные жидкостными системами, работающими на песчаных отложениях [25]. Размер зерен, скорость потока и режим потока или структура взаимодействуют с образованием грядок, имеющих уникальные идентифицируемые физические характеристики. Режимы потока делятся на верхний и нижний режимы, которые далее делятся на верхнюю, верхнюю, нижнюю и самую нижнюю части.В таблице ниже показаны формы пластов и связанные с ними режимы потока. Например, форма пласта дюн создается в верхней части нижнего режима потока.

Плоскости

Рисунок \ (\ PageIndex {5} \): Тонкие линии поперек песчаника (тренд снизу слева направо) являются разделяющими линиями.

Плоскости , созданные в нижнем режиме потока, похожи на плоскости напластования в меньшем масштабе. Плоские параллельные слои образуются в виде песчаных отложений и перемещаются поверх слоев ниже. Даже в непроточных жидкостных системах, таких как озера, могут образовываться плоские отложения. Плоские слои в верхнем режиме течения создаются быстротекущими жидкостями. Они могут выглядеть идентично пластам с более низким режимом потока; однако они обычно показывают разделительных линий , небольшие выравнивания зерен в рядах и полосах, вызванные высокими скоростями переноса наносов, которые возникают только в верхних режимах потока.

Рябь

Рисунок \ (\ PageIndex {6} \): Современная рябь течения на песке из Нидерландов. Поток создает крутой боковой поток вниз. На этом изображении поток идет справа налево.

Рябь известна под несколькими названиями: следы ряби, перекрестные слои ряби или пластинки перекрестной ряби. Гребни или неровности в слое образуются из-за скопления зерен осадка на поверхности плоского дна. За исключением дюн, размеры этих пластов обычно измеряются в сантиметрах.Иногда большие потоки, такие как прорывы ледниковых озер, могут вызывать рябь высотой до 20 м (66 футов).

Рисунок \ (\ PageIndex {7} \): Двунаправленный поток создает эту симметричную волновую рябь. Со скал в Номгоне, Монголия. Обратите внимание, что гребни ряби были размыты последующими потоками местами.

Впервые научно описано Гертой Айртон [26], формы ряби определяются типом потока и могут быть прямыми, извилистыми или сложными. Асимметричная рябь образует однонаправленный поток.Симметричная рябь — результат колеблющегося возвратно-поступательного движения, типичного для приливных зон перекоса. Восходящая рябь создается из-за высокой скорости осаждения и выглядит как перекрывающиеся слои формы ряби (см. Рисунок).

Рисунок \ (\ PageIndex {8} \): Восхождение на залежи волн из Индии.

Дюны

Рисунок \ (\ PageIndex {9} \): Литифицированные кросс-пластовые дюны высокогорного национального парка Зайон, штат Юта. Сложность плоскостей напластования является результатом трехмерной сети древних дюнных потоков.

Дюны — очень большие и заметные версии ряби и типичные примеры большого пересечения слоев [27]. Перекрестная слоистость возникает, когда рябь или дюны накладываются друг на друга, прерываясь и / или врезаясь в нижележащие слои. Песчаные дюны пустыни, вероятно, являются первым изображением, вызываемым этой категорией пластов.

Британский геолог Агнольд (1941) считал только Бархан и линейные дюны Сейфа единственными истинными формами дюн. Другие исследователи обнаружили поперечные и звездчатые дюны, а также параболические и линейные дюны, закрепленные растениями, которые обычны в прибрежных районах, как и другие типы дюн.

Рисунок \ (\ PageIndex {10} \): современные песчаные дюны в Марокко.

Дюны — наиболее распространенная осадочная структура, обнаруживаемая в канальных потоках воздуха или воды. Самая большая разница между речными дюнами и образованными воздухом (пустынными) дюнами — это глубина жидкой системы. Поскольку глубина атмосферы огромна по сравнению с речным руслом, пустынные дюны намного выше, чем в реках. Некоторые известные пейзажи дюн, образованных воздухом, включают пустыню Сахара, Долину Смерти и пустыню Гоби [28].

По мере того, как воздушный поток перемещает осадок, зерна накапливаются на наветренной поверхности дюны (обращенной к ветру). Угол с наветренной стороны обычно меньше, чем с подветренной (подветренной) стороны, на которую падают зерна. Эта разница в уклонах видна в поперечном сечении пласта и указывает направление потока в прошлом. Обычно существует два стиля дюн: более распространенные поперечные ложа с изогнутыми наветренными поверхностями и более редкие плоские поперечные ложа с плоскими наветренными поверхностями.

В местах приливов и отливов с сильными входящими и выходящими потоками дюны могут развиваться в противоположных направлениях. В результате образуется элемент, называемый косой слоистостью «елочка».

Рисунок \ (\ PageIndex {11} \): перекрестная слоистость в елочку из формации Мазомани, верхний кембрий Миннесоты. Рисунок \ (\ PageIndex {12} \): Горизонтально-перекрестная стратификация, видимая в виде волнистых линий в середине каменное лицо. Лучший пример — чуть выше карандаша в центре.

Другой вариант образования дюн возникает, когда очень сильные, ураганные ветры волнуют части обычно нетронутого морского дна.Эти слои называются бугристой перекрестной стратификацией и имеют трехмерную архитектуру холмов и долин с наклонными и наклонными слоями, которые соответствуют формам дюн.

Antidunes

Рисунок \ (\ PageIndex {13} \): Формирование антидюн в Урдайбае, Испания.

Antidunes названы так, потому что они имеют схожие характеристики с дюнами, но образованы другим, противоположным процессом [29]. В то время как дюны образуются в нижних режимах течения, антидюны возникают из-за быстрых верхних режимов течения.В определенных условиях высоких расходов отложения накапливаются выше по течению от небольшого провала, а не по течению (см. Рисунок). Антидюны формируются в фазе с потоком; в реках они отмечены порогами в течении. Антидюны редко сохраняются в летописи горных пород, потому что высокие скорости потока, необходимые для образования пластов, также ускоряют эрозию.

Биотурбация

Рисунок \ (\ PageIndex {14} \): биотурбированный доломитовый алевролит из Кентукки.

Биотурбация — это результат проникновения организмов в мягкие отложения, которые разрушают слои напластования.Эти туннели засыпаются и в конечном итоге консервируются, когда отложения становятся каменными. Биотурбация чаще всего происходит на мелководье в морской среде и может использоваться для обозначения глубины воды [30].

Грязевые трещины

Рисунок \ (\ PageIndex {15} \): трещины литифицированной грязи из Мэриленда.

Грязевые трещины встречаются в богатых глиной отложениях, которые погружаются под воду и позже высыхают. Вода заполняет пустоты в кристаллической структуре глины, заставляя зерна осадка набухать. Когда этот переувлажненный осадок начинает высыхать, зерна глины сжимаются.Слой осадка образует глубокие многоугольные трещины с конусообразными отверстиями к поверхности [31], которые можно увидеть в профиль. Трещины заполняются новым осадком и становятся видимыми прожилки, проходящие через литифицированную породу. Эти высохшие глинистые пласты являются основным источником грязевых крошек , небольших фрагментов грязи или сланца, которые обычно становятся включениями в песчанике и конгломерате. Что делает эту осадочную структуру настолько важной для геологов, так это то, что они образуются только в определенных условиях осадконакопления, таких как приливные отмели, которые образуются под водой и позже подвергаются воздействию воздуха.Трещины синерезиса по внешнему виду похожи на трещины грязи, но гораздо реже; они образуются при усадке субаквальных (подводных) глинистых отложений [32].

Подошва

Рис. \ (\ PageIndex {16} \): Этот слепок канавки показывает направление потока к верхнему правому углу изображения, как видно по выпуклости, торчащей из слоя выше. Отливка канавки была бы вымыта в слое породы ниже, который был удален эрозией, оставив песчаный слой выше, чтобы заполнить отливку канавки.

Подошва — это мелкие детали, обычно встречающиеся в речных отложениях.Они образуются у основания кровати, у подошвы и поверх лежащей под ней кровати. Они могут указывать на несколько вещей об условиях отложений, таких как направление потока или стратиграфическое направление вверх (см. Раздел «Геопетальные структуры»). Отливки с канавками или царапины — это канавки, вырезанные под действием силы потока жидкости и отложений. Часть потока выше по потоку образует крутые канавки, а ниже по потоку канавки более мелкие. Впоследствии канавки заполняются вышележащим осадком, создавая слепок исходной полости [33].

Рисунок \ (\ PageIndex {17} \): Отливки бороздок в основании месторождения турбидита в Италии.

Формируются аналогично отливкам с канавками, но с более правильной и выровненной формой, отливки с канавками создаются более крупными обломками или обломками, переносимыми в воде, которые соскребают через слой отложений. Следы инструментов появляются от предметов, таких как палочки, которые переносятся в жидкости ниже по потоку или выбиты в слое осадка, оставляя углубление, которое позже заполняется новым осадком.

Рис. \ (\ PageIndex {18} \): керн, показывающий нагруженную отливку, показывающую, что светлый песок впадает в темную грязь.

Броски нагрузки , пример деформации мягких отложений , представляют собой небольшие вмятины, образованные вышележащим слоем крупных зерен или обломков отложений, внедряющихся в более мягкий и мелкозернистый слой отложений [34].

Впечатления от дождя

Рисунок \ (\ PageIndex {19} \): Миссисипские капли дождя на ряби из Новой Шотландии.

Как следует из их названия, отпечатков дождевых капель — это небольшие ямки или бугорки, обнаруженные в мягких осадках. Хотя обычно считается, что они возникают в результате дождя, они могут быть вызваны другими факторами, такими как выходящие пузырьки газа [35].

Покрытие

Рисунок \ (\ PageIndex {20} \): Булыжники в этом конгломерате расположены таким образом, что они накладываются друг на друга, что происходило при движении потока слева направо.

Imbrication представляет собой штабель из больших и обычно плоских обломков — булыжников, гравия, глинистой крошки и т. Д., Которые выровнены в направлении потока жидкости [36]. Обломки могут быть уложены рядами, их края должны опускаться вниз, а плоские поверхности должны быть выровнены по направлению к потоку (см. Рисунок). Или их плоские поверхности могут быть параллельны слою, а длинные оси ориентированы по потоку.Соединения полезны для анализа палеотоков или течений, обнаруженных в геологическом прошлом, особенно в аллювиальных отложениях.

Геопеталлические конструкции

Рисунок \ (\ PageIndex {21} \): Эта окаменелость двустворчатого моллюска была частично заполнена желтовато-коричневым осадком, частично пустым. Позже флюиды заполнили окаменелость минералами белого кальцита. Линия между отложениями и более поздним кальцитом является палеогоризонтальной. Рисунок \ (\ PageIndex {22} \): Евронтес отслеживает ископаемые из Юты, показывая геопетальное направление в изображении.

Геопеталлические структуры [37], также называемые указателями направления вверх, используются для определения того, какой путь находился вверх, когда первоначально формировались слои осадочных пород. Это особенно важно в местах, где слои горных пород были деформированы, наклонены или перевернуты. Хорошо сохранившиеся грязевые трещины, следы подошв и отпечатки дождевых капель могут быть использованы для определения направления вверх. Другие полезные геопетальные конструкции включают:

• Пустоты: Небольшие пустоты в породе, которые обычно заполняются во время диагенеза.Если пустота заполняется частично или заполняется поэтапно, это служит постоянной записью пузыря уровня, замороженного во времени.
• Поперечная пластина — в местах, где рябь или дюны накладываются друг на друга, где одна поперечная пластина прерывает и / или разрезает другую под слоем, это показывает взаимное пересечение, указывающее направление вверх.
• Рябь, дюны: Иногда рябь сохраняется достаточно хорошо, чтобы можно было различить гребни (вверху) и впадины (внизу).
• Окаменелости: окаменелости тела в жизненном положении, то есть части тела не разбросаны или сломаны, а следы окаменелостей, такие как следы (см. Рисунок), могут указывать направление вверх.Нетронутые окаменелые коралловые рифы — отличные индикаторы подъема из-за их большого размера и легко различимых верха и низа. Индексные окаменелости, такие как аммониты, можно использовать для определения возраста пластов и определения направления вверх на основе относительного возраста горных пород.
• Пузырьки — потоки лавы удаляют газ вверх. Увеличение пузырьков к верху потока указывает вверх.

Список литературы

• 22. Макки, Э. Д. и Вейр, Г. В. Терминология стратификации и перекрестной стратификации в осадочных породах. Геол. Soc. Являюсь. Бык. 64 , 381–390 (1953).
• 23. де Гир, Г. Геохронология последних 12 000 лет. in Milestones in Geosciences (ред. Dullo, P. D. W.-C. & e.V., G. V.) 100–110 (Springer Berlin Heidelberg, 2003).
• 24. Баума, А. Х., Куэнен, П. Х. и Шепард, Ф. П. Седиментология некоторых флишевых отложений: графический подход к интерпретации фаций . 168 , (Elsevier Amsterdam, 1962).
• 25. Блатт Х., Миддлтон Г. В. и Мюррей Р. Происхождение осадочных пород . (Prentice-Hall, Inc., Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси, США, 1980).
• 26. Айртон, Х. Происхождение и рост ряби. Труды Лондонского королевского общества. Серия A, содержащие статьи математического и физического характера 84 , 285–310 (1910).
• 27. Эшли, Г. М. Классификация крупномасштабных субаквальных пластов: новый взгляд на старую проблему — пластовые формы и структуры пластов SEPM. J. Осадок. Res. 60 , (1990).
• 28. Дингус, Л. и Луп, Д. Смерть в дюнах. Нат. Hist. 109 , 50–55 (2000).
• 29. Гилберт, Г. К. и Мерфи, Э. К. Транспортировка мусора по проточной воде . (Типография правительства США, 1914 г.).
• 30. Экдейл, А. А. Классификация следов окаменелостей. (1984).
• 31.Пламмер П. С. и Гостин В. А. Усадочные трещины: высыхание или синерезис? J. Осадок. Res. 51 , (1981).
• 32. Burst, J. F. Субаквисто образованные усадочные трещины в глине. J. Осадок. Res. 35 , (1965).
• 33. Yin, D. et al. Генезис пластовых форм в субстратах коренных пород: понимание процессов формирования на основе нового экспериментального подхода и важность абразии с преобладанием суспензии. Геоморфология 255 , 26–38 (2016).
• 34. Петтиджон, Ф. Дж. И Поттер, П. Е. Атлас и глоссарий первичных осадочных структур. (2012).
• 35. Metz, R. Почему не впечатления от капель дождя? J. Осадок. Res. 51 , (1981).
• 36. Karátson, D., Sztanó, O. & Telbisz, T. Предпочтительная ориентация обломков в вулканических отложениях массового расхода: применение нового фотостатистического метода. J. Осадок. Res. 72 , 823–835 (2002).
• 37. Sander, B. Вклад в изучение отложений: ритмично отложенные триасовые известняки и доломиты . (Американская ассоциация геологов-нефтяников, 1951).

текстуры песка и песчаника | Цветной путеводитель по петрографии песчаников, алевролитов, сланцев и связанных с ними горных пород | Книги GeoScienceWorld

Термин «текстура» охватывает широкий спектр атрибутов отложений / горных пород и составляющих их зерен, включая размер и сортировку зерен, морфологию частиц (форма и сферичность, округление и текстура поверхности), ориентацию зерен, имбрикацию и упаковку.Все эти свойства имеют значение для интерпретации процессов переноса и условий осадконакопления осадочных пород, но они также имеют экономическое значение в самых разных областях, начиная от проектирования строительных и дорожных материалов до понимания и прогнозирования соотношений пористости и проницаемости таких материалов в разведка / добыча нефти или гидрологические условия. Большинство упомянутых выше текстурных свойств лучше всего измерять в неконсолидированных или легко разделяемых материалах, где зерна можно сортировать по размеру с помощью просеивания, осаждения, лазерного анализа частиц или других методов или где отдельные зерна можно рассматривать в трех измерениях.Эти свойства обычно гораздо труднее точно измерить в тонких срезах консолидированных горных пород. Чтобы использовать только один пример, размер зерна в тонком сечении никогда не может превышать самую длинную ось зерна, но он может легко быть короче, потому что большинство прорезей через зерна касаются или наклонены к этой оси. Таким образом, в большинстве случаев основные свойства зерен, связанные с размером, сортировкой и формой, просто оцениваются в шлифах с помощью визуальных компараторов. Даже там самые полезные компараторы — это те, которые были специально исправлены для использования с тонкими срезами.Подробные прямые измерения размера и формы зерен, конечно, могут быть выполнены с помощью микроскопии тонких срезов, особенно путем точечного подсчета большого количества зерен, но и здесь необходимо использовать поправочные коэффициенты, чтобы по возможности преодолеть два -мерный (2-D) вид трехмерных зерен в шлифах (см. Harrell and Eriksson, 1979; Johnson, 1994). Достижения в области компьютерного анализа микрографических изображений могут сделать процесс измерения и коррекции измерений более точным и гораздо менее затратным по времени (см., Например, Schäfer and Teyssen, 1987; Seelos and Sirocko, 2005; Syvitski, 2007).В период с 1930-х по 1970-е годы были предприняты огромные усилия для совершенствования текстурных измерений и поиска надежных статистических показателей, которые можно было бы использовать для определения конкретных условий осаждения. Эта работа по-прежнему находит применение в мягких и рыхлых отложениях, но не будет подробно обсуждаться в этой книге, поскольку менее применима к петрографическим исследованиям твердых пород. Ряд статей в библиографии в конце этого раздела можно использовать для продолжения исследований рыхлых отложений (особенно отличный обзор статистических показателей, представленный в Folk, 1980), и почти все учебники по пескам и песчаникам включают обсуждения этих тем. .

GEOL342 — Отложения и стратиграфия

Подробнее о типах обломочных пород: Конгломераты

Из-за требований к их формированию (крупный детрит, перенос сильных токов) и их физических свойств (высокая пористость и проницаемость) большая часть исследований осадочных пород была сосредоточена на песчаниках и конгломератах. Это даже при том, что они составляют не более 25% стратиграфической записи. Ниже приведены наборы критериев и классификаций, которые удобны при описании этих литологий.

Просмотрите характеристики обломков и обломочные породы, которые они образуют:

Конгломерат и брекчия

Литифицированный гравий и щебень называются конгломератом и брекчией соответственно.Конгломераты занимают особое место в истории отложений по двум причинам:

• Они всегда связаны с системами с высоким энергопотреблением.
• Они приносят большие куски материала прямо к вашим ногам. Таким образом, они чаще сохраняют свойства сыпучей нефтематеринской породы, помимо минералов, из которых она состояла.

Как таковые, они очень полезны при восстановлении происхождения внутренних районов, поскольку они состоят из отложений, которые, как правило, не были перенесены далеко и часто связаны с близлежащей тектонической активностью.

Вместе они составляют 1-2% осадочных пород.

Breccia (справа)

Конгломерат (справа)

А пока мы будем рассматривать конгломераты и брекчии вместе как «конгломераты». Однако помните, что если главные обломки имеют угловатую форму, скала должна быть описана как брекчия . Этот факт важен при рассмотрении его происхождения, поскольку брекчия не обязательно является осадочной.

Параметры состава конгломерата

Размер зерна : Конгломераты (и брекчии!) Обычно имеют два класса размера зерна:

• Каркас: больших обломков диаметром> 2 мм
• Матрица: обломков меньшего размера, заполняющих промежутки между обломками каркаса.

Композиционно мы выделяем:

• Минеральные компоненты: Фрагменты, состоящие из монокристаллов минерала. Обычно в небольшом количестве.
  • Наиболее распространены кварц и полевой шпат.
  • Реже встречаются слюды, оливин, пироксен, амфибол и др.
• Фрагменты породы: Многозернистые фрагменты всей породы. Более многочисленными могут быть камни любого типа и информация о происхождении.

Стабильность обломков :

• Олигомикт: > 90% обломков каркаса состоят из устойчивых пород и минералов.Э.Г .: Кварц, кварцит, кремн. Подразумевается, что отложения подверглись интенсивному химическому выветриванию перед осаждением, в результате чего остались только самые стойкие продукты выветривания.
• Petromict: Обломки метастабильных и нестабильных горных пород и минералов многочисленны. Э.Г .: Базальт, сланец, известняк.

Происхождение обломков : Наконец, мы различаем обломки в зависимости от их происхождения следующим образом:

• Внутриформационный: Обломки эродированы той же осадочной породой, частью которой они являются.Мертвая распродажа: каркас и матричный состав одинаковы. НАПРИМЕР. интракластов (AKA rip-up clasts ) (справа).
  
  

• Экстраформационные: Обломки происходят из источников за пределами бассейна осадконакопления. Состав каркаса и матрицы различается.

Используя эту информацию, мы можем начать классифицировать конгломераты в соответствии со схемой классификации, представленной в вашем тексте:

Когда кластеры являются экстраформационными, у нас есть две общие категории:

• Ортоконгломераты: состоят в основном из зерен каркаса и
• Ортоконгломераты Oligomict , если обломки каркаса имеют одинаковую литологию
• Ортоконгломераты Petromict , если они отображают более одного типа.

Диагенез и свойства горных пород песчаников из группы Стормберг, супергруппы Кару в Восточной Капской провинции Южной Африки

Диагенез является одним из факторов, влияющих на качество коллектора в песчаниках.Таким образом, знание диагенетической трансформации и ее влияния на развитие пористости в породах-коллекторах является ключом к успешной разведке полезных ископаемых. На сегодняшний день мало что известно о диагенезе урановых песчаников группы Стормберг, бассейн Кару, Южная Африка. Петрографические исследования, сканирующая электронная микроскопия (SEM) с использованием энергодисперсионного рентгеновского (EDX) и рентгеноструктурного анализа (XRD) были использованы для диагенетического исследования песчаников. Это исследование призвано дать отчет о диагенезе этих горных пород и о том, как это влияет на качество их резервуаров.Диагенетические процессы, которые повлияли на песчаники, включают цементацию, уплотнение, перекристаллизацию, замещение, разрастание минералов и растворение. Эти процессы прошли ранний, поздний и связанный с подъемом диагенез. Формирование аутигенных минералов и осаждение минеральных цементов происходило на разных этапах диагенеза, но в основном на ранней стадии диагенеза. За этой стадией последовала литификация, которая привела к увеличению упаковки зерен, потере порового пространства и истончению напластования.На поздней стадии диагенеза наблюдаются зарастания кварца и полевого шпата, хлоритизация, мусковитизация, вогнуто-выпуклые контакты, перекристаллизация, альбитизация и шовные контакты. На диагенетическую стадию, связанную с поднятием, повлияли кальцитизация, деформация зерен и трещиноватость, растворение и соссюритизация. Все эти диагенетические процессы во многом повлияли на пористость и проницаемость песчаников. В песчаниках наблюдались как первичная, так и вторичная пористость. В целом, нет единого диагенетического процесса, который контролировал бы характер эволюции пористости в песчаниках.С другой стороны, наличие трещин и пор растворения ведет к увеличению пористости, тем самым улучшая качество коллектора. Это исследование показывает, что диагенез значительно изменил первоначальные петрологические характеристики песчаников, что привело к значительному ухудшению и неоднородности пластового качества песчаников группы Стормберг в бассейне Главного Кару в Южной Африке.

Ссылки

[1] Уорден Р.Х., Берли С.Д. Диагенез песчаника: эволюция песка в камень.В S.D. Берли и Р.Х. Уорден (ред.), Диагенез песчаника: недавний и древний. Специальная публикация Международной ассоциации седиментологов, 4, Blackwell, Oxford, 2003, 3-44. Искать в Google Scholar

[2] Байегунхи, К., Лю, К., Гвавава, О., Диагенез и коллекторские свойства песчаников и аргиллитов пермской группы Экка в провинции Восточный Кейп, Южная Африка. Минералы, 2017, 88 (7), 1-26. Искать в Google Scholar

[3] Сциссио, Л., Положение границы триаса и юры в Южной Африке и Лесото: мультидисциплинарный подход, направленный на улучшение хроностратиграфии и биостратиграфии формации Эллиот, группа Стормберг.Кандидатская диссертация, Кейптаунский университет, ЮАР, 2015 г., 301 стр. Искать в Google Scholar

[4] Айдукевич, Дж. М., Ландер, Р. Х., Прогноз качества пластов песчаника: современное состояние. Бюллетень Американской ассоциации геологов-нефтяников, 2010, 94 (8), 1083-1091. Искать в Google Scholar

[5] Макин, Ю.М., Абдулла, WH, Айинла, HA, Хакими, М.Х., Сиа, С.Г., Седиментология, диагенез и коллекторское качество песчаников верхней части формации Абу-Габра в суббассейне Фула, Муглад Бассейн, Судан.Морская и нефтяная геология, 2016, 77, 1227-1242. Искать в Google Scholar

[6] Морад, С., Аль-Рамадан, К., Кетцер, Дж. М., ДеРос, Л. Ф., Влияние диагенеза на неоднородность песчаниковых коллекторов: обзор роли фаций осадконакопления и последовательности стратиграфия. Бюллетень Американской ассоциации геологов-нефтяников, 2010, 94, 1267-1309. Искать в Google Scholar

[7] Чжан, Л., Го, X.S., Хао, Ф., Цзоу, Х.Й., Ли, П.П., Литологические характеристики и диагенез верхнетриасовой формации Сюйцзяхэ, область Юаньба, северо-восточная часть бассейна Сычуань.Журнал науки и техники в области природного газа, 2016, 35, 1320-1335. Искать в Google Scholar

[8] Zhou, X., He, S., Chen, Z., Wang, F., Zhou, S., Liu, P., Диагенез и диагенетические фации песчаника с низкой пористостью и проницаемостью в члене 8 формации Яньчан в районе Дайцзяпин бассейна Ордос. Геология нефти и газа, 2016, 37 (2), 155-164. Искать в Google Scholar

[9] Рид, Дж. С., Эрикссон, К. А., Ковалевски, М., Климатический, осадочный и погребальный контроль диагенеза песчаников каменноугольного периода Аппалачей: качественные и количественные методы.Осадочная геология, 2005, 176, 225-246. Искать в Google Scholar

[10] Маккуакер, Дж. Х. С., Тейлор, К. Г., Келлер, М., Поля, Д., Контроль состава на ранних диагенетических путях в мелкозернистых осадочных породах: последствия для прогнозирования нетрадиционных коллекторских свойств аргиллитов. Бюллетень Американской ассоциации геологов-нефтяников, 2014, 93, 587-603. Искать в Google Scholar

[11] Моленаар Н., Происхождение линз с низкой проницаемостью, цементированных кальцитом, в мелких морских песчаниках и механизмы цементирования CaCO ₃ , пример из нижнеюрских песчаников Люксембурга, Люксембург.В: С. Морад (Ред.). Карбонатная цементация в песчаниках. Специальная публикация Международной ассоциации седиментологов, 1998, 26, 193-211. Искать в Google Scholar

[12] Борди, Э. М., Эрикссон, П., Литостратиграфия формации Эллиот (супергруппа Кару), Южная Африка. Южноафриканский журнал геологии, 18 (3), 311-316. Искать в Google Scholar

[13] Le Roux, J. P. (1990). Урановая минерализация в формациях Молтено и Эллиот. Южноафриканский журнал геологии, 2015, 93, 738-743.Искать в Google Scholar

[14] Коул Д.И., Смит Р.М.Х., Речная архитектура отложений позднепермской группы Бофорта, S.W. Бассейн Кару: мысы, трещины, палеопочвы, окаменелости позвоночных и уран. Путеводитель по полевым экскурсиям, Международная конференция Американской ассоциации геологов-нефтяников, Кейптаун, 2008 г., FT02, 1-110. Поиск в Google Scholar

[15] Катунеану, О., Хэнкокс, П.Дж., Рубидж, Б.С., Взаимное поведение изгиба и контрастные стратиграфии: новая модель развития бассейна для системы ретродугового мыса Кару, Южная Африка.Бассейновые исследования, 1998, 10, 417-439. Поиск в Google Scholar

[16] Милани, Э.Дж., де Вит М.Дж., Корреляции между классическими последовательностями Парана и Мыс Кару в Южной Америке и Южной Африке и их бассейнами, заполняющими Гондваниды: повторное посещение дю Туа. В: R.J. Панкурст, Р. Trouw, Б. Б. Брито Невес и М. Дж. Де Вит (ред.). Западная Гондвана: докайнозойские корреляции в Южно-Атлантическом регионе. Специальные публикации Лондонского геологического общества, 2008, 294, 319-342. Искать в Google Scholar

[17] Linol, B., de Wit, M.J., Barton, E., Guillocheau, F., de Wit, M.J.C., Colin J.P., Глава 7a: Палеогеография и тектоностратиграфия каменно-пермских и триасовых «каруоподобных» последовательностей бассейна Конго. В: de Wit, M.J., Guillocheau, F., de Wit, M.J.C. (Ред.). Геология и ресурсный потенциал бассейна Конго, Regional Geology Reviews, Springer-Verlag, 2015, 111-134. Искать в Google Scholar

[18] Катунеану, О., Вопфнер, Х., Эрикссон, П.Г., Кэрнкросс, Б., Рубидж, Б.С., Смит, Р.М.Х., Хэнкокс, П.Дж., Бассейны Кару в южной и центральной Африке. Журнал африканских наук о Земле, 2005, 43, 211-253. Искать в Google Scholar

[19] Орнес, И., Свенсен, Х., Конолли, Дж. А. Д., Подладчиков, Ю. Ю., Как контактный метаморфизм может вызвать глобальные изменения климата: моделирование газообразования вокруг магматических силлов в осадочных бассейнах. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2010, 74, 7179-7195. Поиск в Google Scholar

[20] Коул Д.И., Эволюция и развитие бассейна Кару.В: М.Дж. де Вит и И.Д.Г. Рэнсом, (ред.). Инверсионная тектоника мыса складчатого пояса, Кару и меловых бассейнов юга Африки, Балкема, Роттердам, Нидерланды, 1992, 87-99. Поиск в Google Scholar

[21] Рубидж Б.С., Биостратиграфия группы Бофорта (супергруппа Кару), Южная Африка, 1. Южноафриканский комитет стратиграфии, серия биостратиграфических исследований SACS, Совет по геонаукам, 1995, 40-46. Искать в Google Scholar

[22] Smith, R.M.H., Eriksson, P.G., Botha, W.J., Обзор стратиграфии и осадочной среды бассейнов возраста Кару в Южной Африке. Журнал африканских наук о Земле, 1993, 132 (16), 143-169. Искать в Google Scholar

[23] Tankard, A., Welsink, H., Aukes, P., Newton, R., Stettler, E., Тектоническая эволюция бассейнов мыса и Кару в Южной Африке. Морская и нефтяная геология, 2009, 26, 1379-1412. Искать в Google Scholar

[24] Johnson, M.R., van Vuuren, C.J., Visser, J.N.J., Cole, D.I., Wickens, H.ДеВ, Кристи А.Д.М., Робертс Д.Л., Брандл Г. Осадочные породы супергруппы Кару. В: М. Р. Джонсон, К. Р. Анауссер и Р. Дж. Томас (ред.). Геология Южной Африки, Геологическое общество Южной Африки и Совет по наукам о Земле, 2006, 461-499. Поиск в Google Scholar

[25] Тернер, Б.Р., Стратиграфия и история отложений формации Молтено в Главном бассейне Кару в Южной Африке и Лесото. Кандидат наук. диссертация (неопубликов.), Univ. Витватерсранд, 1975, 314 стр. Искать в Google Scholar

[26] Johnson, M.Р. Стратиграфия и седиментология толщ мысов и Кару Восточного мыса. Кандидатская диссертация (не опубликована). Университет Родса, Грэхэмстаун, Южная Африка, 1976 г., 267 стр. Искать в Google Scholar

[27] Робинсон, Д.Н., Бир, Х.М., Натч, Ф.М., Трумпельмен, Ф., Геология и нефтяной потенциал группы Стормберг. (Неопубликовано) Отчет, Soekor, Йоханнесбург, 1969. Поиск в Google Scholar

[28] Борди, Е.М., Хэнкокс, П.Дж., Рубидж, Б.С., Вариации речного стиля в позднетриасовой — раннеюрской формации Эллиот, основной бассейн Кару, юг Африка.Журнал африканских наук о Земле, 2004, 38, 383-400. Искать в Google Scholar

[29] Смит, Р.М.Х., Китчинг, Дж., Седиментология и тафономия позвоночных в зоне Acme Tritylodon: переработанный палеозол в формации Эллиот нижней юры, супергруппа Karoo, Южная Африка. Палеогеография, палеоклиматология, палеоэкология, 1997, 131, 29-50. Искать в Google Scholar

[30] Visser, J.N.J., Botha, B.J.V., пояс Меандра, точечный бар, расщелины и эоловые отложения из формации Эллиот в проливе Баркли, северо-восточный мыс.Труды Геологического общества Южной Африки, 1980, 83, 55-62. Ищите в Google Scholar

[31] Стокли, Г.М., Отчет по геологии Басутоленда. Правительство Басутоленда, Масеру, 1947. Поиск в Google Scholar

[32] Бота, Б.Дж.В., Стратиграфия яруса красных пластов, система Карру в Эллиоте, Капская провинция. Труды Геологического общества Южной Африки, 1968, 71, 101–117. Искать в Google Scholar

[33] Johnson, M.R., van Vuuren, C.J., Hegenberger, W.Ф., Ки Р., Шоко У. Стратиграфия супергруппы Кару на юге Африки: обзор. Журнал африканских наук о Земле, 1996, 23, 3-15. Поиск в Google Scholar

[34] Смит, Р.М.Х., Обзор стратиграфии и осадочной среды в бассейне Кару в Южной Африке. Журнал африканских наук о Земле, 1990, 10, 117-137. Искать в Google Scholar

[35] Блатт, Х., Петрология, магматические, осадочные и метаморфические породы. Сан-Франциско, Фриман, 1982, 732 стр. Искать в Google Scholar

[36] Gaupp, R., Оккерман Дж. Диагенез и коллекторское качество песчаников Ротлигенды в Северных Нидерландах — обзор. В: Grötsch, J., Gaupp, R. (Eds.), Permian Rotliegend of the Netherlands. Специальная публикация SEPM, Талса, Оклахома, США, 2011, 193-226. Искать в Google Scholar

[37] Озтюрк, К.А., Насуф, Э., Кахраман, С., Оценка прочности горных пород на основе количественной оценки текстуры горных пород. Журнал Южноафриканского института горного дела и металлургии, 2014, 114, 471-480.Поиск в Google Scholar

[38] Шульц, Р.А., Окубо, К.Х., Фоссен, Х., Контроль пористости и размера зерен при формировании полос уплотнения в юрских песчаниках навахо. Письма о геофизических исследованиях, 2010, 37 (L22306), 1-5. Искать в Google Scholar

[39] Ландер, Р.Х., Вальдерхауг, О., Прогнозирование пористости путем моделирования уплотнения песчаника и цементации кварца. Бюллетень Американской ассоциации геологов-нефтяников, 1999, 83 (3), 433-449. Искать в Google Scholar

[40] Boggs, S.Дж., Принципы седиментологии и стратиграфии, Pearson Education, Inc., 2014, 564 с. Искать в Google Scholar

[41] Ху Х., Хуанг С., Физические свойства пород-коллекторов. Springer Geophysics, Petroleum Industry Press и Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2017, 159 с. Искать в Google Scholar

[42] Макбрайд, Э. Ф., Кварцевый цемент в песчаниках: обзор. Earth-Science Reviews, 1989, 26, 69-112. Искать в Google Scholar

[43] Pettijohn, F.J., Potter, P.E. и Сивер, Р., Песок и песчаник. Спрингер, Нью-Йорк, 1987, 553 стр. Искать в Google Scholar

[44] Ахмед В., Контраст в минералогии глин и их влияние на коллекторские свойства в пластах песчаника. Бюллетень химического общества Эфиопии, 2008, 22 (1), 41-65. Искать в Google Scholar

[45] Xie, X., Jiao, J.J., Li, S., Cheng, J., Изменение солености пластовой воды и реакция диагенеза в условиях аномального давления. Наука в Китае Серия D Науки о Земле, 2003, 46 (3), 269-284.Искать в Google Scholar

[46] Чен Г., Ду Г., Чжан Г., Ван К., Лв К., Чен Дж., Хлоритовый цемент и его влияние на коллекторское качество песчаников низкого поднятия Панью. , Бассейн устья Жемчужной реки. Наука о нефти, 2011, 8, 143-150. Поиск в Google Scholar

[47] Эрикксон П.Г., палеоэкологическое исследование формаций Молтено, Эллиот и Кларенс в Натальском Дракенсберге и Северо-восточном свободном штате Оранжевый. Неопубликованная кандидатская диссертация. Натальский университет. Питермарицбург, 1983, 209 стр.Искать в Google Scholar

[48] Мейнард, Дж. Б., Марганцевые отложения, горные породы и руды. Трактат по геохимии, 2003, 7, 289-308. Поиск в Google Scholar

[49] Селли Р.С., Прикладная седиментология, Academic Press, США, 2000, 128 стр. Искать в Google Scholar

[50] Резаи, М.Р., Лемон, Н.М., Влияние среды осадконакопления на диагенез и качество коллектора: пласт песчаника Тирраварра, бассейн Саутерн Купер, Австралия. Журнал нефтяной геологии, 1996, 19 (4), 369-391.Искать в Google Scholar

5 Выветривание, эрозия и осадочные породы — Введение в геологию

Свет освещает осадочные породы Нотч-Пик в хребте Хаус в западной части штата Юта. Хребет Хаус содержит морские породы раннего палеозоя, выделенные формацией Уиллер, где находятся одни из лучших кембрийских окаменелостей в штате Юта. Нотч-Пик содержит один из крупнейших вертикальных перепадов в Северной Америке на высоте более 2000 футов.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

К концу этой главы студенты смогут:

• Опишите, как вода является неотъемлемой частью всех осадочных горных пород
• Объясните, как химическое и механическое выветривание превращает коренные породы в отложения.
• Различают две основные категории осадочных пород: обломочные породы, образованные кусками выветренной коренной породы; и химическая порода, которая осаждается из раствора органическими или неорганическими средствами
• Объясните важность осадочных структур и анализа среды осадконакопления, а также то, как они позволяют лучше понять историю Земли.

Осадочные породы и процессы, которые их создают, включая выветривание, эрозию и литификацию, являются неотъемлемой частью понимания наук о Земле.Это связано с тем, что большая часть поверхности Земли состоит из осадочных пород и их общего предшественника — отложений. Несмотря на то, что осадочные породы могут образовываться совершенно по-разному, их происхождение и создание имеют одну общую черту — воду.

5.1 Уникальные свойства воды

Вода играет важную роль в образовании большинства осадочных пород. Это один из основных агентов, участвующих в создании минералов в химических осадочных породах. Он также является агентом выветривания и эрозии, производя зерна, которые превращаются в обломочную осадочную породу.Несколько особых свойств делают воду особенно уникальным веществом и неотъемлемой частью образования отложений и осадочных пород.

Молекула воды состоит из двух атомов водорода, ковалентно связанных с одним атомом кислорода, расположенных в определенной и важной геометрии. Два атома водорода разделены углом примерно 105 градусов, и оба расположены по одну сторону от атома кислорода. Такое расположение атомов с положительно заряженными атомами водорода с одной стороны и отрицательно заряженным кислородом с другой стороны придает молекуле воды свойство, называемое полярностью .Напоминающая батарею или магнит, положительно-отрицательная архитектура молекулы приводит к целому набору уникальных свойств.

Роса на паутине, превращается в капли за счет сцепления и прилипает к паутине за счет сцепления.

Полярность позволяет молекулам воды прилипать к другим веществам. Это называется адгезией . Вода также притягивается к себе, свойство, называемое когезия , что приводит к образованию самой распространенной формы воды в воздухе — капли. Сплоченность отвечает за создание поверхностного натяжения, которое различные насекомые используют, чтобы ходить по воде, распределяя свой вес по поверхности.

Тот факт, что вода притягивается к себе, приводит к другому важному свойству, которое крайне редко встречается в мире природы — жидкая форма более плотная, чем твердая. Полярность воды создает особый тип слабой связи, который называется водородными связями . Водородные связи позволяют молекулам жидкой воды сидеть близко друг к другу. Вода наиболее плотная при 4 ° C и менее плотная выше и ниже этой температуры. Когда вода затвердевает в лед, молекулы должны раздвигаться, чтобы вписаться в кристаллическую решетку, в результате чего вода расширяется и становится менее плотной при замерзании.Из-за этого лед плавает, а вода с температурой 4 ^o C опускается, что сохраняет океаны жидкими и предотвращает их замерзание снизу вверх. Это уникальное свойство воды делает Землю, водную планету, обитаемой.

Ион натрия (Na) в растворе.

Еще более критично для поддержания жизни то, что вода остается жидкой в ​​очень широком диапазоне температур, что также является результатом когезии. Водородная связь позволяет жидкой воде поглощать большое количество энергии перед превращением в пар или газ.Широкий диапазон, в котором вода остается жидкостью, от 0 ° C до 100 ° C (32 ° F-212 ° F), редко проявляется в других веществах. Без этой высокой точки кипения жидкая вода, как мы ее знаем, была бы ограничена узкими температурными зонами на Земле, вместо этого вода находилась бы от полюса к полюсу. Кроме того, вода — единственное вещество, которое существует во всех трех фазах, твердом, жидком и газообразном, в окружающей среде поверхности Земли.

Вода — универсальный растворитель , что означает, что она растворяет больше веществ, чем любая другая обычно встречающаяся в природе жидкость.Молекулы воды используют полярность и водородные связи, чтобы оторвать ионы от кристаллической решетки. Вода — такой мощный растворитель, что она может растворить даже самые крепкие горные породы и минералы при достаточном количестве времени.

Ваша оценка:

Ваш рейтинг:

5.2 Выветривание и эрозия

Коренная порода относится к твердой породе, составляющей внешнюю кору Земли. Выветривание — это процесс, при котором коренная порода превращается в более мелкие частицы, называемые осадком . Механическое выветривание включает расширение под давлением, заклинивание изморози, заклинивание корней и расширение солей. Химический выветривания включает угольную кислоту и гидролиз, растворение и окисление.

Эрозия — это механический процесс, обычно вызываемый водой, ветром, гравитацией или льдом, который переносит отложения (и почву) с места выветривания.Жидкая вода — главный агент эрозии. Процессы гравитации и массового истощения (см. Главу 10, «Массовое истощение») перемещают камни и отложения в новые места. Гравитация и лед в форме ледников (см. Главу 14, Ледники) перемещают большие обломки горных пород, а также мелкие осадки.

Устойчивость к эрозии важна для создания отличительных геологических особенностей. Это хорошо видно на скалах Гранд-Каньона. Скалы сделаны из камня, оставшегося после того, как менее стойкие материалы выветрились и разрушились.Скалы с разным уровнем устойчивости к эрозии также создают уникальные на вид элементы, называемые худу в национальном парке Брайс-Каньон и государственном парке Гоблин-Вэлли в штате Юта.

5.2.1 Механическое выветривание

Механическое выветривание физически разрушает коренные породы на более мелкие части. Обычными факторами механического выветривания являются давление, температура, цикл замораживания / оттаивания воды, активность растений или животных и испарение соли.

Расширение давления

Внешний слой этого гранита разрушен и размывается, что называется расслоением

. Коренная порода, погребенная глубоко внутри Земли, находится под высоким давлением и температурой.Когда поднятие и эрозия поднимают коренную породу на поверхность, ее температура медленно падает, а давление сразу падает. Внезапный перепад давления заставляет породу быстро расширяться и трескаться; это называется расширением под давлением. Покрытие или отслоение — это отслоение поверхности породы слоями. Сферическое выветривание — это тип расслоения, которое дает округлые очертания и возникает, когда химическое выветривание перемещается по стыкам в коренных породах.

Фрост клин

Процесс заклинивания льда

Заклинивание льда , также называемый заклиниванием льда, использует силу расширяющегося льда для разрушения горных пород.Вода проникает в различные трещины, пустоты и щели. Когда вода замерзает, она расширяется с огромной силой, используя любые слабые места. Когда лед тает, жидкая вода продвигается дальше в расширенные пространства. Повторяющиеся циклы замораживания и плавления в конечном итоге разрывают камни. Циклы могут происходить ежедневно, когда колебания температуры между днем ​​и ночью переходят от замерзания к таянию.

Корневой клин

Корни этого дерева демонстрируют разрушительную силу заклинивания корней.Хотя это изображение является искусственным камнем (асфальтом), оно также работает и с обычным камнем.

Подобно заклиниванию на морозе, заклинивание корней происходит, когда корни растений проникают в трещины, разрывая основание породы по мере роста. Иногда эти корни могут окаменеть. Ризолит — термин, обозначающий эти корни, сохранившийся в летописи горных пород. Проходящие через туннели организмы, такие как дождевые черви, термиты и муравьи, являются биологическими агентами, вызывающими выветривание, подобное заклиниванию корней.

Расширение соли

Тафони из Солт-Пойнт, Калифорния.

Расширение солей, которое работает аналогично заклиниванию инея, происходит в областях с сильным испарением или в морской среде. Испарение заставляет соли выпадать в осадок из раствора, расти и расширяться в трещины в породе. Расширение соли является одной из причин тафони , серии отверстий в скале. Тафонис, трещины и дыры — это слабые места, которые становятся более подверженными атмосферным воздействиям. Другое явление, которое происходит при испарении соленой воды, может оставлять квадратный отпечаток, сохранившийся в мягком осадке, который называется кристаллом h opper .3) = 64 × 1 = 64. Отношение площади поверхности к объему (SA: V), которое связано с количеством материала, доступного для реакций, также изменяется для каждого из них. Слева 96/64 = 0,75 или 3: 2. Центр имеет SA / V 192/64 = 1,5, или 3: 1. Справа SA: V составляет 384/64 = 6 или 6: 1.

Химическое выветривание — преобладающий процесс выветривания в теплой и влажной среде. Это происходит, когда вода, кислород и другие реагенты химически разлагают минеральные компоненты коренных пород и превращают их в водорастворимые ионы, которые затем могут переноситься водой.Более высокие температуры ускоряют скорость химического выветривания.

Химическое и механическое выветривание работают рука об руку благодаря фундаментальной концепции, называемой отношением площади поверхности к объему. Химическое выветривание происходит только на поверхности горных пород, потому что вода и реагенты не могут проникать в твердую породу. Механическое выветривание проникает в коренные породы, разбивая большие породы на более мелкие части и создавая новые поверхности горных пород. Это подвергает большую площадь поверхности химическому выветриванию, усиливая его эффекты. Другими словами, более высокое отношение площади поверхности к объему приводит к более высокой скорости общего выветривания.

Угольная кислота и гидролиз

Общая диаграмма гидролиза, где связи в рассматриваемом минерале будут представлять левую часть диаграммы.

Угольная кислота (H ₂ CO ₃ ) образуется при растворении в воде двуокиси углерода, пятого по распространенности газа в атмосфере. Это происходит естественным образом в облаках, поэтому осадки обычно имеют слабокислый характер. Угольная кислота является важным агентом в двух химических реакциях выветривания, гидролизе и растворении.

Гидролиз происходит посредством реакций двух типов. В одной реакции молекулы воды ионизируются в положительно заряженные ионы H ⁺¹ и OH ^-1 и заменяют катионы минералов в кристаллической решетке. В другом типе гидролиза молекулы угольной кислоты напрямую реагируют с минералами, особенно с теми, которые содержат кремний и алюминий (то есть полевыми шпатами), с образованием молекул глинистых минералов.

Гидролиз — это основной процесс разрушения силикатной породы и образования глинистых минералов.Ниже приводится реакция гидролиза, которая происходит, когда богатый диоксидом кремния полевой шпат встречает угольную кислоту с образованием водорастворимой глины и других ионов:

полевой шпат + угольная кислота (в воде) → глина + катионы металлов (Fe ⁺⁺ , Mg ⁺⁺ , Ca ⁺⁺ , Na ⁺ и т. Д.) + Бикарбонатные анионы ( HCO ₃ ^-1 ) + диоксид кремния (SiO ₂ )

Глинистые минералы представляют собой пластинчатые силикаты или филлосиликаты (см. Главу 3, Минералы), похожие на слюды, и являются основными компонентами очень мелкозернистых отложений.Растворенные вещества могут позже осаждаться в химических осадочных породах , таких как эвапорит и известняк, а также в аморфный кремнезем или кремневые конкреции.

Растворение

В этой породе куб пирита растворился (как видно по отрицательному «угловому» отпечатку в породе), оставив после себя небольшие частички золота.

Растворение — это реакция гидролиза, при которой минералы растворяются в коренных породах, а ионы остаются в растворе, обычно в воде. Некоторые эвапориты и карбонаты, такие как соль и кальцит, более склонны к этой реакции; однако все минералы могут быть растворены.Некислая вода с нейтральным pH 7 растворяет любые минералы, хотя это может происходить очень медленно. Вода с более высоким содержанием кислоты, естественной или искусственной, растворяет камни с большей скоростью. Жидкая вода обычно слегка кислая из-за присутствия угольной кислоты и свободных ионов H +. Природная дождевая вода может быть очень кислой, с уровнем pH всего 2. Растворение может быть усилено биологическим агентом, например, когда такие организмы, как лишайник и бактерии, выделяют органические кислоты на камни, к которым они прикреплены.В регионах с высокой влажностью (атмосферная влажность) и выпадением осадков происходит большее растворение из-за большего времени контакта между камнями и водой.

Этот мантийный ксенолит, содержащий оливин (зеленый), подвергается химическому выветриванию путем гидролиза и окисления в псевдоминеральный иддингсит, который представляет собой комплекс воды, глины и оксидов железа. Более измененная сторона камня дольше подвергалась воздействию окружающей среды.

Серия по растворению Голдича показывает, что скорость химического выветривания связана с рейтингом кристаллизации в серии реакций Боуэна (см. Главу 4, Магматические породы и вулканические процессы).Минералы из верхней части ряда Боуэн кристаллизуются при высоких температурах и давлениях и химически выветриваются быстрее, чем минералы из нижней части. Кварц, кислый минерал, кристаллизующийся при 700 ° C, очень устойчив к химическому атмосферному воздействию. Основные минералы с высокой температурой кристаллизации, такие как оливин и пироксен (1250 ° C), выветриваются относительно быстро и более полно. Оливин и пироксен редко встречаются в качестве конечных продуктов выветривания, потому что они имеют тенденцию распадаться на элементарные ионы.

Рельеф эродированного карста в Миневре, Франция. Образование под названием «Большое сердце Тимпаногос» в пещере Тимпаногос Национальный памятник

Растворение также примечательно своими особыми геологическими особенностями. В местах с обильной карбонатной коренной породой, выветривание растворения может привести к карстовой топографии , характеризующейся провалами или пещерами (см. Главу 10, Массовая истощение).

Национальный памятник пещера Тимпаногос в северной части штата Юта — хорошо известная особенность распада.На рисунке показано образование пещеры, образовавшееся в результате растворения с последующим выпадением осадков — грунтовые воды, насыщенные кальцитом, просочились в пещеру, где испарение вызвало выпадение растворенных минералов в осадок.

Окисление

Кубики пирита окисляются, превращаясь в новый минерал гетит. В этом случае гетит является псевдоморфозом пирита, что означает, что он принял форму другого минерала.

Окисление , химическая реакция, которая вызывает ржавчину в металлическом железе, происходит геологически, когда атомы железа находятся в минеральной связи с кислородом.Окисляются любые минералы, содержащие железо. Образующиеся оксиды железа могут проникать в породу, если она богата минералами железа. Оксиды также могут образовывать покрытие, которое покрывает горные породы и зерна осадка или выстилает полости и трещины в горных породах. Если оксиды более подвержены выветриванию, чем исходная коренная порода, они могут создавать пустоты внутри массива горных пород или пустоты на открытых поверхностях.

Три обычно встречающихся минерала производятся реакциями окисления железа: красный или серый гематит , коричневый гетит (произносится как «ГУР-тит») и желтый лимонит .Эти оксиды железа покрывают и связывают минеральные зерна вместе с осадочными породами в процессе, называемом цементацией, и часто придают этим породам доминирующий цвет. Они окрашивают горные породы плато Колорадо, а также национальных парков Сион, Арки и Гранд-Каньон. Эти оксиды могут проникать в породу, богатую железосодержащими минералами, или могут быть покрытием, которое образуется в полостях или трещинах. Когда минералы, заменяющие существующие минералы в коренных породах, устойчивы к атмосферным воздействиям, в породе могут образовываться конкреции железа.Когда коренная порода заменяется более слабыми оксидами, этот процесс обычно приводит к образованию пустот и слабости по всему горному массиву и часто оставляет пустоты на открытых поверхностях породы.

5.2.3 Эрозия

Худу около Моава, штат Юта. Более прочный колпачок защищает менее устойчивые нижележащие слои.

Эрозия — это механический процесс, обычно вызываемый водой, гравитацией (см. Главу 10), ветром или льдом (см. Главу 14), который удаляет отложения с места выветривания.Жидкая вода — главный агент эрозии.

Гранд-Каньон от Матер-Пойнт.

Устойчивость к эрозии важна для создания отличительных геологических особенностей. Это хорошо видно на скалах Гранд-Каньона. Скалы сделаны из камня, оставшегося после того, как менее стойкие материалы выветрились и разрушились. Скалы с разной степенью устойчивости к эрозии также создают уникальные на вид элементы, называемые худу в национальном парке Брайс-Каньон и государственном парке Гоблин-Вэлли в штате Юта.

5.2.4. Почва

Эскиз и изображение почвы.

Почва представляет собой комбинацию воздуха, воды, минералов и органических веществ, которая образуется при переходе между биосферой и геосферой. Почва образуется, когда выветривание разрушает коренную породу и превращает ее в отложения. Если эрозия не приводит к значительному удалению осадка, организмы могут получить доступ к минеральному составу отложений. Эти организмы превращают минералы, воду и атмосферные газы в органические вещества, которые способствуют развитию почвы.

Почва является важным резервуаром органических компонентов, необходимых для жизни растений, животных и микроорганизмов. Органический компонент почвы, называемый гумусом , является богатым источником биодоступного азота. Азот — самый распространенный элемент в атмосфере, но он существует в форме, недоступной для большинства форм жизни. Особые бактерии, обнаруженные только в почве, обеспечивают большинство соединений азота, которые могут быть использованы и биодоступны для жизненных форм.

Схема азотного цикла.

Эти азотфиксирующие бактерии поглощают азот из атмосферы и превращают его в азотные соединения.Эти соединения усваиваются растениями и используются для производства ДНК, аминокислот и ферментов. Животные получают биодоступный азот, поедая растения, и это источник большей части азота, используемого жизнью. Этот азот является важным компонентом белков и ДНК. Почвы варьируются от бедных до богатых, в зависимости от количества содержащегося в них гумуса. Продуктивность почвы определяется содержанием воды и питательных веществ. Свежесозданные вулканические почвы, называемые андизолями, и богатые глиной почвы, содержащие питательные вещества и воду, являются примерами продуктивных почв.

Сельскохозяйственное террасирование, созданное культурой инков из Анд, помогает уменьшить эрозию и способствует почвообразованию, что приводит к улучшению методов ведения сельского хозяйства.

Природа почвы, то есть ее характеристики, в первую очередь определяется пятью компонентами: 1) минералогическим составом исходного материала; 2) топография, 3) выветривание, 4) климат и 5) организмы, населяющие почву. Например, почва имеет тенденцию к более быстрой эрозии на крутых склонах, поэтому слои почвы в этих областях могут быть тоньше, чем в поймах, где она имеет тенденцию накапливаться.Количество и химический состав органического вещества почвы влияет на то, сколько и какие виды жизни она может поддерживать. Температура и осадки, два основных погодных фактора, зависят от климата. Грибы и бактерии вносят вклад в органическое вещество и способность почвы поддерживать жизнь, взаимодействуя с корнями растений для обмена азотом и другими питательными веществами.

В хорошо сформированных почвах можно различить расположение отдельных слоев, называемых горизонтами почвы . Эти горизонты почвы можно увидеть в дорожных разрезах, обнажающих слои на краю разреза.Почвенные горизонты составляют почвенный профиль. Каждый горизонт почвы отражает климат, топографию и другие факторы развития почвы, а также ее органический материал и состав минеральных отложений. Горизонтам присвоены имена и буквы. Различия в схемах наименования зависят от района, типа почвы или темы исследования. На рисунке показан упрощенный профиль почвы, в котором используются общепринятые названия и буквы.

Упрощенный профиль почвы с обозначенными слоями.

O Horizon : Верхний горизонт представляет собой тонкий слой преимущественно органического материала, такого как листья, ветки и другие части растений, которые активно разлагаются до перегноя.

Горизонт : следующий слой, называемый верхний слой почвы , состоит из гумуса, смешанного с минеральными отложениями. По мере того, как осадки просачиваются сквозь этот слой, из него вымываются растворимые химические вещества. Во влажном климате с обильными осадками это вымывание образует отдельный слой, называемый горизонтом E, зоной выщелачивания или элювиации.

B Горизонт : также называемый недра , этот слой состоит из отложений, смешанных с гумусом, удаленным из верхних слоев.Недра — это место, где минеральные отложения подвергаются химическому выветриванию. Количество органического материала и степень выветривания уменьшаются с глубиной. Верхняя подпочвенная зона, называемая реголитом , представляет собой пористую смесь гумуса и сильно выветрелых отложений. В нижней зоне, сапролит , скудный органический материал смешан с в значительной степени неизмененной материнской породой.

C Horizon : Это субстрат и зона механического выветривания. Здесь фрагменты коренных пород физически разрушены, но химически не изменены.Этот слой не содержит органических материалов.

R Horizon : Последний слой состоит из не выветривания, материнской породы и ее фрагментов.

Образец боксита. Обратите внимание на невыветрившуюся магматическую породу в центре.

Управляющий орган США по сельскому хозяйству, USDA, использует таксономическую классификацию для определения типов почв, называемых порядками почв. Ксоксисоли или латеритные почвы — это бедные питательными веществами почвы в тропических регионах. Хотя ксозисолы плохо подходят для выращивания сельскохозяйственных культур, они являются источником большей части добываемой в мире алюминиевой руды (бокситов).Ардизол образуется в сухом климате и может образовывать слои затвердевшего кальцита, называемого каличем. Андисоли происходят из отложений вулканического пепла. Альфизоли содержат силикатные глинистые минералы. Эти два вида почв являются продуктивными для сельского хозяйства из-за высокого содержания в них минеральных питательных веществ. В целом цвет может быть важным фактором для понимания состояния почвы. Черные почвы, как правило, бескислородные, красные, богатые кислородом, а зеленые бедные кислородом (то есть с пониженным содержанием кислорода). Это верно и для многих осадочных пород.

Пыльная буря приближается к Стратфорду, штат Техас, 1935 год.

Не только почва важна для наземной жизни в природе, но и для человеческой цивилизации через сельское хозяйство. Небрежная или неосведомленная деятельность человека может серьезно повредить жизненно важные свойства почвы. Ярким примером является знаменитая катастрофа Пыльной чаши 1930-х годов, которая затронула средний Запад Соединенных Штатов. Ущерб был нанесен из-за крупномасштабных попыток превратить прерии в южном Канзасе, Колорадо, западном Техасе и Оклахоме в сельскохозяйственные угодья. Плохое понимание геологии, экологии и климата региона привело к тому, что методы ведения сельского хозяйства испортили почвенный профиль.

Почвы прерий и местные растения хорошо приспособлены к относительно сухому климату. При поддержке правительства поселенцы поселились в усадьбах региона. Они вспахали обширные площади прерий в длинные прямые ряды и засеяли зерном. Вспашка нарушила устойчивый профиль почвы и уничтожила естественные травы и растения, у которых были длинные корни, закрепляющие слои почвы. Зерна, которые они сажали, имели более мелкую корневую систему и ежегодно вспахивались, что делало почву склонной к эрозии.Вспаханные борозды располагались прямыми рядами, идущими вниз по склону, что способствовало эрозии и потере верхнего слоя почвы.

Местный климат не обеспечивает достаточного количества осадков для выращивания неместных зерновых культур, поэтому фермеры пробурили скважины и перекачали воду из подземных водоносных горизонтов. Зерновые культуры не посеяли из-за нехватки воды, оставив голую почву, сдиранную ветрами прерий. Частицы почвы прерий Среднего Запада осаждали вдоль восточного побережья и даже в Европе.Сильные пыльные бури, называемые черными метелями, делали жизнь невыносимой, и некогда обнадеживающие поселенцы уходили толпами. Действие знаменитого романа Джона Стейнбека и фильма Джона Форда « Гроздья гнева», происходит в Оклахоме в это время. Остается нерешенным вопрос, усвоили ли мы уроки пылесборника, чтобы не создавать его снова.

Ваша оценка:

Ваш рейтинг:

5.3 Осадочные породы

Осадочные породы подразделяются на две основные категории: обломочные и химические. Обломочные или обломочные осадочные породы состоят из кусков коренной породы, отложений, образовавшихся в основном в результате механического выветривания. Обломочные породы могут также включать химически выветриваемые отложения. Обломочные породы классифицируются по форме зерен , зернистости и сортировке . Chemical осадочные породы осаждаются из воды, насыщенной растворенными минералами.Химические породы классифицируются в основном по составу минералов в породе.

5.3.1 Литификация и диагенез

Литификация превращает рыхлые зерна осадка, созданные в результате выветривания и переносимые эрозией, в обломочные осадочные породы за три взаимосвязанных этапа. Осаждение происходит, когда трение и сила тяжести преодолевают силы, движущие транспортными отложениями, позволяя осадкам накапливаться. Уплотнение происходит, когда материал продолжает накапливаться поверх слоя осадка, сжимая зерна вместе и вытесняя воду.Механическому уплотнению способствуют слабые силы притяжения между более мелкими частицами осадка. Грунтовые воды обычно переносят в отложения вяжущие вещества. Эти минералы, такие как кальцит, аморфный кремнезем или оксиды, могут иметь другой состав, чем зерна осадка. Цементация — это процесс цементирования минералов, покрывающих зерна осадка, и их склеивания в плавленую породу.

Перминерализация в окаменелой древесине

Диагенез — это процесс, сопутствующий литификации, и низкотемпературная форма метаморфизма горных пород (см. Главу 6, Метаморфические породы).Во время диагенеза отложения химически изменяются под воздействием тепла и давления. Классическим примером является арагонит (CaCO ₃ ), форма карбоната кальция, из которой состоит большинство органических оболочек. Когда литифицированный арагонит подвергается диагенезу, арагонит превращается в кальцит (CaCO ₃ ), который имеет ту же химическую формулу, но другую кристаллическую структуру. В осадочной породе, содержащей кальцит и магний (Mg), диагенез может преобразовать два минерала в доломит (CaMg (CO ₃ ) ₂ ).Диагенез может также уменьшить поровое пространство или открытый объем между зернами осадочной породы. Процессы цементации, уплотнения и, в конечном итоге, литификации происходят в сфере диагенеза, который включает процессы, превращающие органический материал в окаменелости.

5.3.2 Обломочные осадочные породы (обломочные)

Обломочные или обломочные осадочные породы состоят из ранее существовавших кусков отложений, которые происходят из выветрившейся коренной породы. По большей части это отложения, подвергшиеся механическому выветриванию, хотя некоторые обломки могут быть кусками химических горных пород.Это создает некоторое совпадение между двумя категориями, поскольку обломочные осадочные породы могут включать химические отложения. Обломочные или обломочные породы классифицируются и называются в зависимости от размера их зерен.

Размер зерна

Категории размеров отложений, известные как шкала Вентворта.

Обломочная порода классифицируется в соответствии с размером зерен осадка , который классифицируется от крупного до мелкого по шкале Вентворта (см. Рисунок). Размер зерна — это средний диаметр фрагментов отложений в отложениях или породах.Размеры зерен обозначены с использованием логарифмической шкалы 2. Например, размер зерна в классе гальки составляет 2,52, 1,26, 0,63, 0,32, 0,16 и 0,08 дюйма, что соотносится, соответственно, с очень крупными, крупными, средними, мелкими и очень мелкими гранулами. Крупные фрагменты или обломки включают все размеры зерен более 2 мм (5/64 дюйма). К ним относятся валуны, булыжники, гранулы и гравий. Песок имеет размер зерна от 2 до 0,0625 мм, что примерно соответствует нижнему пределу разрешения невооруженного глаза. Зерна осадка размером меньше песка называются илом.Ил уникален; зерна можно нащупать пальцем или в виде песка между зубами, но они слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом.

Сортировка и округление

Хорошо отсортированный осадок (слева) и плохо отсортированный осадок (справа).

Сортировка описывает диапазон размеров зерен в осадках или осадочных породах. Геологи используют термин « хорошо отсортированный » для описания узкого диапазона размеров зерен и «плохо отсортированный» для широкого диапазона размеров зерен (см. Рисунок). Важно отметить, что инженеры-почвенники используют похожие термины с противоположными определениями; Хорошо гранулированный осадок состоит из зерен различного размера, а плохо гранулированный осадок имеет примерно такие же размеры.

Читая историю, рассказанную горными породами, геологи используют сортировку для интерпретации процессов эрозии или переноса, а также энергии осаждения. Например, переносимые ветром пески обычно очень хорошо отсортированы, в то время как ледниковые отложения обычно плохо отсортированы. Эти характеристики помогают определить тип произошедшего эрозионного процесса. Крупнозернистые осадки и плохо отсортированные породы обычно находятся ближе к источнику наносов, а мелкие осадки выносятся дальше. В стремительно текущей горной речке можно ожидать увидеть валуны и гальку.В озере, питаемом ручьем, должны быть песчано-иловые отложения. Если вы также найдете в озере большие валуны, это может указывать на участие другого процесса переноса наносов, такого как камнепад, вызванный заклиниванием льда или заклиниванием корней.

Степень округления в отложениях. Сферичность относится к сферической природе объекта, совершенно другое измерение, не связанное с округлением.

Скругление создается, когда угловые углы обломков горной породы удаляются с куска осадка в результате истирания во время транспортировки.Хорошо закругленные зерна осадка определяются как не имеющие острых краев. Очень угловатый осадок сохраняет острые углы. Большинство фрагментов обломков начинаются с некоторых острых краев из-за кристаллической структуры коренной породы, и эти края изнашиваются во время транспортировки. Более округлые зерна означают более длительное время эрозии или расстояние переноса, или более энергичный процесс эрозии. Минеральная твердость также является фактором округления.

Состав и происхождение

Песчинка из базальта, известная как микролитовый фрагмент вулканического камня.Коробка 0,25 мм. Верхнее изображение — плоско-поляризованный свет, нижнее — кроссполяризованный свет.

Состав описывает минеральные компоненты, обнаруженные в отложениях или осадочных породах, и могут зависеть от местной геологии, например материнской породы и гидрологии. За исключением глины, большинство компонентов отложений легко определяется визуальным осмотром (см. Главу 3, Минералы). Наиболее часто встречающийся минерал в осадочных породах — кварц из-за его низкой химической активности и высокой твердости, что делает его устойчивым к атмосферным воздействиям и повсеместного распространения в континентальных породах.Другие часто встречающиеся зерна осадка включают полевой шпат и каменные фрагменты. Каменные фрагменты представляют собой куски мелкозернистой коренной породы и включают грязевые обломки, вулканические обломки или куски сланца.

В результате выветривания вулканических пород на Гавайях образовались знаменитые пляжи с черным (базальтовым) и зеленым (оливиновым) песком, которые редко встречаются где-либо на Земле. Это связано с тем, что местная порода почти полностью состоит из базальта и является богатым источником обломков темного цвета, заполненных основными минералами. Согласно серии растворения Голдича, обломки с высоким содержанием основных минералов разрушаются легче, чем обломки, состоящие из кислых минералов, таких как кварц.

Гавийский пляж, состоящий из зеленого оливинового песка, образовавшегося в результате выветривания близлежащих базальтовых пород.

Геологи используют происхождение , чтобы различить первоначальный источник отложений или осадочных пород. Происхождение определяется путем анализа минерального состава и типов присутствующих окаменелостей, а также текстурных особенностей, таких как сортировка и округление. Происхождение важно для описания тектонической истории, визуализации палеогеографических образований, раскрытия геологической истории местности или реконструкции суперконтинентов прошлого.

В кварцевом песчанике, иногда называемом кварцевым аренитом (SiO ₂ ), происхождение может быть определено с использованием редкого, прочного обломочного минерала, называемого цирконом (ZrSiO ₄ ). Циркон, или силикат циркония, содержит следы урана, которые можно использовать для определения возраста коренной породы источника, которая внесла осадок в литифицированную породу песчаника (см. Главу 7, Геологическое время).

Классификация обломочных пород

Мегабрекчия в каньоне Титус, Национальный парк Долины Смерти, Калифорния.

Обломочные породы классифицируются в зависимости от размера зерна их отложений. Крупнозернистые породы содержат обломки с преобладающим размером зерна больше песка. Обычно более мелкие зерна осадка, вместе называемые основной массой или матрицей, заполняют большую часть объема между более крупными обломками и удерживают обломки вместе. Конгломераты — породы, содержащие крупнозернистые округлые обломки, а брекчий — угловатые обломки (см. Рисунок). И конгломераты, и брекчии обычно плохо отсортированы.

Увеличенное изображение матовых и округлых песчинок, раздутых ветром.

Среднезернистые породы, состоящие в основном из песка, называются песчаником или иногда аренитом , если хорошо отсортированы. Зерна осадка в песчанике могут иметь широкий спектр минерального состава, округлости и сортировки. Некоторые названия песчаника указывают на минеральный состав породы. Кварцевый песчаник содержит преимущественно зерна кварцевого осадка. Arkose — песчаник со значительным содержанием полевого шпата, обычно более 25%.Песчаник, содержащий полевой шпат, который выветривается быстрее кварца, полезен для анализа местной геологической истории. Greywack e — термин с противоречивыми определениями. Greywacke может относиться к песчанику с илистой матрицей или песчанику с большим количеством каменных фрагментов (небольших кусков породы).

Рочестер Шейл, Нью-Йорк. Обратите внимание на тонкую хрупкость слоев.

Мелкозернистые породы включают аргиллиты, сланцы, алевролиты и аргиллиты. Аргиллиты — это общий термин для обозначения горных пород, состоящих из зерен осадка размером меньше песка (менее 2 мм).Породы , делящиеся , т. Е. Разделяющиеся на тонкие листы, называются сланцами. Породы, состоящие исключительно из ила или глинистых отложений, называются аргиллитом или аргиллитом соответственно. Эти два последних типа пород встречаются реже, чем аргиллиты или сланцы.

Слои глинистого камня из ледникового озера Миссула.

Типы горных пород, обнаруженные как смесь основных классификаций, могут быть названы с использованием менее распространенного компонента в качестве дескриптора. Например, порода, содержащая немного ила, но в основном окатанный песок и гравий, называется илистым конгломератом.Насыщенная песком порода, содержащая небольшое количество глины, называется глинистым песчаником.

5.3.3. Химические, биохимические и органические

Химические осадочные породы образуются в результате процессов, не связанных напрямую с механическим выветриванием и эрозией. Химическое выветривание может способствовать растворению в воде материалов, которые в конечном итоге образуют эти породы. Биохимические и органические отложения являются обломочными в том смысле, что они состоят из кусков органического материала, который откладывается, погребен и литифицирован; однако их обычно относят к химическому производству.

Неорганические химические осадочные породы состоят из минералов, осаждаемых из растворенных в растворе ионов, и создаются без помощи живых организмов. Неорганические химические осадочные породы образуются в средах, где концентрация ионов, растворенные газы, температура или давление меняются, что вызывает кристаллизацию минералов.

Биохимические осадочные породы образуются из раковин и тел подводных организмов. Живые организмы извлекают из воды химические компоненты и используют их для создания раковин и других частей тела.Компоненты включают арагонит, минерал, похожий на кальцит и обычно заменяемый им, и кремнезем.

Органические осадочные породы происходят из органического материала, отложившегося и литифицированного, как правило, под водой. Исходные материалы — это останки растений и животных, которые преобразуются в результате захоронения и тепла и в конечном итоге превращаются в уголь, нефть и метан (природный газ).

Неорганические химические вещества

Засоленная равнина, известная как соляные равнины Бонневиль, штат Юта.

Неорганические химические осадочные породы образуются, когда минералы осаждаются из водного раствора, обычно в результате испарения воды.Минералы осадка образуют различные соли, известные как эвапоритов . Например, солончаки Бонневиль в штате Юта наводняются зимними дождями и высыхают каждое лето, оставляя после себя соли, такие как гипс и галит . Порядок отложения эвапоритов противоположен порядку их растворимости, то есть по мере испарения воды и увеличения концентрации минералов в растворе менее растворимые минералы выпадают в осадок раньше, чем хорошо растворимые минералы. Порядок осаждения и проценты насыщения показаны в таблице, учитывая, что характер процесса может отличаться от значений, полученных в лаборатории.

Таблица после.

Ооиды с острова Джултерс-Кей, Багамы, Известняковые туфы возвышаются на берегу озера Моно в Калифорнии.

Вода, насыщенная карбонатом кальция, осаждает пористые массы кальцита, называемые туфом . Туф может образовываться вблизи дегазирующей воды и в соленых озерах. Водопады вниз по течению от источников часто осаждают туф, поскольку турбулентная вода усиливает дегазацию углекислого газа, что делает кальцит менее растворимым и вызывает его выпадение в осадок. Соленые озера концентрируют карбонат кальция в результате действия волн, вызывающих дегазацию, появление источников на дне озера и испарение. В соленом озере Моно в Калифорнии башни из туфа обнажились после того, как вода была отведена и уровень озера понизился.

Травертиновые террасы Мамонтовых горячих источников, Йеллоустонский национальный парк, США

Пещерные отложения, такие как сталактиты и сталагмиты, представляют собой еще одну форму химического осаждения кальцита в форме, называемой травертином . Кальцит медленно осаждается из воды с образованием травертина, который часто имеет полосчатость. Этот процесс похож на рост минералов на смесителях в вашей домашней раковине или душе, который происходит из жесткой (богатой минералами) воды. Травертин также образуется в горячих источниках, таких как Mammoth Hot Spring в Йеллоустонском национальном парке.

Чередующиеся полосы богатого железом и богатого кремнеземом ила, образованного кислородом в сочетании с растворенным железом.

Полосчатое железообразование месторождения обычно образовывались в начале истории Земли, но химические осадочные породы этого типа больше не создаются. Оксигенация атмосферы и океанов приводит к тому, что свободные ионы железа, растворимые в воде, окисляются и выпадают в осадок из раствора. Осаждение оксида железа обычно происходило полосами, чередующимися со слоями кремня.

Тип кремня, кремень, проявляется с более светлой коркой выветривания.

Chert , еще одна часто встречающаяся химическая осадочная порода, обычно производится из кремнезема (SiO ₂ ), выпавшего в осадок из грунтовых вод. Кремнезем очень нерастворим на поверхности Земли, поэтому кварц так устойчив к химическому атмосферному воздействию. Глубоко под землей вода подвержена более высоким давлениям и температурам, что способствует растворению кремнезема в водном растворе. Когда грунтовые воды поднимаются к поверхности или выходят на поверхность, кремнезем выпадает в осадок, часто в качестве цементирующего агента или образуя конкреции.Например, основания гейзеров в Йеллоустонском национальном парке окружены отложениями кремнезема, которые называются гейзеритом или агломератом. Кремнезем растворяется в воде, которая термически нагревается относительно глубоким источником магмы. Chert также может образовываться биохимически, что обсуждается в разделе «Биохимия». У черта много синонимов, некоторые из которых могут иметь драгоценную ценность, например, яшма, кремень, оникс и агат, из-за тонких различий в цветах, полосах и т. Д., Но кремн — это более общий термин, используемый геологами для всей группы.

Ооиды, образующие оолит.

Оолиты — одна из немногих форм известняка, созданных в результате неорганического химического процесса, подобного тому, что происходит при осаждении эвапоритов. Когда вода перенасыщена кальцитом, минерал осаждается вокруг ядра, песчинки или фрагмента раковины и образует маленькие сферы, называемые ооидами (см. Рисунок). По мере того, как испарение продолжается, ооиды продолжают формировать концентрические слои кальцита, катясь по ним слабыми течениями.

Биохимический

Ископаемый известняк (с брахиоподами и мшанками) из формации Копе в Огайо.Нижнее изображение — это часть скалы, протравленная кислотой, чтобы выделить окаменелости.

Биохимические осадочные породы не сильно отличаются от химических осадочных пород; они также образуются из растворенных в растворе ионов. Однако биохимические осадочные породы зависят от биологических процессов для извлечения растворенных материалов из воды. Большинство макроскопических морских организмов используют растворенные минералы, в первую очередь арагонит (карбонат кальция), для создания твердых частей, таких как раковины.Когда организмы умирают, твердые части оседают в виде осадка, который погружается, уплотняется и цементируется в скале.

Биохимическая экстракция и секреция являются основным процессом образования известняка , наиболее часто встречающейся некластической осадочной породы. Известняк в основном состоит из кальцита (CaCO ₃ ) и иногда включает доломит (CaMgCO ₃ ), близкий родственник. Твердый кальцит реагирует с соляной кислотой с выделением шипучести или шипением. Доломит реагирует на соляную кислоту только при измельчении в порошок, что можно сделать, поцарапав поверхность породы (см. Главу 3, Минералы).

Крупный план ракушечника.

Известняк встречается во многих формах, большинство из которых возникают в результате биологических процессов. Целые коралловые рифы и их экосистемы могут быть сохранены в мельчайших деталях в известняковой скале (см. Рисунок). Известняк, содержащий окаменелости содержит много видимых окаменелостей. Известняк ракушечник происходит из пляжных песков, состоящих преимущественно из ракушек, которые затем литифицировались. Ракушечник состоит из рыхлых раковин и фрагментов раковин. Вы можете найти такие пляжи в современной тропической среде, такой как Багамы. Мел содержит высокие концентрации раковин микроорганизма, называемого кокколитофорид. Микрит , также известный как микроскопический кальцитовый шлам, представляет собой очень мелкозернистый известняк, содержащий микрофоссилии, которые можно увидеть только под микроскопом.

Биогенетические кремни образуются на глубоком дне океана, образованные из биохимических отложений, состоящих из микроскопических органических раковин. Этот осадок, называемый илом, может быть известковым (на основе карбоната кальция) или кремнистым (на основе кремнезема) в зависимости от типа отложившихся раковин.Например, раковины радиолярий (зоопланктон) и диатомовых водорослей (фитопланктон) состоят из кремнезема, поэтому они производят кремнистый ил.

Органический

Уголь антрацитовый, высший сорт угля.

При правильных условиях неповрежденные куски органического материала или материала, полученного из органических источников, сохраняются в геологической документации. Хотя этот литифицированный органический материал не образован из отложений, он связан с осадочными толщами и создается аналогичными процессами — захоронением, уплотнением и диагенезом.C Отложения этих видов топлива образуются в местах, где органические материалы скапливаются в больших количествах. Пышные болота могут создавать условия, способствующие образованию угля. Мелководные морские отложения, богатые органическими веществами, могут стать высокопродуктивными месторождениями нефти и природного газа. См. Главу 16 «Энергия и минеральные ресурсы» для более глубокого изучения этих ископаемых источников энергии.

Классификация химических осадочных пород

Гипрок, камень из минерального гипса.Из Кастильской формации Нью-Мексико.

В отличие от обломочных отложений, химические, биохимические и органические осадочные породы классифицируются на основе минерального состава. Большинство из них являются мономинеральными, состоят из одного минерала, поэтому название породы обычно связано с идентифицирующим минералом. Химические осадочные породы, состоящие из галита, называются каменной солью. Камни из известняка (кальцита) являются исключением, так как они имеют сложные подклассы и даже два конкурирующих метода классификации: народную классификацию и классификацию Данхэма.Народная классификация имеет дело с зернами горных пород и обычно требует специального петрографического микроскопа. Классификация Данхэма основана на текстуре горных пород, которая видна невооруженным глазом или с помощью ручного объектива, и ее легче использовать в полевых условиях. Большинство карбонатных геологов используют систему Данхэм.

Идентификационная карта осадочных пород

Ваша оценка:

Ваш рейтинг:

5.4 Осадочные структуры

Осадочные структуры — это видимые текстуры или расположения отложений в породе. Геологи используют эти структуры для интерпретации процессов, в результате которых образовалась порода, и окружающей среды, в которой она образовалась. Они используют униформизм, чтобы обычно сравнивать осадочные структуры, сформированные в современной среде, с литифицированными аналогами в древних породах. Ниже приводится краткое обсуждение общих осадочных структур, которые могут быть полезны для интерпретации в летописи горных пород.

5.4.1. Постельные принадлежности

Горизонтальные пласты на юге штата Юта.

Самая основная осадочная структура — это плоскостей напластования , плоскостей, разделяющих слои или пласты в осадочных и некоторых вулканических породах. Каждая плоскость напластования, видимая на обнаженных выходах, указывает на изменение условий отложения наносов. Это изменение может быть незаметным. Например, если часть нижележащих отложений уплотняется, этого может быть достаточно, чтобы сформировать слой, который отличается от вышележащих отложений.Каждый слой называется слоем или слоем, основной единицей стратиграфии , исследования слоистости осадочных пород.

Студенты из Университета Вустера исследуют пласты ордовикского известняка в центральном Теннесси.

Как и следовало ожидать, толщина пласта может указывать на количество отложений и время их отложения. Технически кровать представляет собой плоскость подстилки толщиной более 1 см (0,4 дюйма) и представляет собой наименьшую отображаемую единицу. Слой тоньше 1 см (0,4 дюйма) называется пластиной . Varves — это плоскости напластования, созданные, когда пластинки и пласты откладываются в повторяющихся циклах, обычно ежедневно или сезонно.Варвы представляют собой ценные геологические записи истории климата, особенно те, которые обнаружены в озерах и ледниковых отложениях.

5.4.2. Постельное белье высокого качества

Изображение классической последовательности Баума. A = песчаник от крупнозернистого до мелкозернистого, возможно, с эрозионным основанием. B = слоистый средне- и мелкозернистый песчаник. C = мелкозернистый песчаник рифленый. D = сортировка слоистых алевролитов до аргиллитов.

Градиентная слоистость относится к последовательности слоев отложений, которые становятся все более крупными или мелкозернистыми.Постепенная слоистость часто возникает, когда отложение наносов происходит в среде с пониженной энергией. Эпюра Баума представляет собой градуированную слоистость, наблюдаемую в обломочной породе, называемой турбидитом. Слои толщи Баума образованы гравитационными потоками наносов в прибрежной зоне, которые представляют собой подводные потоки наносов. Эти подводные плотные потоки начинаются, когда осадок встряхивается в результате энергетического процесса и становится плотной суспензией из смешанных зерен. Поток наносов течет вниз по подводным каналам и каньонам из-за силы тяжести, действующей на разницу плотностей между более плотным навозом и менее плотной окружающей морской водой.По мере того, как поток достигает более глубоких океанских бассейнов, он замедляется, теряет энергию и осаждает осадки сначала в виде последовательности крупных зерен Баума, а затем все более мелких зерен (см. Рисунок).

5.4.3. Режим потока и грядки

Формы из-под увеличивающихся скоростей потока.

В жидкостных системах, таких как движущаяся вода или ветер, песок является наиболее легко транспортируемым и осаждаемым зерном. Более мелкие частицы, такие как ил и глина, менее подвижны в жидкостных системах, потому что крошечные зерна химически притягиваются друг к другу и прилипают к нижележащим отложениям.При более высоких скоростях потока мелкий ил и глинистый осадок имеют тенденцию оставаться на месте, а более крупные песчинки собираются и перемещаются.

Пласты — это осадочные структуры, образованные жидкостными системами, работающими на песчаных отложениях. Размер зерен, скорость потока и режим потока или структура взаимодействуют с образованием грядок, имеющих уникальные идентифицируемые физические характеристики. Режимы потока делятся на верхний и нижний режимы, которые далее делятся на верхнюю, верхнюю, нижнюю и самую нижнюю части.В таблице ниже показаны формы пластов и связанные с ними режимы потока. Например, форма пласта дюн создается в верхней части нижнего режима потока.

Плоскости

Тонкие линии на этом песчанике (идущие снизу слева направо) являются разделительными линиями.

Плоскости , созданные в нижнем режиме потока, похожи на плоскости напластования в меньшем масштабе. Плоские параллельные слои образуются в виде песчаных отложений и перемещаются поверх слоев ниже. Даже в непроточных жидкостных системах, таких как озера, могут образовываться плоские отложения. Плоские слои в верхнем режиме течения создаются быстротекущими жидкостями. Они могут выглядеть идентично пластам с более низким режимом потока; однако они обычно показывают разделительных линий , небольшие выравнивания зерен в рядах и полосах, вызванные высокими скоростями переноса наносов, которые возникают только в верхних режимах потока.

Рябь

Современная рябь на песке из Нидерландов. Поток создает крутой боковой поток вниз. На этом изображении поток идет справа налево.

Рябь известна под несколькими названиями: следы ряби, пласты перекрестной ряби или пластинки перекрестной ряби. Гребни или неровности в слое образуются из-за скопления зерен осадка на поверхности плоского дна. За исключением дюн, размеры этих пластов обычно измеряются в сантиметрах. Иногда большие потоки, такие как прорывы ледниковых озер, могут вызывать рябь высотой до 20 м (66 футов).

Двунаправленный поток создает эту симметричную волновую рябь. Со скал в Номгоне, Монголия. Обратите внимание, что гребни ряби были размыты последующими потоками местами.

Впервые научно описано Гертой Айртон, формы ряби определяются типом потока и могут быть прямолинейными, извилистыми или сложными. Асимметричная рябь образует однонаправленный поток. Симметричная рябь — результат колеблющегося возвратно-поступательного движения, типичного для приливных зон перекоса. Восходящая рябь создается из-за высокой скорости осаждения и выглядит как перекрывающиеся слои формы ряби (см. Рисунок).

Восхождение на залежь ряби из Индии.

Дюны

Литифицированные косослоистые дюны высокогорного национального парка Зайон, штат Юта. Сложность плоскостей напластования является результатом трехмерной сети древних дюнных потоков.

Дюны — очень большие и заметные версии ряби и типичные примеры больших поперечных слоев. Перекрестная слоистость возникает, когда рябь или дюны накладываются друг на друга, прерываясь и / или врезаясь в нижележащие слои. Песчаные дюны пустыни, вероятно, являются первым изображением, вызываемым этой категорией пластов.

Британский геолог Агнольд (1941) считал только Бархан и линейные дюны Сейфа единственными истинными формами дюн. Другие исследователи обнаружили поперечные и звездчатые дюны, а также параболические и линейные дюны, закрепленные растениями, которые обычны в прибрежных районах, как и другие типы дюн.

Современные песчаные дюны в Марокко.

Дюны — наиболее распространенная осадочная структура, обнаруживаемая в канальных потоках воздуха или воды. Самая большая разница между речными дюнами и воздушно-образованными (пустынными) дюнами — это глубина флюидной системы.Поскольку глубина атмосферы огромна по сравнению с речным руслом, пустынные дюны намного выше, чем в реках. Некоторые известные пейзажи дюн, образованных воздухом, включают пустыню Сахара, Долину Смерти и пустыню Гоби.

По мере того, как воздушный поток перемещает осадок, зерна накапливаются на наветренной поверхности дюны (обращенной к ветру). Угол с наветренной стороны обычно меньше, чем с подветренной (подветренной) стороны, на которую падают зерна. Эта разница в уклонах видна в поперечном сечении пласта и указывает направление потока в прошлом.Обычно существует два стиля дюн: более распространенные поперечные ложа с изогнутыми наветренными поверхностями и более редкие плоские поперечные ложа с плоскими наветренными поверхностями.

В местах приливов и отливов с сильными входящими и выходящими потоками дюны могут развиваться в противоположных направлениях. В результате получается элемент, называемый крестообразным слоем «елочкой».

Слоистость «елочки» из формации Мазомани, верхний кембрий Миннесоты. Гуммоки-крестовая стратификация, видимая в виде волнистых линий по центру этой скальной поверхности.Лучший пример — чуть выше карандаша в центре.

Другой вариант образования дюн возникает, когда очень сильные, ураганные ветры волнуют части обычно нетронутого морского дна. Эти слои называются бугристой поперечной стратификацией и имеют трехмерную архитектуру холмов и долин с наклонными и наклонными слоями, которые соответствуют формам дюн.

Antidunes

Формирование антидюны в Урдайбаи, Испания.

Antidunes названы так, потому что они имеют схожие характеристики с дюнами, но образованы другим, противоположным процессом.В то время как дюны образуются в нижних режимах течения, антидюны возникают из-за быстрых верхних режимов течения. В определенных условиях высоких расходов отложения накапливаются выше по течению от небольшого провала, а не по течению (см. Рисунок). Антидюны формируются в фазе с потоком; в реках они отмечены порогами по течению. Антидюны редко сохраняются в летописи горных пород, потому что высокие скорости потока, необходимые для образования пластов, также ускоряют эрозию.

5.4.4. Биотурбация

Биотурбированный доломитовый алевролит из Кентукки.

Биотурбация — это результат проникновения организмов в мягкие отложения, которые разрушают слои напластования. Эти туннели засыпаются и в конечном итоге консервируются, когда отложения становятся каменными. Биотурбация чаще всего происходит на мелководье в морской среде и может использоваться для обозначения глубины воды.

5.4.5. Грязевые трещины

Литифицированные грязевые трещины из Мэриленда.

Грязевые трещины встречаются в богатых глиной отложениях, которые погружаются под воду и позже высыхают.Вода заполняет пустоты в кристаллической структуре глины, заставляя зерна осадка набухать. Когда этот переувлажненный осадок начинает высыхать, зерна глины сжимаются. Слой осадка образует глубокие многоугольные трещины с конусообразными отверстиями к поверхности, которые можно увидеть в профиль. Трещины заполняются новым осадком и становятся видимыми прожилки, проходящие через литифицированную породу. Эти высохшие глинистые пласты являются основным источником грязевых крошек , небольших фрагментов грязи или сланца, которые обычно становятся включениями в песчанике и конгломерате.Что делает эту осадочную структуру настолько важной для геологов, так это то, что они образуются только в определенных условиях осадконакопления, таких как приливные отмели, которые образуются под водой и позже подвергаются воздействию воздуха. Трещины синерезиса по внешнему виду похожи на грязевые, но гораздо реже; они образуются при усадке подводных (подводных) глинистых отложений.

5.4.6. Подошва

Этот слепок флейты показывает направление потока к верхнему правому углу изображения, что видно по выпуклости, торчащей из слоя выше.Отливка канавки была бы вымыта в слое породы ниже, который был удален эрозией, оставив песчаный слой выше, чтобы заполнить отливку канавки.

Подошва — это мелкие детали, обычно встречающиеся в речных отложениях. Они образуются у основания кровати, у подошвы и поверх лежащей под ней кровати. Они могут указывать на несколько вещей об условиях отложений, таких как направление потока или стратиграфическое направление вверх (см. Раздел «Геопетальные структуры»). Отливки с канавками или царапины — это канавки, вырезанные под действием силы потока жидкости и отложений.Часть потока выше по потоку образует крутые канавки, а ниже по потоку канавки более мелкие. Впоследствии канавки заполняются вышележащим осадком, создавая слепок первоначальной полости.

Отливка бороздок в основании месторождения турбидита в Италии.

Формируются аналогично отливкам с канавками, но с более правильной и выровненной формой, отливки с канавками создаются более крупными обломками или обломками, переносимыми в воде, которые соскребают через слой отложений. Следы инструментов появляются от предметов, таких как палочки, которые переносятся в жидкости ниже по потоку или выбиты в слое осадка, оставляя углубление, которое позже заполняется новым осадком.

Буровой керн, показывающий бросок нагрузки, показывающий, что светлый песок врастает в темный ил.

Броски нагрузки , пример деформации мягкого осадка , представляют собой небольшие вмятины, образованные вышележащим слоем крупных зерен осадка или обломков, внедряющихся в более мягкий и мелкозернистый слой осадка.

5.4.7. Впечатления от дождя

Миссисипские капли дождя над волнами Новой Шотландии.

Как следует из их названия, отпечатков дождевых капель — это небольшие ямки или бугорки, обнаруженные в мягких осадках.Хотя обычно считается, что они возникают в результате дождя, они могут быть вызваны другими факторами, такими как выходящие пузырьки газа.

5.4.8. Покрытие

Булыжники в этом конгломерате расположены таким образом, что они накладываются друг на друга, что происходит при движении потока слева направо.

Складчатость представляет собой штабель из больших и обычно плоских обломков — булыжников, гравия, глиняной крошки и т. Д. — которые выровнены в направлении потока жидкости. Обломки могут быть уложены рядами, их края должны опускаться вниз, а плоские поверхности должны быть выровнены по направлению к потоку (см. Рисунок).Или их плоские поверхности могут быть параллельны слою, а длинные оси ориентированы по потоку. Соединения полезны для анализа палеотоков или течений, обнаруженных в геологическом прошлом, особенно в аллювиальных отложениях.

5.4.9. Геопеталлические конструкции

Эта окаменелость двустворчатого моллюска была частично заполнена желтовато-коричневым осадком, а частично пуста. Позже флюиды заполнили окаменелость минералами белого кальцита. Граница между осадком и более поздним кальцитом палеогоризонтальна.

Геопеталлические структуры , также называемые указателями направления вверх, используются для определения того, какой путь находился вверх, когда первоначально формировались слои осадочных пород. Это особенно важно в местах, где слои горных пород были деформированы, наклонены или перевернуты. Хорошо сохранившиеся грязевые трещины, следы подошв и отпечатки капель дождя могут быть использованы для определения направления вверх. Другие полезные геопетальные конструкции включают:

Eubrontes отслеживает окаменелость из Юты, показывая геопетальное направление в изображении.

• Пустоты: Небольшие пустоты в породе, которые обычно заполняются во время диагенеза. Если пустота заполняется частично или заполняется поэтапно, это служит постоянной записью пузыря уровня, замороженного во времени.
• Поперечная пластина — в местах, где рябь или дюны накладываются друг на друга, где одна поперечная пластина прерывает и / или разрезает другую под слоем, это показывает взаимное пересечение, указывающее направление вверх.
• Рябь, дюны: Иногда рябь сохраняется достаточно хорошо, чтобы можно было различить гребни (вверху) и впадины (внизу).
• Окаменелости: окаменелости тела в жизненном положении, то есть части тела не разбросаны или сломаны, а следы окаменелостей, такие как следы (см. Рисунок), могут указывать направление вверх. Нетронутые окаменелые коралловые рифы — отличные индикаторы подъема из-за их большого размера и легко различимых верха и низа. Индексные окаменелости, такие как аммониты, можно использовать для определения возраста пластов и определения направления вверх на основе относительного возраста горных пород.
• Пузырьки — потоки лавы удаляют газ вверх. Увеличение пузырьков к верху потока указывает вверх.

Ваша оценка:

Ваш рейтинг:

5.5 Среда осаждения

Представление общих сред осадконакопления.

Конечная цель многих стратиграфических исследований — понять исходную среду осадконакопления .Знание того, где и как образовалась конкретная осадочная порода, может помочь геологам нарисовать картину окружающей среды прошлого — например, горный ледник, пологую пойму, сухую пустыню или глубоководное дно океана. Изучение условий осадконакопления — сложное дело; в таблице представлена ​​упрощенная версия того, что искать в рок-записи.

5.5.1. Морской

Морская среда осадконакопления полностью и постоянно погружена в морскую воду. Их характеристики осадконакопления в значительной степени зависят от глубины воды, за двумя заметными исключениями: подводные вееры и турбидиты.

Abyssal

Толщина морских отложений. Обратите внимание на отсутствие наносов вдали от континентов.

Абиссальные осадочные породы образуются на абиссальной равнине . Равнина охватывает относительно плоское дно океана с некоторыми незначительными топографическими особенностями, называемыми абиссальными холмами.Эти небольшие подводные сооружения имеют диаметр от 100 м до 20 км и, возможно, создаются путем расширения. Большинство абиссальных равнин не испытывают значительного движения флюидов, поэтому образовавшиеся там осадочные породы очень мелкозернистые.

Есть три категории глубинных отложений. Известковые илы состоят из богатых кальцитом раковин планктона, упавших на дно океана. Примером этого типа осадка является мел. Кремнистые илы также состоят из обломков планктона, но эти организмы строят свои раковины из кремнезема или гидратированного кремнезема.В некоторых случаях, например, с диатомитовой землей, осадок откладывается ниже глубины компенсации кальцита , глубины, на которой растворимость кальцита увеличивается. Любые оболочки на основе кальцита растворяются, остаются только оболочки на основе кремнезема. Черт — еще одна распространенная порода, образованная из этих типов отложений. Эти два типа глубинных отложений также классифицируются как биохимические по происхождению. (см. раздел БИОХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ).

Кизельгур

Третий тип отложений — пелагические глины. Очень мелкозернистые частицы глины, обычно коричневого или красного цвета, очень медленно спускаются через толщу воды.Отложение пелагических глин происходит в удаленных районах открытого океана, где накопление планктона невелико.

Турбидиты откладываются внутри подводных вееров.

Двумя заметными исключениями из мелкозернистой природы глубинных отложений являются месторождения подводных вееров и турбидитов . Подводные вееры встречаются на шельфе у подножия крупных речных систем. Они возникают во время низкого уровня моря, когда сильные речные течения вырезают подводные каньоны на континентальном шельфе.Когда уровень моря повышается, на шельфе накапливаются отложения, как правило, образуя большие веерообразные поймы, называемые дельтами. Периодически отложения нарушаются, создавая плотные шламы, которые смывают подводные каньоны в крупных гравитационных явлениях, называемых турбидитами. Подводный веер образован сетью турбидитов, которые откладывают свои наносы по мере уменьшения уклона, во многом подобно тому, что происходит над водой в конусах выноса и дельтах. Этот внезапный смыв переносит более грубые отложения на дно океана, где они обычно не встречаются.Турбидиты также являются типичным источником дифференцированных толщ Баума. (см. главу 5, Выветривание, эрозия и осадочные породы).

Континентальный склон

Дрейфовая залежь контурита, отображенная сейсмическими волнами.

Континентальный склон отложения в летописи не встречаются. Наиболее заметным типом отложений континентального склона являются контуриты. На склоне между континентальным шельфом и глубоководным дном океана образуются контуриты. Глубоководные океанические течения откладывают отложения в виде плавных дрейфов различной архитектуры, иногда переплетающихся с турбидитами.

Нижний берег

Схема, описывающая волновую базу.

Нижняя часть берега находится ниже нормальной глубины волнения, поэтому отложения не подвергаются ежедневному просеиванию и отложению. Эти слои отложений обычно тонко слоистые и могут содержать бугристую перекрестную стратификацию. Нижние слои берега подвержены воздействию более крупных волн, например, вызванных ураганами и другими сильными штормами.

Верхний берег

Схема зон береговой линии.

Верхняя часть берега содержит отложения в пределах зоны нормального волнового воздействия, но все еще затоплены ниже пляжной среды. Эти отложения обычно состоят из очень хорошо отсортированного мелкого песка. Основная осадочная структура представляет собой плоскую слоистость, соответствующую нижней части верхнего режима потока, но она также может содержать поперечную слоистость, создаваемую прибрежными течениями.

5.5.2. Среда переходной береговой линии

Повышение уровня трансгрессий создает перекрывающиеся отложения, регрессии — перекрытия.

Переходные среды, чаще называемые береговой линией или береговой линией , представляют собой зоны сложных взаимодействий, вызванных попаданием воды океана на сушу. Потенциал сохранения отложений в этих средах очень высок, поскольку отложения часто происходят на континентальном шельфе и под водой. Прибрежная среда — важный источник залежей углеводородов (нефти, природного газа).

Изучение среды осадконакопления береговой линии называется стратиграфией последовательностей .Последовательная стратиграфия исследует изменения осадконакопления и трехмерную архитектуру, связанные с повышением и понижением уровня моря, что является основной силой, действующей в отложениях береговой линии. Эти колебания уровня моря происходят из-за ежедневных приливов, а также из-за изменений климата и тектоники плит. Устойчивое повышение уровня моря относительно береговой линии называется трансгрессией . Регрессия — обратное, относительное падение уровня моря. Некоторые общие компоненты окружающей среды береговой линии — прибрежные зоны, приливные отмели, рифы, лагуны и дельты.Более подробно об этих средах можно прочитать в главе 12 «Береговые линии».

Приморье

Литифицированный тяжелый минеральный песок (темные слои) из прибрежного месторождения в Индии.

Прибрежная зона , более известная как пляж, состоит из сильно выветренных, однородных, хорошо отсортированных песчинок, состоящих в основном из кварца. Есть пляжи с черным песком и другие типы песчаных пляжей, но они, как правило, скорее исключение, чем правило. Поскольку песчаные пляжи, прошлые или настоящие, так высоко развиты, степень выветривания зерна можно определить с помощью минералов циркона, турмалина и рутила.Этот инструмент получил название индекса ZTR (циркон, турмалин, рутил). Индекс ZTR выше на более выветренных пляжах, потому что эти относительно редкие и устойчивые к погодным условиям минералы концентрируются на старых пляжах. На некоторых пляжах индекс ZTR настолько высок, что песок можно собирать как экономически жизнеспособный источник этих минералов. В окружающей среде пляжа нет осадочных структур из-за постоянной бомбардировки волновой энергией, создаваемой прибоями. Отложения с пляжа перемещаются посредством нескольких процессов.На некоторых пляжах с высокими запасами наносов поблизости развиваются дюны.

Приливные квартиры

Общая схема приливной плоскости и связанные с ней особенности.

Приливные отмели, или илистые отмели, представляют собой осадочную среду, которая регулярно затопляется и осушается океанскими приливами. Приливные отмели имеют большие площади мелкозернистых наносов, но могут также содержать более крупные пески. Приливно-отливные отложения обычно содержат градиентные отложения и могут включать отметки разнонаправленной ряби. Грязевые трещины также часто наблюдаются из-за того, что отложения регулярно подвергаются воздействию воздуха во время отливов; сочетание грязевых трещин и следов ряби характерно для приливных отмелей.

Приливная вода переносит отложения, иногда фокусируя поток через узкое отверстие, называемое приливным входом. Приливные каналы, каналы ручьев, на которые влияют приливы, также могут фокусировать поток, вызванный приливом. Области с более высоким потоком, такие как входные отверстия и приливные каналы, имеют более крупный размер зерен и более крупную рябь, которая в некоторых случаях может развиваться в дюны.

Рифы

Waterpocket fold, Национальный парк Кэпитол-Риф, штат Юта

Рифы, которые у большинства людей сразу ассоциируются с тропическими коралловыми рифами в океанах, созданы не только живыми существами.Природные образования из песка или камня также могут создавать рифы, похожие на барьерные острова. С геологической точки зрения, риф — это любой топографически возвышающийся объект на континентальном шельфе, расположенный к океану и отдельно от пляжа. Термин «риф» также может применяться к наземным (над континентальной корой) объектам. Национальный парк Кэпитол-Риф в штате Юта содержит топографический барьер, риф, который называется Водяной карман.

Современный коралловый риф.

Большинство рифов, как сейчас, так и в геологическом прошлом, возникли в результате биологических процессов живых организмов.Особенности роста коралловых рифов дают геологам важную информацию о прошлом. Твердые структуры коралловых рифов созданы мягкотелыми морскими организмами, которые постоянно добавляют новый материал и со временем увеличивают риф. При определенных условиях, когда земля под рифом оседает, коралловый риф может расти вокруг и сквозь существующие отложения, удерживая отложения на месте и, таким образом, сохраняя экологические и геологические условия вокруг себя.

Голубой риф окаймляет остров Ванатинай.По мере того как остров разрушается, останется только риф, образуя подводную гору, окаймленную рифами.

Осадки коралловых рифов обычно мелкозернистые, в основном карбонатные, и имеют тенденцию откладываться между неповрежденными скелетами кораллов. Вода с высоким содержанием ила или частиц глины может препятствовать росту рифов, потому что коралловым организмам для жизни необходим солнечный свет; в них обитают симбиотические водоросли, называемые зооксантеллами, которые обеспечивают коралл питанием посредством фотосинтеза. Неорганические рифовые структуры имеют гораздо более разнообразный состав.Рифы оказывают большое влияние на отложение наносов в среде лагуны, поскольку они являются естественными штормовыми прорывами, буферами волн и штормов, которые позволяют мелким зернам оседать и накапливаться.

Подводные горы и гайоты в северной части Тихого океана.

Рифы встречаются вокруг береговых линий и островов; коралловые рифы особенно распространены в тропических регионах. Рифы также встречаются вокруг объектов, известных как подводные горы , которые являются основанием океанского острова, оставшегося под водой после того, как верхняя часть размыта волнами.Примеры включают Императорские горы, образовавшиеся миллионы лет назад над Гавайской горячей точкой. Рифы живут и растут вдоль верхнего края этих подводных гор с плоскими вершинами. Если риф возвышается над уровнем моря и полностью окружает вершину подводной горы, он называется атоллом с коралловыми кольцами. Если риф затоплен из-за эрозии, проседания или повышения уровня моря, рифовая структура подводной горы называется гайотом.

Лагуна

Лагуна Кара-Богаз Гол, Туркменистан.

Лагуны — это небольшие водоемы с морской водой, расположенные вдали от берега или изолированные другим географическим объектом, например рифом или барьерным островом.Поскольку они защищены от воздействия приливов, течений и волн, окружающая среда лагун обычно имеет очень мелкозернистые отложения. Лагуны, как и эстуарии, представляют собой экосистемы с высокой биологической продуктивностью. Скалы из этих сред часто содержат следы биотурбации или угольные отложения. Вокруг лагун, где испарение превышает приток воды, могут развиваться солончаки, также известные как сабхи, и поля песчаных дюн на уровне или выше линии прилива.

Дельты

Дельта Нила в Египте.Дельта реки Миссисипи с преобладанием «Бердфут»

Дельты образуются там, где реки впадают в озера или океаны, и имеют три основные формы: дельты с преобладанием рек, дельты с преобладанием волн и дельты с преобладанием приливов. Название «дельта» происходит от греческой буквы Δ (дельта, прописные буквы), которая напоминает треугольную форму дельты реки Нил. Скорость потока воды зависит от уклона или уклона русла реки, который становится мельче по мере того, как река спускается с гор. В точке впадения реки в океан или озеро ее угол наклона падает до нуля градусов (0 °).Скорость потока также быстро падает, и наносится осадок от крупных обломков до мелкого песка и ила, образуя дельту. Когда одна часть дельты покрывается наносами, медленно движущийся поток отклоняется назад и вперед, снова и снова и образует разветвленную сеть более мелких распределительных каналов.

Приливная дельта реки Ганг.

Дельты организованы доминирующим процессом, контролирующим их форму: преобладание приливов, волн или рек. Дельты с преобладанием волн обычно имеют гладкие береговые линии и прибрежные гребни на суше, которые представляют собой предыдущие береговые линии.Дельта реки Нил — это тип с преобладанием волн. (см. рисунок).

Дельта реки Миссисипи представляет собой дельту с преобладанием реки. образованный дамбами вдоль реки и ее притоков, которые ограничивают поток, образуя форму, называемую дельтой «птичьи лапы». В других случаях приливы или волны могут быть более важным фактором и по-разному изменять форму дельты.

В дельте с преобладанием приливов преобладают приливные течения. Во время паводков, когда в реках много воды, возникают водовороты, разделенные песчаными отмелями и песчаными грядами.Приливная дельта реки Ганг — самая большая дельта в мире.

5.5.3. Наземный

Наземные среды осадконакопления разнообразны. Вода является основным фактором в этих средах, в жидком или замороженном состоянии или даже при ее недостатке (засушливые условия).

Речной

Река Кауто на Кубе. Обратите внимание на извилистость реки, которая извивается.

Речные (речные) системы образуются водой, протекающей по каналам над сушей.Обычно они бывают двух основных видов: извилистые или плетеные. В извилистых ручьях поток переносит зерна наносов по единственному каналу, который блуждает взад и вперед по пойме. Пойменные отложения вдали от канала в основном представляют собой мелкозернистый материал, который откладывается только во время паводков.

Плетеная река Ваймакарири в Новой Зеландии.

Плетеные речные системы обычно содержат более крупные зерна наносов и образуют сложную серию переплетенных каналов, которые текут вокруг гравия и песчаных отмелей (см. Главу 11, Вода).

Аллювиальный

Аллювиальный конус переходит в широкую аллювиальную равнину. Из государственного парка Ред-Рок-Каньон, Калифорния.

Отличительной особенностью аллювиальных систем является прерывистый поток воды. Аллювиальные отложения обычны в засушливых местах с незначительным развитием почвы. Литифицированные аллювиальные отложения — это первичная порода, заполняющая бассейн, обнаруживаемая по всей территории бассейна и хребта на западе США. Наиболее характерным аллювиальным осадочным отложением является конус выноса, большой конус наносов, образованный ручьями, вытекающими из сухих горных долин в более широкую и открытую сухую местность.Аллювиальные отложения, как правило, плохо отсортированы и крупнозернистые и часто встречаются вблизи озер Плайя или эоловых отложений (см. Главу 13, Пустыни).

Озерный

Кратерное озеро в Орегоне образовалось около 7700 лет назад после извержения горы Мазама.

Озерные системы и отложения, называемые lacustrine , образуются в результате процессов, отчасти похожих на морские отложения, но в гораздо меньшем масштабе. Озерные отложения встречаются в озерах в самых разных местах. Озеро Байкал на юго-востоке Сибири (Россия) находится в тектоническом бассейне.Кратерное озеро (Орегон) расположено в вулканической кальдере. Великие озера (север США) образовались из отложений ледниковых отложений. Древнее озеро Бонневиль (штат Юта) образовалось в плювиальном климате, который был относительно влажнее и прохладнее, чем в современной Юте. Озера Оксбоу, названные в честь их изогнутой формы, возникли в речных поймах. Озерные отложения имеют тенденцию быть очень мелкозернистыми и тонкослоистыми, с незначительным вкладом вносимых ветром, течениями и приливными отложениями.Когда озера высыхают или испарение превышает количество осадков, образуются пледы. Отложения Плайя напоминают месторождения обычных озер, но содержат больше минералов эвапорита. Некоторые приливные отмели также могут иметь отложения плей-типа.

Палудал

Системы Paludal включают болота, топи, болота или другие водно-болотные угодья и обычно содержат много органических веществ. Палудальные системы обычно развиваются в прибрежной среде, но обычно встречаются во влажных, низинных, низких широтах, теплых зонах с большими объемами проточной воды.Характерным болотным залежем является торфяное болото, месторождение, богатое органическими веществами, которые при литификации могут превращаться в уголь. Палудальная среда может быть связана с приливными, дельтовыми, озерными и / или речными отложениями.

Эолийские острова

Формирование и типы дюн.

Эолийские горизонты , иногда пишущиеся как эоловые или эоловые, представляют собой отложения переносимых ветром отложений. Поскольку ветер имеет гораздо меньшую несущую способность, чем вода, эоловые отложения обычно состоят из обломков размером от мелкой пыли до песка.Мелкий ил и глина могут преодолевать очень большие расстояния, даже целые океаны, взвешенные в воздухе.

При достаточном притоке наносов эоловые системы потенциально могут образовывать большие дюны в сухих или влажных условиях. На рисунке показаны особенности и различные типы дюн. Британский геолог Ральф А. Багнольд (1896–1990) считал единственными истинными формами дюн только Бархан и линейные дюны Сейфа. Другие ученые распознают поперечные, звездные, параболические и линейные типы дюн. Параболические и линейные дюны растут из песка, закрепленного растениями, и обычны в прибрежных районах.

Лессовое плато в Китае. Лёсс настолько плотный, что в нем вырезаны постройки и дома.

Уплотненные слои наносимых ветром наносов известны как лёсс . Обычно лесс начинается с мелко измельченной каменной муки, образованной ледниками. Такие отложения покрывают тысячи квадратных миль на Среднем Западе Соединенных Штатов. Лесс также может образовываться в пустынных регионах (см. Главу 13). Ил для Лессового плато в Китае поступал из пустыни Гоби в Китае и Монголии.

Ледниковый

Широкий спектр отложений возле ледника Атабаска, Национальный парк Джаспер, Альберта, Канада.

Ледниковые отложения очень разнообразны и обычно состоят из наиболее плохо отсортированных отложений, встречающихся в природе. Основной тип обломков называется диамиктитом, что буквально означает два размера, имея в виду несортированную смесь крупных и мелких обломков горных пород, обнаруженных в ледниковых отложениях. Многие ледниковые тиллы, диамиктиты ледникового происхождения, содержат очень мелко измельченную каменную муку вместе с гигантскими беспорядочными валунами. Поверхности более крупных обломков обычно имеют бороздки от трения, соскабливания и полировки поверхностей абразивным истиранием во время движения ледникового льда.Ледниковые системы настолько велики и производят так много наносов, что они часто создают множественные индивидуализированные среды осадконакопления, такие как речные, дельтовые, озерные, плювиальные, аллювиальные и / или эоловые (см. Главу 14, Ледники).

5.5.4. Фации

Помимо минерального состава и процесса литификации, геологи также классифицируют осадочные породы по их характеристикам осадконакопления, которые вместе называются фациями или литофациями. Осадочные фации состоят из физических, химических и / или биологических свойств, включая относительные изменения этих свойств в соседних пластах одного и того же слоя или геологического возраста.Геологи анализируют фации осадочных пород, чтобы интерпретировать исходную среду отложения, а также разрушительные геологические события, которые могли произойти после образования слоев горных пород.

Поразительно представить себе, что все среды осадочных отложений работают рядом друг с другом, в одно и то же время, в любом конкретном регионе на Земле. Образовавшиеся отложения осадка приобретают характеристики, отражающие современные условия во время отложения, которые позже могут быть сохранены в летописи горных пород.Например, в Гранд-Каньоне пласты горных пород одного геологического возраста включают в себя множество различных сред осадконакопления: пляжный песок, приливный плоский ил, прибрежный ил и известняк вдали от берега. Другими словами, каждая осадочная или стратиграфическая фация представляет собой узнаваемые характеристики, которые отражают конкретные и разные среды осадконакопления, которые присутствовали в одно и то же время.

Фации могут также отражать изменения отложений в одном и том же месте с течением времени. В периоды повышения уровня моря, называемые морской трансгрессией, береговая линия перемещается вглубь суши, поскольку морская вода покрывает то, что изначально было сушей, и создает новые прибрежные среды осадконакопления.Когда эти донные отложения превращаются в осадочные породы, последовательность вертикальной стратиграфии выявляет литофации пляжа, погребенные морскими литофациями.

Биологические фации — это остатки (уголь, диатомит) или свидетельства (окаменелости) живых организмов. Индексные окаменелости, окаменелые формы жизни, характерные для конкретной среды и / или геологического периода времени, являются примером биологических фаций. Горизонтальное скопление и вертикальное распределение окаменелостей особенно полезно для изучения эволюции видов, поскольку процессы трансгрессии, отложения, захоронения и уплотнения происходят в значительном геологическом временном диапазоне.

Сообщества окаменелостей, которые показывают эволюционные изменения, значительно улучшают нашу интерпретацию древней истории Земли, иллюстрируя корреляцию между стратиграфической последовательностью и геологической шкалой времени. В период среднего кембрия (см. Главу 7, Геологическое время) регионы вокруг Большого Каньона испытали морскую трансгрессию в юго-восточном направлении (относительно текущих карт). Этот сдвиг береговой линии отражен в фациях песчаника Тапеатс, прибрежных грязевых фациях сланцевого покрытия Bright Angle и фациях удаленных от берега известняков Муав.У морских организмов было достаточно времени, чтобы развиваться и адаптироваться к медленно меняющейся среде; эти изменения отражаются в биологических фациях, которые показывают более старые формы жизни в западных областях каньона и более молодые формы жизни на востоке.

Ваша оценка:

Ваш рейтинг:

Сводка

Осадочные породы делятся на две основные категории: обломочные (обломочные) и химические.Обломочные (обломочные) породы состоят из обломков минералов или отложений, которые превращаются в твердый материал. Осадки образуются в результате механического или химического выветривания коренных пород и переносятся от источника посредством эрозии. Осадки, которые откладываются, заглубляются, уплотняются, а иногда и цементируются, становятся обломочными породами. Обломочные породы классифицируются по размеру зерен; например, песчаник состоит из частиц размером с песок. Химические осадочные породы происходят из минералов, выпавших в осадок из водного раствора, и классифицируются в соответствии с минеральным составом.Химический осадочный известняк состоит из карбоната кальция. Осадочные структуры имеют текстуры и формы, которые дают представление об истории осадконакопления. Среда осадконакопления зависит в основном от систем переноса флюидов и охватывает широкий спектр подводных и надземных условий. Геологи анализируют условия осадконакопления, осадочные структуры и записи горных пород, чтобы интерпретировать палеогеографическую историю региона.

Ваша оценка:

Ваш рейтинг:

Список литературы

1. Аффольтер, М.Д., 2004, О природе обломков вулканических пород: Источник определения и эволюция:
2. Эшли Г.М., 1990, Классификация крупномасштабных субаквальных пластов: новый взгляд на старую проблему — пластовые формы и структуры пластов SEPM: J. Sediment. Res., V. 60, no. 1.
3. Айртон, Х., 1910, Происхождение и рост ряби: Труды Лондонского королевского общества. Серия A, Содержащие статьи математического и физического характера, т. 84, вып. 571, стр. 285–310.
4. Багнольд, Р.А., 1941, Физика взорванного песка и пустынных дюн: Метум, Лондон, Великобритания, с. 265.
5. Блатт Х., Миддлтон Г.В. и Мюррей Р., 1980, Происхождение осадочных пород: Prentice-Hall, Inc., Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси, США.
6. Баума, А.Х., Куэнен, П.Х., Шепард, Ф.П., 1962, Седиментология некоторых флишевых отложений: графический подход к интерпретации фаций: Elsevier Amsterdam.
7. Кант, Д.Дж., 1982, Модели речных фаций и их применение:
8. Дикинсон, В.Р., Сучек К.А., 1979, Тектоника плит и составы песчаника: AAPG Bull., Т. 63, вып. 12, стр. 2164–2182.
9. Данхэм Р.Дж., 1962, Классификация карбонатных пород по текстурам осадконакопления:
10. Eisma, D., 1998, Приливные отложения: устья рек, приливные отмели и прибрежные лагуны: CRC Marine Science, Taylor & Francis, CRC Marine Science.
11. Фолк Р.Л. Петрография осадочных пород: Ун. Техас, Хемфилл, Остин, Техас, v. 182.
12. Гольдич, С.С., 1938, Исследование по выветриванию горных пород: Журн. Геол., Т. 46, вып. 1, стр. 17–58.
13. Hubert, J.F., 1962, Индекс зрелости циркон-турмалин-рутил и взаимозависимость состава тяжелых минеральных ассоциаций с валовым составом и структурой песчаников: J. Sediment. Res., V. 32, no. 3.
14. Джонсон, К.Л., Франсин, Е.К., и Голдштейн, Р.Х., 2005, Влияние уровня моря и палеотопографии на распределение и геометрию литофаций в гетерозойных карбонатах, юго-восток Испании: седиментология, т.52, нет. 3, стр. 513–536., DOI: 10.1111 / j.1365-3091.2005.00708.x.
15. Karátson, D., Sztanó, O., and Telbisz, T., 2002, Предпочтительная ориентация обломков в вулканических отложениях массового потока: применение нового фотостатистического метода: J. Sediment. Res., V. 72, no. 6, стр. 823–835.
16. Клаппа, К.Ф., 1980, Ризолиты в земных карбонатах: классификация, распознавание, генезис и значение: седиментология, т. 27, вып. 6, стр. 613–629.
17. Longman, M.W., 1981, Процессный подход к распознаванию фаций рифовых комплексов:
18. Макки, Э.Д., и Вейр Г.В., 1953, Терминология стратификации и перекрестной стратификации в осадочных породах: Геол. Журн. Soc. Являюсь. Бюлл., Т. 64, вып. 4, стр. 381–390.
19. Мец, Р., 1981, Почему не впечатления от капель дождя? J. Sediment. Res., V. 51, no. 1.
20. Николс М.М., Биггс Р.Б. и Дэвис Р.А.-младший, 1985, Эстуарии, в прибрежных осадочных средах : Springer-Verlag: New York, p. 77–173.
21. Normark, W.R., 1978, Долины вентилятора, каналы и выемки отложений на современных подводных веерах: символы для распознавания песчаных турбидитовых сред: AAPG Bull., т. 62, вып. 6, стр. 912–931.
22. Петтиджон Ф.Дж., Поттер П.Е., 2012, Атлас и глоссарий первичных осадочных структур:
23. Пламмер П.С., Гостин В.А. Усадочные трещины: высыхание или синерезис? J. Sediment. Res., V. 51, no. 4.
24. Reinson, G.E., 1984, Барьерный остров и связанные с ним системы прядей и равнины, в Walker, R.G., редактор, Facies Models: Geoscience Canada Reprint Series 1, p. 119–140.
25. Стэнистрит, И.Г., и Маккарти, Т.С., 1993, Вентилятор Окаванго и классификация субаэральных веерных систем: Осадки. Геол., Т. 85, вып. 1, стр. 115–133.
26. Стоу Д.А.В., Фожер Ж.-К., Виана А.