Литология, как наука об осадочных телах

1.

2. Введение

Во вводной части курса будут рассмотрены:
•Цели и задачи дисциплины.
•Литология как наука об осадочных телах.
•Разделы литологии: петрография осадочных
пород, седиментология, стадиальная литология,
формациология.
•Вещественно-структурный и генетический
подходы к изучению осадочных пород.
•Метод актуализма в литологии.
•Понятие фации
•Научное и практическое значение литологических
исследований.

3. Цели и задачи дисциплины

Целями
изучения
дисциплины
«Литология»
являются:
1) ознакомление студентов с систематикой
осадочных пород; методами петрографических
исследований осадочных пород; процессами
литогенеза, диагенеза, катагенеза и метагенеза.

4. Цели и задачи дисциплины

Целями изучения дисциплины являются:
2) закрепление представлений о составе,
строении и процессах формирования осадочной
оболочки
Земли;
процессах
мобилизации,
транспортировки и накопления и преобразования
осадочного вещества, особенностях строения и
форме осадочных тел;

5. Цели и задачи дисциплины

Целями изучения дисциплины являются:
3) обучение приемам исследования осадочных
пород,
особенностям
обработки
полевых
материалов
и
результатов
лабораторных
петрографических
исследований,
способам
анализа осадочных разрезов.

6. Цели и задачи дисциплины

Общими
задачами
изучения
дисциплины
являются:
1) изучение петрографии осадочных пород,
процессов их накопления и постседиментационных
изменений;

7. Цели и задачи дисциплины

Общими
задачами
изучения
дисциплины
являются:
2) изучение приемов исследования осадочных
пород;

8. Цели и задачи дисциплины

Общими
задачами
изучения
дисциплины
являются:
3) изучение способов описания осадочных
разрезов, построения литологических колонок и
профилей, способов их интерпретации;

9. Цели и задачи дисциплины

Общими
задачами
изучения
дисциплины
являются:
4) изучение способов построения литологических и
палеогеографических карт.

10. Предмет дисциплины

Литоло́гия (от др.-греч. λίθος - камень и λόγος слово) — наука об осадочных породах и
современных
геологических
осадках,
их
вещественном
составе,
строении,
закономерностях и условиях образования и
изменении.

11. Связь с другими дисциплинами

В учении об осадочных породах можно выделить
три ступени исследования

12. Связь с другими дисциплинами

1. Литология базируется на детальном изучении
вещественного состава осадочных пород.

13. Связь с другими дисциплинами

2.
Далее,
наука
об
осадочных
породах
рассматривает фации — генетические типы
древних осадков.

14. Связь с другими дисциплинами

3. Наконец, задачей литологии является также
исследование формаций, т. е. парагенетических
комплексов фаций.

15. Связь с другими дисциплинами

Литология близка к учению о месторождениях
полезных ископаемых в осадочных породах и к
исторической геологии.

16. Связь с другими дисциплинами

Познание
литологии
невозможно
без
стратиграфии. В свою очередь она помогает
уточнять и создавать стратиграфические схемы.

17. Связь с другими дисциплинами

Литология
родственна
геотектонике.
общей
геологии
и

18. Связь с другими дисциплинами

Связана литология и с геологией моря,
с океанографией и гидрологией,
с экологией и палеоэкологией,
с климатологией, физической географией
и с почвоведением,
с минералогией, а через нее с геохимией,
физической и коллоидной химией.
Очень важны взаимосвязи литологии с инженерногеологическими дисциплинами, грунтоведением и
гидрогеологией.

19. Разделы литологии

Петрография осадочных пород
Петрогра́фия (греч. πέτρος «камень» + γράφω
«пишу») — наука, описывающая горные породы и
составляющие их минералы.

20. Разделы литологии

Седиментология
Седиментология — наука о закономерностях
формирования современных осадков.

21. Разделы литологии

Стадиальная литология
Рассматривает
последовательные
преобразования осадка в горную породу:
стадии
литогенез, диагенез, катагенез и метагенез.

22. Разделы литологии

Формациология
Изучает
геологические
формации
–
парагенетически связанные совокупности фаций.

23. Вещественно-структурный и генетический подходы в литологии

Два этих подхода к изучению и классификации
пород издавна противопоставляются друг другу.
В основе первого – изучение состава и
внутреннего строения пород.
В основе второго – разделение пород по способу и
условиям их образования.
Все попытки построить «чистую» классификацию
пород на основе только одного из этих подходов
неудачны – на разных ступенях изучения нужно
использовать оба подхода.

24. Принцип актуализма в моделировании процессов геологического прошлого.

Актуализм (англ. actual, франц. actuel —
настоящий, современный) — одна из форм
исторического метода в геологии.
Актуализм исходит из принципа: «Настоящее есть
ключ к пониманию прошедшего»,
то есть изучение процессов, происходящих в
современных условиях, принимается за основу для
суждения о процессах и условиях минувших
геологических периодов.

25. Принцип актуализма в моделировании процессов геологического прошлого.

Принцип актуализма отражает вывод о том, что
геологические отложения и среда, условия, в
которых происходит их образование, представляют
собой единство.

26. Принцип актуализма в моделировании процессов геологического прошлого.

Актуализм возник одновременно с первыми
ростками геологической науки в XVI—XVII веках.
Леонардо да Винчи
Бернар Палисси
Николай Стено

27. Принцип актуализма в моделировании процессов геологического прошлого.

Впервые в истории геологии
научное понятие о природе и
происхождении горных пород
на
основе
принципа
актуализма
дал
М.В. Ломоносов
Силы, изменяющие лик Земли, бывают
внешние
и
внутренние:
«Внешние
действия суть сильные ветры, дожди,
течение рек, волны, морские льды,
пожары в лесах, потопы; внутреннее одно
землетрясение».

28. Принцип актуализма в моделировании процессов геологического прошлого.

В 30-х годах XIX в. Ч. Лайель сформулировал
принцип актуализма в следующем виде:
«Если он (геолог) твёрдо усвоит верование в
сходство или тожество древней и настоящей
системы земных изменений, то в каждом факте,
указывающем
на
причины,
повседневно
действующие, увидит ключ к истолкованию какойнибудь тайны в прошедшем».

29. Определение фации

Термин введен Грессли и стал предметом
ожесточенных споров.
Происхождение специальных изменений Грессли связывал с
различиями в условиях образования пород и сравнивал их с теми
изменениями, которые можно наблюдать на современном морском дне.
В русской геологической литературе названием фация (в понимании
Грессли) впервые (1868) было применено Н. А. Головкинским для
обозначения изменений пермских отложений в бассейны Волги и Камы.
Понятие фация у Грессли было многосторонним (оно охватывало
петрографический состав пород, заключённые в них органические
остатки, генезис отложений и их изменения в определённых
стратиграфических рамках), что послужило причиной дальнейшего
использования термина "фация" в разных смыслах.
Аманц Грессли

30. Определение фации

В современном толковании существуют два
варианта понимания фации:
– Фация
порода,
возникающая
в
определённой обстановке;
– Фация
обстановка
осадконакопления
(современная или древняя), овеществлённая
в осадке или породе.

31. Определение фации

Фация
В
самом
может
общем
быть выделена:
смысле фация — это
тело горной
породы со специфическими
по цвету,
особенностями.
характеру слоистости,
составу,
структуре,
ископаемым остаткам,
осадочным текстурам.

32. Определение фации

Биофации выделяют в первую очередь по
составу остатков организмов.
Если упор делается на физические и
химические характеристики породы, то
используют термин «литофация».

33. Определение фации

С развитием косвенных методов изучения
стали выделять новые виды фаций.
По
конфигурации,
протяженности,
амплитуде, частоте отражений и пластовым
сейсмическим скоростям в сочетании с
формой тел выделяют сейсмические
фации.

34. Определение фации

С развитием косвенных методов изучения
стали выделять новые виды фаций.
При каротаже фации выделяют
электрическим,
акустическим
радиоактивным свойствам.
по
и

35. Определение фации

С развитием косвенных методов изучения
стали выделять новые виды фаций.
Однако подобные фации обычно прямо не
сопоставимы с породами.

36. Определение фации

Очень трудно установить какие-то строгие
правила выделения фаций.
В идеальном случае фация представлена
четко различимой породой, образовавшейся
в определенных условиях, и отражает
особый процесс или обстановку.

37. Взаимоотношения фаций

Прежде чем вынести заключение об
обстановке, необходимо иметь сведения о
соотношениях данной фации с соседними.

38. Взаимоотношения фаций

Закон Головкинского-Вальтера:
фации,
залегающие
согласно
в
вертикальном разрезе, формировались в
соседних по латерали обстановках;
фации, контактирующие по вертикали,
должны быть продуктами расположенных
рядом друг с другом обстановок.
Этот закон действует только в случае
отсутствия крупных перерывов.

39.

1 – галечники; 2 – пески; 3 – глины;
4–
известняки; 5 – органогенные
Пространственное
перемещениеилы
фаций при сложных
перемещениях береговой линии, по Ф. Лею

40. Контакты

Различают три главных типа контактов —
постепенный,
резкий
и эрозионный.

41. Циклы

Циклы – неоднократно повторяющиеся
геологические процессы,
а также повторяющиеся комплексы пород,
образованные этими процессами.

42. Ассоциации и последовательности

Фациальные ассоциации представляют
собой группы фаций, встречающиеся вместе
и считающиеся генетически или по условиям
седиментации связанными между собой.
Ассоциация фаций дает дополнительные
признаки для интерпретации обстановок
седиментации.

43. Ассоциации и последовательности

Фациальная
последовательность
состоит из ряда фаций, закономерно
сменяющих друг друга.
Последовательность может встречаться в
разрезе
единично
либо
повторяться
(циклично).

44. Ассоциации и последовательности

Последовательность может встречаться в
разрезе
единично
либо
повторяться
(циклично).

45. Ассоциации и последовательности

Для обломочных осадков характерны два
вида
закономерного
изменения
гранулометрического состава:
1) размер зерен увеличивается кверху от
резкого или эрозионного нижнего контакта;
2) размер зерен уменьшается кверху от
резкого или эрозионного контакта.

46. Ассоциации и последовательности

Ускорение потока
Замедление потока
Ассоциации и последовательности

47. Интерпретация фаций

Большой вклад в седиментологию внесло
создание упрощенных типовых моделей,
каждая
из
которых
представляет
определенную обстановку.

48.

а
б
в
Схематические колонки отложений дельты с преобладанием процессов:
а) речных, б) волновых, в) приливно-отливных (по G. Nichols, 2009)

49. Интерпретация фаций

Выделяются три стадии интерпретации
древних разрезов.
1. Разработка начальных рабочих гипотез,
сходных с типовыми моделями.

50. Интерпретация фаций

Выделяются три стадии интерпретации
древних разрезов.
2. Палеогеографическая интерпретация –
ориентировка
и
приблизительное
расположение
поясов
фациальных
обстановок.

51. Интерпретация фаций

Выделяются три стадии интерпретации
древних разрезов.
3. Разработка истинной фациальной модели:
точная обстановка седиментации в данной
точке в определенный момент времени.
Очевидно, что достичь этого невозможно, но
следует стремиться.

52. Интерпретация фаций

Геолог должен пользоваться методом
множества рабочих гипотез, так как
а) он имеет дело с неполным набором
данных,
б) конечный осадок может быть результатом
действия нескольких различных процессов.
Следует создавать и неактуалистические
модели – некоторые прошлые условия не
имеют современных аналогов.

53. Нормальная и катастрофическая седиментация.

Часто и редко встречающиеся
осадки, исключительные явления
В настоящее время признается важность как
нормальной, так и катастрофической
седиментации.
Различать их не всегда легко, поскольку мы
регистрируем результат, а не сам
процесс.

54.

Нормальная
седиментация
более
продолжительна во времени.
Осадконакопление обычно медленное.
Примеры:
пелагическая седиментация,
рост рифов,
диагенез,
деятельность речных потоков.

55.

Нормальная
седиментация
более
продолжительна во времени.
Осадконакопление обычно медленное.
Примеры:
пелагическая седиментация,
рост рифов,
деятельность речных потоков.

56.

Катастрофические процессы
седиментации
происходят почти мгновенно.
Энергия их превышает ту, которая управляет
нормальными
процессами,
часто
на
несколько порядков.
Они могут отлагать небольшую долю от всей
массы осадков, но могут создавать и
основную массу пород.

57.

Осадочные фации можно разделить на
массовые и редкие.
К массовым относятся фации, слагающие
основную часть осадочной толщи,
к редким – образующие незначительную
долю всей толщи.
И те, и другие могут образоваться как в
результате нормальной седиментации, так
и под действием катастрофических
процессов.

58.

Выделяются еще единичные процессы или
события,
которые
создают
один
единственный
слой
с
уникальными
характеристиками.
Это процесс обычно катастрофический,

59. Возможность сохранности

Большая часть осадков удаляется размывом
вскоре после отложения.
Способность отдельных фаций сохраниться
в ископаемом состоянии существенно
различна.
При сравнении современных осадков и
древних пород необходимо давать оценку
вероятности их захоронения.

60. Возможность сохранности

Возможность захоронения контролируется
скоростью прогибания
Осадки не могут накапливаться выше
определенного уровня.
Избыточные
количества
поступающего
осадочного материала отлагаются на более
обширных территориях, т.е. расширяются
площади осадконакопления.

61. Профиль равновесия (поверхность равновесия) – максимально энергетически выгодный при данных условиях рельеф земной поверхности.

62. На поверхностях, близких к профилю равновесия, продукты выветривания остаются на месте. Образуются почвы, коры выветривания,

биотурбиты.
Профиль равновесия
почва
биотурбиты

63. Продукты выветривания быстро удаляются с положительных форм рельефа. В результате формируется поверхность размыва.

размыв

64. Продукты выветривания накапливаются в отрицательных формах рельефа, заполняя осадкоёмкое пространство.

65. Осадкоемкое пространство – разница между профилем равновесия и отрицательной формой рельефа

66. Факторы, контролирующие характер и распространение фаций

Распространение фаций зависит от
большого
числа
взаимосвязанных
контролирующих факторов, таких, как
1) процессы осадкообразования,
2) поступление осадочного материала,
3) климат,
4) тектоника,
5) изменения уровня моря,
6) биологическая активность,
7) химия вод,
8) вулканизм.

67. Факторы, контролирующие характер и распространение фаций

Относительная роль каждого из этих
факторов в разных фациальных обстановках
различна.
Универсальными являются климат и
тектоника.
Климат имеет решающее значение для
континентальных и мелководных морских
фаций.
Тектоника очень важна в континентальных
и глубоководных морских обстановках.

68. Процессы осадкообразования

Эти
Например,
Процессы,
Меандрирующие
изменения
характерные
проградация
заложены
реки
для
рукавов
в седиментации
самой
надстраивают
вытянутой
природе
в
дельты
обстановок
данной настолько
прилегающие
обстановке,
осадконакопления,
поймы,
уменьшает
поскольку
могут
уклон,
аккумуляция
хотячто
точное
сами
река
в
время
контролировать
осадков
конце сосредоточена
их
концов
проявления
распространение
находит
главным
более
контролируется
образом
крутой
фаций и
в
короткий
обычно
фациальные
руслах
ипуть
прирусловых
изменения.
исключительно
к морю.
валах. Рано
сильными
или
паводками,
поздно они прорывают
штормами или
свои сейсмическими
берега, чтобы
толчками.
найти новоеТакие
русло. «спусковые» механизмы
необходимо отличить от основных причин
явлений.

69. Поступление осадочного материала

Осадочный
Будет
Характер
Поступление
ли отлагаться
материал
имеющегося
осадочного
песок
поступает
или ил,осадочного
материала
зависит
из двух
от
наличия
источников:
материаласоответствующего
является
имеет
одним
принципиальное
из материала
факторов,
значение
в
такой
для
контролирующих
формирования
же мере, как
мощности
фаций.
и главным
отпреимущественно
действующих
осадочных
в
1)
2) внутрибассейнового,
внебассейнового,
образом
данной
фаций;
обстановке
оно может
процессов.
влиять
на
глубину
терригенного,
биогенно-хемогенного,
тип также
материала
поставляющего
зависит
от
и
условия
осадконакопления.
геологического
материал путемстроения,
химического
рельефа,
осаждения,
климата
в
и
результате
тектоники;жизнедеятельности растений или
животных, эрозии ранее отложившихся в
бассейне осадков или экструзии на дно
снизу песчаными и грязевыми вулканами.

70. Поступление осадочного материала

В любой обстановке осадкообразования
влияние поставки осадочного материала
зависит от его наличия, от прогибания и от
изменений уровня моря.

71. Климат

Такие
Важны
Показателями
Теплый
На фации
Индикаторами
Озера
иосадки
климат
лагуны
не только
влияют
оказывает
количества
поддерживают
особенно
температуры
средние
главным
сильное
чувствительны
атмосферных
положение
значения
образом
влияние
служатк
температур
осадков
на
поверхности
температура
эвапориты,
климату,
образование
а идна
являются
следовательно,
атмосферных
известняков,
вблизи
ископаемые
и уровня
растительность,
эвапоритов
количество
лагунные
осадков,
озера
почвы,
или
но
и
также
ископаемые
углей.
моря,
атмосферных
растительность,
озерные
несмотря
ихфации
почвы,
сезонные
на
тиллиты,
осадков,
служат
отсутствие
эвапориты,
некоторые
экстремумы
превосходными
хотя
терригенного
эоловые
местами
типы
и
спорадические
песчаники
питания.
может иметь
оолитов
климатическими
и обычно
с дюнной
значение
флуктуации.
индикаторами.
фауна.
слоистостью,
также сила ветров.
провинции
глинистых минералов.

72. Тектоника

Тектоника
формирует
картину
распределения возвышенностей и впадин,
она создает географические предпосылки
поставки
осадочного
материала,
контролирует климат и условия среды.

73. Колебания уровня моря

Глобальные,
Трансгрессии
Аналогично,
Изменения
Однако
Локальные
регрессия
изменения
уровня
и регрессии
или
трансгрессия
береговой
моря
уровня
являются
эвстатические,
линии
могут
моряотчасти
может
могут
быть
результатом
происходить
колебания
локальными
иметь
быть
вызваны
местоуровня
также
эвстатических
вопоступлением
или
время
вморя
ходе глобальными
обусловлены
глобального
осадочного
изменений
уровня
понижения
изменениями
(эвстатическими)
подъема
материала,
моря.
уровня
нагрузкой
уровня
либоиморя,
объема
по-разному
моря,
осадочных
если
если
океанских
поступление
влияют
скорость
массвод,
на
тектонического
либо
осадкообразование.
осадочного
земную
вместимости
кору,
материала
или
океанских
изостатического
вертикальными
достаточно
бассейнов,
погружения
вызванными
интенсивно. сушидвижениями,
тектоническими
больше
главным
скорости
наклонением
образом
падения
уровня.
тектоническими
блоков коры, изостатическим
механизмами. погружением
или воздыманием.

74.

Глобальные циклы относительных
изменений уровня моря в фанерозое
(Veil et al., 1977)
Современный
уровень моря

75.

Глобальные циклы относительных
изменений уровня моря в кайнозое
(Veil et al., 1977)
Современный
уровень моря

76. Колебания уровня моря

Изменения
Объем
Эвстатические
океанских
океанических
уровня
колебания
вод
моря
может
бассейнов
имеют
меняться
уровня
различные
может
моря,
из-за
меняться
временные
захвата ив результате
обусловленные
замерзания
масштабы
флуктуациями
действия
части
и оледенений
различных
воды
бывают
в
тектонических
глобальными,
полярных
или
затоплением
ледовых
механизмов.
региональными
шапках
малых либо
океанических
за счет
или
локальными.
внезапного происходят
бассейнов,
затопления
Их нужносоиметь
скоростью
или ввысыхания
виду
на при
три
построении
малых океанических
порядка
выше
любых фациальных
бассейнов.
скорости моделей.
изменений,
обусловленных глобальной тектоникой.

77. Биологическая активность

Характер,
Растительный
Бактерии
Коралловые,
Планктонные
Роль
Хотя
биота
бактерий
имеют
интенсивность
мшанковые,
влияет
покров
в особенно
наформировании
суше
все
водорослевые
микроорганизмы
участвует
обстановки,
и большое
места
и
в
формировании
значение
проявления
иные рифы,
(фораминиферы,
преобразовании
биологический
в формировании
а биологической
также
осадков
радиолярии,
почвы
фактор
накопления
также
почв
и велика.
диатомеи
активности
как
подавляет
мощных
агенты
имеет
и
эрозионную
выветривания,
постоянно
толщ обеспечивают
др.)
первостепенное
растительных
менялись
деятельность
окисления
значение
остатков,
впостоянный
ходе
и дождевых
восстановления
эволюции.
при
представляют
изучении
«дождь»
вод,
При
плоскостного
железа,
сравнении
собой основные
пелагического
пелагических
а также
древних
смыва
обстановок
восстановления
осадочного
элементы
ииветров.
современных
и материала
органогенной
карбонатных
сульфата.
фаций
в
или
седиментации.
океанах
отложений
древних
и озерах.
мелководных
фаций из
морей.
разных систем
необходимо знание современной биосферы.

78. Химия вод

Уровень
Вариации
Химическийнасыщения
Океаническая
Химические
свойства
температуры
состав
циркуляция,
водвод
вод
являются
приводящая
и контролирует
карбонатом
солености
главнымк
определяются
кальция
формирование
подъему
контролирующим
определяет,
богатых в
питательными
фактором
карбонатов
будут
значительной
ли
фаций
карбонатные
веществами
и озерных
других
мере
климатической
скелеты
хемогенных
вод,
отложений.
обусловливает
организмов
илизональностью
биохемогенных
локальное
корродироваться
и колебаниями
осадков.
накопление
и
климата.
растворяться,
некоторых типов или
биогенных
будутилов,
сохраняться,
фосфатов
возможно
и диатомитов.
с дополнительным выпадением
хемогенного карбоната.

79. Вулканизм

Возникновение
В
Вулканическая
озерах
пелагических
может наблюдаться
обстановках
вулканических
деятельность
значительную
прямая
гор
служит
связь
и
роль
островов
локальным
отлагающихся
играют
приводит
внутрибассейновым
выщелачивание
осадков
к быстрой
с источником
составом
горячих
смене
базальтов
фациальных
твердого под
вулканических
и условий,
продуктов.
растворенного
действием
в первую
морской
осадочного
очередь
воды,к
формирование
изменению
материала. глубины
глинистых
моря. минералов путем
химического обмена между вулканитами и
морской водой, разгрузка обогащенных
металлами гидротермальных растворов.

80. Научное и практическое значение литологических исследований

Литология – одна из основных научных
дисциплин геологического цикла. Она
является основой для воссоздания истории
развития
стратисферы
–
осадочной
оболочки Земли.
Литология тесно связана с учением о
месторождениях полезных ископаемых в
осадочных породах.
Осадочные
породы
часто
являются
вместилищем полезных ископаемых или
сами являются полезным ископаемым.

81. Выводы

1. Реконструкция прошлых обстановок
осадконакопления основана на принципе
актуализма.
2. Конкретную обстановку осадконакопления
отражает фация — тело горной породы со
специфическими особенностями.

82. Выводы

3. Фация может быть выделена:
по цвету,
характеру слоистости,
составу,
структуре,
ископаемым остаткам,
осадочным текстурам
и,
конечно,
по
признаков.
совокупности

83. Выводы

4. Фации могут быть разделены на
субфации
или
сгруппированы
в
ассоциации или комплексы.
5.
Фации,
залегающие
согласно
в
вертикальном разрезе, формировались в
соседних по латерали обстановках.
6. Интерпретация фаций основана на
использовании упрощенных типовых
моделей.

84. Выводы

7. Осадочные фации можно разделить на
массовые и редкие.
8. И те, и другие могут образоваться как в
результате нормальной седиментации, так
и под действием катастрофических
процессов.
9. Под земной поверхностью фации
выделяют по сейсмическим отражениям,
каротажу, керну и шламу.

85. Выводы

10. Распространение фаций зависит от таких
факторов, как
1) процессы осадкообразования,
2) поступление осадочного материала,
3) климат,
4) тектоника,
5) изменения уровня моря,
6) биологическая активность,
7) химия вод,
8) вулканизм.