Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Характеристика слоистых толщ

Характеристика слоистых толщ

12.10.2017

Выделение и описание слоистых структур Земли лежит в основе тектонических исследований, так как, во-первых, только путем изучения слоистой структуры можно установить последовательность событий, определяющих развитие структуры гипергенной оболочки, во-вторых, вся совокупность тектонических форм может быть представлена как усложнение слоистой структуры. Закономерности в последовательности напластования слоистых толщ дают основание для восстановления геологической истории и построения общей стратиграфической шкалы.
Слоистая структура является одним из атрибутов планетарного уровня организации вещества. Понятие это значительно шире, чем представление о строении накопившихся на земной поверхности и распределенных по ней в соответствии с действием гравитационных сил толщ осадочных и вулканогенных пород. Слоистое строение характерно не только для гипергенной оболочки. Атмосфера расслоена по плотности, температуре, электрическим характеристикам, химическому составу; стратифицированными бывают и водные массы. Черноморские, беломорские, балтийские воды, например, имеют значительное различие солености на разных глубинах. Для теплого Японского моря существует даже понятие «глубинная Арктика». В тропическом поясе температура воды на наибольших глубинах близка к 0 °С. Во всех этих и многих других распределениях слоев проявляется действие силы тяжести. Слоистая структура атмосферы и гидросферы неустойчива, слои же гипергенной оболочки «консервируют» следы воздействия земного поля силы тяжести, существовавшего во время формирования этих слоев. Если даже сузить предмет рассмотрения только до «слоев земных», охватывающих гипергенную оболочку и подстилающие ее массы, понятие «слоистая структура» остается достаточно многогранным.
Обычно слоистость определяется поверхностями напластования и литологическими разделами, наблюдаемыми в обнажениях или в разрезах скважин. Однако слои можно выделять и по другим признакам — по электрическому сопротивлению (электрокаротаж), по скорости прохождения упругих волн, по биостратиграфическим (палеонтологическим) характеристикам. Если понимать слоистую структуру в таком обобщенном смысле, то она свойственна земному шару в целом (сферической слоистой структуре планеты, земной коре, гипергенной оболочке и отдельным толщам, участвующим в ее строении).
Слоистая структура охватывает огромный диапазон от первого (наиболее мощный слой — мантия мощностью 2700 км) до десятого порядка размера входящих в нее слоев. К одиннадцатому порядку относится микрослоистость (слои толщиной менее миллиметра). Слой и любая совокупность смежных слоев, которая объединена общими значениями каких-либо свойств вещества и, следовательно, может быть также выделена как слой, представляет собой элемент слоистой структуры.
Слоистая структура связана с гравитационным распределением вещества в геологическом пространстве. Так, формирование слоистой структуры может происходить в результате фазовых изменений и изменений напряженного состояния вещества на глубине, глубинных перемещений (течения вещества), гравитационной дифференциации вещества при застывании плутонов, расплывания вещества на поверхности Земли в виде лавовых и грязевых потоков, осаждения из растворов, распределения вещества на поверхности Земли водными и воздушными потоками и ледниками, расселения организмов и осаждения космических частиц на поверхности планеты.
Слоистые структуры (слоистость), создаваемые глубинными изменениями и перемещениями вещества в земной коре и мантии, могут быть в известной степени неустойчивыми, т. е. положение их может изменяться в связи с гравитационным режимом течения, изменением фазовых, напряженных и агрегатных состояний. Об этом, например, говорит соответствие между неотектоническими движениями и гравитационным полем.
Существование слоистых структур «неподвижных» и «подвижных» относительно био-литостратиграфических границ особенно подчеркивает необходимость использования принципов специализации во всех построениях, касающихся слоистой структуры.
Расчленение разреза есть разбиение геологического пространства (в данном случае одномерного) на геологические тела или выделение геологических тел. Разрезы могут расчленяться по разным специализациям. Несколько последовательно расположенных простых слоев могут быть по общим признакам объединены в сложный слой (сложное тело). Выделенные таким образом сложные слои могут быть объединены в сложные слои большого объема и так далее. В результате такого последовательного объединения слоев может быть установлена иерархия слоев. Положение слоя в иерархии представляет его ранг. В литостратиграфической иерархии слоев комплекс является слоем высшего ранга; следующие более низкие ранги будут соответствовать серии, свите, пачке, горизонту и слоям или эпейролитеме, эврилитеме, комплексу, синклезу, свите, подсвите, звену или же подсерии, толще, свите, подсвите, ступени, пачке, пласту. Периодическое повторение в разрезе определенной и ограниченной последовательности слоев различного литологического состава носит название ритмичности или цикличности.
В биостратиграфической иерархии принято выделять группы, системы, отделы, ярусы, подъярусы, зоны.
Объединение слоев в сложные слои, установление их иерархии и рангов позволяет находить такие элементы слоистой структуры, которые отвечали бы масштабу тектонического исследования. Например, при изучении строения нефтяной залежи и составлении ее карт и разрезов часто имеет значение выделение слоев мощностью в несколько сантиметров или дециметров. При решении же вопросов, связанных с тектоникой обширных областей, например платформ, принимаются во внимание только сложные слои высших рангов. Группирование слоев в ритмы и циклы не только представляет собой один из способов перехода к слоям высших рангов, но и является средством исследования периодических процессов, влияющих на осадконакопление и слоеобразование.
Важнейшей задачей при изучении слоистой структуры является стратиграфическая корреляция.
Сравнительно редко можно наблюдать слой целиком; обычно разобщенные участки слоя описываются в отдельных естественных обнажениях, горных выработках и скважинах. Чтобы выяснить положение слоя на всем его протяжении или на некотором участке, проводят стратиграфическую корреляцию. Прежде всего надо определить специализацию, по которой выделено тело. Для отнесения различных слоев в разных разрезах к одному и тому же геологическому телу коррелируемые слои должны быть выделены по одной и той же процедуре. Основой стратиграфической корреляции является отождествление маркирующих тел, не повторяющихся в разрезе.
Понимание термина «стратиграфическая корреляция» неоднозначно. В исследовании слоистости и вопросов ее синхронизации основная роль принадлежит Н.А. Головкинскому. Он считал, что общепризнанное убеждение в последовательности образования друг на друга налегающих слоев неверно и что следует различать понятия о хронологическом, стратиграфическом, петрографическом и палеонтологическом горизонтах. Все эти понятия объединяются понятием «геологический горизонт», что означает направление, соединяющее такие части формаций, которые аналогичны в одном из названных отношений.
Следует различать два вида стратиграфической корреляции: во-первых, собственно стратиграфическую корреляцию геологических тел (слоев) и границ, что соответствует прослеживанию «стратиграфического горизонта» Н.А. Головкинского, и, во-вторых, хронологическую корреляцию или синхронизацию.
Важным в стратиграфической корреляции является прослеживание тел и границ по несобственным признакам (т. е. по признакам, отличным от тех, по которым эти тела и границы выделены) на основе корреляционных отношений между собственными и несобственными признаками. Примером служит прослеживание литологических границ по электрическим или магнитным свойствам, биостратиграфических границ — по литологическим свойствам, прослеживание сейсмической границы — по гравиметрическим данным на основе графиков корреляционные зависимостей.
Под стратиграфическими границами мы понимаем границы в слоистой структуре любой специализации, т. е. проведенные по любому набору признаков. В этом смысле глубинные скоростные границы тоже представляют собой стратиграфические границы, с которыми, однако, нельзя связывать ретроспективные реконструкции.
С несоответствиями разбиений пространства по палеонтологическим и по литологическим признакам связано «возрастное скольжение» литологических границ. Если одна из границ, обычно биостратиграфическая, принимается за «поверхность одновозрастности», то пересекающаяся с ней неизбежно должна квалифицироваться как «скользящая по возрасту» (рис. 4).

Слои разной специализации находятся в произвольных соотношениях, т. е. они могут пересекаться, но могут и не пересекаться. Учитывая, что для корреляции полезны только такие специализации, при помощи которых могут быть проведены границы, не пересекающиеся с «собственными» границами, и что такие специализации могут быть найдены, следует поставить вопрос об отборе таких полезных несобственных специализаций.
Методика отбора полезных специализаций, основанная на теории отношений и использовании матриц, была предложена автором и Ю.С. Салиным. В самом общем виде подход может быть описан следующим образом. Есть два разреза, в которых выделены одномерные тела. Принимается, что заданная целевая специализация — литологическая. Коррелированы, объединены в одно и то же непрерывное двумерное тело в соответствии с принятым определением понятия «геологическое тело» могут быть только одномерные тела разных разрезов, имеющие один и тот же литологический состав. Так обстоит дело при прослеживании толщ, свит, пластов.
Разновозрастность геологических объектов традиционно определяется на основе закона Стено: выше — значит моложе. Одновозрастность определяется на основе закона Смита: сходство по палеонтологическим признакам может быть истолковано как возрастная эквивалентность. Ho даже если сопоставляемые отложения и не содержат ни одной окаменелости, геолог все равно выделяет и прослеживает от разреза к разрезу одновозрастные группы слоев, толщи, свиты. При этом он руководствуется литологическим сходством. Закон, позволяющий синхронизировать разрезы по литологическим признакам, обычно связывается с именем А.Г. Вернера.