Тектонические дизъюнктивные нарушения горных пород

Разрывные или дизъюнктивные деформации в горных породах возникают в случае проявления хрупких нарушений вследствие воздействия сил растяжения, сжатия или изгиба. Трещины характеризуются нарушением сплошности горных пород, но при этом значительных перемещений не наблюдается. Совокупность трещин называют трещиноватостью.

К главным элементам трещин относятся стенки трещин и зияние. Существуют различные морфологические классификации трещин. Трещины подразделяются на следующие типы: открытые, закрытые, тонкие, скрытые, плоские, ровные, неровные, волнистые, ступенчатые, коленобразные и др. По отношению к слоям осадочных толщ выделяют внутрислоевые и сквозные секущие трещины. По отношению к залеганию (напластованию) слоев существуют:

1. пластовые, расположенные параллельно слоистости;

2. продольные – параллельные по простиранию и согласные либо несогласные по падению слоев;

3. диагональные, проходящие под углом к простиранию и падению слоев;

4. поперечные, расположенные под прямым углом к простиранию слоев.

По углу падения трещины могут быть вертикальными (80–90^о), крутыми (45–80^о), пологими (10–45^о), слабонаклонными и горизонтальными (0–10^о).

Относительно различных типов складок трещины также классифицируются:

1) по отношению к простиранию линейных складок трещины могут быть продольными, поперечными и косыми;

2) по отношению к брахиформным складкам кроме перечисленных типов трещин выделяют также радиальные и концентрические.

Трещины образуют системы. Интенсивность трещиноватости характеризуют удельная трещиноватость и частота трещин. Удельная трещиноватость– это количество трещин на единицу площади. Частота трещин– это кратчайшее расстояние между плоскостями трещинами в единой системе. Частота трещин измеряется величиной от долей миллиметров до десятков сантиметров, а иногда и метрами.

Пересекающиеся системы трещин расчленяют породы на блоки, называемые отдельностью. Отдельность бывает плитчатой, пластовой, столбчатой, призматическая, кубическая, параллелепипедальной, шаровой, глыбовой и т. п. Трещины со следами скольжения называют зеркалом скольжения.

Строение и состав мантии и ядра земли

Состав мантии сложен и, по-видимому, неоднороден в различных слоях. Прямые, но неполные данные имеются лишь O COC-тфЯе слоя В, распространенного до глубин 400 км. К этим данным относятся: 1) отдельные выходы на поверхность континентов основных магматических пород, главным образом перидотитов; 2) наличие включений ультраосновных пород в базальтовых лавах вулканов; 3) состав пород, собранных путем драгирования в океанских зонах разломов; 4) состав пород, слагающих алмазоносные кимберлитовые трубки на континентах; 5) состав каменных метеоритов. Важное значение имеют экспериментальные исследования минералов и горных пород при высоких температурах и давлениях. Основываясь на всех этих данных, большинство исследователей склонны считать, что верхняя мантия состоит из ультраосновных магматических пород, различных, .видов перидотитов, главными минералами которых являются оливин, а также пироксены и гранаты. Гранатовые перидотиты как главные породы слоя К верхней мантии соответствуют основным геофизическим показателям — плотности, скорости распространения сейсмических волн, — отмечаемым ниже границы Мохоровичича. Особенно важное значение имеют данные по кимберлитовым алмазоносным трубкам, где помимо гранатового перидотита имеются включения пород, называемых зклогитами. По составу эклогит близок к основной глубинной магматической породе габбро, но-резко отличается от него плотностью (3, 35—4, 2 г/см3) и скоро стью распространения сейсмических волн. Такое уплотнение основных пород возможно только при больших давлениях, которые должны наблюдаться на глубине 40 км и более. По довременным данным алмазоносные эклогиты и алмазосодержащие s гранатовые перидотиты попали в кимберлитовые трубки с глубин не менее 150 и даже 200 км.
В слое С верхней мантии (слой Голицына) — области наиболее быстрого нарастания скорости сейсмических волн и давления, — по-видимому, происходят существенные фазовые, полиморфные превращения вещества, что доказывается и экспериментальными данными. Так, обычный кварц с четверной координацией и плотностью 2, 53 г/см3 при больших давлениях переходит в более плотную модификацию — стишовит — с шестерной координацией (т. е. каждый ион кремния окружен шестью анионами кислорода вместо четырех в обычном кварце) и плотностью» 4, 25 г/см3. Уплотнение и изменение структуры может произойти и с железисто-магнезиальными силикатами. Предполагается, наконец, что с увеличением глубины в слое Сив нижней мантии возможен распад всех железисто-магнезиальных силикатов на простые окислы, характеризующиеся плотнейшей упаковкой. При распаде силикатов на окислы могут образовываться MgO (периклаз), Al2O3 (корунд), Fe2O3 (гематит), TiO2 (рутил), SiO2: (стишовит) и др. Несколько иное объяснение (Магницкий, 1965) сводится к предположению, что в слое С и подстилающей нижней мантии происходит переход от преобладающего ионного типа связей к ковалентним связям. Для примера берется тот же форстерит Mg2[SiO4]. При переходе в ковалентную связь ионные радиусы Mg2+ (0, 074 нм) и О2- (0, 136 нм) изменяются. Ионный радиус Mg2+ увеличивается до 0, 14 нм, а кислорода уменьшается до 0, 055 нм. В этом случае расстояние Mg-O изменяется от 0, 21 до 0, 195 нм и будет иметь место скачок плотности до 18%. Состав ядра Земли. Вопрос о составе и физической природе ядра Земли еще более сложен. Как уже было сказано, ядро состоит из большого, эффективно-жидкого внешнего ядра и малого твердого внутреннего (см. рис. 2.3), что четко выделяется по сейсмическим данным. Ядро Земли имеет большую плотность и высокую металлическую электропроводность. Исходя из этого уже давно была высказана мысль, что ядро состоит из железа с примесью никеля. При этом проводилась аналогия с железными метеоритами. Таким образом, резкая граница между мантией и ядром объясняется изменением состава вещества. Однако экспериментальные исследования показали, что при давлениях, существующих у границ ядра, плотность железа получается очень большой, намного превышающей расчетные величины, полученные исходя из средней плотности Земли. В свете современных данных плотность земного ядра на 10% ниже плотности железоникелево-го сплава при температурах и давлениях, господствующих в ядре. На основании этого высказывается предположение, что кроме никелистого железа в ядре должны быть какие-то легкие элементы, к которым могут быть отнесены кремний или сера. В настоящее время многие исследователи склоняются к тому, что ядро состоит в основном из железа с примесью никеля и серы. Не исключается возможность присутствия и других элементов (или кислорода, или кремния). Вместе с тем существуют и другие точки зрения о составе и состоянии вещества внешнего ядра Земли. Так, предполагается, что, наиболее вероятно, внешнее, ядро состоит из окисла железа (FeO), которое испытывает не только плавление, но и фазовый переход в более плотную металлическую фазу.. Такие фазовые переходы при давлениях МО11 Па были установлены для окислов экспериментальным путем (Л. Ф. Верещагин и др.). При этом наблюдалась внезапная перестройка атомов в новую структуру высокой плотности и большой энергии связи между атомами.

Типы морских осадков

Весь обломочный материал, приносимый в моря и океаны реками, ледниками, ветром, а также обрушающийся в результате абразии разносится внутри водных бассейнов и откладывается.

По генезису выделяется несколько типов морских осадков.

1. Терригенные.

Образуются за счет разрушения горных пород суши и последующего их сноса реками в океан (галька, гравий, песок, глина).

2. Биогенные. Формируются на океаническом дне за счет отмерших организмов, главным образом их скелетов – раковин, радиолярий, диатомовых водорослей и т.д. (известковые, кремнистые).

В океанах присутствует огромное разнообразие организмов. По условиям обитания выделяются три группы организмов. Планктон (от греч. блуждающие) обитает до глубины 200 м. Они не имеют органов передвижения и держатся в воде во взвешенном состоянии, перемещаются волнами и течениями. Среди них выделяют фитопланктон (от греч. растение) – микроорганизмы диатомовые водоросли с кремнистым панцирем и одноклеточные известковые водоросли – кокколитофоры. Зоопланктон – мельчайшие животные фораминиферы с известковой раковиной и радиолярии с кремнистой раковиной. К нектону(от греч. плавающие) относятся свободно плавающие животные – рыбы, головоногие моллюски, морские млекопитающие. Бентос (греч. «бентос» –глубина) – организмы жизнь которых протекает на морском дне. Они подразделяются на прикрепленный бентос – колониальные кораллы, мшанки, губки, брахиоподы, гастроподы, пелициподы и др.; подвижный бентос представлен морскими ежами, червями, морскими лилиями – криноидеями.

Морские организмы в подавляющей массе относятся к бентосу (98 %) и только 2 % из 180 тыс. видов относятся к планктону и нектону. А также в морских водах обитает множество бактерий, играющих важнейшую роль в преобразовании осадков.

3. Хемогенные. Связаны с выпадением из морской воды некоторых химических элементов и соединений. Например, хемогенный известняк (CaCO₃) при высокой t на мелководной отмели, оолитовые фосфориты в пределах шельфа и склона, эвапориты – соли.

Они отлагаются в мелководных заливах в областях жаркого засушливого климата, которые периодически теряют связь с открытым морем, в результате чего увеличивается соленость. Примером в современно время является Красное море и залив Кара Богаз Гол на Каспие. Здесь образуются мирабиллит Na₂SO₄ ^. 2H₂O, бишофит CaNa₂(SO₄)₂, астраханит NaMg(SO₄)₂. При уменьшении поступления воды из Каспия начинает выпадать галит и другие хлориды. В геологической истории Земли известны эпохи существования солеродных бассейнов таких как Ангаро-Ленский, Припятский, Днепрово-Донецкий, Пакестанский, Волго-Уральский, Прикаспийский.

4. Вулканогенные. Накапливаются как в результате извержений на самом вулканическом дне, так и за счет тефры (твердого обломочного материала вулканов), приносимой ветрами после вулканических извержений на суше. Вулканогенные осадки фактически азональны. Они встречаются как в пределах неритовой (батиальной) так и абиссальной зон и образуют ореолы различной ширины вблизи надводных и подводных вулканов.

5. Полигенные. Образуются в результате многих факторов. Например, красная океаническая глина образуется как за счет переотложения глинистого материала суши, так и за счет образования глинистых минералов в океане из соединений Si и Al и обломков костей рыб, вулканических частиц, глинистых минералов эолового происхождения и т.д.

1. Литоральные или прибрежные осадки. (от лат. «литоралис» - берег). Образуются в приливно-отливной или прибойной зонах. Для этой зоны характерны галька, гравий, валуны, разнозернистые пески. На отмели формируются песчаные, реже галечниковые пляжи. Есть берега, затопляемые высокими приливами с болотной травой – марши и илистые побережья – ватты.

В тропиках на низменных берегах появляются мангровые заросли, корни деревьев возвышаются над дном на 1-2 м.

2. Неритовые (от лат. «нерита» - моллюск) или сублиторальные - осадки шельфа. Распространены в зоне глубины до 200, реже – 500 м. Здесь формируются разнообразные терригенные, органические осадки. Вынос материала реками является главным источником поступления терригенного материала в область шельфа (хотя часть его проскакивает шельф и разгружается на континентальном склоне). Исследования 1993 г. на шельфе Северного Ледовитого океана показали, что в морях господствуют не взвешенные, а растворенные формы соединений (в отличие от рек), потребляемые планктоном и переводимые в биогенную взвесь. Исследования Института океана РАН показали, что биогенного вещества в океане в 100 раз больше, чем терригенного, приносимого реками. Это так называемые маргинальные фильтры: по А.П. Лисицыну 93 % взвешенных частиц и 40 % растворенных накапливается на границе река-море, а также в эстуариях.

3. Батиальные осадки. (от греч. «батис» - глубина). Приурочены ко всем элементам континентального склона, включая его подножье, до глубины 2000-3000 м.

Глубоководное терригенное осадконакопление обеспечивается за счет сноса материала от размыва суши. Главными процессами при этом являются транспортировка, отложение и переотложение. Кроме рек терригенный материал попадает в океан за счет таяния айсбергов и попадания на дно ледниковых отложений; разноса пылеватого материала разного генезиса эоловыми процессами. Отложившийся на шельфе материал может перемещаться в более глубоководные части океана за счет сползания осадков с бровки шельфа, лавинной седиментации и гравитационных потоков, которые возникают за счет силы тяжести. Материковый склон по выражению А.П. Лисицына, гигантская фабрика гравипотоков. Среди них различают турбидные потоки, которые образуются в результате землетрясений у подножия континентального склона. Они формируют огромные конусы выноса или фены, распространяющиеся в область абиссальных глубин.

На пассивных континентальных окраинах развиваются осадочные отложения турбидиты – это мощные ритмично построенные флишевые толщи.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: