Эволюция осадочного процесса

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ФБГОУВПО «УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА  им. М. С. ГУЦЕРИЕВА

КАФЕДРА ГЕОЛОГИИ  НЕФТИ  И  ГАЗА

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

на тему:

Эволюция осадочного процесса

 

 

 

 

                                                         Выполнил:                  Сполохов Е.В.

                                                                    студент группы: 130101-21

                                                              Руководитель: доцент кафедры ГНГ

                                                                                   к.г.н. Сергеев А. В.

 

 

 

Отчет защищен             «______»____________20__г.

 

 

С оценкой                      ________________________               ________  

                                                                                                          подпись

                                                                     

 

Ижевск  2013

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………….….…....3

1. Понятие об эволюции осадочного процесса ….………………….…...….....4
2. Формирование геологических тел осадочного происхождения……….......6
3. Эволюция внешних геосфер Земли………………………………….…...….9

3.1. Эволюция атмосферы………….………………………………...…...…..9

3.2. Эволюция гидросферы ……………..…..…………….….......................12

3.3. Эволюция земной коры……..…………………………………………..15

3.4. Эволюция органического мира…………..…….………........................17

4. Эволюция осадконакопления …...………………………….........................19

4.1. Эволюция железистых образований……...……………………..……..19

4.2. Эволюция пород карбонатного и глинистого состава…..…….…...…21

4.3. Эволюция каустобиолитов…………………..………….…………...…25

4.4. Эволюция некоторых типов и формаций осадочных пород…………27

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………..………………………………………29

Список литературы…………..…………………………………………………..30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность курсовой работы напрямую связана с выбранным объектом изучения, с подробным изучением его составляющих частей, а также с обобщением и пополнением ранее существовавшего научного материала по выбранной теме.

Тема: «Эволюция осадочного процесса» является общей и наиболее обобщенной для дисциплины литология. Раскрыть ее возможно лишь проанализировав имеющийся научный материал и применив знания многих научных дисциплин геологического цикла, таких как: общая геология, петрография, минералогия, геохимия, историческая геология, палеонтология, стратиграфия, литология и др. Это, несомненно, позволяет достичь целей курсовой работы:

1. Обобщение знаний по литологии.
2. Углубленное изучение эволюции осадочного процесса.

В рамках поставленных целей необходимо решить следующие задачи:

1. Раскрыть смысл темы: «эволюция осадочного процесса».
2. Показать общий ход литогенеза.
3. Рассмотреть эволюцию внешних геосфер Земли.
4. На примере некоторых типов осадочных пород показать эволюцию осадочного процесса.

1. Курсовая работа выполнена на основании изучения научной литературы, прямым или косвенным образом затрагивающая выбранную тему.  
   Понятие об эволюции осадочного процесса

Образование осадочных пород на протяжении геологической истории Земли происходило в обстановке постепенного и постоянного изменения формы движения планеты, тектонической активности, физических условий в ее недрах и на поверхности, развития органического мира. Все это вызывало определенные качественные и количественные изменения в составе возникавших осадков.

Развитие происходит от низшего к высшему, от простого к сложному. Новое возникает на базе уже существующего, достигнутого ранее на предыдущих этапах развития. Иначе говоря, новое является более высокой ступенью по сравнению со старым на пути поступательного развития.

Согласно принципу актуализма, введенным в геологию Ч. Лайелем (1830—1833 гг.), в геологическом прошлом действовали те же силы и с такой же интенсивностью, как в настоящее время, а ход геологических процессов был таким же, как сейчас. Но нельзя автоматически переносить условия образования современных осадков на древние отложения. выявление геологических обстановок по материалам изучения современных отложений возможно, но необходимы «поправки на время».

Рассматривая актуализм как метод исследования, Н. М. Страхов отмечал его ограниченную применимость к различным сторонам геологической жизни Земли. Он считал, что метод актуализма в литологии может быть использован при изучении осадочного процесса в фанерозойское время — от (500—600)·106 лет до современности. На более древние осадочные образования распространение метода нецелесообразно в связи с эволюцией форм осадочного процесса и, как следствие, возможными большими погрешностями.

Практически эволюция осадочного процесса заключается в том, что со временем образование одних осадков постепенно затухает, но взамен из тех же компонентов образуются другие, отличающиеся по минеральному составу, строению и физико-химическим свойствам. Такие преобразования обусловлены всем ходом развития Земли и связаны с эволюцией ее внешних оболочек, атмосферы, гидросферы, литосферы, а позднее и биосферы [4].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Формирование геологических тел осадочного происхождения

Осадочные породы определяются как геологические тела, существующие в термодинамических условиях верхней части литосферы. Образуются они путем преобразования скоплений продуктов выветривания, жизнедеятельности организмов, материала вулканических извержений, заимствованного из атмосферы, биосферы и космоса.

В определении понятия «осадочная порода» вкладывается представление об источнике осадочного материала, способах его происхождения, условиях накопления и бытия.

Как правило, осадки, из которых образуются осадочные породы, представляют собой рыхлый материал, накапливающийся на поверхности Земли и водных бассейнах (океаны, озера, моря) зона осадкообразования включает в себя гидросферу Земли, нижнюю часть атмосферы и верхнюю часть литосферы (земная кора). Но осадки это лишь исходный материал для образования осадочных толщ.

Породообразование процесс длительный состоящий из нескольких этапов. Общая упрощенная схема образования осадочных пород приведена ниже.

Исходные продукты возникают в процессе выветривания кристаллических и других пород, поступают в сферу осадконакопления при вулканических извержениях, в результате техногенеза. Продукты выветривания под действием биологических, атмосферных агентов и водные компоненты образуют грубодисперсные (обломочные) системы, взвеси, суспензии, коллоидные, истинные растворы и вовлекаются в перемещение – транспортировку. Перемещение исходного вещества по поверхности Земли происходит под действием воды, ветра, льда, гравитации, живых организмов, а в последнее время и человека. Транспортировка завершается осаждением переносимого материала с образованием осадка. Стадия переноса и осаждения вещества называется стадией седиментогенеза, или просто седиментогенезом.

Седиментогенез это сложное явление. Оно включает механическую, химическую дифференциацию и интеграцию продуктов выветривания в процессе переноса и осаждения, образование и разрушение коллоидных и ионных систем. Источником вещества при образовании осадка могут быть продукты эксплозивной и экструзивной вулканической деятельности, подводного и надводного вулканизма, соединения, элементы, попадающие на поверхность и в приповерхностную зону при хозяйственной деятельности человека (техногенез), а также из космоса.

Накопившиеся осадки обычно еще не являются горной породой. Рыхлый иногда полужидкий осадок в стадию диагенеза превращается в уплотненную структурированную осадочную породу. Диагенез включает значительную группу процессов преобразования осадочного материала, сочетание и содержание которых зависит от условий осадконакопления, параметров и типа обстановки седиментации. Основные процессы диагенеза: уплотнение породы, удаление воды, старение коллоидов, разложение неустойчивых минералов, синтезирование новых, перераспределение вещества в процессе породообразования.

Седиментогенез и диагенез по Н. М. Страхову составляют содержание литогенез. Литогенез определяется совместным действием таких факторов, как климат, рельеф, геотектонический режим территории, космический, техногенный факторы, и протеканием в разнообразных природных обстановках. Действие этих факторов определяет тип литогенеза.

Различные авторы, выделяя типы литогенеза, решающее значение, как правило, придают одному из них.

Н. М. Страхов на 1-ое место ставит климатический фактор и выделяет нивальный, аридный, и гумидный типы литогенеза. Четвертый тип литогенеза, эффузивно-осадочный, выделен Н. М. Страховым по источнику вещества для образования породы. Им же в 1976 г. обосновано обособление океанического типа литогенеза.

По завершению стадии литогенеза сформированная осадочная порода подвергается последующим преобразованиям, составляющим содержание стадий катагенеза и метагенеза.

Относительно наименований и содержания этих стадий в литературе нет однозначного мнения. Катагенез большинством литологов понимается как стадия существования сформированной горной породы после завершения диагенеза, но до начала метаморфизма. Это совокупность физико-химических процессов, протекающих в условиях низких температур и давлений обычно при участии водной составляющей покрова. В стадии катагенеза в цементе присутствуют глины, отмечается высокая пористость, сохраняются первичные структуры и текстуры.

Метагенез по Н. М. Страхову, Н. Б. Вассоевичу объединяет совокупность процессов начального метаморфизма в нижней части стратисферы с перекристаллизацией минеральных составляющих и со значительным увеличением степени литификации пород. Стадия характеризуется массовым растворением обломочных зерен кварца, полевых шпатов, обломков горных пород, гидрослюдизацией и хлоритизацией глинистого вещества, перекристаллизацией пелитоморфных и зернистых карбонатов и т.п. Заметно уменьшается пористость до 3-5%. Появляются конформные, регенерационные структуры в перекристаллизованных известняках [1,4].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Эволюция внешних геосфер Земли

3.1.  Эволюция атмосферы

Атмосфера Земли по современным представлениям, возникла из продуктов дегазации верхней мантии при ее зонной плавке. Из недр планеты выделялись пары воды, углекислота, окись углерода, водород, аммиак, сероводород, метан, хлористый водород и некоторые другие газы, которые и образовали первичную атмосферу. Ее состав существенно отличался от современной. По-видимому, первичная атмосфера Земли по составу была близка к современной газовой оболочке планет земной группы (табл. 1).

Таблица 1

Состав атмосферы планет, %

Газы атмосферы	Венера	Земля	Марс
Азот 2 Кислород  Углекислый газ  Аргон  Пары воды  Прочие	2 0.1 97 — 0,01 1	78,084 20,946 0,033 0,934 1—7 0,003	2—3 0,1—0,4 95 1—2 0,2 ?
Давление, гПа	91170	1013	6.1

Последующее существенное понижение содержания углекислого газа в атмосфере Земли может быть объяснено переходом его в связанное состояние.

Огромное количество CO2 вошло в состав карбонатных минералов, главным образом кальцита и доломита, которые, как известно, образуют мощные толщи (в сотни и даже тысячи метров) известняков, доломитов, мела. Кроме того, углерод, входящий в состав CO2,— один из основных компонентов углеводородов, каменных углей, горючих сланцев, торфа и т. д. Повышение доли азота и кислорода в атмосфере в значительной мере произошло из-за перехода углекислоты из атмосферы в связанное состояние. Кроме того, в результате фотосинтеза зеленые растения извлекают углерод из углекислого газа и освобождают кислород. Приближенные расчеты свидетельствуют о сходстве первичной атмосферы Земли и современной атмосферы Венеры.

 Изменение содержания углекислоты в атмосфере Земли оказало огромное влияние на физико-химические и биологические процессы. Известно, что углекислый газ и пары воды адсорбируют инфракрасную радиацию, создавая так называемый парниковый эффект. Подсчитано, что увеличение содержания этого газа в атмосфере в 3 раза по сравнению с современным должно повысить среднюю годовую температуру на поверхности Земли на 7,3—9,3 °C. По расчетам, содержание углекислоты в атмосфере на протяжении фанерозоя существенно колебалось (рис. 1), имея явную тенденцию к понижению.