3.3 Метаморфические горные породы

Метаморфизмом называется изменение и преобразование горных пород под влиянием эндогенных сил. Главными факторами метаморфизма являются температура, давление и растворы, циркулирующие в трещинах и порах горных пород.

Наиболее распространенными являются региональный и контактовый метаморфизм (табл. 6).

Региональный метаморфизм возникает за счет прогревания эндогенным теплом и давления вышележащих толщ больших площадей горных пород. В процессе регионального метаморфизма образуются такие породы: глинистые сланцы (филлиты), слюдяные сланцы, хлоритовые сланцы, тальковые сланцы, кварциты, гнейсы и мраморы.

Контактовый метаморфизм происходит на контакте горных пород с внедрившимися магматическими породами за счет высокой температуры и привноса минерального вещества. Поэтому выделяют термальный (только воздействие температуры) и метасоматический (привнос различных элементов растворами) метаморфизмы. В процессе термального метаморфизма без привноса вещества образуются роговики (роговиковые и узловатые сланцы), с привносом вещества – скарны и серпентиниты (змеевики).

Метаморфические горные породы сохраняют форму залегания исходных пород – пласты, линзы, жилы и т.д.

Наиболее типичными текстурами являются сланцеватая (линейное или взаимнопараллельное расположение пластинчатых или удлиненных зерен), полосчатая (чередование полос различного состава) и массивная (однородное строение).

Таблица 3 – Классификация обломочных осадочных пород

Таблица 4 – Классификация химических осадочных пород

Таблица 5 – Характеристика органических осадочных пород

Таблица 6 – Классификация метаморфических пород

4 Определение времени в геологии. Геологическая шкала времени

Геология занимается установлением относительного (относительная геохронология) и абсолютного возраста (абсолютная геохронология) событий.

4.1 Методы относительной геохронологии

4.1.1 Палеонтологический метод определения возраста горных пород

Палеонтологический метод основан на изучении окаменелостей, отпечатков, остатков твердых и мягких частей вымерших организмов.

Окаменелости – органическое вещество скелетных остатков растворяется и выносится подземными водами, а образовавшаяся пустота заполняется карбонатным, кремнистым и др. материалом. Они могут быть представлены ядрами или слепками, сохраняющими форму раковинки. На горной породе сохраняются отпечатки наружных покровов организмов – створки раковин, листья растений и др. В ископаемом состоянии распространены твердые скелетные части организмов (кости позвоночных животных, раковинки моллюсков, чешуя рыб и др.) или мягкие части организмов (мерзлые грунты Сибири, Якутия, мамонты с кожей, шерстью и растительностью в желудке).

Изучение остатков вымерших организмов показало, что низкоорганизованные примитивные формы животных и растений встречены в древних слоях земной коры, в более молодых – высокоорганизованные. Организмы, остатки которых широкое вертикальное (временное) распространение в разрезе земной коры (напр., от кембрия до наших дней), называются долговечными. Они не используются для установления возраста. Те животные и растения, которые живут в течение короткого промежутка времени, т.е. имеют небольшие вертикальные временные распространения, но широкое географическое развитие, встречаясь в различных удаленных друг от друга районах, называются руководящими окаменелостями (формами).

Споро-пыльцевый метод – изучение остатков спор и зерен пыльцы, которые устойчивы и разносятся ветром.

Изучение распределения руководящих окаменелостей в различных толщах земной коры с целью установления их относительного возраста называется палеонтологическим методом (рис. 9).

4.1.2 Стратиграфический метод определения относительного возраста.

Часто горные породы не содержат органических остатков, т.е. являются немыми. В этом случае их возраст определяют по взаимному соотношению и последовательности залегания (рис. 10). В этом случае играет роль состав пород (петрографический метод).

4.1.3 Палеомагнитный метод определения относительного возраста

Палеомагнитный метод основан на способностях горных пород сохранять характер намагниченности той эпохи, в которую они образовались. Магнитное поле Земли обусловлено конвективными токами вещества в ядре и мантии, генерирующими магнитное поле. По непонятным причинам во времени магнитное поле через различные интервалы меняет полярность (знак), северный полюс меняется местами с южным. Фиксируя в горных породах интервалы прямой и обратной намагниченности, появляется возможность проведения корреляции по намагниченности.

Рисунок 9 – Некоторые руководящие формы ископаемых организмов

Рисунок 10 - Примеры использования петрографического метода для установления последовательности образования пород: - I-III – маркирующий горизонт – пласт 6; IV – смена возраста пласта при перемещении береговой линии (а, б, в – разновозрастные уровни); V – верхний пласт моложе нижнего; VI – интрузия 2 моложе интрузии 1; VII-VIII - установление структурных этажей 1,2 (а – гнейсы, б – песчаники, в – амфиболиты, г – аргиллиты); IX-XI – установление взаимоотношений с интрузией (IX – граниты 2 моложе толщи сланцев 1; X – конгломераты 3 с галькой гранитов обнажены на задернованном склоне; XI – общая последовательность в залегании пород)

4

-

.2 Методы абсолютной геохронологии

Методы установления абсолютного возраста основаны на изучении скорости распада радиоактивных элементов, которая происходит самопроизвольно и равномерно, не зависит от изменения окружающей среды.

Наиболее распространен свинцово-гелиевый метод, при котором конечными продуктами распада являются уран и торий:

1 г U дает в год 9 ^. 10^-6 см³ гелия и 7,4 ^.10^-9 г свинца

или ,

где А – возраст породы;

m – содержание U, г;

n – содержание He, см³;

n¹ – содержание Pb, г.

Известен также калий-аргоновый (при распаде K появляется Ar), рубидиево-стронциевый (RbSr) и радиоуглеродный (для молодых образований – не старше 50 тыс.л.).

Возраст наиболее древних пород 4,5-5 млрд. л., возраст Земли 5,0 млрд. л. (по А.П. Виноградову).