4. Формы залегания осадочных горных пород

Осадочные горные породы образуются на дне речных, озерных и морских водоемов путем осаждения минеральных частиц, приносимых с суши водными и воздушными потоками. Изначально имеют горизонтальные и близгоризонтальное залегание. Второй их особенностью является слоистое строение, обусловленное чередованием по вертикали слоев разного минерального, литологического состава, разной толщины.

Первоначально слои состоят из рыхлых пород (песок, ил), пропитанных седиментационными водами. Позже они уплотняются, обезвоживаются под давлением веса перекрывающих их слоев. Один слой от другого отличается, прежде всего, по литологическому составу, цвету, возрасту.

1. Горизонтальное залегание слоев.

Изначальное горизонтальное и близгоризонтальное залегание слоев сохраняется в регионах, где активные тектонические движения земной коры не происходили в течение длительного геологического времени. Такими регионами являются обширные платформенные территории, где слои горных пород слагают осадочный (плитный) чехол, толщина которого достигает нескольких километров.

При горизонтальном залегании каждый вышележащий слой моложе нижележащего слоя. Возраст слоев определяется по возрасту содержащихся в них палеонтологических остатков – фауны, микрофауны, остатков растений, спор, пыльца.

Таблица 7

Геохронологическая таблица, 1974 г.

Эра (группа)	Период (система)	Шкала абсолютного времени, млн. лет		Мощность по Северному Кавказу, м.
		Начало-конец	Продол- житель -ность
Кайнозойская	Антропоген (четвертичный период) Неоген Палеоген	0-2 2-26 26-65	2 24 39	1000-2000 1400-2500
Мезозойская	Мел Юра Триас	65-140 140-195 195-230	75 55 35	1700-1500 5000-5500 1500
Палеозойская	Пермь Карбон (каменноугольный) Девон Силур Ордовик Кембрий	230-285 285-340 340-410 410-440 440-500 500-570	55 55 70 30 60 70	2000-3000 5700 2200 1000-1500 3200
Протерозой-ская	Венд Рифей Средний протерозой Ранний протерозой	570-680 680-1600 1600 1900-2600	110 920 300 700
Архейская	Архей Катархей	2600-3600 >3600	1000

Границы между слоями не всегда бывают резкими и ровными. Толщина слоя по простиранию (в горизонтальном направлении) не сохраняется постоянной. Причинами выклинивания (исчезновения) слоя являются условия его формирования и последующего существования.

1. Слой исчезает в том месте, где он изначально не накапливался.

2. Слой исчезает там, где он разрушился (размылся) водными потоками после своего образования.

3. Слой по простиранию может менять свой литологический состав. Например, песчаный слой может постепенно глинизироваться и стать глинистым слоем. Такой процесс называется фациальным замещением слоя по простиранию.

4. Слой может быть срезан по разлому и смещен вниз или вверх на некоторое расстояние.

Элементами слоя являются кровля, подошва, толщина (мощность). Кровлей называется верхняя поверхность слоя, подошвой – нижняя поверхность слоя. Расстояние от кровли до подошвы, замеренное по перпендикуляру, называется истинной мощностью (толщиной) слоя. Толщина, замеренная в любых других направлениях, называется видимой мощностью слова.

В геологическом разрезе, например, на обнажении горных пород или в разрезах скважин слои выделяются по признаку однородности литологического состава, но следует иметь в виду, что абсолютно однородных слоев в природе не бывает. Часто в них присутствуют прослойки других пород, но они не доминируют в этом слое. Есть слои, состоящие из чередования прослойков нескольких разновидностей осадочных горных пород, например, песчаников, алевролитов, глин. Толщина прослойков может быть разной: миллиметры, сантиметры, метры. Толщина слоев, выделяемых на обнажениях горных пород или в разрезах скважин, составляют метры или десятки метров. При исследовании крупных территорий выделяются свиты, системы, отделы, ярусы, горизонты. Это - слои региональных рангов, имеют толщину в десятки и сотни метров. Основным признаком для их выделения является геологический возраст.

Каждый слой высшего ранга состоит из слоев низших рангов. Например, свита состоит из подсвит, пачек, горизонтов и отдельных слоев и прослоев. Крупные слои изображаются на геологических картах. Для изучения их литологического состава и строения применяются сейсморазведка, бурение скважин, каротажные методы в скважинах, геологического картирование, аэрометоды.

В осадочных разрезах выделяются особые слои, ярко выделяющиеся на общем среднем фоне своими физическими, литологическими и другими свойствами. Такие слои называются маркирующими слоями, опорными горизонтами, реперами. Они хорошо опознаются на сейсморазрезах, на каротажных диаграммах скважин и по керну. Таких реперов в разрезе осадочного чехла выделяется несколько. Примером является токатинская свита в Предуральском прогибе, баженовская свита в Западной Сибири. К особому типу относятся и базальные слои, лежащие в основании осадочной серии, например, в основании осадочного чехла платформ. Отличительным их признаком является глубообломочный состав. Это – конгломераты, гравелиты, грубозернистые песчаники, образование которых происходило на начальной стадии трансгрессии моря в мелководных частях водоемов, где господствуют волновые и штормовые условия.

Состав отлагаемого на дне водоемов материала зависит от многих факторов, прежде всего, от тектонического режима региона: при тектоническом поднятии суши в водные бассейны (река, озеро, море) поступает огромное количество грубообломочного материала – валуны, гальки, песок. При тектонически стабильных условиях в водные бассейны от суши поступает незначительное количество тонкообломочного материала, накапливаются маломощные илы, известковые илы. Глобальная климатическая зональность оказывала существенное влияние на состав отлагаемого материала: в теплых морях отлагались известняки – СаСО₃, доломиты – CaMg(CО₃)₂, органогенные известняки, в холодных морях – глины, кремнистые глины, опоки, трепелы, диатомиты. В мелководных морях, лагунах и озерах с аномально высокой соленостью существовали условия для накопления солей натрия, калия, магния, железа, сапропелевых илов, торфа, россыпей тяжелых и твердых минералов: титано-магнетита, рутила, касситерита, циркона, корунда и др. Для областей аридного (жаркого) климата характерны условия для накопления красноцветных отложений, обогащенных окислами и гидроокислами железа, а для областей гумидного (влажного) климата – характерны условия для накопления темноцветных отложений, обогащенных тонкорассеянным углефицированным и битуминизированным органическим веществом.

Существенное влияние на состав отлагаемого материала оказывает тип горных пород, из которых состоят берега и области сноса, откуда поступает обломочный материал в бассейны осадконакопления. Размер обломков в осадках напрямую зависит от глубины водного бассейна и от удаленности от береговой линии. В пляжевой полосе скапливаются гальки, гравий. Но это в том случае, если берега крутые, скалистые. Примерами являются пляжевые зоны Черноморского побережья Кавказа. Чем положе берега, тем шире пляжевая полоса и тем меньше размер обломков, из которых она состоит. Чем дальше от береговой линии и чем больше глубина водного бассейна, тем тоньше размеры минеральных частиц, приносимых со стороны суши волнами и течениями. В мелководной полосе (до глубины действия волн – 50-70м) отлагаются пески, алевриты, в глубоководной зоне – глины (илы).

Мощность (толщина) слоя зависит от тектонического режима региона и географических (ландшафтных) условий осадконакопления. Если регион испытывает медленное тектоническое погружение (прогибание земной коры), то образовавшаяся впадина заполняется поверхностными водами и слоями осадочных пород. Сколько прогнулось, столько и накопилось. Следовательно, мощность отложений можно интерпретировать (Белоусов, 1930) как показатель размера прогибания, а карты мощностей – как палеотектонические карты. Но бывают отклонения от этого правила. Например, прогнулось больше, чем накопилось. Такой случай называется некомпенсированным осадконакоплением. Второй пример когда накопилось больше, чем прогнулось. Такой случай называется перекомпенсированным осадконакоплением.

Береговая линия морей так же, как и дно морей не остается на одном и том же месте. Со временем она двигается (мигрирует) либо в сторону суши, либо обратно – в сторону моря. В первом случае такой процесс называется трансгрессией (от лат. transgressio – переход), во втором случае – регрессией (от лат. regressio – обратное движение) моря.

При смещении береговой линии вместе с ней смещаются и ландшафтные (географические) зоны: там, где была суша, там стало море, а там, где было мелководное море, там стало глубоководное море. Так происходит перекрытие одного слоя другим слоем, образование трансгрессивной серии осадков, когда континентальные или мелководные (песчаные) осадки перекрываются глубоководными (глинистыми) осадками. При регрессии площадь моря сокращается, образуется регрессивная серия осадков, когда глубоководные (глинистые) осадки перекрываются мелководными (песчаными) осадками. В геологической истории континентов наблюдается несколько трансгрессивных (талассократических) эпох, когда площадь морей резко преобладала над площадью суши. В регрессивные (геократические) эпохи площадь суши преобладала над площадью морей.

Границы между слоями бывают резкими или нерезкими – с постепенным переходом одного слоя в другой. Различаются также границы согласные или несогласные. Согласные границы образуются при непрерывном накоплении слоёв, несогласные границы – при перерывах в осадконакоплении, вызванных трансгрессиями и регрессиями моря. Перерывы в осадконакоплении сопровождаются размывом ранее накопившихся отложений, проявляются нарушением стратиграфической последовательности слоёв, отсутствием (выпадением из разреза) слоёв того или иного возраста. Длительность перерывов может быть кратковременной или длительной. Время в геологии измеряется в миллионах лет.