3. Методика составления литолого-палеогеографических карт и литолого-фациальных разрезов

Цель работы: освоение методов и приемов составления литолого-палеогеографических карт и литолого-фациальных разрезов.

Объем работы: 8 час.

Исходные данные:

-схема расположения скважин (рис. 3.1.);

-исходный отрезок времени, для которого необходимо проанализировать палеогеографическую обстановку и составить карту и разрез (табл. 3.1.);

-описание стратонов заданного возраста (приложение 1);

-таблица фациальных признаков (табл. 2.1.);

-методические и учебные пособия по списку литературы [1, 2].

Требуется:

а) определить фациальные условия осадконакопления в заданный отрезок времени по всем скважинам;

б) составить литолого-палеогеографическую карту, карту мощностей в изопахитах и литолого-фациальный разрез;

в) дать краткое описание палеогеографической обстановки в изученном районе для данного отрезка времени.

Материалы к отчету:

1) матрица фациальных условий образования пород исходного возраста (по форме табл.2.2);

2) литолого-палеогеографическая карта и литолого-фациальный разрез с условными обозначениями, оформленные по образцам, приведенным на рис.3.2-3.3;

3) краткая пояснительная записка с описанием палеогеографических условий осадконакопления в исходный отрезок времени.

Методические указания и порядок выполнения работы

Для выполнения работы предварительно необходимо скопировать схему расположения скважин (рис. 3.1.), указать на ней дробью номера скважин (в числителе) и мощность осадков данного возраста (в знаменателе), как показано на рис. 3.2.

Фациальный анализ пород данного возраста, вскрытых всеми скважинами, проводится по той же методике, что и при выполнении лабораторной работы 2 - путем составления матрицы по форме табл. 2.2. Вывод о палеогеографической обстановке осадконакопления в исходный отрезок времени для каждой точки наблюдения (скважины) делается либо по типоморфным признакам, прямо указывающим на условия седиментации, либо по совокупности косвенных признаков.

Полученные при фациальном анализе данные выносятся на схему расположения скважин условными знаками возле номера скважины, а литологичес-кий состав слоя изображается в виде схематической колонки (рис. 3.2.).

При оконтуривании площадей с одинаковыми условиями седиментации выделяются крупные области: размываемая или высокая суша (ВС), области распространения континетальных (низменная суша - НС), лагунных (Лг) и морских осадков, а для последней разные биономические зоны - литораль (Л), сублитораль (СЛ), псевдоабиссаль (ПА). Возможна некоторая корректировка границ областей из-за ошибочного определения условий осадконакопления по некоторым скважинам в связи с неопределенностью или недостаточностью данных по фациальным признакам вскрытых скважиной пород.

После раскраски областей с разными условиями седиментации (в соответствии с условными обозначениями рис. 3.2.) литологический состав осадков в их пределах показать штриховкой и крапом. Полученную литолого-палеогеографическую карту оформить в соответствии с примером, приведенном на рис. 3.2 (заголовок, легенда, литолого-фациальный разрез).

Карта мощностей осадков исходного возраста в изопахитах составляется на отдельной кальке, на которую выносятся схема расположения скважин и мощности осадков данного возраста. Способом интерполяции проводятся линии равных мощностей (изопахиты). Предварительно строится система треугольников интерполяции путем соединения прямыми линиями соседних скважин. При интерполяции исходить из предположения, что мощности осадков между скважинами изменяются постепенно (по закону прямой линии). При построении треугольников интерполяции необходимо стремиться к тому, чтобы треугольники приближались по форме к равносторонним. Чем больше форма треугольника отличается от равносторонней, тем больше погрешность интерполяции. Сечение изопахит выбирается в каждом конкретном случае исполнителем таким образом, чтобы значения изопахит были кратны 5, 10, 25 или 50 м, чтобы их плотность полностью отражала изменчивость мощностей осадков в каждой биономической зоне. Уточненная и сглаженная схема изопахит (с учетом контуров высокой суши) переносится на палеогеографическую карту с оцифровкой каждой изопахиты.

Таблица 3.1. Исходные данные для выполнения лабораторной работы 3	Номер варианта и возрастной индекс слоя	16	D2ef	Номер слоя исходного возраста		-		1		1		1		1		-		-		1		1		1		-		1		-		1		1		-	-	1	1	1	-	1	1	1	1
		15	D2gv			-		2		2		2		2		-		1		-		-		-		1		2		1		2		2		1	1	2	-	2	1	2	2	2	2
		14	D3fr			1		3		3		3		3		-		2		2		2		2		2		3		2		3		3		2	2	3	2	-	2	3	3	-	-
		13	D3fm			-		4		4		4		4		-		3		4		3		3		3		4		3		4		4		3	3	4	3	3	3	-	-	3	-
		12	C1v2			2		5		5		5		5		1		-		4		4		4		-		5		4		5		5		-	-	5	4	4	-	-	4	4	3
		11	C1v1			3		6		6		6		6		2		4		5		5		5		-		-		5		6		6		4	4	6	5	5	4	4	5	5	4
		10	C1s			4		7		6		7		7		3		4		5		6		6		-		-		5		7		6		5	5	7	6	6	5	5	6	6	5
		9	C2b			5		8		7		8		8		4		5		6		7		7		-		6		6		8		7		-	-	8	7	7	-	-	7	7	6
		8	C2m			6		9		8		9		-		-		5		6		7		8		4		6		6		8		8		6	6	8	-	-	6	6	8	8	7
		7	C3k			7		-		9		-		-		-		6		7		8		9		5		7		7		-		9		7	7	-	8	8	7	7	9	9	8
		6	C3g			7		-		-		-		-		-		7		8		9		-		-		7		-		-		-		7	7	9	8	8	-	7	9	9	-
		5	J1			-		-		-		11		-		5		8		9		-		-		6		8		8		9		-		8	8	10	9	-	8	8	-	-	9
		4	J2			8		-		10		12		10		6		9		10		-		-		7		9		9		10		-		9	9	11	10	9	9	9	10	10	10
		3	J3			9		10		-		-		11		7		10		-		-		-		8		10		10		11		11		10	10	12	11	10	10	10	11	11	11
		2	K1			10		-		11		13		12		8		11		11		-		-		9		11		11		-		-		11	11	-	-	11	11	11	-	12	12
		1	К2			11		11		12		-		-		9		12		12		-		-		10		12		12		12		-		12	12	13	12	12	-	12	12	13	13
	Номер скв.				1		2		3		4		5		6		7		8		9		10		11		12		13		14		15		16		17	18	19	20	21	22	23	24	25

Литолого-фациальный разрез по составленной карте строится с целью показа фациальной изменчивости осадков исходного возраста по латерали, т.е. соотношения фаций и изменение мощности слоя по линии разреза.

Линия разреза должна проходить от края до края карты через конкретные скважины, пересекать все области осадконакопления и может быть прямой или ломаной. Вертикальный масштаб разреза может быть увеличен по сравнению с горизонтальным в 5-10 раз.

В практике палеогеографического и фациального анализа применяется два основных способа составления литолого-фациальных разрезов – с учетом и без учета палеорельефа (профиля дна бассейна). Оба способа реализуются в три этапа – подготовительный, основной и завершающий. Подготовительный и завершающий этапы включают одинаковые виды работ для любого варианта, а основной этап несколько отличается для каждого варианта.

Подготовительный этап

- проводится нулевая горизонтальная линия общей длиной, равной длине ломаной линии разреза;

- на концах нулевой линии строятся вертикальные масштабные линейки в соответствии с выбранным вертикальным масштабом;

- на нулевую линию выносятся все точки наблюдения по линии разреза, точки пересечения линией разреза литологических и фациальных границ, а также изопахит с разными значениями мощности осадков.

Основной этап включает построение кровли и почвы слоя заданного возраста, отличаясь вариантами построения профиля палеорельефа.

В первом варианте сначала строится профиль палеорельефа, как подошва исходного слоя, затем кровля слоя, а нулевая линия принимается за уровень воды в палеобассейне. Профиль палеорельефа по линии разреза строится с учетом мощностей осадков и предельных отметок глубины разных зон моря (литораль 0-16 м, сублитораль 16-200 м, псевдоабиссаль 200-500 м). При этом принимается, что континентальное осадконакопление происходит на суше с отметками 0-100 м, а высокая размываемая суша имеет отметки более 100-200 м.

1. Точка пересечения линии разреза и контура высокой суши (Х) выносится на профиль рельефа с отметкой 100 м (граничная высота между областями аккумулятивной и денудационной суши).

2. Точка пересечения линии разреза с береговой линией палеобассейна (Y), отражающая границу суши и моря в конце исходного интервала времени осадконакопления, выносится на нулевую линию профиля.

3. Для точки пересечения линии разреза и границы литорали и сублиторали (Z) принимаем глубину бассейна в 16 м.

4. Если на карте выделяются другие биономические зоны, то для точки пересечения линии разреза и границы сублиторали и псевдоабиссали () принимаем глубину бассейна в 200 м, а для точки пересечения линии разреза и границы псевдоабиссали и батиали () - глубину бассейна в 500 м.

5. Соединив точки X, Y, Z,  и  плавной кривой, получим профиль палеорельефа по линии разреза на конец анализируемого отрезка времени, т.е. кровлю исходного слоя.

6. Из каждой точки наблюдения проводятся вертикальные линии, на которых в выбранном масштабе откладываются мощности слоя вниз от кровли, т.е. отстраивается система точек подошвы слоя, соединив которые последовательно плавной линией, получим контур подошвы слоя исходного возраста - профиль палеорельефа по линии разреза на начало анализируемого отрезка времени. Он должен быть откорректирован с учетом мощностей осадков по данным карты изопахит - в точках пересечения линии разреза с изопахитами от кровли слоя необходимо отложить значения этих изопахит и в соответствии с полученными отметками уточнить контур подошвы слоя.

Во втором варианте нулевая линия принимается за кровлю исходного слоя, а затем отстраивается профиль палеорельефа, как подошва исходного слоя:

1. На нулевую линию профиля выносится точка пересечения линии разреза и контура высокой суши (Х), отражающая латеральную границу слоя исходного возраста (место его выклинивания).

2. Из каждой точки наблюдения проводятся вертикальные линии, на которых в выбранном масштабе откладываются мощности слоя вниз от нулевой линии, т.е. отстраивается система точек подошвы слоя, соединив которые плавной линией, получим контур подошвы слоя исходного возраста - профиль палеорельефа по линии разреза на начало анализируемого отрезка времени. Он корректируется по карте изопахит как и в первом варианте.

3. Отметка области высокой суши принимается равной 100-200 м.

Завершающий этап (в любом варианте) включает оформление разреза:

- проводятся границы между разными фациями и литологическими типами пород в разрезе с учетом палеогеографической карты и карты изопахит;

- по каждой скважине показывается (в виде небольшой колонки) внутреннее строение слоя;

- указывается масштаб, название разреза, номера скважин;

- цветом показываются разные биономические зоны, а штриховкой и крапом – литологический состав пород и органические остатки;

- породы основания (т.е. более древнего возраста, чем возраст слоя) показываются перекрещивающейся штриховкой без разделения по составу и фациям (рис. 3.2.).

Завершается работа анализом палеогеографической карты и разреза и составлением краткого описания палеогеографической обстановки на исходный отрезок времени. В тексте указывается возраст слоя, его состав, фациальная принадлежность по разным зонам, распределение разных областей осадконакопления по площади, их размеры, изменчивость состава и мощностей осадков, расположение области размыва, направление сноса, распределение органических осадков.

Ниже дается краткое описание литолого-палеогеографической карты, изображенной на рис. 3.1.

Литолого-палеогеографическая карта бассейна р. Куры составлена для средней эпохи каменноугольного периода. В соответствии с составленной картой (рис. 3.1) в бассейне р. Куры в среднекаменноугольное время в северо-восточной части площади располагался материк, а в юго-западной - мелководный морской бассейн.

Область высокой суши находилась на севере и востоке планшета. Она окаймлялась широкой (3-5 км) полосой низменной прибрежной суши, где происходило отложение континентальных осадков. По составу это в основном песчаники, иногда красноцветные, с остатками наземных растений. Мощность континентальных осадков варьирует от 30 до 108 м. Максимальные мощности фиксируются в скв. 8 и 14. На этом участке на карте изопахит отрисовывается локальный максимум мощностей осадков среднего карбона, указывая, что в то время здесь наблюдалось максимальная скорость осадконакопления и, возможно, местное опускание земной коры.

В морском бассейне по особенностям фаций осадков среднего карбона выделяется две биономические зоны – литоральная и сублиторальная.

Литоральная зона охватывает всю центральную часть планшета. Ее ширина составляет 8-10 км. Литоральные осадки представлены переслаиванием песчаников и аргиллитов с редкими остатками аммоноидей и брахиопод. Мощность литоральных осадков составляет 66-97 м.

Сублиторальная зона охватывала юго-западный фланг планшета. Ее ширина около 5 км. Сублиторальные осадки представлены переслаиванием известняков и аргиллитов. Их мощность составляет 92-100 м.

Областью сноса осадочного материала служила высокая суша. Извилистый контур береговой линии свидетельствую об изменчивом направлении сноса: в северной части планшета – с севера на юг, а в восточной части – с востока на запад.

Таким образом, фациально-палеогеографический анализ осадков среднего карбона бассейна р. Куры однозначно указывает на существование здесь в то время мелководного моря с широкой шельфовой областью. Слабый наклон дна бассейна хорошо виден на литолого-фациальных разрезах (рис. 3.3.).