Геология нефти и газа Литологическая колонка

Консорциума Н е д р а

ученые строят догадки. Предположительно, ядро состоит из железа с примесью других элементов. Это самая плотная и тяжелая часть планеты. На нее приходится всего 15% объема Земли и аж 35% массы. Считается, что ядро состоит из двух слоев — твердого внутреннего ядра (радиусом около 1300 км) и жидкого внешнего (около 2200 км). Внутреннее ядро словно бы плавает во внешнем жидком слое. Из-за этого плавного движения вокруг Земли образуется ее магнитное поле

(именно оно защищает планету от опасных космических излучений, и на него реагирует стрелка компаса). Ядро — самая горячая часть нашей планеты. Долгое время считалось, что температура его достигает, предположительно, 4000-5000°C.

Однако в 2013 году ученые провели лабораторный эксперимент, в ходе которого определили температуру плавления железа, которое, вероятно, входит в состав внутреннего земного ядра. Так выяснилось, что температура между внутренним твердым и внешним жидким ядром равна температуре поверхности Солнца, то есть около 6000 °C.

2.Основные структурные элементы земной коры и их развитие.

Наиболее крупными структурными элементами земной коры являются континенты и океаны, характеризующиеся различным строением земной коры. Следовательно, эти структурные элементы должны пониматься в геологическом,

вернее даже в геофизическом смысле, так как определить тип строения земной коры возможно только сейсмическими методами. Отсюда ясно, что не все пространство, занятое водами океана, представляет собой в геофизическом смысле океанскую структуру, так как обширные шельфовые области, например в Северном Ледовитом океане, обладают континентальной корой. Различия между этими двумя крупнейшими структурными элементами не ограничиваются типом земной коры, а прослеживаются и глубже, в верхнюю мантию, которая под континентами построена иначе, чем под океанами, и эти различия охватывают всю литосферу, а местами и тектоносферу, т.е. прослеживаются до глубин примерно в 700 км.

Консорциум н е д р а

Консорциума Н е д р а

В пределах океанов и континентов выделяются менее крупные структурные элементы, во-первых, это стабильные структуры - платформы, которые могут быть как в океанах, так и на континентах. Они характеризуются, как правило,

выровненным, спокойным рельефом, которому соответствует такое же положение поверхности на глубине, только под континентальными платформами она находится на глубинах 30-50 км, а под океанами 5-8 км, так как океанская кора гораздо тоньше континентальной.

В океанах, как структурных элементах, выделяются срединно-океинские подвижные пояса, представленные срединно-

океанскими хребтами с рифтовыми зонами в их осевой части, пересеченными трансформными разломами и являющиеся в настоящее время зонами спрединга, т.е. расширения океанского дна и наращивания новообразованной океанской коры.

Следовательно, в океанах как структурах выделяются устойчивые платформы (плиты) и мобильные срединно-океанские пояса.

На континентах как структурных элементах высшего ранга выделяются стабильные области - платформы и эпиплатформенные орогенные пояса, сформировавшиеся в неоген-четвертичное время в устойчивых структурных элементах земной коры после периода платформенного развития. К таким поясам можно отнести современные горные сооружения Тянь-Шаня, Алтая, Саян, Западного и Восточного Забайкалья, Восточную Африку и др. Кроме того,

подвижные геосинклинальные пояса, подвергнувшиеся складчатости и орогенезу в альпийскую эпоху, т.е. также в неоген-

четвертичное время, составляют эпигеосинклинальные орогенные пояса, такие, как Альпы, Карпаты, Динариды, Кавказ,

Копетдаг, Камчатка и др.

На территории некоторых континентов, в зоне перехода континент-океан (в геофизическом смысле) находятся окраинно-

континентальные, по терминологии В.Е. Хаина, подвижные геосинклинальные пояса, представляющие собой сложное

Консорциум н е д р а

Консорциума Н е д р а

сочетание окраинных морей, островных дуг и глубоководных желобов. Это пояса высокой современной тектонической активности, контрастности движений, сейсмичности и вулканизма. В геологическом прошлом функционировали и межконтинентальные геосинклинальные пояса, например Урало-Охотский, связанный с древним палео-Азиатским океанским бассейном, и др.

Учение о геосинклиналях в 1973 г. отметило свое столетие с того времени, как американский геолог Д. Дэна ввел это понятие в геологию, а еще раньше, в 1857 г., также американец Дж. Холл сформулировал в целом эту концепцию, показав,

что горно-складчатые структуры возникли на месте прогибов, ранее выполнявшихся разнообразными морскими отложениями. В силу того, что общая форма этих прогибов была синклинальной, а масштабы прогибов очень большими,

их и назвали геосинклиналями.

За прошедшее столетие учение о геосинклиналях набирало силу, разрабатывалось, детализировалось и благодаря усилиям большой армии геологов различных стран сформировалось в стройную концепцию, представляющую собой эмпирическое обобщение огромного фактического материала, но страдавшую одним существенным недостатком: оно не давало, как совершенно справедливо полагает В.Е. Хаин, геодинамической интерпретации наблюдаемых конкретных закономерностей развития отдельных геосинклиналей. Устранить этот недостаток в настоящее время способна концепция

тектоники литосферных плит, возникшая всего лишь 25 лет назад, но быстро превратившаяся в ведущую геотектоническую теорию. С точки зрения этой теории геосинклинальные пояса возникают на границах взаимодействия различных литосферных плит. Рассмотрим основные структурные элементы земной коры более подробно.

Древние платформы являются устойчивыми глыбами земной коры, сформировавшимися в позднем архее или раннем протерозое. Их отличительная черта - двухэтажность строения. Нижний этаж, или фундамент сложен складчатыми,

Консорциум н е д р а

Консорциума Н е д р а

глубоко метаморфизованными толщами пород, прорванными гранитными интрузивами, с широким развитием гнейсовых и гранитогнейсовых куполов или овалов - специфической формой метаморфогенной складчатости. Фундамент платформ формировался в течение длительного времени в архее и раннем протерозое и впоследствии подвергся очень сильному размыву и денудации, в результате которых вскрылись породы, залегавшие раньше на большой глубине. Площадь древних платформ на материках приближается к 40 % и для них характерны угловатые очертания с протяженными прямолинейными границами - следствием краевых швов (глубинных разломов). Складчатые области и системы либо надвинуты на платформы, либо граничат с ними через передовые прогибы, на которые в свою очередь надвинуты складчатые орогены. Границы древних платформ резко несогласно пересекают их внутренние структуры, что свидетельствует об их вторичном характере в результате раскола суперматерика Пангеи-1, возникшего в конце раннего протерозоя.

3.Типы тектонических движений и методы их изучения.

Поверхностные движения проявляются в осадочном слое литосферы. В его составе широко развиты пластичные породы: глины, каменная соль, гипс, способные под действием горного давления перемещаться в пространстве, приводя к изменению геологической структуры вышезалегающих осадочных отложений. В пределах осадочного слоя протекают также процессы уплотнения осадков при литификации, или разбухания при гидратации, гравитационного соскальзывания,

что также приводит к возникновению поверхностных движений. Среди них можно выделить как вертикальные, так и горизонтальные движения. Несмотря на различия в причинах возникновения и направленности действия, все поверхностные движения объединяет то, что они существуют в пределах одной области проявления, а именно, в пределах осадочного слоя литосферы. По своей природе это атектонические движения, обусловленные действием факторов,

главным образом, внешней динамики Земли.

Консорциум н е д р а

Консорциума Н е д р а

Глубинные движения проявляются в пределах астеносферы и литосферы (включая и ее осадочный слой). Их проявление индуцируется из астеносферы и может вызываться явлением изостазии, фазовыми переходами вещества,

различными изменениями, происходящими в этом пластичном слое верхней мантии. Определенное влияние на возникновение и проявление глубинных движений могут оказывать и внешние, ротационные силы, возникающие при изменении угловой скорости вращения Земли. В результате проявления вертикальных глубинных движений происходит дифференциация континентов и океанов, платформ и геосинклиналей на положительные и отрицательные структурные элементы различных порядков. Горизонтальные глубинные движения могут проявляться по границам различных слоев литосферы и приводить к образованию взбросов, надвигов, сдвигов, пластичных складчатых форм.

Сверхглубинные движения возникают в низах мантии, по-видимому, в слое D˝. Возможными причинами их возникновения можно считать процессы дифференциации мантии с выделением из нее тяжелых железосодержащих соединений, «стекающих» в ядро Земли. Более легкие (разуплотненные) и сильно нагретые массы нижних сфер мантии как бы всплывают вверх, достигая астеносферы и литосферы. Всплывающие, а затем вновь опускающиеся в низы мантии массы образуют конвекционное движение вещества, что и приводит к проявлению на поверхности Земли сверхглубинных вертикальных и горизонтальных движений. Можно предположить, что сверхглубинные движения проявляются преимущественно в виде горизонтальных движений, тогда как глубинные – в виде вертикальных движений.

Планетарные движения охватывают планету в целом. Зарождение их происходит в земном ядре, а возможной причиной следует рассматривать изменение объема ядра, а, следовательно, и всего земного шара за счет дифференциации вещества Земли. По представлению ряда ученых (В.А. Обручев, П.Н. Кропоткин, Е.Е. Милановский и др.), наша Земля испытывает пульсационные изменения своего объема, т.е. периоды увеличения объема сменяются периодами его

Консорциум н е д р а

Консорциума Н е д р а

уменьшения. По-видимому, отражением планетарных движений на земной поверхности являются поднятия или опускания крупнейших блоков литосферы в целом. Планетарные движения наименее изучены и поэтому их выделение во многом проблематично. Проявляются они, очевидно, преимущественно в форме вертикальных движений.

Метод мощностей применяется для изучения древних и в меньшей степени новейших нисходящих вертикальных движений. Он основан на представлении о компенсации тектонического прогибания процессами накопления осадков. В

этом случае мощность накопленных отложений соответствует амплитуде прогибания данного участка земной коры. На платформах, которые, как правило, выражены эпиконтинентальными бассейнами, наблюдается такое компенсированное прогибание. Некомпенсированное прогибание – явление сравнительно редкое, присущее в основном глубоководным океаническим впадинам, отделенным от континентов подводными поднятиями или рифовыми барьерами.

Одной из разновидностей методов мощностей является объемный метод, предложенный А.Б. Роновым. Он предусматривает подсчет суммарных объемов отложений (по картам мощностей), определение относительных объемов различных типов отложений (карбонатных, терригенных и т.д.), определение размера и скорости поднятия по объему снесенного с него обломочного материала. Метод сложный и на практике широкого применения не получил.

Метод фаций является одним из основным методов, позволяющих реконструировать физико-географические условия прошедших эпох. С его помощью изучаются вертикальные движения. Фация (по Г.Ф. Крашенинникову) – комплекс отложений, отличающихся составом и физико-географическими условиями образования от соседних отложений того же стратиграфического горизонта. В некоторых случаях различают только литологические особенности пласта, в меньшей степени учитывая палеографию. Такие комплексы назывыают литофацией.

Консорциум н е д р а

Консорциума Н е д р а

Метод формаций позволяет изучить характер проявления не только вертикальных, но, в какой-то мере, и

горизонтальных движений, т.к. анализируется суммарный эффект тектонических движений, определяющий режим развития крупных территорий земной коры.

Метод перерывов. В геологической истории Земли существуют не только периоды прогибаний, ни и эпохи поднятий,

которые характеризуются проявлением восходящих форм движений и региональным поднятием территории. При этом на огромных пространствах не происходит накопления осадков, а отложения, выходящие на дневную поверхность,

размываются и сносятся в прилегающие бассейны седиментации.

Метод изучения речных террас связан с проявлением вертикальных движений континентов. Понижение базиса эрозии реки или повышение рельефа истоков являются следствием нисходящих и восходящих новейших вертикальных движений. В результате вырабатывается новый профиль равновесия реки. Прежнее русло и пойма образуют надпойменную террасу, возвышающуюся над новым, более низким речным руслом. Количество террас указывает на число повторившихся циклов речной эрозии. Превышение самой верхней надпойменной террасы над современным урезом воды дает амплитуду вертикальных движений за время развития исследуемой реки.

Метод изучения древних поверхностей выравнивания особенно эффективен в молодых, активно развивающихся горных странах. В рельефе поверхности выравнивания (или денудационные поверхности) выражены слабоволнистыми,

почти горизонтальными нагорными равнинами, срезающими складчатую структуру горных сооружений. Распространены денудационные поверхности отдельными участками, а их гипсометрические отметки достигают иногда нескольких километров над современным уровнем моря, что указывает на большую амплитуду поднятия в горных районах. В

молодых горных странах (Альпы, Кавказ, Копетдаг, Памир) отмечают по пять-шесть поверхностей выравнивания,

Консорциум н е д р а

Консорциума Н е д р а

имеющих возраст от миоцена до плейстоцена. Максимальная амплитуда поднятий этих районов, замеренная по денудационным поверхностям, достигает 5 км.

Горизонтальные движения изучены менее детально по сравнению с вертикальными. Количество методов,

позволяющих их исследовать, также сравнительно невелико. Одним из наиболее компетентных методов является метод формаций. Установлено, что определенные формации указывают на горизонтальное перемещение пластин земной коры.

Так, формация «дикого флиша» образуется за счет разрушения фронтальных частей продвигающихся в горизонтальном направлении покровов. «Дикий флиш» состоит из тонкозернистых песчаноглинистых, реже карбонатных пород с включениями хаотически нагроможденного грубообломочного материала. Включения представлены линзами, иногда пластами олистостромового материала (глыбовых брекчий и конгломератов более древних пород). Среди флишевой массы имеются беспорядочно разбросанные очень крупные обломки пород (олистолиты). Мощность брекчий достигает нескольких сотен метров, а протяженность – 10 км и более. Образование «дикого флиша» связано с тектоническим дроблением покровов, что вызывается их движением в условиях горизонтального сжатия, происходящего одновременно с осадконакоплением. На горизонтальное движение отдельных блоков земной коры указывают также зоны тектонического дробления пород, подстилающие движущиеся блоки. Эти пласты дислокационных брекчий получили название меланжа

(франц. – смесь).

Палинспастический метод представляет собой разновидность палеогеографического и палеотектонического методов.

Он основан на реконструкции первоначального положения структурных элементов, изменивших впоследствии свое местоположение в связи с проявлением горизонтальных движений. Первые палинспастические карты были составлены М. Кэем в 1945 г. Наиболее часто они применяются при реконструкции первоначальной структуры в геосинклинальных

Консорциум н е д р а