Отложения, связанные с источниками подземных вод

Фильтрующиеся подземные воды приводят к изменению пород, слагающих водоносные горизонты. Палеоводоносные горизонты после отмирания представляют собой относительно маломощные пласты (метры – первые десятки метров), несущие отчётливые следы интенсивных преобразований под действием подземных вод. Наиболее характерны проявления палеоводоносных горизонтов в виде ожелезнёных, омарганцованных, окремнённых, сульфатных пород, осветлённых полос в красноцветных толщах, реже обогащённых баритом или целестином горизонтов, расположенных среди водоупорных толщ иного состава. Специфичные породы, свойственные палеоводоносным горизонтам – это кольматолиты (франц. colmatage, от итал. colmata наполнение, насыпь), образующиеся путём вмывания глинистых и коллоидных частиц в водопроницаемые породы (обычно кольматации подвергаются пески).

Большая группа отложений связана с отложением вещества, поступающего с инфильтрующимися (просачивающимися) в зоне поверхностного гипергенеза подземными водами. Продукты поверхностного замещения субстарат веществом, привнесённым извне, объединяют понятиемиллювий. Сложенные иллювием геологические тела образуют инфильтрационные коры. Наиболее широко распространены карбонатные, кремнистые и сульфатные (существенно гипосвые) коры. К группе инфильтрационных кор относятся также солонцы и солончаки.

Карбонатная кора (каличе, калькрет) предсталяет собой пласт карбонатных пород, образованных в ходе капиллярного поднятия и последующего испарения грунтовых вод. Такие образования характерны для аридных и субаридных районов, особенно для пустынных областей, подстилаемых карбонатными породами. Мощность таких образований обычно составляет десятки сантиметров – первые метры.

Кремнистая кора (силькрет) – пласт кремнистых (преимущественно халцедон-кварцевых) пород, образующихся в аридных условиях путём поступления к поверхности щелочных вод, богатых кремнезёмом. Мощностью силькрета достигает нескольких метров.

Сульфатная кора – пласт существенно глинистых обычно рыхлых пород, содержащих значительное количество комковатого гипса, а также известь и водорастворимые соли магния, натрия, калия. Образуется при испарении капиллярных вод, связанных с грунтовыми водами, насыщенными сульфатом кальция. Сульфатные коры мощностью до нескольких метров характерны для глинистых пустынь.

С выходами подземных вод на поверхность связно образование травертинов, обязанных своим происхождением осаждению карбоната кальция из воды углекислых источников. К выходам термальных вод с высокими концентрациями кремнезема приурочены гейзериты, состоящие из опала. Выносимые водами микроэлементы (бор, йод, мышьяк, литий, и др.) могут накапливаться в промышленных концентрациях, образуя месторождения.

Подземные воды как полезные ископаемые

Подземные воды являются полезным ископаемым. В отличие от других видов полезных ископаемых, запасы подземных вод возобновимы в процессе эксплуатации. Участки водоносных горизонтов или комплексов, в пределах которых имеются условия для отбора подземных вод, отвечающих установленным кондициям, в количестве, достаточном для экономически целесообразного их использования, называются месторождениями подземных вод.

По характеру использования подземные воды подразделяются на хозяйственно-питьевые, технические, промышленные, минеральные воды и термальные воды. К водам хозяйственно-питьевого типа, используемым для водоснабжения, относят пресные воды, отвечающие кондициям (с определёнными вкусовыми качествами, не содержащие вредных для здоровья человека веществ и микроорганизмов). Промышленные воды с повышенным содержанием отдельных химических элементов (I, Br, В и др.) представляют интерес в качестве источника этих элементов, а также используются в некоторых областях промышленности.

Особую группу составляют минеральные воды. Эти воды обладают повышенным содержанием биологически активных минеральных (реже органических) компонентов или специфическими свойствами (температура, радиоактивность и др.), благодаря которым оказывают на организм человека лечебное действие.

Что такое фация, какие известные типы фаций и что такое фациальный анализ?

К особой категории относятся также месторождениягипертермальных вод (с температурой до 1000С и выше), связанные с областями современного вулканизма (Камчатка, Курильские острова и др.). Горячие воды таких месторождений используются геотермальными электростанциями и для теплоснабжения близлежащих населенных пунктов. При этом проблемой эксплуатации этих вод является их высокая минерализация и газонасыщенность, определяющие высокую химическую активность вод и интенсивное выпадение солей при охлаждении.

Для эксплуатации естественных источников и вод из глубоко залегающих водоносных горизонтов проводится каптаж. Каптаж (франц. captage, от лат. capto — ловлю, хватаю) - комплекс инженерно-технических мероприятий, обеспечивающий вскрытие подземных вод (а также нефти и газа), вывод их на поверхность и возможность эксплуатации. Простейшим типом каптажных сооружений является колодец, вскрывающий подземные воды неглубоко залегающих водоносных горизонтов.

Фация – это участок поверхности (единица ландшафта) с одинаковыми физико-географическими условиями и одинаковыми фауной и флорой (по акад. Д.В. Наливкину).

Группы фаций (по Л.Б. Рухину)

– в основе разделения которых лежит участок поверхности

1. Континентальные:

1. элювиальная

2. склоновая

3. пролювиальная

4. аллювиальная (русловая, пойменная, старечная)

5. озёрная

6. болотная

7. эоловая

8. ледниковая (собственно ледниковая (основная и конечная морены), флювиогляциальная (водно – ледниковая), лимногляциальная (озёрно – ледниковая)

2. Лагунные:

   1. Опреснённых лагун

   2. Засолённых лагун

   3. Эстуариев и лиманов

   4. Дельт

3. Морские:

1. Меторальные

2. Неритовые

3. Умеренно-глубоководные (100 – 500 м)

4. Батиальные

5. Абиссальные

Фация – это порода с определенными генетическими признаками (литологическим составом, текстурой, остатками фауны или флоры и др.), отражающими условия или обстановку ее накопления, отличную от обстановки образования смежных одновозрастных пород.

Пример: фация рифовых известняков, фация глубоководных глин и др.

Аллювиальная:

1. русловая (конгломераты донных частей руслового аллювия спрямленных рек)

2. пойменная (песчаники крупнозернистые стрежневой части

руслового аллювия спрямленных рек)

3. станичная (песчаники мелкозернистые руслового аллювия меандрирующих рек )

ФАЦИАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ

Реконструкция физико-географических условий среды седиментации называется учением о фациях.

Совокупность методов, используемых для изучения фаций и восстановления условий образования осадочных толщ, сформированных в определенный период истории Земли, носит название фациального анализа.

Роль фациального анализа в геологии, особенно в исторической геологии, заключается в том, что он позволяет восстановить условия накопления осадков в прошлом, а следовательно, воссоздать палеогеографию Земли в различные эпохи.

Практическое значение фациального анализа заключается в прогнозировании мест сосредоточения тех или иных полезных ископаемых, а в нефтяной геологии – прогнозирование локализации коллекторов и покрышек.

В основе фациального анализа древних и современных отложений для каждого геологического отрезка времени лежит:

1. детальное изучение состава горных пород, их структурных и текстурных особенностей

2. изучение остатков фауны и флоры в горных породах

3. изучение закономерностей изменения состава горных пород по площади и по вертикали и фациальных переходов как показателей изменения обстановки осадконакопления

4. применение принципа актуализма и сравнительно-литологического метода

5. изучение влияния колебательных движений земной коры на распределение фаций

Принадлежность пород к той или иной группе фаций определяется с помощью генетических (диагностических) признаков:

1. Характер переслаивания и замещения пород (частое – редкое, крупное, среднее, мелкое, тонкое, закономерное, нарушенное и т.д.)

2. Мощности слоев и контакты (десятки м – мм; согласные, эрозионные, резкие, постепенные)

3. Ископаемые остатки (флористические и фаунистические, их положение, сохранность, видовой и родовой состав)

4. Текстура:

1. первичная – образованные одновременно с седиментацией (массивные, слоистые) и биогенные (послойные скопления флористических и фаунистических органических остатков)

2. сингенетичная – биогенная (биотурбация, корневые остатки), взмучивания, оползания и оплывания, гидроразрыва)

3. диагенетическая – скорлуповатая, конкреционная.

4. вторичная наложенная - трещиноватая, текстуры растворения.

5. Структура - размеры, окатанность, отсортированность обломков

(терригенные породы), степень кристалличности (в карбонатах)

6. Минерализация и минеральные ассоциации - фосфаты, пирит, глауконит, сидерит и т.п.

7. Цвет пород:

1. черный - за счет растительной органики – болотные континентальные фации

2. ржаво-бурый и красный - за счет гидроксидов железа –

эллювиальные континентальные фации

с. зеленый - за счет глауконита и хлорита – морские фации

Укажите характерные группы растений для палеозоя и резкие границы смены флоры.Дайте зарисовки важнейших представителей

Вряд ли можно мысленно охватить отрезок времени длиной в 370 млн. лет. Именно столько продолжался следующий этап истории Земли - палеозойская эра. Геологи подразделяют ее на шесть периодов: кембрийский - самый древний из них, - ордовикский, силурийский, девонский, карбоновый и пермский.

Палеозой начался колоссальным разливом морей, последовавшим за появлением обширных кусков суши в конце протерозоя. Многие геологи полагают, что в те времена существовал единый огромный континентальный блок, называемый Пангея (в переводе с греческого - "вся земля"), который был со всех сторон окружен мировым океаном. Со временем этот единый континент распался на части, ставшие ядрами современных континентов. В ходе дальнейшей истории Земли эти ядра могли увеличиваться за счет процессов горообразования или же вновь распадаться на части, которые продолжали удаляться друг от друга, пока не заняли положение современных континентов.

Впервые гипотезу о разрыве и взаимном расхождении континентов ("континентальный дрейф") высказал в 1912 г. немецкий геолог Альфред Вегенер. По его представлениям Пангея первоначально разделилась на два сверхконтинента: Лауразию в северном полушарии и Гондвану на юге. Впадина между ними была затоплена морем, носящим название Тетис. Позднее, в силурийском периоде вследствие каледонского и герцинского горообразовательных процессов на севере поднялся обширный континент. Его сильно пересеченный рельеф в ходе девонского периода был занесен продуктами выветривания мощных горных массивов; в .сухом и горячем климате их частицы обволакивались окисью железа, что придавало им красноватую окраску. Подобное явление можно наблюдать и в некоторых современных пустынях. Вот почему этот девонский континент часто называется Древним красным континентом. На нем в девоне пышно развивались многочисленные новые группы наземных растений, а в некоторых его частях были обнаружены остатки первых наземных позвоночных - рыбообразных амфибий.

В это время Гондвана, включавшая в себя всю современную Южную Америку, почти всю Африку, Мадагаскар, Индию и Антарктиду, оставалась еще единым сверхконтинентом.

К концу палеозоя море отступило, и герцинское горообразование стало понемногу слабеть, сменившись варисцийской складчатостью Центральной Европы. В конце палеозоя вымирают многие наиболее примитивные растения и животные. 

Растения завоевывают сушу

В течение палеозоя одни группы растений постепенно сменялись другими.

В начале эры, от кембрия до силура, доминировали морские водоросли, но уже в силуре появляются высшие сосудистые растения, произрастающие на суше. До конца каменноугольного периода преобладали споровые растения, но в пермском периоде, особенно, в его второй половине, значительную часть наземной растительности составляют семянные растения из группы голосеменных (Gymnospermae). До начала палеозоя, за исключением нескольких сомнительных находок спор, признаков развития наземных растений нет. Однако, вполне вероятно, что некоторые растения (лишайники, грибы) начали проникать во внутренние районы суши еще в протерозое, так как нередко отложения этого времени содержат значительные количества необходимых растениям питательных веществ.

Для того, чтобы приспособиться к новым условиям жизни на суше, многим растениям пришлось коренным образом изменить свое анатомическое строение. Так, например, растениям нужно было приобрести наружный эпидермальный покров для защиты от быстрой потери влаги и высыхания; их нижние части должны были одеревянеть и превратиться в подобие опорного каркаса, чтобы противостоять силе тяжести, столь чувствительной после выхода из воды. Корня ми они уходили в почву, откуда черпали воду и питательные вещества. Поэтому растениям нужно было выработать сеть каналов для доставки этих веществ к верхним частям своего тела.

Кроме того, они нуждались в плодородной почве, а условием этого была жизнедеятельность множества почвенных микроорганизмов, бактерий, синезеленых водорослей, грибов, лишайников и почвенных животных. Продукты жизнедеятельности и мертвые тела этих организмов постепенно превращали кристаллические горные породы в плодородную почву, способную прокормить прогрессирующие растения.

Попытки освоения суши становились все более удачными. Уже в отложениях силурийских морей Центральной Чехии встречаются хорошо сохранившиеся остатки древнейших сосудистых растений - псилофитов (в переводе с греческого - "лишенных листьев").

Эти первичные высшие растения, стебель которых нес пучок сосудов, проводящих жидкости, имели наиболее сложную и комплексную организацию из всех автотрофных растений того времени, исключая, возможно, существовавшие уже в то время мхи, наличие которых в силуре, однако, еще не доказано. Псилофитовые флоры, появившиеся к концу силурийского периода, процветали вплоть до конца девона.

Таким образом, силурийский период положил конец многовековому господству водорослей в растительном мире планеты.

Хвощи, плауны и папоротники

В нижних слоях девона, в отложениях Древнего красного континента, в изобилии встречаются остатки новых групп растений с развитой сосудо-проводящей системой, размножающихся спорами, как и псилофиты. Среди них преобладают плауны, хвощи и - с середины девонского периода - папоротники. Множество находок остатков этих растений в девонских породах, позволяет заключить, что после протерозоя растения прочно обосновались на суше.

Уже в среднем девоне папоротники начинают вытеснять псилофитовую флору, а в верхнедевонских слоях появляются уже древовидные папоротники. Параллельно идет развитие различных хвощей и плаунов. Иногда эти растения достигали крупных размеров, и в результате накопления их остатков в некоторых местах в конце девона образовались первые значительные залежи торфа, который постепенно превращался в каменный уголь. Таким образом, в девоне Древний красный континент мог предоставить растениям все необходимые условия для миграции из прибрежных вод на сушу, для чего потребовались миллионы лет.

Следующий, каменноугольный период палеозойской эры принес с собой мощные горообразовательные процессы, в результате которых на поверхность вышли части морского дна. В бесчисленных лагунах, дельтах рек, топях в зоне литорали воцарилась буйная тепло- и влаголюбивая флора. В местах ее массового развития скоплялись колоссальные количества торфообразного растительного вещества, и, со временем, под действием химических процессов, они преобразовывались в обширные залежи каменного угля

В пластах угля часто встречаются прекрасно сохранившиеся остатки растений, свидетельствующие о том, что в ходе каменноугольного периода на Земле появилось много новых групп флоры. Большое распространение получили в это время птеридоспермиды, или семенные папоротники, которые, в отличие от папоротников обыкновенных, размножаются не спорами, а Семенами. Они представляют собой промежуточный этап эволюции между папоротниками и цикадовыми .- растениями, похожими на современные пальмы, - с которыми птеридоспермиды находятся в тесном родстве. Новые группы растений появлялись в течение всего каменноугольного периода, в том числе такие прогрессивные формы, как кордаитовые и хвойные. Вымершие кордаитовые были, как правило, крупными деревьями с листьями длиной до 1 м. Представители этой группы активно участвовали в образовании местонахождений каменного угля. Хвойные в то время только лишь начинали развиваться, и поэтому были еще не столь разнообразны.

Одними из наиболее распространенных растений карбона были гигантские древовидные плауны и хвощи. Из числа первых наиболее известны лепидодендроны - гиганты высотой в 30 м, и сигиллярии, имевшие немногим более

25 м. Стволы этих плаунов разделялись у вершины на ветви, каждая из которых заканчивалась кроной из узких и длинных листьев. Среди гигантских плауновидных были также каламитовые - высокие древовидные растения, листья которых были разделены на нитевидные сегменты; они произрастали на болотах и в других влажных местах, будучи, как и другие плауны, привязанными к воде.

Но самыми замечательными и причудливыми растениями карбоновых лесов были, вне всякого сомнения, папоротники. Остатки их листьев и стволов можно найти в любой крупной палеонтологической коллекции. Особенно поразительный облик имели древовидные папоротники, достигавшие от 10 до 15м в высоту, их тонкий стебель венчала крона из сложно расчлененных листьев ярко-зеленого цвета.

В начале пермского периода еще доминировали спороносные растения, но уже к концу этого последнего этапа палеозойской эры их сильно потеснили голосеменные. Среди этих последних мы находим типы, достигшие своего расцвета лишь в мезозое. Разница между растительностью начала и конца пермского времени огромна. В середине перми совершается переход от начальных фаз эволюции наземных растений к его среднему этапу - мезофиту, для которого характерно господство голосеменных.

В нижнепермских отложениях постепенно исчезают гигантские плауны, как и большинство спороносных папоротников и некоторых хвощей. Зато появляются новые виды папоротникообразных растений (Callipteris conferma, Taeniepteris и др.), которые быстро расселяются по территории тогдашней Европы. Среди пермских находок особенно часты окремнелые стволы папоротников, известные под названием Psaronius. Все реже попадаются в нижней перми кордаитовые, зато расширяется состав гинктовых (GinKgoales) и цикадовых. В сухом климате того времени прекрасно чувствовали себя хвойные. В ранней перми широко распространены были роды Lebachia и Ernestiodendron, а в поздней - Ullmannia и Voltzia. В Южном полушарии процветала так называемая гондванская, или Первые голосеменные глоссоптерисовая флора. Характерный представитель этой флоры - Glossopteris - принадлежит уже к семенным папоротникам. Леса каменноугольного, а во многих районах Земли также и раннепермского времени приобрели теперь огромное экономическое значение, поскольку за их счет образовались основные промышленные местонахождения каменного угля.

Укажите фазы Альпийской складчатости, их время, место проявления и горные системы, сформированные ими

Альпийская складчатость - последняя крупнейшая эпоха тектогенеза в истории Земли, складчатость, имевшая место преимущественно в кайнозойскую эру в пределах геосинклинальных областей, развивавшихся в мезозое и раннем палеогене. Завершилась возникновением молодых горных сооружений. Один из районов типичного проявления - Альпийские горы (с чем связано происхождение термина). Кроме Альп, к области альпийской складчатости относятся: в Европе - Пиренеи, Андалусские горы, Апеннины, Карпаты, Динарские горы, Стара-Планина, Крымские горы, Кавказские горы; в Северной Африке - это северная часть Атласских гор; в Азии - Понтийские горы и Тавр, Туркмено-Хорасанские горы, Эльбурс и Загрос, Сулеймановы горы, Гималаи, складчатые цепи Мьянмы, Индонезии, горы Камчатки, Японских и Филиппинских островов; в Северной Америке - складчатые структуры горных хребтов Тихоокеанского побережья Аляски и Калифорнии; в Южной Америке - Анды. Следует упомянуть также горные островные архипелаги, обрамляющие Австралию с востока, в том числе острова Новая Гвинея и Новая Зеландия.

В большинстве из перечисленных складчатых горных сооружений кайнозойской складчатости предшествовала более слабая мезозойская, которую в этом случае нередко относят также к альпийской складчатости в широком смысле этого слова.

Однако на периферии Тихого океана мезозойская складчатость была весьма интенсивной и имела вполне самостоятельное значение, а кайнозойская проявилась здесь позднее, чем в области Средиземноморья. В связи с этим в восточной части России выделяются отдельно области мезозойской и позднеальпийской (камчатской) складчатости.

Альпийская складчатость проявилась не только в пределах геосинклинальных областей в виде эпигеосинклинальных складчатых сооружений, но местами затронула и соседние платформы - Юрские горы и часть Пиренейского полуострова в Западной Европе, южную часть Атласских гор в Северной Африке, Таджикскую депрессию и юго-западные отроги Гиссарского хребта в Средней Азии, восточные отроги Скалистых гор в Северной Америке, Патагонские Анды в Ю. Америке, Антарктический полуостров в Антарктиде, и др. С ней связано также образование складок в межгорных прогибах сводово-глыбовых горных сооружений Средней и Центральной Азии (Ферганская, Цайдамская и др. впадины), возникших в процессе эпиплатформенного горообразования.