textarchive.ru

Главная > Документ


2. 2. Методы абсолютной геохронологии

Методы абсолютной геохронологии используются для выявления возраста четвертичных отложений, а значит, применимы в целях корреляции природных событий, происходивших в самых разных местах земной поверхности. Наибольшее распространение получили методы радиоизотопного и биоиндикационного датирования, а также методы изучения сезонно-слоистых осадков. Как и в стратиграфии, для получения надежных результатов желательно использовать несколько методов параллельно.

Радиоизотопные методы опираются на постулат постоянства скорости распада радиоактивных элементов. К настоящему времени получены доказательства того, что на эту величину могут влиять различные природные факторы, как, например, колебания космического излучения. В связи с этим необходимо введение поправок в получаемые датировки. Изо всех радиоизотопных методов самые надежные результаты дает радиоуглеродный.

Радиоуглеродныйанализ оценивает содержание в органогенной породе изотопа 14С, период полураспада которого составляет 5 568 лет. Данный анализ позволяет определить возраст пород, накопившихся не более 40–50 тыс. л. н., а применение специальных методик позволяет понизить планку до 65–70 тыс. л. н. Эффективнее всего подвергать исследованию растительные остатки, а среди них – уголь и древесину. Кроме того, возможны датировки по торфу, почвам, карбонатным отложениям, горелой и необожженной кости.

Неравновесно-урановый метод опирается на сопоставление содержания в породе первичных изотопов урана-235 и урана-238 с производными их распада: ураном-234, протоактинием-231 и ионием. Временной интервал датировки составляет от современности до 2–2,5 млн. лет. Надежные результаты получают при изучении коралловых построек.

Биоиндикационные методы применяются для выявления возраста голоценовых отложений, включают в себя лихенометрический, дендрохронологический и другие анализы.

Лихенометрический метод основан на изучении лишайников, растущих на валунах. Метод опирается на допущение постоянства скорости роста, а также одновременности обнажения камня и появления на нем лишайника. Исследованию подвергаются современные (голоценовые) гляциальные образования, возрастом не более 9 000 лет.

Дендрохронологический метод опирается на изучение древесных срезов: подсчитываются годовые кольца и анализируется их рисунок. Анализу подвергаются хвойные деревья, реже – лиственные. Доказано, что у каждого кольца есть свои уникальные особенности рисунка, зависящие от погодных условий данного года. Следовательно, и у группы деревьев за год возникнут похожие кольца. Сопоставляя срезы последовательно все более старых деревьев (в том числе и погребенных), получают линейный возрастной график. Метод отличается высокой точностью и позволяет определять возраст до 10 000 лет.

Методы изучения сезонно-слоистых осадковпозволяют с точностью до одного года определить продолжительность существования водоема. Кроме того, с их помощью иногда можно рассчитать и другие временные параметры, а также реконструировать палеогеографические условия осадконакопления. Основой применения этих методов служит либо сезонное изменение гидрохимических показателей озерных вод, либо сезонные колебания активности поступления обломочного материала. В обоих случаях за год на дне формируется пара слоев: один летний и один зимний слой, причем состав их разный. Таким образом, подсчитав количество пар слоев в разрезе, получают продолжительность отрезка времени накопления этой толщи. В составе характеризуемой группы особо значимое место занимает метод Де-Геера. Более детальное описание возможностей использования методов изучения сезонно-слоистых осадков приведено в разделах, посвященных соответствующим накоплениям: “Отложения соленых озер” (стр. 210) и “Озерно-ледниковые отложения”(стр. 250).

Контрольные вопросы

  • На какие группы разделяются геохронологические методы?

  • Какой из радиоизотопных методов обладает наибольшей точностью и к каким породам он применим?

2. 3. Методы исследования генезиса отложений

Методы исследования генезиса отложений образуют большую группу, объединяющую совокупность литолого-петрографических, геоморфологических, геохимических и прочих исследований. Большинство из них могут дать информацию не только о генезисе пород, но и о климатических условиях времени их накопления – значит, оказать помощь в решении стратиграфических проблем. Чаще других применение находят литолого-петрографические и геоморфологические группы методов.

Литолого-петрографические методы посвящены изучению вещественного состава, особенностей структур и текстур горных пород.

2. 3. 1. Гранулометрический анализ

Гранулометрический анализ позволяет получить упорядоченную информацию о размере частиц, слагающих осадочную породу. Четвертичные образования в большинстве своем являются продуктами физического разрушения, которые подверглись переотложению экзогенными силами. Гораздо меньший объем среди них занимают хемогенные и органогенные накопления. Для терригенных пород разработано большое количество классификаций, базирующихся на двух принципах разделения частиц по диаметру.

Первый принцип – десятичный: основные подразделения пород по конечному диаметру отличаются в 10 раз.

Второй принцип – генетический: классификации учитывают физические свойства частиц, специфику динамики их осаждения и др.

Во всех систематиках обломки разделяются по размеру на четыре группы: грубообломочные (псефиты), песчаные (псаммиты), алевритовые, глинистые (пелиты). Проводя гранулометрический анализ необходимо учитывать, что осадок может быть сложен либо однородными по диаметру частицами, либо смесью обломков разного размера. В первом случае применима десятичная шкала Л. Б. Рухина (табл. 1); во втором – двухмерная шкала Н. М. Сибирцева (табл. 2), основанная на процентном содержании алевритовых и глинистых частиц. Практической основой такого разделения служат полевые и лабораторные гранулометрические анализы. Среди полевых шире всего используются визуальный и ситовой.

2. 3. 2. Петрографический и минералогический анализы

Петрографический и минералогический анализы играют первостепенную роль в литолого-петрографическом изучении пород. Породообразующие и акцессорные минералы осадочных пород делятся на две группы: аллотигенную и аутигенную. Аллотигенныеминералы принесены динамическими агентами издали, из районов разрушения горных пород. Аутиненныеминералы возникают в составе осадка при его накоплении и диагенезе. Следовательно, изучение минерального и петрографического состава помогает выявлять: области денудации и сноса горных пород; динамику процессов денудации; перспективность региона на наличие полезных ископаемых, а также непосредственно разведывать месторождения.

Кроме того, петрографические и минералогические методы необходимы при проведении палеогеографических реконструкций и стратиграфическом расчленении отложений.

Таблица 1

Гранулометрическая классификация обломочных и глинистых пород однородного по размеру состава (по Л. Б. Рухину, 1953 г.)

Диаметр частиц,

мм

Группы

пород

Название

обломков

Название рыхлых пород*

Сложенных

окатанными

обломками

Сложенных

угловатыми

обломками

> 1 000

Грубообломочные

Глыбы

Глыбовые

валунники

Скоплениеглыб

1000–500

500–250

250–100

Валуны:

крупные

средние

мелкие

Валунники:

крупные

средние

мелкие

Скоплениеглыб:

крупных

средних

мелких

100–50

50–25

25–10

Галька:

крупная

средняя

мелкая

Галечник:

крупный

средний

мелкий

Щебень:

крупный

средний

мелкий

10–5

5–2

2–1

Гравийные

зерна:

крупные

средние

мелкие

Гравий:

крупнозернистый

среднезернистый

мелкозернистый

(песок грубозернистый)

Дресва:

крупнозернистая

среднезернистая

мелкозернистая (песок

грубозернистый)

1–0,5

0,5–0,25

0,25–0,1

Песчаные

Песчаные

зерна:

крупные

средние

мелкие

Пески:

крупнозернистые

среднезернистые

мелкозернистые

0,1–0,05

0,05–0,005

0,005–0,001

Алеврито-

вые

Алевритовые

частицы

крупные

средние

мелкие**

Алевриты:

крупнозернистые (тонкозернистые пески)

среднезернистые

мелкозернистые

<0,001

Глинистые

Глинистые

частицы**

Глины

* Для сцементированных пород приняты следующие названия: грубообломочных, сложенных угловатыми частицами – брекчии; окатанными – конгломераты; пескам соответствуют песчаники, алевритам – алевролиты, глинам – аргиллиты.

** На практике к алевритам обычно относят обломки диаметром от 0,1 до 0,01 мм; к глинистым частицам – менее 0,01 мм.

Таблица 2

Сопоставление классификаций рыхлых пород смешанного состава [19]

Содержание частиц

размером 0, 01 мм, %

По Н. М. Сибирцеву

По Л. Б. Рухину

До 5

Песок

Песок

5–10

Песок глинистый

Песок глинистый

10–20

Супесь грубая

Алевриты грубозернистые

(тонкозернистые пески)

20–30

Супесь тонкая

Алевриты крупнозернистые

30–40

Суглинок грубый

Алевриты мелкозернистые

40–50

Суглинок тонкий

Алевриты тонкозернистые

50–60

Глина грубая

Глина песчанистая

60–75

Глина тонкая

Глина алевритистая

75 и более

Глина типичная

Глина типичная

Рассматриваемые методы опираются на признание того, что минеральный и петрографический состав обломочных пород зависит от следующих факторов.

1. От климата, определяющего характер и активность процессов выветривания, а значит, и вещественный состав продуктов выветривания.

2. От величины денудационного среза, обуславливающей, в первую очередь, вертикальную и горизонтальную зональность продуктов разрушения.

3. От динамики агентов, транспортирующих и избирательно сортирующих обломки.

4. От миграционных свойств пород и минералов, подвергшихся транспортировке.

При анализе миграционных свойств используются понятия абразионнойпрочности (способности обломков противостоять разрушению при транспортировке) и миграционнойспособности (максимального расстояния транспортировки обломков). Установлено, что миграционная способность минералов тем выше, чем большей абразионной прочностью они обладают. Наоборот, миграционная способность тем ниже, чем больший у минералов удельный вес. Следовательно, максимальной миграционной способностью обладают самые прочные и, одновременно, самые легкие минералы и породы. По миграционной способности их можно разделить на пять групп – от весьма высокой до низкой. Так, весьма высокой миграционной способностью среди минералов отличаются кварц и кислые плагиоклазы, а в числе горных пород – халцедоны, яшмы, кварциты. В группах низкой миграционной способности соответственно значатся гипс, доломит и кальцит, а также мергели, известняки и мраморы.

Примером использования минералого-петрографических анализов может служить метод изучения руководящих валунов, являющихся, по сути, аллотигенными. Метод разработан для областей покровных оледенений, и позволяет не только выявлять области ледниковой экзарации и сноса, но и восстанавливать направление движения ледниковых потоков.

Для всей четвертичной толщи доказано, что вниз по разрезу последовательно возрастает содержание пород, отличающихся высокой миграционной способностью. Так, в отложениях нижнего плейстоцена на их долю приходится 50–60% от всех обломков, а в породах верхнего плейстоцена – лишь 25–35% [19]. Указанная закономерность объясняется тем, что на протяжении квартера ледниками, реками и другими силами многократно переотлагались одни и те же поверхностные накопления.

2. 3. 3. Изучение формы обломков и окраски пород

Изучение формы обломков позволяет получать информацию об агенте, их транспортировавшем, и о дальности переноса. Определение формы ведется только для крупных обломков и песков – очевидно, что они бывают угловатыми и окатанными. Степень окатанности может весьма сильно различаться – она зависит от динамических характеристик агента, дальности переноса, изначальной формы и миграционной способности обломков. Сильнее всего окатывает обломки текучая вода, причем форма возникающих галек определяется не только силой, но и самим характером движения воды. Так, при колебательном (возвратно-поступательном) волновом перемещении в зонах морских и озерных пляжей образуется дисковидная галька. При поступательном движении руслового потока галька приобретает форму трехосного эллипсоида. Перенесенные ледником обломки обретают утюгообразные очертания, а подвергшиеся ветровой корразии камни – трехгранных пирамид.

Скорость истирания обломков также различается, в зависимости от их состава, массы и первоначальных размеров. Быстрее и сильнее всего окатываются крупные обломки мягких пород: доказано, что максимальная активность истирания пород любого состава наблюдается на первых 60–100 км пути, а после 200 км переноса форма почти не меняется [19]. Вместе с тем, для существенного изменения очертаний песчинок требуется либо транспортировка не менее чем на 700 км, либо многократное их переотложение.

Исследование окраски пород помогает определять их вещественный состав и условия образования. В зависимости от времени и причины возникновения, выделяют три типа окраски: первичный, сингенетический, вторичный.

Первичная (унаследованная) окраска определяется цветом породообразующих обломков. Породы приобретают ее или в результате господства физического выветривания, или при очень быстром накоплении и захоронении осадка. Белая окраска песков Беларуси свидетельствует о преобладании кварца, желтоватая – об участии ортоклаза, зеленоватая – глауконита.

Сингенетическаяокраска всегда заполняет весь слой и зависит от трех факторов: от цвета породообразующих обломков, от их размера, а также от цвета цементирующего вещества. Характерно, что по мере уменьшения диаметра обломков тональность пород темнеет. Очевидно, что изучение сингенетической окраски помогает восстанавливать палеогеографические условия времени осадконакопления: красно-желтый и красный цвет возникает при седиментации породы в жарком влажном и переменно-влажном климате; ржаво-бурый до черного – в условиях жарких пустынь; оттенки желтого цвета свойственны застойно-водным аккумуляциям.

Вторичнаяокраска возникает после формирования осадка под воздействием различных гипергенных процессов. Поскольку эти процессы гораздо больше зависят от климата и времени, чем от состава пород, то вторичная окраска может распространяться на разную глубину, никак не согласуясь со слоистостью отложений. Темно-серый и черный цвет обусловлен пропиткой пород битумом, или же растворами, содержащими сернистое железо или соли марганца.

2. 3. 4. Исследование текстур четвертичных отложений

Исследование текстур четвертичных отложений позволяет восстанавливать условия осадконакопления. Под текстурой понимают совокупность признаков строения горных пород, обусловленных ориентировкой, относительным расположением и распределением составных частей осадочной породы. В зависимости от времени и причины формирования, текстуры разделяют на три группы:

  • первичныетекстуры возникают в процессе осадконакопления, и отражают особенности динамики аккумулирующего геологического агента – например, образование горизонтальной слоистости в стоячей воде;

  • вторичныетекстуры сингенетичны (одновременны) осадконакоплению, но формируются процессами, не связанными с деятельностью главного агента седиментации – возникновение ледяных жил одновременно с накоплением делювия;

  • эпигенетическиетекстуры связаны с процессами постседиментационного преобразования осадка – образование трещин усыхания на поверхности такыра.

Среди вторичных и эпигенетических текстур наиболее распространены те, которые связаны с процессами мерзлотными и гравитационными.

Наибольшее внимание следует уделять изучению первичных текстур, которые проявляются в слоистости горных пород. Различают слоистость внешнюю и внутреннюю.

Внешняяслоистость, или собственно слоистость, выражена слоями. Слои отличаются друг от друга составом, цветом и др. Каждый слой возникает при изменении географических условий аккумуляции (например, при переходе речного русла в состояние старицы, слой руслового аллювия перекроется слоем озерных отложений). Границы между слоями называют слоевымишвами – они бывают четкими (резкими) и нечеткими (постепенными). В зависимости от толщины слоев, слоистость разделяют на массивную (>50 см), крупнослоистую (50–10 см), среднеслоистую (10–2 см), тонкослоистую (2–0,2 см), микрослоистую (доли миллиметра).

Внутренняяслоистость иначе называется слойчатостью. Наблюдается она внутри слоев и представлена слойками. Слойки образуются при кратковременных пульсациях транспортирующего агента, но в неизменной фациальной обстановке (например, в русле реки накапливается слой руслового аллювия, в котором заметна косая слойчатость). Ритмичность пульсаций ведет к тому, что слойки в разрезе многократно повторяются, и группируются в серии. Границы между сериями слойков называются серийнымишвами.

Выделяют четыре главных типа внутренней слоистости: косая, косоволнистая, волнистая, горизонтальная. Каждый тип делится на подтипы, виды и разновидности. Кроме того, существует и пятый тип – массивный, связанный с накоплениями, лишенными внутренней слоистости.

Косая слоистость образуется при самых высоких скоростях перемещения обломков (рис. 1).

В ней слойки лежат под значительным углом к серийным швам, границы слойков ровные, а направление падения совпадает с направлением движения потока. Для русловых отложений наиболее характерен диагональный подтип косой слоистости: границы серий ровные, наклон слойков одинаков (а). Дельтовым осадкам свойственен флексурообразный подтип: границы серий также ровные, но слойки изогнуты в виде буквы S (б). В эоловых отложениях бывает выражен перекрестный (клиновидный) подтип: серийные швы часто срезают друг друга, а рисунок слойков самый разный (г). Делювиальные накопления отличаются весьма сложной черепитчато-линзовидной слоистостью: чередование слоев смытых пород со слоями погребенных почв; границы слоев параллельны поверхности склона; маломощные и очень короткие косослоистые серии; быстрая смена ориентировки серийных швов.

Косоволнистый тип формируется при умеренных скоростях. Серийные швы здесь уже не ровные, а изогнутые. Кроме того, могут изгибаться и сами слойки – чем ниже скорость, тем сильнее изгиб и меньше угол их наклона.

Волнистая слоистость характерна для малых скоростей. Границы слойков и серийных швов здесь изгибаются и могут залегать почти горизонтально.

Горизонтальнаяслоистость возникает в спокойных условиях осадконакопления (ложе океана, глубоководная часть озера, болото).

Наконец, необходимо остановиться на отложениях, в составе которых внутренняя слоистость может отсутствовать. К числу таких накоплений нередко относятся моренные, обвально-осыпные, и практически всегда – лессы. По мнению Н. Б. Вассоевича, их текстуру следует называть слоеватой. Такое определение представляется не слишком удачным – гораздо лучше по отношению к неслоистым осадкам использовать термин “массивнаятекстура” [16].

Помимо изучения слоистости, необходимо уделять внимание исследованию ориентировки длинных осей крупных обломков. Гальки морских и озерных пляжей вытянуты длинными осями параллельно берегу. Речная галька в области стрежня ориентирована по направлению течения, а близ берега – под углом. Гальки донной морены вытянуты по направлению движения ледника.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Геология четвертичных отложений типовая учебная программа

    Документ
    ... геологиичетвертичныхотложений Беларуси. Современные проблемы науки. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ЧЕТВЕРТИЧНЫХОТЛОЖЕНИЙМетоды стратиграфического расчленения четвертичных накоплений. Методы определения абсолютного возраста отложений. Методы ...
  2. Экологическая геология четвертичных отложений

    Документ
    ... законов и методов естественных наук (ПК-1); ... предмет и задачи геологиичетвертичныхотложений. Краткий исторический обзор. 1.3. Проблема объема четвертичной системы и продолжительности четвертичного периода. 1.4. Основные особенностичетвертичного ...
  3. МЕТОДЫ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК В АРХЕОЛОГИИ Учебно-методический комплекс

    Учебно-методический комплекс
    ... геологией и другими естественными науками. К геологическим методам относятся: - стратиграфия геологических отложений археологических объектов; - палеонтологические методы; - палеопедологические методы ...
  4. МЕТОДЫ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК В АРХЕОЛОГИИ Учебно-методический комплекс

    Учебно-методический комплекс
    ... геологией и другими естественными науками. К геологическим методам относятся: - стратиграфия геологических отложений археологических объектов; - палеонтологические методы; - палеопедологические методы ...
  5. История кафедры минералогии и петрографии

    Документ
    ... предметов ... частьистории ... четвертичныеотложения ... особенностей реальной структуры минералов комплексом современных физических методов" ... Геология рудных месторождений, т. XVII, №3.-М.: Наука., 1975 г. 25. Казанский университет 1804 - 1979. Очерки истории ...

Другие похожие документы..