Презентация на тему "Стратиграфия и геохронология"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Стратиграфия и геохронология

  20.10.2015 г г. Санкт-Петербург Преподаватель: Фаизов Рустам Зульфакарович

• 
  Слайд 2

  СОДЕРЖАНИЕ Лекции

• 
  Слайд 3

  Введение в стратиграфию

  Стратиграфия (stratum(лат.) – «слой», grapho (греч.) – «пишу») – наука о последовательности залегания осадочных пород. Объект изучения – нормально залегающие геологические тела, сложенные осадочными, вулканогенными и метаморфическими породами. Основные задачи стратиграфии: Расчленение разрезов и установление местных стратиграфических подразделений (комплекс, серия, свита, пачка, толща); Корреляция стратиграфических подразделений и составление стратиграфических схем; Создание общей стратиграфической шкалы (ОСШ) с учётом периодизации геологической истории земной коры. ЦеЛЬ стратиграфии: Разработка хронологической шкалы для датирования геологических событий и естественной периодизации геологической истории.

• 
  Слайд 4
  

  Принцип актуализма: «Силы, ныне действующие как на земной поверхности, так и под нею, могут быть тождественны по роду и степени с теми, которые в отдаленные эпохи производили геологические изменения» Принцип неполноты стратиграфической и палеонтологической летописи: «…в геологических напластованиях запечатлена лишь меньшая часть геологической истории, а большая часть геологического времени приходится на перерывы…» Принцип Стенона (принцип последовательности напластования): «при ненарушенном залегании каждый нижележащий слой древнее покрывающего слоя» Закон Головкинского Н.А. – Вальтера или закон скольжения обстановок осадконакопления: «При непрерывной миграции горизонтальных зон осадконакопления на поверхности, они в той же последовательности преобразуются в накапливающихся осадках в вертикальной зоне» ПРИНЦИПЫ СТРАТИГРАФИИ

• 
  Слайд 5

  История становления

  Первые упоминания: IV в. до н.э. – Аристотель – трактат «О метеорологических вопросах»; XI в н.э. – Авиценна – реалистично высказывался о последовательности геологических событий; XV-XVI в. – Леонардо да Винчи – писал об образовании осадочных пород и возникновении окаменелостей. 1669 г. Николас Стено – основоположник стратиграфии. Открыл закон последовательности напластования горных пород. Сформировал представления о циклическом ходе геологической истории. Сделал выводы о процессах формирования литосферы. Все тезисы были изложены в диссертации «О твердом, естественно содержащемся в твердом». Ранний период развития (вторая половина XVIII в.) 1756 г. – И.Г. Леман – сочинение «Опыт восстановления истории флецовых гор» - стратиграфическое расчленение разреза на основе принципа напластования и литологических особенностей. 1760 г. – Дж. Ардуино – первая возрастная классификация горных пород. 1763 г. – М.В. Ломоносов – трактат «О слоях земных». Трактат содержит описания разрезов с приведением литологической и палеонтологической характеристик, соображения о способах образования горных пород, выдвинута идея о геологическом времени.

• 
  Слайд 6
  

  Возникновение и развитие биостратиграфии (первая половина XIX в.) 1779 г. – Жиро Сулави – доклад «Естественная история южной Франции» - стратиграфическое расчленение разреза на основе принципа напластования и палеонтологических особенностей. 1817 г. – Уильям Смит – ввел понятие «стратиграфия», обосновал стратиграфическое направление исследования в геологии, установил приуроченность определенных форм ископаемых организмов к определенным слоям, что дает возможность распознавания и прослеживания слоев по заключенным в них органическим остаткам. 1822 г. – В.Коппбир и В.Филлипс– «Геологический очерк Англии и Уэльса» - первый вариант современной международной хроностратиграфической шкалы. Развитие стратиграфии в период победы эволюционизма (вторая половина XIX в.) 1869 г. – Н.А. Головкинский – разработка закономерностей процесса слоеобразования Важнейшая черта этого периода – тенденция к преодолению региональной ограниченности стратиграфических схем и стремление к созданию международной стратиграфической шкалы. Новейший этап развития стратиграфии (XX в.) Развитие тектоники, геохимии и геофизических методов исследования земной коры. 1955 г. – Межведомственный стратиграфический комитет (МСК) – высший межведомственный орган, призванный решать общие методические и спорные вопросы стратиграфии для территории СССР.

• 
  Слайд 7

  Ключевые термины и определения

  Стратиграфическое подразделение (стратон)– совокупность горных пород, составляющих определенное единство и обособленных по признакам, позволяющим установить их пространственно-временные соотношения, т.е. последовательность формирования и положения в стратиграфическом разрезе. Геохронологическое подразделение – интервал геологического времени, в течение которого образовались горные породы, входящие в состав данного стратиграфического подразделения, включая время внутренних перерывов. Стратотипический разрез (стратотип)– конкретный разрез стратиграфического подразделения, описанный в качестве типового. Может состоять из нескольких разрезов, расположенных в пределах одной (стратотипической) местности. Слой (пласт) – плитообразное тело, сложенное породой определенного состава, структуры, цвета и ограниченное двумя поверхностями наслоения. Элементы геометрии слоя: Линия простирания — горизонтальная линия на кровле или подошве пласта Линия падения — линия на слое, перпендикулярная к линии простирания и направленная вниз; Угол падения — угол между линией падения и горизонтальной плоскостью; Азимут падения — направление проекции линии падения на горизонтальную плоскость Мощность - толщина слоя: истинная (Б-Г) горизонтальная (А-Б) вертикальная (Б-В) видимая (1-2)

• 
  Слайд 8
  

  1. Согласное залегание слоев (горизонтальное, наклонное складчатое): поверхность, отделяющая более молодые от более древних, но вдоль которых нет никаких физических признаков, указывающих на то, что происходила эрозия или какое-то время осадки не откладывались. 2. Несогласное залегание слоев: поверхность эрозии либо перерыва в седиментации, которая отделяет более молодые слои разреза от более древних и соответствует относительно длительному отсутствию осадков. – угловое несогласие – параллельное несогласие Залегание– положение, форма и взаимоотношение геологических тел в земной коре. Для осадочных пород и некоторых пород вулканического происхождения характерны пластообразная форма и пологое, близкое к горизонтальному первичное залегание. Под воздействием тектонических процессов происходит нарушение залегания горных пород, образуются тектонические структуры. По залеганию горных пород можно судить о геологическом и географическом прошлом Земли.

• 
  Слайд 9
  

  Формирование чехла осадочных пород Складчатость Эрозия Новый этап формирования чехла Схема формирования углового несогласия Складка– изгиб или искривление слоя горных пород. Обычно складка есть результат деформации слоя в процессе движения земной коры без нарушения сплошности слагающих слой горных пород. Различают синклинальные и антиклинальные складки.

• 
  Слайд 10
  

  Дизъюнктивное нарушение (разлом)– нарушение залегания горных пород под действием тектонических процессов, приводящее к смещению пород друг относительно друга. Различают взбросы, сбросы, сдвиги, надвиги, раздвиги. Элементы разрывного нарушения: Сместитель, поверхность сместителя Крылья (лежачее и висячее) Амплитуда смещения Лежачее крыло Висячее крыло Лежачее крыло Сброс Взброс Грабен Горст

• 
  Слайд 11

  Какой тип разлома?

• 
  Слайд 12
  
• 
  Слайд 13

  корреляция

  Корреляция – выделение в разрезе и прослеживание по площади последовательности напластования пород. Основана на сопоставлении разрезов скважин (по разным признакам): – фауна, флора, палинологические данные; – возраст пород – литология Основные источники информации: Каротажные диаграммы Сейсмические профили Световые столы и специализированные программы Больше искусство, чем наука Геологический опыт и критический взгляд C7 C2 C3

• 
  Слайд 14
  

  ПРИНЦИПЫ КОРРЕЛЯЦИИ Выделение выдержанной стратиграфической поверхности (пласт) в качестве нулевой отметки (отражающий горизонт морские глины) Проведение корреляции выдержанных по площади маркирующих горизонтов Поверхность затопления соответствует временным интервалам

• 
  Слайд 15

  Реализм в корреляции

• 
  Слайд 16

  корреляция

  Практически всегда изменяется с дополнительной информацией

• 
  Слайд 17

  Исходные данные

• 
  Слайд 18

  Первое приближение

• 
  Слайд 19

  Финальный результат

• 
  Слайд 20

  Методы стратиграфии

  ЛИТОСТРАТИГРАФИЯ БИОСТРАТИГРАФИЯ ХРОНОСТРАТИГРАФИЯ СЕЙСМО-СТРАТИГРАФИЯ СИКВЕНС-СТРАТИГРАФИЯ

• 
  Слайд 21

  Методы стратиграфии: литостратиграфия

  Литостратиграфические подразделения – совокупность горных пород, объединенных по литологическим признакам с учетом закономерностей накопления осадков (характер переслаивания разных типов пород, цикличность седиментации и т.д.). Такая корреляция подразумевает, что между двумя скважинами слои непрерывны

• 
  Слайд 22
  

  Реперный (маркирующий) горизонт – характерный пласт или изменение физических свойств породы, фиксируемое литологическими характеристиками, каротажными диаграммами, сейсмическими профилями и т.д., позволяющими сопоставлять геологические разрезы или прослеживать какие-либо геофизические границы Хорошие реперы: Резкие изменения в литологии (Баженовская свита) Платформенные известняки Угольные пласты в дельтовой последовательности Отличный маркер – вулканический пепел (Limestone Memberof Frome Clay Fm)

• 
  Слайд 23
  

  Песчанник Алевролит Известняк Конгломераты Упражнение 1.Литостратиграфическая корреляция

• 
  Слайд 24
  

  Один из возможных вариантов Упражнение 1.Литостратиграфическая корреляция

• 
  Слайд 25
  

  В результате межскважинное пространство выглядит так: Результат литостратиграфической корреляции

• 
  Слайд 26

  Методы стратиграфии: биостратиграфия

  Биостратиграфические подразделения –выделяются только на основе палеонтологической характеристики, на закономерной смене фаунистических или флористических комплексов по разрезу Связь между литостратиграфиейихроностратиграфией Прослеживается появление и исчезновение организмов Предполагается что появление и исчезновение организмов связано с эволюцией, а не с изменением обстановки осадконакопления Качество зависит от: – обстановки осадконакопления (морские осадкиvsконтинентальные) – сохранность – отбор образцов – разновидность фауны/флоры - использование комбинации – фациальная интерпретация Основные группы фоссилий, используемых при расчленении и сопоставлении разрезов

• 
  Слайд 27
  

  Проследите биостратиграфические маркеры (первое и последнее появление организмов) Упражнение 2. биостратиграфическая корреляция

• 
  Слайд 28
  

  Упражнение 2. биостратиграфическая корреляция

• 
  Слайд 29

  Методы стратиграфии: хроностратиграфия

  Хроностратиграфические подразделения– совокупность пород, которые сформировались в течение определенного интервала геологического вре­мени Ярус включает все породы, сформировавшиеся в течение века

• 
  Слайд 30

  Хроностратиграфия vs. Литостратиграфия

  Уровень моря Фундамент Песчаники фронта дельты Пример корреляции, основанной на подобии форм кривой каротажа и литологии пород (зернистость, сортировка, содержание керна) Уровень моря Фундамент Песчаники фронта дельты Корреляция того же разреза на основе изучения керна, каротажа, сейсмических профилей, биостратиграфии и вариации уровня моря

• 
  Слайд 31
  

  31

• 
  Слайд 32

  Методы стратиграфии: Сейсмостратиграфия

  Сейсмостратиграфия представляет собой один из геологических методов интерпретации сейсмических данных, позволяющая получить представление об обстановке осадконакопления, а также о литологии отложений Преимущества Непрерывная интерпретация межскважинного пространства Недостатки Разрешающая способность, неопределенность интерпретации

• 
  Слайд 33

  Сейсмофация

  Сейсмофация– осадочное тело, выделяемое в разрезе по сейсмическим данным. Понятие более «грубое» нежели фация Анализ сейсмических фаций заключается в прослеживании и интерпретации особенностей осей синфазности, их выдержанности по простиранию Пример вероятной рифовой постройки (Черное море, вал Шатского)

• 
  Слайд 34

  Основные типы несогласий

• 
  Слайд 35

  Типы сейсмофаций

• 
  Слайд 36

  Сейсмостратиграфия

• 
  Слайд 37
  

  Ограничения сейсмических данных: Качество исходных данных Вертикальное разрешение (1/2длины волны) Интерференция отражений от близко расположенных отражающих границ Когерентные волны-помехи Кровля и подошва пласта не всегда являются отражающим горизонтом Выклинивание пластов Разрывные дислокации привносят неопределенность в интерпретацию Неоднозначность интерпретации Прямые признаки наличия УВ «плоское пятно»(Flat spots-gas contacts) «яркое пятно»(bright spot) «газовые трубы» (gas chimney) «Яркое пятно» над залежью газа. Мексиканский залив

• 
  Слайд 38

  Сиквенс-стратиграфия: Терминология

  38 Парасиквенс – последовательность генетически связанных геологических тел, ограниченная сверху и снизу поверхностями затопления и коррелятными (соответствующими) им поверхностями Поверхность затопления: поверхность, несущая следы быстрого увеличения глубины моря (затопления) «Мелеющий» вверх парасиквенс Парасиквенс Поверхность затопления Отложения прибрежной равнины Морские глины Прибрежно- и мелководно-морские пески

• 
  Слайд 39
  

  Поверхность максимального затопления: поверхность затопления внутри сиквенса, выделяемая по максимальной площади затопления Сиквенс-стратиграфия: Терминология Поверхность максимального затопления Реградация (повышение уровня моря) Проградация (понижение уровня моря) (от лат. transgressio — переход), наступление моря на сушу в результате опускания последней, поднятия океанического дна или увеличения объема воды в океаническом бассейне (например, после стаивания покровных ледников) ТРАНСГРЕССИЯ Регрессия медленное («вековое») отступание моря от берегов, происходящее вследствие поднятия суши, опускания океанического дна или уменьшения объема воды в океаническом бассейне (например, во время ледниковых эпох)

• 
  Слайд 40

  Сиквенс-стратиграфия: Терминология

  Сиквенс: это согласная последовательность генетически связанных слоев, образованная за один цикл колебаний относительного уровня моря и ограниченная несогласиями

• 
  Слайд 41

  Сиквенс

  Сиквенс относится к региональному стратиграфическому подразделению (должен прослеживаться в пределах региона – бассейна седиментации или его крупных частей) и имеет длительность формирования 1-5 млн. лет (колебания уровня моря 3 и 4 порядков) при собственной мощности от десятков до сотен метров. Сами сиквенсы объединяются в суперсиквенсы и мегасиквенсы

• 
  Слайд 42

  Сиквенс-стратиграфия

  Сиквенс-стратиграфия (sequence stratigraphy)– методика расчленения осадочного разреза на составные части, разделенные поверхностями несогласия и другими поверхностями, отражающими изменения относительного уровня моря и скоростей седиментации. Производится с целью предсказания протяженности литологических тел, их геометрию и размеры. синонимы: секвенс-стратиграфия, секвентная стратиграфия, стратиграфия седиментационных комплексов В составе сиквенса выделяют: Системный тракт нижнего стояния уровня моря (Lowstand Systems Tract, LST) Трансгрессивный системный тракт(Transgressive Systems Tract, TST) Системный тракт высокого стояния уровня моря (High Systems Tract, HST)

• 
  Слайд 43

  Факторы, влияющие на архитектуру пластов

  «Область или бассейн осадконакопления» создается в результате тектонического прогибания и/или изменения объема морей/океана (эвстазия) Привнос осадков (осадочный материал приносится из разнообразных областей сноса во время эрозии) Напластование осадков в вертикальном разрезе (трансгрессивное или регрессивное) определяется отношением скорости привноса осадков к скорости формирования области осадконакопления

• 
  Слайд 44

  Дефицит осадков

  Скорость привноса осадков Новое пространство Уровень моря РЕТРОГРАДАЦИЯ

• 
  Слайд 45

  Избытокосадков

  Скорость привноса осадков Новое пространство Уровень моря ПРОГРАДАЦИЯ

• 
  Слайд 46

  Системный тракт: LST

  LST = Системный тракт нижнего стояния уровня моря: падение уровня моря и начало его медленного подъема, прибрежные равнины и верхние части шельфа в различной степени эродируются, врезание речных долин, сдвиг фациальных границ в сторону морского бассейна

• 
  Слайд 47

  Системный тракт: TST

  TST = Трансгрессивный системный тракт: быстрый рост уровня моря, в ходе которого максимум осадконакопления смещается в сторону суши, поверхность максимального затопления (MFS), сдвиг фациальных границ в сторону суши

• 
  Слайд 48

  Системный тракт: HST

  HST= Системный тракт высокого стояния: замедление темпов роста относительного уровня моря, его устойчивое высокое стояние и начало постепенного снижения

• 
  Слайд 49

  Пакет парасиквенсов

  Пакет парасеквенций (parasequenceset) – последовательность парасеквенций по вертикали, имеющая определенный тип напластования: проградационный, ретроградационный агградационный

• 
  Слайд 50

  Видео

• 
  Слайд 51
  

  ПЕРЕРЫВ 10 МИН

• 
  Слайд 52

  Введение в геохронологию

  Геохронология (geo(греч.) – «земля», chronos (греч.) – «время», logos (греч.) – «учение»)– учение о возрасте, продолжительности и хронологической последовательности формирования горных пород, слагающих земную кору. ЦеЛЬ Геохронологии: Восстановление строгой временной последовательности геологических событий, происходивших в прошлом, путем установления хронологических взаимоотношений между накопившимися слоями горных пород, в которых эти события оказались запечатленными. Основные задачи геохронологии: Определение возраста Земли

• 
  Слайд 53

  Методы геохронологии

  Возраст Земли устанавливается на основе имеющихся самых древних радиологических дат минералов и пород планеты, а также возраста метеоритов Возраст «серых гнейсов» Западной Гренландии – 3.8 млрд. лет. Возраст гнейсов Приалданья – 3.6-3.7 млрд. лет. Возраст гнейсов Украинского щита – 3.6-3.7 млрд. лет. Возраст обломочного циркона из песчаников 4.1-4.2 млрд. лет. Возраст анортозитов Луны – 4.0-4.5 млрд. лет. Возраст метеоритов – 4.5-4.6 млрд. лет. Предполагаемый возраст Земли – 4.57 (2%) млрд. лет. Возраст горных пород: Относительный – определяет относительный возраст пород по принципу: «что древнее и что моложе» Абсолютный (изотопный) – количество лет (тысяч или миллионов) от образования горной породы до наших дней

• 
  Слайд 54

  Методы геохронологии: относительные

  Палеонтологический (биостратиграфический) метод, использующий законы эволюции животных и растительных организмов. Понятие о «руководящих ископаемых организмах». Стратиграфический метод, базирующийся на законе «последовательности напластования». Палеомагнитный метод основан на естественной остаточной намагниченности горных пород, фиксирующей магнитное поле времени и места ее образования.

• 
  Слайд 55

  Методы геохронологии: абсолютные

  Устанавливает возраст горных пород, руд и минералов в единицах астрономического времени (миллионы, сотни тысяч и тысячи лет) Радиологические (ядерные, изотопные) методы основаны на явлении радиоактивного распада ряда элементов. Используются следующие типы радиоактивного распада: Уран-ториево-свинцовый: 238U – 206Pb + 8 4HeПериод полураспада: 238U - 4.51 млрд. лет 235U – 207Pb + 7 4HeПериод полураспада: 235U – 0,73 млрд. лет 232Th – 208Pb + 6 4HeПериод полураспада: 232Th - 15170 лет Преимущества: дает возможность определять возраст изверженных и метаморфических пород, для которых палеонтологические методы неприменимы. Калий-аргоновый: 40K + e – 40Ca + 40Ar40К – 1.3 млрд. лет; 12% атомов K переходит в Ar, 88% - в Ca. Преимущества: калий присутствует во многих породах как интрузивных и эффузивных, так и в осадочных. Недостаток: работает на породах, которые не подвергались сильному нагреванию и большому давлению. Рубидий-стронциевый: 87Rb – 87Sr + b87Rb - 48.8 млрд. лет Недостаток: медленный распад. Применяется только для докембрийских и палеозойских пород.

• 
  Слайд 56

  Методы геохронологии: Абсолютные

  Сезонно-климатические: основаны на связи ряда геологических и биологических процессов с сезонными изменениями климата: суточные и годичные слои кораллов и деревьев, «ленточные глины» приледниковых озер.

• 
  Слайд 57

  Методы геохронологии: абсолютные

  Самарий-неодимовый: 147Sm – 143Nd + He147Sm – 106 млрд. лет Преимущества: считается наиболее надежным для определения возраста сильно метаморфизованных раннедокембрийских пород. Рений-осмиевый: 187Re – 187Os + b Радиоуглеродный 14C –14N14С – 5568 лет Недостаток: распадается с большой скоростью. Используется только для четвертичных отложений.

• 
  Слайд 58

  Геохронологическая шкала

  ВременныеСтратиграфические АкронАкротема Эон Эонотема Эра Эратема Период Система Эпоха Отдел Век Ярус Фаза Зона Пора Звено Термохрон Ступень

• 
  Слайд 59
  
• 
  Слайд 60
  
• 
  Слайд 61
  
• 
  Слайд 62

  Корреляция и обстановка осадконакопления