Порядок выполнения работы

1. Выбрать вариант индивидуального задания в соответствии с номером в списке группы, либо по указанию преподавателя (прил. 1.1).

2. В соответствии с номером варианта задания выбрать номер точки с описанием разреза из приложения 2.3.

3. Из приложения 3.4 по номеру задания выбрать список фауны и флоры.

4. Построить и оформить в соответствии с изложенными требованиями стратиграфическую колонку (прил. 1.4). При необходимости допускается увеличение длины листа формата А4 в 1,5 раза. При построении колонки иметь в виду, что описание разрезов начинается с древних отложений. Для построения колонки использовать условные обозначения из учебного пособия «Практические занятия по исторической геологии» Гречишниковой И.А. и Левицкого Е.С.

5. Стратиграфическую колонку с описанием методики построения представить на листах формата А4, оформленных в соответствии с требованиями к рукописным работам в ЮРГТУ (НПИ), преподавателю на проверку.

Лабораторная работа № 2

Литологические методы расчленения и корреляции

геологических разрезов

Цель работы: освоить литологические методы расчленения и корреляции геологических разрезов как основных методов стратиграфических исследований.

ТЕОРИЯ

Собственно литологическиеметоды расчленения и корреляции геологических разрезов заключаются в выделении и в последующем прослеживании характерных слоев или их групп на изучаемых территориях. Эти методы являются наиболее распространенными как при геологическом картировании, так и при изучении горными выработками закрытых территорий.

Расчленение разрезов на слои, несмотря на универсальность слоистости осадочных горных пород, не всегда оказывается однозначным и зависит от целого ряда факторов. В первую очередь от состава и характера строения толщ, целей исследования и опыта геолога.

Таким образом, суть литологических методов расчленения геологических разрезов заключается в том, что изучаемые разрезы разделяются на более мелкие составляющие его части (слои, пачки, толщи и другие стратоны), исходя из состава, текстуры, окраски, минералогических, геохимических и целого ряда других макроскопических и микроскопических признаков. Затем подготовленные таким образом разрезы подвергаются процедуре корреляции.

При выполнении настоящей лабораторной работы применяются методы сопоставления разрезов по сходству порядка напластования и на основе стратиграфической непрерывности слоев (маркирующих горизонтов).

В первом случае исходят из того, что одинаковые слои, чередующиеся в двух разрезах в одном и том же порядке, являются одновозрастными.

о втором случае прослеживаются маркирующие горизонты, т.е. такие слои, которые совершенно идентичны во всех сопоставляемых разрезах и обладают ярко выраженными особенностями. При согласном залегании последних с подстилающими и перекрывающими слоями они также считаются одновозрастными.

При использовании рассматриваемых методов иногда возникают проблемы, обусловленные либо неоднозначностью, либо многовариантностью решения поставленных задач. Поэтому в каждом конкретном случае подбирается такой способ их решения, который снимает указанные проблемы. Ниже приводятся примеры наиболее часто встречающихся осложнений при их решении и пути их устранения.

1. Идеальным можно считать послойное расчленение разрезов с последующей их корреляцией. Однако, вследствие особенностей седиментации, количество слоев даже в близко расположенных разрезах может не совпадать. Кроме того, послойное расчленение разрезов - процесс очень трудоемкий и не всегда оправданный. Поэтому, если в исследуемых разрезах возможно выделение более крупных стратонов, то такой подход является более оправданным, так как обеспечивает однозначность корреляции таких разрезов при наименьших затратах сил и времени (рис. 1).

Рис. 1. Пример сопоставления двух обнажений путем прослеживания толщ, характерных по вещественному составу: А, Б, В – свиты. 1 – песчаники; 2 – сланцы; 3 – мергели; 4 – известняки. (По Д.Л. Степанову, М.С. Месежникову, 1979)	Рис. 2. Расчленение разреза, сложенного малоконтрастными породами: 1 – песчаники; 2 – алевриты; 3 – глины (По Д.Л. Степанову, М.С. Месежникову, 1979)

2. В толщах монотонного состава, сложенных либо часто повторяющимися, либо малоконтрастными породами, расчленение разрезов крайне затруднено. Однако, если в рассматриваемых толщах проявляются отчетливо выраженные тенденции (увеличение или уменьшение размеров обломочной составляющей пород, нарастание или уменьшение количества прослоев каких-либо пород, карбонатности, закономерное изменение цвета и т.п.), то для расчленения разрезов таких толщ можно использовать условные границы, приуроченные к заметному изменению тех или иных характеристик разрезов.

Так, на представленном рисунке 2 однозначное проведение границы свит А и Б затруднено, вследствие чего показаны три возможных варианта.

3. В разрезах монотонного состава, расчленение которых невозможно вышерассмотренными способами, но содержащих слои или пачки пород с ярковыраженными особенностями и имеющих значительное латеральное распространение (маркирующие горизонты), последние широко используются для расчленения и корреляции разрезов. При определенных условиях такие горизонты могут являться границами выделенных стратонов (свит). Классический пример такого подхода – расчленение разрезов Донбасса, в которых за границы свит выбраны наиболее мощные и примечательные горизонты известняков (рис. 3).

Рис. 3. Нормальные литолого-стратиграфические разрезы среднего и верхнего карбона (Красноармейский угленосный район)

1 – известняки; 2 – угольный пласт рабочий; 3 – то же, нерабочий; 4 – песчаники мелкозернистые; 5 – песчаники крупнозернистые; 6 - аргиллиты и алевролиты; О, N, M, L – маркирующие горизонты известняков; O₁, O₂ и т.д. – прочие прослои известняков; o₁, o₁¹, …, o₂, o₂¹ и т.д. – угольные пласты

(«Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР», т. 1, 1963)

4. При неполноте сведений о разрезах, что связано прежде всего с недостаточной обнаженностью территорий, прибегают к их комплексному изучению посредством картирования поверхности в сочетании с горными работами (бескерновое бурение картировочных скважин, проходка шурфов). Вследствие этого оказывается невозможным использование для расчленения и корреляции разрезов на таких территориях признаков, очевидных при картировании поверхности (цвет пород, структурно-текстурные особенности пород и др.).

В этих случаях в основу стратиграфических построений должны быть положены такие реперные поверхности, которые могут быть установлены в разрезах различными способами (визуально, при каротаже скважин и пр.) (рис. 4).

5. Часто в изучаемых разрезах имеется несколько реперных поверхностей, что обычно приводит к разновариантности их расчленения на смежных территориях. Этого можно избежать при условии подробного изучения материалов предшественников и при обмене информацией с коллегами при производстве работ одновременно на соседних территориях (рис. 5).

6. Особую сложность при расчленении и корреляции разрезов литологическими методами представляют фациальные замещения, особенности седиментации и возрастное скольжение стратиграфических границ. Так фациальные замещения и особенности седиментации (рис. 6) могут привести к тому, что в разрезах (X, Y, Z), составленных по результатам исследования одной территории, может быть выделено различное количество стратонов разного состава и объема.

Рис. 4. Различные варианты проведения границ свит при изучении естественных выходов (слева) и по каротажу (справа): А, Б, В, Г – свиты. (По Д.Л. Степанову, М.С. Месежникову, 1979)	Рис. 5. Различные варианты расчленения хорошо сопоставимых разрезов (по В.К. Крумбейну, Л.Л. Слоссу [1960]): А – F – свиты; подошва: 1 – самого нижнего известняка верхней карбонатной толщи, 2 – слоя конкреций, 3 – угольного пласта, 4 – самого нижнего песчаника. (Заимствовано у Д.Л. Степанова, М.С. Месежникова, 1979)

Рис. 6. Гипотетическая схема соотношения литостратиграфических единиц, обусловленная фациальными изменениями (по К. Данбару, Дж. Роджерсу [1962]).

(Заимствовано у Д.Л. Степанова, М.С. Месежникова, 1979)

В свою очередь, возрастное скольжение литологических границ (рис. 7, 8) приводит к несовпадению литологических и биостратиграфических границ, что свидетельствует о невозможности применения литологических методов для корреляции таких разрезов.

Рис. 7. Соотношение лито- и биостратиграфических подразделений в Большом Каньоне (по Е. Мак-Ки [МсКее, 1949]):

1 – известняки Мьюв; 2 – сланцы Брайт-Энджел; 3 – песчаники Типетс; 4 – докембрийские изверженные и метаморфические породы; 5 – низы зоны Glossopleura (?₂); 6 – верхи зоны Olenellus (?₁).

(Заимствовано у Д.Л. Степанова, М.С., М.С. Месежникова, 1979)

Рис. 8. Взаимоотношения свит и пачек верхней юры на восточном склоне Приполярного Урала

Федоровская свита: 1 – глауконито-лептохлоритовые песчаники и гравелиты, 2 – алевролиты с карбонатными конкрециями, 3 – алевролиты с линзами и прослоями ракушняка; 4 – глины лопсинской свиты; кимеридж: km. i – нижний, km – верхний; подъярусы волжского яруса: vlg. i – нижний, vlg. m – средний, vlg. s – верхний; brs – берриас.

(По Д.Л. Степанову, М.С. Месежникову, 1979)

7. При невозможности выполнения рассматриваемых операций выше приведенными способами прибегают и к более тонкому исследованию структурно-текстурных, минералогических и геохимических особенностей пород, слагающих разрезы. Затем на основе вновь выявленных признаков может производиться расчленение разрезов с последующей их корреляцией.