Особенности геологического картирования в районах развития вулканогенно-осадочных толщ

Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное агентство по образованию

государственно образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Северо-Кавказский Государственный Технический Университет»

Кафедра геологии нефти и газа

Реферат по дисциплине геологическое картирование на тему: «Особенности геологического картирования в районах развития вулканогенно-осадочных толщ»

Ставрополь - 2008

Содержание:

Введение

Геологическая съемка в районах развития вулканогенных образований

Предполевое дешифрирование аэрофотоматероалов и составление предварительной геологической карты

Инструментальное дешифрирование аэрофотоснимков вулканических областей

Методы геологической съемки стратифицированных вулканогенных образований

Полевое определение и описание пород в обнажениях

Определение элементов залегания эффузивов и туфов, установление почвы, кровли и первичного угла наклона покровов

Изучение складчатых структур и разрывных нарушений

8.1.Методы геологической съемки жерловых и субвулканических образований

8.2. Оконтуривание жерловых и субвулканических тел

8.3. Изучение вещественного состава жерловых и субвулканических тел

9. Изучение протектонических структур вулканических пород

10. Методика опробования вулканогенных пород для выявления их минералогических и геохимических особенностей

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Задачей геологической съемки является составление геологической карты, представляющей собой в общем случае проекцию на горизонтальную плоскость следов пересечения рельефа местности и геологических тел, или, иначе говоря, графическое изображение в определенном масштабе геологических образований, выходящих на дневную поверхность.

Однако в процессе геологической съемки в ряде случаев требуется составлять геологические карты для геологических тел, не только выходящих на дневную поверхность, но и залегающих на глубине.

Изучение и фиксация геологических тел и явлений и составление геологических карт является лишь одной из основных задач геологической съемки. Другой, не менее важной ее задачей, служат поиски полезных ископаемых, связанных с этими геологическими телами, выявление закономерностей их размещения и выделения на этой основе перспективных площадей.

Решение указанных задач требует применения разнообразных методов исследований (геологических, геофизических, геохимических и др.), вследствие чего геологическая съемка имеет комплексный характер и представляет собой сложную и многообразную научно-исследовательскую работу.

1.Геологическая съемка в районах развития вулканогенных образований

Вулканогенные образования являются одним из наиболее сложных геологических объектов для крупномасштабной геологической съемки. Применяемая при этой съемке методика должна включать все основные приемы, которые необходимы для картирования как осадочных пород, с одной стороны, так и интрузивных образований – с другой. Кроме того, помимо складчатых и разрывных нарушений обычного рода в областях распространения вулканогенных толщ широко проявлены своеобразные тектонические формы, связанные с механической активностью расплава и газов главным образом в участках прорыва магматических масс на земную поверхность. Все эти особенности в сочетании с фациальной изменчивостью эффузивно-пирокластических толщ, нечеткостью проявлений признаков жерловой и субвулканической фаций, частыми наложенными гидротермальными и другими изменениями пород создают главные трудности геологической съемки вулканических образований.

По условиям образования вулканогенные породы разделяются на следующие основные группы, тесно связанные между собой и имеющие переходные разности:

эффузивные породы, образующиеся при излиянии лавы на дневную поверхность;

вулканогенные обломочные породы, формировавшиеся в результате эксплозивной деятельности вулканов;

жерловые породы, выполняющие подводящие каналы вулканов центрального и трещинного типа;

субвулканические породы, сформировавшиеся на небольшой глубине при движении лавы к поверхности Земли.

Нетрудно заметить, что вулканогенные породы имеют ряд общих черт, сближающих их, с одной стороны, с осадочными, а с другой – с интрузивными образованиями. В частности, эффузивные и вулканогенные обломочные породы участвуют в строении геологического разреза подобно осадочным, а жерловые и субвулканические образования залегают в земной коре в идее разнообразных по форме рвущих тел, имеющих как согласные, так и несогласные контакты с вмещающими толщами, что сближает их с интрузивными породами. В связи с этим методы изучения первой группы пород (1,2) содержат элементы методики картирования осадочных, а второй (3,4) – интрузивных пород.

2.Предполевое дешифрирование аэрофотоматероалов и составление предварительной геологической карты

Дешифрирование вещественного состава эффузивных, жерловых и субвулканических пород.

По характеру изображения на аэрофотоснимках сравнительно легко оконтуриваются эффузивные породы в целом среди интрузивных образований, четвертичных отложений и других пород. Гораздо труднее различить фации вулканогенных пород (покровные, жерловые и субвулканические) и производить внутреннее их расчленение.

Эффузивные породы характеризуются определенной формой выходов, однородным или слоистым строением и характером трещиноватости. Различные эффузивные покровы могут отличаться окраской и микрорельефом, обуславливающим своеобразный рисунок поверхности, зависящий главным образом от их трещиноватости. Например, основные лавы, имеющие темную окраску, на аэрофотоснимках отображаются темными тонами, светлые кислые лавы характеризуются соответственно светлыми, а средние – промежуточными, обычно серыми тонами.

Эффузивы в большинстве своем устойчивы к выветриванию. При горизонтальном и пологом залегании и чередовании покровов они часто создают скалистые уступы или карнизы на склонах гор, а на водоразделах образуют плоские площадки. Очертания их на аэрофотоснимках напоминают горизонтали на топографической карте. При наклонном залегании слоистой эффузивной толщи выходы устойчивых покровов наблюдаются в виде грядили хребтов; напротив, к выходам менее крепких туфов и контактам покровов приурочиваются относительно пониженные участки, вытянутые по простиранию толщи.

Эффузивы, расположенные среди осадочных пород, выделяются на аэрофотоснимке обычно по форме рельефа и при сложной складчатости нередко играют роль маркирующих горизонтов.

Жерловые и субвулканические породы в связи с различными условиями залегания вулканогенных пород и различной степенью их кристаллизации часто хорошо выделяются в рельефе, и, следовательно, отображаются на аэрофотоснимках.

Жерловые тела опознаются на аэрофотоснимках по характерной округлой или овальной форме выходов, несогласным контактам, развитию кольцевой или радиальной трещиноватости и приуроченностью к ней кольцевых и радиальных даек.

Субвулканические тела.

Силы – пластообразные залежи – изображаются на аэрофотоснимках в виде вытянутых полос, плохо отличаемых от изображений, создаваемых покровами эффузивов. В отличие от последних они характеризуются менее постоянной мощностью, языкообразной формой и нередко резкими раздувами.

Лакколиты и другие тела неправильной формы при общей пластообразной форме залегания часто занимают значительные площади и дешифрируются на аэрофотоснимках подобно интрузивным телам, от которых они отличаются более мягким – мелкосетчатым рисунком поверхности.

Дайки хорошо дешифрируются на аэрофотоснимках по линейной форме выхода и тону изображения, обычно отличающемуся от тона изображения вмещающих пород.

Для стратифицированных вулканогенных образований, как и для осадочных пород, по аэрофотоснимкам можно установить последовательность их залегания, наличие тектонических контактов, определит тип складок, характер и амплитуду разрывных нарушений и т.д.

Методы изучения перечисленных элементов строения стратифицированных вулканогенных образований в принципе не отличаются от методов изучения осадочных пород.

3.Инструментальное дешифрирование аэрофотоснимков вулканических областей

Хорошие результаты дает инструментальное дешифрирование аэрофотоснимков вулканических областей. По сравнению с применяющейся технологией геологического дешифрирования (с помощью простых стереоскопов и дополнительных измерительных устройств), инструментальное дешифрирование фотоснимков дает возможность полнее извлечь из аэрофотоснимков информацию о строении и составе вулканогенных образований и одновременно вести наблюдение, измерения и перенос отдешифрированных элементов со снимков на оригинал карты в строго заданном масштабе.

Использование универсального прибора позволило выполнить огромное количество замеров элементов залегания отдельных пластов, контактовых поверхностей субвулканических тел и плоскостей разрывных нарушений. Удалось наметить направление смещения блоков и величину их горизонтального перемещения.

Геологические карты могут быть составлены и с применением стереографа Дробышева.

Таким образом, можно с уверенностью утверждать, что составление карт в качестве предварительных может значительно облегчить процесс съемки и улучшить содержание окончательной геологической карты.

4. Методы геологической съемки стратифицированных вулканогенных образований

При геологической съемке эффузивных и вулканогенных обломочных пород большое значение имеют изучение их положения в стратиграфическом разрезе, установление внутри толщ опорных (маркирующих) горизонтов, перерывов вулканической деятельности и несогласий в залегании толщ, расчленении толщ, выделение свит, посвит, пачек и т.д., т.е. фактически нужно выполнить те же операции, что и при геологической съемке осадочных пород. Это же относится и к таким операциям съемки, как прослеживание и оконтуривание геологических тел. При этом должны быть приняты во внимание чрезвычайная неустойчивость и невыдержанность вулканических толщ по простирании и пестрота их состава.

Различают различные типы стратифицированных вулканогенных образований по фациальному составу и их признакам: лавы (основного, кислого и среднего состава), туфолавы, игнимбриты, пирокластические породы (туфы), лахаровые брекчии, туфолиты и туфогенно-осадочные породы.

5.Полевое определение и описание пород в обнажениях

Во время полевых наблюдений геолог может судить о вещественном составе вулканогенных пород лишь по внешним признакам – цвету, минеральному составу вкрапленников, текстурным и структурным признакам. Однако в большинстве случаев по одному только внешнему виду трудно правильно назвать эффузивную породу

6.Определение элементов залегания эффузивов и туфов, установление почвы, кровли и первичного угла наклона покровов

В отличие от осадочных толщ для вулканогенных образований необходимо учитывать первичные углы наклона покровов, которые могут достигать 30-35° в верхней части вулканических построек, и уметь их определять в покровах, подвергшихся последующей складчатости. Ниже перечислены способы определения элементов залегания эффузивов и туфов по особенностям их наслоения, структурным и текстурным признакам:

- поверхности наслоения – залегание вулканогенной толщи определяется в случае, когда покровы переслаиваются с туфами, туффитами, осадочными породами или отличаются друг от друга по составу, цвету и структуре.

К текстурным признакам пород относятся следующие:

- флюидальная текстура лав;

- расположение фенокристаллов;

- расположение пустот и миндалин;

- отдельность;

- столбчатая отдельность;

- пластовая отдельность.

В туфах и туффитах элементы их залегания определяются по слоистости.

7. Изучение складчатых структур и разрывных нарушений

Для выявления складчатых структур, развитых в вулканогенных толщах, как и для осадочных пород, большое значение при геологической съемке имеет изучение границ между разновозрастными свитами, для чего нужно обязательно прослеживать и изучать их контакты. Особенно необходимо внутри толщ прослеживать по простиранию отдельные покровы эффузивов, туфолав и пласты туфов, имеющих характерные отличительные признаки и большую протяженность. Это позволит установить не только характер складок и их структурные элементы, но и большинство разрывных нарушений. Пи картировании складчатых структур надлежит изучать форму и размеры складок в различных структурных этажах и в различных частях района, поведение пород с различными физическими свойствами по отношению к складчатости, связь со складчатостью разрывных нарушений, кливажа и сланцеватости, роль ранее образованных структур при формировании более молодых и т.д. Для этих целей выделяются и прослеживаются все маркирующие горизонты и особенно осадочные породы, прослеживание которых по простиранию нередко представляет единственную возможность разобраться в характере складчатой структуры однообразных по составу вулканогенных толщ и в их строении.

Одной из наиболее трудных задач, стоящих перед геологами-съемщиками, является расшифровка складчатой структуры в толщах дислокационно-переработанных вулканогенных пород (порфироидов). Исследователи, изучавшие эти образования, отмечают исключительное однообразие толщ порфироидов и широкое развитие в них мелкой изоклинальной складчатости.

Методика изучения разрывных нарушений в общем близка к таковой осадочных пород. Каждый разлом, отдешифрованный на аэрофотоснимке, должен быть проверен полевыми наблюдениями и подтвержден характерными для разрывных нарушений признаками: смещением вдоль них пород, примыканием к линии разрыва горизонтов разного возраста, зонами брекчий, милонитизации, осветления и т.д. При изучении разрывных нарушений необходимо освещать их морфологию, размеры, сопутствующие явления, глубину заложения, механизм образования и время образования.

8.1 Методы геологической съемки жерловых и субвулканических образований

Вулканические породы могут находиться как среди одновременных им образований, так и среди более древних пород в интрузивном залегании. В древних вулканогенных толщах складчатых и платформенных областей широко распространены субвулканические залежи и значительно меньше жерловые образования, представленные в большинстве случаев породами, очень сходными с эффузивами. Выделение их при геологосъемочных работах имеет большое практическое значение, поскольку с ними нередко связана рудная минерализация.

Вулканогенные породы, находящиеся в интрузивном залегании, имеют то согласные, то несогласные контакты с вмещающими породами. Формы их залегания очень разнообразны: экструзивные купола, некки, штоки, силы, лакколиты, дайки. Одни из них являются жерловой фацией, а другие - субвулканической. Под жерловой фацией понимают породы, выполняющие выводные каналы вулканов, а под субвулканической – вулканогенные образования, формировавшиеся в гипабиссальных условиях из порций лав, не достигших дневной поверхности.

8.2 Оконтуривание жерловых и субвулканических тел

Изучение жерловых и субвулканических тел в процессе геологической съемки сводится главным образом их оконтуриванию, выяснению форм залегания и изучению вещественного состава. Уже при рекогнастировочных маршрутах, пройденных с целью проверки данных предварительного дешифрирования материалов аэрофотосъемки, нередко удается установить среди вулканогенных образований породы эффузивного облика, но находящиеся в интрузивном залегании – некки или субвулканические интрузии. Далее геологические маршруты направляются поперек вытянусти жерловых тел и субвулканических интрузий, по контактам их с вмещающимими породами и вдоль границ различных разновидностей пород внутри тел. Устанавливается последовательность внедрения и определяется отношение этих тел к вмещающей породе.

Важным является выяснение характера и прослеживание приконтактовых изменений. Если прослеживание контактов дает возможность установить форму залегания изверженного тела и его относительный возраст, то по характеру приконтактовых изменений можно в какой-то мере решать вопрос о разграничении жерловых и субвулканических фаций. В контактовых зонах производится наиболее частый отбор образцов для характеристики изменений пород субвулканического или жерлового тела по мере приближения к контакту с вмещающими породами, степени и характера изменения последних, начиная от неизменных разностей до наиболее измененных под влиянием контактового метаморфизма, автометаморфизма и гидротермальных процессов.

8.3 Изучение вещественного состава жерловых и субвулканических тел

Породы, слагающие жерловые и субвулканические тела, характеризуются непостоянством степени раскристаллизации. В связи с приповерхностными условиями кристаллизации магмы они приближаются по степени кристалличности то к интрузивным породам, то к жильным, то с трудом отличаются или вовсе не отличаются от эффузивов; жерловые, кроме того, нередко представлены туфолавами, брекчиями и даже туфами с частыми переходами одних пород в другие.

В зависимости от различий в условиях залегания пород и глубины эрозионного среза указанных тел будет наблюдаться преобладание определенных разностей пород того или иного петрографического облика. Поэтому при геологической съемке важно выяснить условия залегания вулканического тела.

Правильное определение жерловой или субвулканической породы в поле имеет решающее значение, и здесь нужно руководствоваться теми же положениями, что и при определении состава эффузивов.

9. Изучение протектонических структур вулканических пород

Среди протектоничеких структур вулканогенных горных пород выделяются текстуры течения, образовавшиеся в период движения магматического расплава, и первичные трещины отдельности, возникающие при остывании консолидированных магматических масс вследствие главным образом явлений контракции. Наибольшее значение имеют текстуры течения. Первичные текстуры течения разделяются на линейные и плоскостные.

Задачи, которые решаются с помощью первичных плоскостных текстур:

Обнаружение и нанесение на геологическую карту плоскостных текстурных элементов. Позволяет установить или уточнить форму тел.

В случае сложного тектонического строения вулканогенных толщ наблюдения над плоскостными текстурами иногда дают единственную возможность разобраться в складчатой структуре исследуемого участка.

Плоскостные текстуры позволяют устанавливать подводящие каналы вулканов, так как упорядоченная вертикальная или круто ориентированная полосчатость и трахитоидность при удалении от жерла приобретают пологую ориентировку и становятся менее выдержанными.

По отсутствию связи между плоскостными текстурами стратифицированных и субинтрузивных вулканогенных образований устанавливаются субвулканические фации.

Результаты наблюдений над текстурными и структурными элементами вулканогенных пород обрабатываются статистически и изображаются в виде различных графиков.

Микроструктурный анализ вулканогенных пород

Микроструктурный анализ является продолжением исследования протектонических структур вулканогенных пород. Он применяется в ряде случаев слабо заметной структурной низотропии вулканических тел: отсутствии четкой направленности кристаллов, флюидальности, трахитоидности, первичной трещиноватости и т. д.

Изучение постмагматических гидротермальных измененных пород

В постмагматическую стадию деятельности вулканов происходит автометаморфические изменения вулканогенных пород под воздействием выделяющихся при остывании магматических очагов летучих веществ и растворов, богатых углекислотой, серой и другими компонентами. Автометаморфизм происходит в пневматолитовой и гидротермальный этап постмагаматической деятельности.

10. Методика опробования вулканогенных пород для выявления их минералогических и геохимических особенностей

Одна из главных причин, осложняющих изучение минералогических и геохимических особенностей вулканогенных пород, заключается в слабой их ракристаллизованности и крайней рассеянности в них химических элементов. В вулканогенных породах выход минералов тяжелых фракций значительно ниже, чем в интрузивных, и для получения достаточного количества минералов нужно отбирать пробы большого объема.

Кроме того, в силу плохой раскристаллизованности эффузивных пород отдельные минерал в них часто наблюдаются только в виде скелетных форм. В связи с этим изучать минералы приходится в более мелких классах, чем это делается для интрузивных пород, и, чтобы вскрыть максимальное количество минеральных зерен, приходится более тонко дробить пробу.

Для решения стратиграфических вопросов опробование должно производится по разрезам с отбором образцов из всех наблюдаемых покровов. Породы обычно отбираются по нескольким профилям вкрест простирания изучаемой толщи. Опробовании лучше всего проводить штуфным способом, так как при нем сохраняется геологическая. Минералогическая и геохомическая индивидуальность каждой точки отбора.

Из однообразных по составу вулканогенных толщ и отдельных покровов значительной мощности пробы отбираются по профилю вкрест простирания с интервалами между точками отбора не более 10 м.

Жерловые и субвулканические образования опробуются так же, как интрузивные породы.

При изучении вулканогенных образований с целью решения вопросов петрологии и металлогении необходимо сравнивать между собой не отдельные части свит, а свиты или серии в целом, поэтому нет надобности в частом опробовании разрезов отдельных свит.

В целом каждая разновидность пород, имеющая определенной геологическое положение, должна быть охарактеризована 25 – 30 пробами, что необходимо для достоверности выводов, получаемых с помощью соответствующей математической обработки. Также для получения сопоставимых результатов совершенно необходимы одинаковые условия отборы и обработки проб и желателен их одинаковый вес.

Заключение

В заключении хотелось бы сделать вывод по поводу особенностей геологического картирования в районах вулканогенно-осадочных толщ.

Прежде всего, необходимо хорошо разбираться в методах геологического картирования отдельно осадочных и отдельно интрузивных образований, потому что применяемая методика в районах вулканогенных образований включает в себя и те и другие методы. Также трудности геологической съемки создают частые наложенные гидротермальные и другие изменения. Также кроме складчатых и разрывных нарушений обычного рода в области распространения вулканогенных толщ широко проявлены своеобразные тектонические формы, связанные с механической активностью расплава и газов в участках прорыва магматических масс на земную поверхность, что тоже затрудняет процесс изучения. Помимо этого трудности геологической съемки создают фациальная изменчивость эффузивно-пирокластических толщ и нечеткость проявления признаков жерловой и субвулканической фаций.

Список используемой литературы:

Методическое руководство по геологической съемке масштаба 1: 50000 под редакцией А.С. Кумпана, «Недра», Ленинград, 1974 г.

Материалы Интернет сайтов.