Лекция 8 Принципы восстановления тектонических обстановок прошлого на основе метода актуализма. Методы палеотектоники: анализ фаций и мощностей, объемный. - презентация

1 Лекция 8 Принципы восстановления тектонических обстановок прошлого на основе метода актуализма. Методы палеотектоники: анализ фаций и мощностей, объемный метод, анализ формаций, изучение стратиграфических перерывов и несогласий, палеомагнитные методы. Палинспастические реконструкции. Террейновый анализ. Структурно-геоморфологические методы изучения движений новейшего этапа (неотектонический анализ)

2 Принципы восстановления тектонических обстановок прошлого на основе метода актуализма Актуализм (принцип актуализма) – это метод исследований, основанный на том, что к пониманию прошлого идут через изучение современных процессов, но с осознанием необратимости и направленности развития Земли. Этот принцип особенно хорошо разработан для литологии – сравнительно-литологический метод Н.М. Страхова.

3 Шаровые толеитовые базальты группы Whundo ( Ma)

4 Среди базальтов группы Whundo ( Ma) прослои кислых вулканопластических осадков с характерными осадочными текстурами

5 Среди базальтов прослои кислых вулканопластических осадков с тонкой косой слоистостостью

6 Знаки ряби в песчаниках Fm Tumbiana ( Mа)

7 Трещины усыхания в осадках Fm Tumbiana ( Mа)

8 Следует отличать актуалистический метод исследований от теории униформизма, в соответствии с которой знания о современных процессах без каких-либо поправок можно переносить на прошлое.

9 Железистые кварциты (Оленегорский зеленокаменный пояс (2760 млн лет), Кольская провинция Фенноскандинавского щита) Породы – обычные для докембрийских комплексов, но редкие или не установленные в фанерозойских Железистые (BIF) и углерод- содержащие кварциты группы Хамерсли (2565 млн лет, Wittenoom Fm), кротон Пилбара.

10 Коматииты со структурой спинифекс (формация Ruth Well, кротон Пилбара)

11 Методы палеотектонического анализа: Анализ фаций Анализ мощностей Объемный метод изучения вертикальных движений Анализ формаций (литогеодинамических комплексов) Анализ перерывов и несогласий Палеомагнитный метод Трековая термо хронология Палинспастические реконструкции Террейновый анализ

12 Анализ фаций Фация (от лат. «facies» - лицо, облик, вид) – это горные породы (осадки), возникшие в определенной физико-географической обстановке и отличающиеся от состава и условий образования смежных одновозрастных пород. При выделении фаций подчеркивается четкая взаимосвязь нескольких сторон : 1)Генетических признаков породы: литологического состава, текстуры, совокупности входящих в состав органических остатков (фауны и флоры); 2)физико-географической обстановки седиментации; 3) геологического возраста (фация принадлежит определенному стратиграфическому горизонту, фации могут рассматриваться только в конкретных стратиграфических границах). Выделяется три наиболее крупных группы фаций: 1. Морские 2. Лагунные 3. Континентальные Эти группы подразделяются на ряд макро- и микро фаций.

13 Анализ фаций – это 1. изучение пространственного распределения фаций для определенного стратиграфического интервала. Для этих целей строятся специальные карты: карты фаций определенных стратиграфических подразделений (ярусов, подъярусов). Эти карты строятся на основе изучения разрезов в скважинах, обнажениях, данных сейсмических профилей. Анализ фаций

14 Палегеографическая реконструкция кротона Пилбара во время излияния базальтов Mount Roe (ок 2780 Ма) ( Thorn, Trendall, 2001)

15 Анализ фаций 2. изучение смены фаций во времени для определенной территории. Это позволяет понять динамику вертикальных движений территории

16 Данные сейсмостратиграфии для анализа фаций Данные сейсморазведки Прикаспийского бассейна Анализ фаций

17 Что дает анализ фаций (изучение карт фаций)? Положение областей сноса. Определение динамики течений в бассейне осадконакопления и рельефа дна (турбидиты, контуриты, апикальные конгломераты Определение тектонической активности в исследуемых районах (барьерные рифы, олистростромы) Определение величины горизонтальных смещений по сдвигам Анализ фаций

18 Анализ мощностей Это изучение распределения на площади мощностей осадочных и вулканогенных толщ определенного стратиграфического подразделения. Анализ проводится на основании построения карт линий равной мощности – изопахит.

19 Мощность толщ в мелководных морях, на шельфах определяется прежде всего динамикой тектонического погружения земной коры (т.е скоростью вертикальных движений). Существует понятие - профиль равновесия – т.е. уровень воды в бассейне, при котором прекращается осадконакопление. Компенсированное погружение – когда скорость осадконакопления и углубления бассейна близки. Иная ситуация в глубоководных, крупных бассейнах. В центральных частях таких бассейнов может происходить некомпенсированное погружение Анализ фаций

20 Сложности при применении анализа мощностей: 1. Уплотнение осадков при диа- и катагенезе 2. Изменение мощности при деформациях 3. Более поздний размыв толщ Не смотря на сложности, анализ мощностей толщ широко используется, т.к. имеет важное значение при поисках нефти и газа, других полезных ископаемых (соли, бокситы). Разработаны также производные этого метода – анализ скоростей и градиентов скоростей погружения бассейнов

21 Объемный метод В дополнение к анализу фаций и мощностей А. Б. Ронов (1949) разработал объемный метод изучения вертикальных движений. Суть метода и алгоритм использования 1. Подсчет суммарных объемов отложений (по картам мощностей), 2. Измерение относительных объемов различных типов отложений (по картам фаций \литофаций и мощностей); 3. Определение среднего размера погружения и средней мощности отложений; 4. Определение средней скорости погружений (частное от деления среднего размера погружения на абсолютную продолжительность соответствующего интервала времени); 5. Определение средней интенсивности вулканизма (частное от деления объема вулканогенных пород на произведение площади и времени их накопления); 6. Определение размера и средней скорости поднятия по объему снесенного с него обломочного материала, переотложенного в сопряженных прогибах (цифры получаются несколько заниженные); 7. Определение так называемого коэффициента поднятия (отношение общего объема обломочных пород к общему объему всех отложений).

22 Анализ формаций (литогеодинамических комплексов) Формация (геоформация) - это закономерное и устойчивое сочетание (парагенез) определенных генетических типов горных пород, связанных общностью (близостью) условий образования и возникающих на определенных стадиях развития основных структурных элементов земной коры. Офиолиты – это пример литологической ассоциации Закономерное сочетание осадочных и вулканогенных, вулканогенных и плутонических пород называют литологическими ассоциациями Обычно число породных компонентов формации (в осадочной формации – это отдельные фации) составляет три-четыре, реже больше. Помимо главных пород в сложении формаций могут участвовать другие, подчиненные (акцессорные) компоненты.

23 Осадочная формация (ли то формация) - это комплекс фаций (генетических типов). Но если облик фации (генетического типа) определяется физико- географической обстановкой ее образования, то основным фактором обособления формаций служит тектонический режим, проявленный через форму тела формации (мощность, площадь распространения), набор и характер переслаивания слагающих ее пород. Примеры литоформаций: континентальные, мелководно-морские Тектонический режим является определяющим фактором обособления формаций А следовательно: Формации являются показателями определенных тектонических режимов, и в этом их значение для геотектоники. Формации, характерные для крупных геоструктурных зон, образуют по вертикали (разрезу) определенные формационные ряды, отвечающие последовательным стадиям их развития.

24 В современном геотектоническом анализе чаще используется понятие литодинамических или литогеодинамических комплексов (вместо формаций) Под такими комплексами понимают комплексы горных пород, осадочных, магматических, метаморфических, являющиеся непосредственными показателями геодинамической обстановки их образования. Примерами могут служить мелассы - показатель горообразования, известково-щелочные вулканиты - островных дуг, ультраосновные щелочные интрузии кольцевого типа - кротонов и т. д

25 Анализ перерывов и несогласий Вертикальные знакопеременные (т.е. смена кратковременных воздыханий участков коры, погружением) тектонические движения могут быть опознаны и изучены при анализе перерывов и несогласий в осадочных комплексах. Перерывы возникают при прекращении накопления осадков в бассейне на какое-то время. Если во время этого перерыва уже образовавшиеся толщи деформируются, то при возобновлении осадконакопления формируется несогласие.

26 Анализ перерывов и несогласий Основные виды несогласий, по В. Е. Хаину, 1964: 1 стратиграфическое (параллельное) а параллельное налегание, б параллельное прилегание, в плащеобразное облегание; 2 краевое а трансгрессивное перекрытие, б трансгрессивное прилегание; в регрессивное прилегание); 3 географическое (картографическое); план

27 4 угловое а региональное, б местное; 5 рассеянное (дисперсное) ; 6 подводно-оползневое; 7 – азимутальное: а региональное, б местное. Основные виды несогласий (продолжение) план

28 Палеомагнитный метод

29 Магнитометрия (магнитное поле Земли) Географ. полюс Географ. Сев. полюс Географ. Южн. полюс Современная (нормальная) полярность Обратная полярность

30 ( a) Reconstruction of Heaman ( 1997) (b,c) Reconstructions of S. Mertanen (Mertanen et al., 1999) PALEOCONTINENTAL RECONSTRUCTIONS OF LAURENTIA (SUPERIOR) AND THE BALTIC / FENNOSCANDIAN SHIELD ( KARELIA) at 2.45 Ga, BASED ON PALEOMAGNETIC DATA (After Mertanen et al., 1999, PR 98, )

31 Трековая термо хронология Это метод геохронологических и геотермических исследования, позволяющий определять время вывода минералов на уровень в земной коре, где температура ниже критической (блокирующей) для того или иного минерала (обычно используются апатит, циркон, сфен)

32 Палинспастические* реконструкции Это метод восстановления первичного взаимного расположения геологических тел в тот или иной момент времени. От греческих слов «обратно» и «тяну»

33 Террейновый анализ ТЕРРЕЙНОВЫЙ АНАЛИЗ (англ. terrain analysis) является одним из методов тектонического районирования и регионального изучения структуры и геологической истории складчатых поясов. Схема, иллюстрирующая пространственно- временные соотношения террейнов и (по Howell, 1989, с изменениями). 1 метаморфизм, сопровождающий причленение террейна-4 к континенту (welding metamorphism) и маркирующий 1-й этап аккреции; 2 сшивающие интрузии (stitching pluton). маркирующие амальгамацию террейна-1 и 2 (1-й этап амальгамации); 3 постамальгамационный осадочный чехол; 4 -постамальгамационный вулканогенно-осадочный чехол, базальные слои которого маркируют 2-й этап амальгамации - объединение террейнов-1, 2 и 3 в супертеррейн: 5-постаккреционный чехол (overlap sequence). Цифрами 1, 2, 3. 4 показаны различные террейны с условной штриховкой. К условный континент. (По Тектоника и геодинамика, 2004)

34 Неотектонический анализ Это совокупность структурно-геоморфологических методов изучения современного рельефа, непосредственного связанного с новейшими движениями Орогографический и батиметрический методы (в том числе спутниковая (лазерная и радарная) альтиметрия) Морфометрический метод Изучение морских побережий (морских террас, контуров побережья) Изучение речной сети и речных долин Изучение поверхностей выравнивания