ОСНОВИ нафтогазопромислового ГЕОЛОГІЇ
ГЕОЛОГІЯ земної кори
Геологія вивчає історію виникнення, склад і будова Землі, а також історію зародження і розвитку життя на ній.
Вчені припускають, що Земля складається з декількох оболонок: зовнішньої, або літосфери (до глибини 5-70 км); проміжної, або мантії (до глибини 2850-2900 км), і ядра (на глибині 2900-6380 км). Всі оболонки мають різний хімічний склад, фізичний стан і властивості.
Літосфера, звана земною корою, вивчена людиною краще за інших оболонок Земля. Склад і будова мантії і ядра остаточно ще не з'ясовані.
Над літосферою розташовується водна оболонка, або гідросфера, що покриває 71% всієї поверхні Землі, і повітряна оболонка, або атмосфера. Нижня межа атмосфери - поверхня суші і моря. Верхня межа атмосфери не визначена. За даними деяких дослідників, потужність шарів атмосфери доходить до 1000 км.
Земна кора складена гірськими породами, що складаються з мінералів.
Мінералами називаються природні речовини, приблизно однорідні за хімічним складом і фізичними властивостями - продукти фізико-хімічних процесів, що здійснюються в земній корі,
Гірські породи. - агрегати мінералів більш-менш постійного складу, які утворюють самостійні тіла, що складають земну кору.
Гірські породи за походженням підрозділяють на вивержені (магматичні) і метаморфічні (видозмінені).
Вивержені гірські породи утворилися в результаті застигання на поверхні або в надрах земної кори силікатного розплаву, званого магмою.
Більшість вивержених порід має кристалічну будову. За своїми фізичними властивостями вони представляють щільні, здебільшого дуже міцні однорідні масиви.
Типовими представниками вивержених порід є базальти, граніти. Тваринних і рослинних залишків ці порода не містять.
Осадові гірські породи утворилися в результаті осадження органічних і неорганічних речовин на дні водних басейнів і на поверхні материків. Найдрібніші шматочки роздроблених водою або вітром вивержених порід, а також залишки тварин і рослинних організмів, осідаючи, поступово утворювали шари і пласти.
Осадові гірські породи за способом освіти поділяють на чотири групи: уламкові породи (механічні опади), а також породи хімічного, органічного і змішаного походження.
Уламкові породи утворилися в результаті руйнування, перенесення і відкладення дрібних шматочків зруйнованих порід. Типовими представниками уламкових порід є валуни, галечники, гравій, піски, пісковики, глини, аргіліти і глинисті сланці.
Породи хімічного походження утворилися внаслідок випадання солей з водних розчинів або в результаті хімічних реакцій, що відбуваються в земній корі. Вони розбиті на наступні групи: карбонатні, крем'янисті, залізисті, галоїдні солі, сірчанокислий солі.
До карбонатних порід відносяться вапняки хімічного походження, оолітові вапняки, вапняні туфи, доломіт. Представниками кременистих порід є крем'янисті туфи, що утворюються шляхом випадання аморфного кремнезему з води гарячих джерел. Групу залізистих порід утворюють різні руди заліза (бурі залізняки, залізисті ооліти). До галоїдних солей відноситься кам'яна сіль. Ангідрит і гіпс складають групи сірчанокислих солей.
Породи органічного походження є в більшій чи меншій мірі залишками тварин і рослинних організмів. Найбільш поширені біогенні породи: вапняки, крейда, трепел і каустобіоліти.
Породи змішаного походження складені з матеріалу уламкового, органічного та хімічного походження. До цих порід належать мергелі, глинисті вапняки, піщані вапняки, опоки.
Метаморфічні гірські породи утворилися з осадових і вивержених порід при зануренні останніх на деяку глибину в товщу земної кори. Так, під впливом високої температури і тиску вивержені непластичні породи перетворюються в сланцеватие, а осадові породи набувають кристалічну структуру. В результаті гірські породи, зазнаючи значних змін, набувають нових властивостей.
Особливістю порід цієї групи є їх сланцеватость, яка пояснюється колосальними тисками в надрах земної кори і їх кристалічною структурою.
Вік гірських порід
Визначення віку гірських порід засноване на вивченні послідовності освіти нашарувань в земній корі. На підставі даних про органічні залишки, склад, будову і розташування пластів відносно один одного у вертикальному і горизонтальному напрямках вченими складена єдина, так звана стратиграфическая шкала, що відображає найголовніші історико-геологічні закономірності в розвитку земної кори. Крім того, розроблена геохронологическая таблиця, що показує розташування в певній послідовності умовних відрізків часу, на які ділиться історія Землі. Всі підрозділи геохронологічної таблиці характеризуються викопними залишками тварин і рослинних організмів. Однак в гірських породах архейської і протерозойського ер такі залишки виявляються дуже рідко, що не дозволяє чітко розділити ці ери на періоди.
Форми залягання осадових гірських порід
Характерною ознакою осадових гірських порід є їх шаруватість, т. Е. Властивість розташовуватися паралельними або майже паралельними шарами, що відрізняються один від одного складом, структурою, твердістю і забарвленням складають їх порід. У товщі осадових гірських порід кожен шар (або пласт) відділений від іншого поверхнею нашарування. Поверхня, що обмежує пласт знизу, називається підошвою; поверхню, що обмежує його зверху, - покрівлею. Отже, покрівля нижчого шару є одночасно підошвою покриває шару.
Первинною формою залягання осадових гірських порід є горизонтально лежить пласт, складений однорідними породами і обмежений більш-менш паралельними нашаруваннями порід в покрівлі і підошві. Однак в результаті руху земної кори первинна горизонтальна форма залягання осадових гірських порід може бути порушена, внаслідок чого пласт приймає будь-похиле положення.
Наклоннозалегающій пласт характеризується істинної, горизонтальної та вертикальної потужностями.
Справжньою потужністю називається довжина перпендикуляра, опущеного з будь-якої точки покрівлі пласта до його підошви (АС на рис. 1). Горизонтальна потужність визначається відстанню по горизонталі від будь-якої точки покрівлі до підошви пласта (АБ на рис. 1). Вертикальна потужність - відстань по вертикалі від будь-якої точки покрівлі до підошви пласта (АД на рис. 1).
Мал. 1. Повна складка
Рухи земної кори, що відбуваються під впливом глибинних процесів усередині Землі, можуть бути коливальними, складчастими і розривними. Перші два з названих видів руху земної кори викликають пластичне порушення пластів гірських порід, а третій вид - розломи пластів гірських порід.
До коливальним рухам відносяться такі рухи, які викликають вертикальні переміщення (підняття і опускання) окремих ділянок земної кори один відносно одного. Рухи цього виду відбуваються з моменту утворення Землі, спостерігаються вони і в даний час. Результатом коливання є порушення горизонтального положення пластів осадових гірських порід з утворенням дуже пологих прогинів (синеклізи) і здуття (антекліз). Як правило, антеклізи і синеклізи порушуються здуттями і прогинами менших масштабів. Освічені при цих порушеннях нові структури називають локальними.
Складчасті рухи, що викликають, як і коливальні рухи, пластичне порушення пластів гірських порід, призводять до утворення складок. При розгляді складки земної кори в розрізі видно, що пласти в ній зігнуті хвилеподібно (див. Рис. 1). Складка, в ядрі якої знаходяться молодші пласти, ніж по краях, називається синкліналей. Вона зазвичай буває звернена вигином вниз, і пласти на крилах її падають назустріч один одному. Складка, в ядрі якої знаходяться давніші пласти, ніж по краях, називається антикліналь. Вона звернена вигином вгору; пласти падають від неї в обидві сторони. Сусідні антиклиналь і кормушка в сукупності утворюють повну складку. Зустріти в природі тільки одну повну складку майже неможливо. Як правило, за однією складкою слід друга, за другий третя і т. Д.
Складка має наступні основні елементи (рис. 2):
1) крила А - бічні частини складки (в синкліналь вони називаються бортами);
2) замок Б - лінія перегину, що з'єднує між собою крила (борта); замкова частина антикліналі називається сідлом, синклинали - мульдою;
3) осьова площину СDЕF - уявна площина, що розділяє складку навпіл;
4) вісь СF - слід на плані осьовій площині;
5) кут складки МDN
Таким чином, в повній складці спадні крила антикліналі є висхідні крила синклинали.
Залежно від положення осьової площини в просторі і характеру падіння крил складка може мати різні форми. Якщо обидва крила мають однаковий кут падіння, складка називається прямий (рис. 3, а). Однак будова антиклинали і синклинали не завжди буває симетричним, т. Е. Не завжди крила пласта мають однакові кути-падіння.
Якщо кут падіння одного крила більше кута падіння іншого, то така складка називається косою (рис. 3, б). У перекинутої складки сідло перекинуто за одне з її крил (рис. 3, в). Складка, у якій крила розташовані горизонтально, називається лежачої (рис. 3, г).
У природі часто зустрічаються однокрилі складки, звані монокліналей, або флексури, які виникли в результаті підйому або опускання пласта з одного боку.
Різноманітність форм складок пояснюється різним додатком сил до пластів гірських порід, схильних до складчатому руху.
Для визначення положення складки по відношенню до країн світу необхідно знати положення ліній простягання і падіння.
Лінією простягання називається лінія перетину горизонтальній площині з крилом складки. Лінія, що лежить на крилі складки перпендикулярно лінії простягання, називається лінією падіння складки.
Мал. 3 Види складок
Розривні руху, що є наслідком коливальних і складчастих видів руху, призводять до незворотного процесу утворення складок розривних форм. При розривних рухах відбувається зміна горизонтальної або складчастої форми залягання гірських порід в результаті інтенсивного впливу на останні внутрішніх сил Землі. При утворенні складок пласти часто не витримують напруги і розриваються. При цьому утворюються тріщини, через які пласти можуть зміститися відносно один одного.
Крім тріщин до розривних порушень відносять скиди, взброси, зрушення, Недовго.
Порушення, при якому одна частина складки опускається, а інша залишається на колишньому місці, називається скиданням. Якщо одна частина складки піднімається, а інша залишається на колишньому місці, то утворюється підкидання.
При розривних рухах особливо часто руйнуються сводовие частини антиклиналей. Якщо сводовая частина антикліналі виявляється піднятою по відношенню до опущеним крил, то така структура називається горстом. Структура, в якій сводовая частина антикліналі по відношенню до нерухомих крил опущена, називається грабеном.
Якщо ж при розриві пласта переміщення відбувається не по вертикалі, як при утворенні скидання і підкидання, а в горизонтальному напрямку, то утворюється зрушення.
Часто спостерігаються поєднання скидів і зрушень - скидання-зсуви.
Платформа - основна тектонічна одиниця земної кори, що піддається коливальним рухам з відносно невеликою амплітудою і втратила у зв'язку з цим здатність до різкої зміни своєї первісної структури.
Геосинкліналь є найбільш рухливий ділянка земної кори, складений потужними товщами (до декількох тисяч метрів) осадових гірських порід. У розвитку геосинкліналі розрізняють дві стадії: перша - геосинкліналь є переважно морський басейн з інтенсивно прогинається дном, на якому накопичуються потужні товщі осадових порід і вулканічних лав; друга - геосинкліналь внаслідок інтенсивного підняття земної кори перетворюється в складчасту систему, а потім і в гори (наприклад, Урал, Кавказ, Крим, Карпати). Геосинкліналі існують і розвиваються і в наш час. Як приклад розвивається геосинклинали можна привести частину Тихого океану з пасмами Курильських островів.