Историческая геология - Северо

ИСТОРИЧЕСКАЯ ГЕОЛОГИЯ
Методические указания
к выполнению курсовой работы
Для студентов направления специалитета
130101 – «Прикладная геология»,
специализация – «Геологическая съемка, поиски
и разведка месторождений полезных ископаемых»
Составитель Н. Г. Фидарова
Владикавказ 2014
0
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»
Кафедра геологии и поисково-разведочного дела
ИСТОРИЧЕСКАЯ ГЕОЛОГИЯ
Методические указания
к выполнению курсовой работы
Для студентов направления подготовки
130101 – «Прикладная геология»,
профиль – «Геологическая съемка, поиск
и разведка месторождений полезных ископаемых»
Составитель Н. Г. Фидарова
Допущено
редакционно-издательским советом
Северо-Кавказского горно-металлургического института
(государственного технологического университета).
Протокол заседания РИСа № 26 от 17.12.2013 г.
Владикавказ 2014
1
УДК 551.7
ББК 26.323
Ф50
Рецензент:
кандидат геолого-минералогических наук, доцент
Северо-Кавказского горно-металлургического института
(государственного технологического университета)
Дарчиева А. Е.
Ф50
Историческая геология: Методические указания к выполнению курсовой работы / Сост.: Н. Г. Фидарова; СевероКавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет). – Владикавказ: Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет). Изд-во «Терек»,
2014. – 16 с.
УДК 551.7
ББК 26.323
Редактор: Иванченко Н. К.
Компьютерная верстка: Куликова М. П.
 Составление. ФГБОУ ВПО «Северо-Кавказский
горно-металлургический институт
(государственный технологический университет)», 2014
 Фидарова Н. Г., составление, 2014
Подписано в печать 29.04.2014. Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура
«Таймс». Печать на ризографе. Усл. п.л. 0,93. Тираж 50 экз. Заказ №
.
Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет). Издательство «Терек».
Отпечатано в отделе оперативной полиграфии СКГМИ (ГТУ).
362021, г. Владикавказ, ул. Николаева, 44.
2
Цель работы – обучить студентов основным навыкам сбора и
обработки полевого геологического материала, методам его обработки, а также восстановлению палеоусловий осадконакопления.
Содержание работы
Курсовая работа по исторической геологии предполагает проведение следующих мероприятий:
– ознакомление с лучшими курсовыми работами предыдущих лет,
с их содержанием, примерным объемом, расположением материала и
его оформлением, а также с примерами демонстрационной графики,
используемой при защите работы. Для этого в специальной аудитории организуется занятие – выставка, проводимая под руководством
преподавателя, ведущего курсовую работу. Занятие проводится по
подгруппам, сопровождается записями в полевых книжках;
– предполевой период студентам выдается карта района курсовой
работы относительно мелкого масштаба для ее увеличениякопирования в нужном масштабе (вдвое крупнее отчетного). В процессе полевых исследований на карту наносятся данные маршрутов и
наблюдений. Карта является документом полевой отчетности и прилагается к курсовой работе вместе с полевой книжкой, реестром образцов и образцами;
– подготавливаются геологические разрезы и стратиграфические
колонки, для чего используются литературные и картографические
данные по району исследования, имеющиеся на кафедре и в институтской библиотеке, а также специальное руководство – Основы геологической практики. Издательство «Недра», Москва, 1972 г.
– на карте производится предполевая разметка маршрутов в
направлении от пород более древних – к молодым. Выделяются места
проведения более детальных исследований, участки заложения площадок для изучения современного речного аллювия, намечаются поперечные профили долин, просматриваются коллекции ранее собранных по району минералов, горных пород и ископаемых остатков,
часть из которых берется на заметку для включения в предстоящий
отчет;
– с целью конкретизации и более точной направленности полевых
исследований студенту необходимо ознакомиться с порядком изложения материала в курсовой работе и содержанием отдельных глав и
графики.
3
Применительно к данной курсовой работе можно рекомендовать
следующий план отчета.
Введение
Во вводном разделе представляют отчет по курсовой работе по
исторической геологии. Указывают его название, сроки и место его
проведения, что иллюстрируют географо-административной картой.
Приводят данные о количестве маршрутов, путях сообщения, количестве обнажений и точек наблюдений. Сообщают, чьей помощью пользовался проектант, приводят благодарности. Объем раздела 2 – 3 стр.
и упомянутая карта, на которую дополнительно наносят данные, перечисленные ниже.
Глава 1. Физико-географический очерк
В главе кратко описывают рельеф участка, вершины, хребты, перевалы, склоны, равнины, обвалы, оползни и гидрографическая характеристика рек и водоемов, названия главных рек и их притоков, характер течения, водность, сезонные изменения дебита, источники питания, хозяйственное использование и т. п. Раздел характеризуют зарисовками и фотографиями. Основные данные выносят на карту
(см. введение).
Здесь же дается общее представление о растительном мере, сельскохозяйственных угодьях, населенных пунктах, населении. Объем
главы 4–5 стр.
Глава 2. Стратиграфия
Сведения о стратиграфическом расположении пород представляют собой в основном пояснения к стратиграфическим колонкам района работ, которые заимствуют из соответствующей литературы. Составляют также стратиграфическую колонку исследованного участка,
основанную на личных исследованиях, запечатленных в полевой
книжке. Стратиграфические описания проводят от пород древних к
молодым. При описании стратиграфического положения объекта характеризуют зону его нижнего контакта, литологию (состав пород) с
остатками фауны и флоры, а также мощность. Указывают, в каких обнажениях встречены данные породы.
Глава занимает 8–10 стр. и иллюстрируется колонками, разрезами, рисунками обнажений и образцов.
4
Глава 3. «Тектоника»
В главе освещают общее тектоническое строение района работ,
участка работ (условия залегания пород, складки, разрывные нарушения, системы трещин в породах и др.). Приводят зарисовки и фотографии наиболее типичных и интересных дислокаций, а также отдельных зон и образцов, характеризующих тектоническое строение.
Прослеживают связь тектонического строения с рельефом. Объем главы 8–10 стр. с рисунками и фото.
Глава 4. Восстановление палеоусловий осадконакопления ...
Глава является основной в данной курсовой работе. Она опирается на крупномасштабную геологическую карту, на которой нанесены
маршруты и обнажения, а также все уточнения, сделанные на основании собранных данных. Карта, геологические разрезы, поперечные
профили долин, документация обнажений и образцов составляют основу изложения материала. Начинать раздел после описания его положения следует с анализа серии литолого-палеогеографических карт
(3–4 шт.), которые заимствуют из Литолого-палеогеографического
атласа, глава подразделяется на четыре части.
4.1. История осадконакопления
На основании анализа литолого-палеогеографических карт выясняются вначале общая последовательность отложения осадков, их литологический состав и условия осадконакопления. Затем аналогичное
описание проводят для собственно обследованного участка. Раздел
аргументируют собственными зарисовками обнажений, описанием
состава и сложения образцов, выявляют условия древнего накопления
пород и режима древнего морского бассейна. Отмечают перерывы в
осадконакоплении, ритмичность слоев и периодичность осадкообразования.
4.2. Метаморфизм осадков
За миллионы лет, прошедших со времени отложения осадков, они
претерпели какие–то изменения. Породы уплотнились, в них появились системы с новыми минералами, горизонтальное залегание сменилось складчатым, на контакте с магматическими породами развились явления контактного метаморфизма и т. п. Древние илы и глины
за миллионы лет преобразовались в глинистые сланцы, пески в песчаники, речная галька в конгломераты и т. п. В разделе следует последовательно описать все типы метаморфизма, опираясь на исследования
5
образцов под лупой и микроскопом, а также охарактеризовать их распространение в поле.
4.3. Формирование структур
За миллионы лет изначально горизонтально залегающие породы в
результате подъема, сжатия или иных динамических напряжений оказались в наклонном положении, а в отдельных местах – смятыми в
складки или разорванными.
Возможно, имели место послойные перемещения вещества. Во
всех случаях при дислокации горизонтально залегающих толщ возникли системы закономерно ориентированных трещин. Зарисовки
(или фото) больших и малых структур, прорисовки основных этапов
их формирования составляют содержание настоящего раздела.
4.4. Современные процессы
В современный четвертичный геологический период имеют место
и осадконакопление, и метаморфизм толщ, и их дислокация с формированием современных структур.
Особый интерес представляют собой размер, состав и степень
окатанности аллювия реки и ее притоков. По его составу можно определить состав пород, залегающих в верхнем течении, и составить
представление о полезных ископаемых в истоках рек. Изучение шлихов позволяет обнаружить россыпи тяжелых и устойчивых минералов.
Методика исследования аллювия изложена в приложении № 2.
Объем главы не лимитируется, количество графики должно обеспечивать все изложенное в тексте.
5. Заключение
В заключении кратко формулируются все вновь полученные данные, а также ставятся задачи дальнейших исследований данной территории.
6. Список литературы
В списке литературы должны быть только те источники, на которые имеется ссылка в тексте курсовой работы. В них указывают: фамилию и инициалы автора, название книги или статьи (если статья, то
указать название журнала, год издания, № и страницы), а также издательство, город и год издания.
Порядок компоновки отчета: титульный лист (см. приложение
№ 1), оглавление, текст глав, список литературы. Все иллюстрации
6
нумеруют по порядку их расположения. Крупные карты могут быть
даны в приложении.
Обязательным приложением к курсовой работе являются: полевая
книжка, реестр образцов, образцы.
Поскольку выполнение курсовой работы по исторической геологии проведения полевых изысканий предполагает полевые исследования – тема работы выдается на двух исполнителей, что связано с правилами техники безопасности.
7
Приложение 1
Образец титульного листа
ФГБОУ Северо-Кавказский горно-металлургический институт
(государственный технологический университет)
Горно-Геологический факультет
Кафедра геологии и поисково-разведочного дела
КУРСОВАЯ РАБОТА
по исторической геологии
Тема: Восстановление палеоусловий осадконакопления ….
Исполнители: студенты 2 – го курса
гр. РМ – . . . . . . . . . .
И. О. Фамилия
/подписи/
Руководитель И. О. Фамилия
8
Приложение 2
УКАЗАНИЯ
для исследования речного аллювия при написании курсовой
работы по исторической геологии
1. Для исследования аллювия выбирают площадку размером
2х2 м, расположенную неподалеку от уреза воды, лишенную дернового покрова и содержащую не более 10 % песка и крупных валунов
(0,5 м и крупнее).
2. Галечниковый материал изучают по классам крупности:
1–0,5 м; 0,5–0,2 м; 0,2–0,01 м мельче 0,01 м.
3. Вначале в пределах квадрата выделяют и помечают мелом валуны и гальку первого класса (1,0–0,5 м). Для них определяют: состав
(название породы), количество для каждой породы, степень окатанности. Данные заносят в полевую книжку в форме таблицы, отбирают
типичные и примечательные образцы со свежим сколом. Аналогичную процедуру проводят с галькой других классов.
4. Всего обрабатывают три площадки размером 2х2 м в верхней,
средней и нижней частях долины.
Пособия: учебники по петрографии осадочных горных пород. Атлас-текстура и структура осадочных горных пород и иные пособия
библиотеки СКГМИ (ГТУ).
9
Приложение 3
Памятка
студенту-геологу по ведению первичной геологической
документации
Общие вопросы
1. Подготовка. До выезда на полевые работы необходимо подробно изучить литературу о данной местности, как геологическую,
так и географическую, все имеющиеся карты, чтобы составить представление о рельефе местности, условиях передвижения, выборе мест
стоянок, наметить маршруты и определить примерное время, потребное для проведения исследования. Анализ аэрофотоснимков также
очень желателен.
2. Общие задачи. Задачами геологии являются:
– выяснение геологического строения местности,
– наличие месторождений полезных ископаемых, в том числе и
воды,
– иные специальные задания. Результатом работ должны быть:
описание местности и ее геологического строения, геологическая и
иные карты, разрезы, рисунки, фотографии, коллекции.
3. Обнажения являются той основой, на которую опираются все
геологические представления. Их документация должна быть исчерпывающей, сопровождаться зарисовкой (и желательно фотографиями)
и отбором образцов. Предварительное дешифрирование аэрофотоснимков способствует рациональному выбору обнажений.
4. Маршрутные исследования, как правило, способствуют быстрому рекогносцировочному обследованию местности. При этом методе каждая цепь гор или холмов должна быть пересечена несколько
раз, узкие долины должны быть пройдены на всем протяжении. Все
обнажения вблизи маршрута должны быть осмотрены.
5. Детальные исследования состоят в изучении всей площади, а не
отдельных линий. Детальность исследований бывает различной, желательно чтобы на 12 м отчетной карты приходилось одно обнажение.
6. Изучение обнажения начинается с его осмотра. Убедитесь, что
это коренной выход, а не обвал или оползень, отметьте его нахождение на карте или аэрофотоснимке. Нужно определить из каких пород
сложено обнажение (магматических, осадочных или метаморфических). Горным компасом нужно определить условия залегания слоев и
10
трещин (азимут падения и угол падения). При сборе документации
отбирают для коллекции образцы пород, а место отбора помечается на
зарисовке.
7. Окаменевшие остатки организмов имеют большое значение для
определения возраста пород и условий из образования и поэтому на
опорных обнажениях (наиболее типичных) образцы должны отбирать
из каждого слоя. Чем реже встречаются окаменелости, тем они ценнее, поэтому даже плохо сохранившиеся экземпляры заслуживают
внимания.
8. Полезные ископаемые, встреченные в маршруте, должны быть
документированы с особенной тщательностью. Не следует игнорировать и отдельные рудные минералы, встреченные среди горных пород.
Явления выветривания (охры, квасцы и др.) также должны быть зарегистрированы, равно как и водоносность пластов и отдельных обнажений.
9. Записи и зарисовки производят в полевой книжке в процессе
осмотра обнажений. Всяческая документация «по памяти» запрещается и является фальсификацией геологических наблюдений. Правила
ведения полевой документации, равно как и форма полевой книжки,
приведены в специальных руководствах (см. книгу: «Основы геологической практики» М., «Недра», 1978 г.), записи надо производить в
краткой форме, но полно, не опуская важных для геолога деталей.
10. Записи побочных наблюдений (о погоде, растительном и животном мире и т.п.) также желательны. Их расположение обычно производят на левой стороне полевой книжки, где располагаются зарисовки, что позволяет выделить их из общей массы производственных
записей.
11. Хранение образцов, упакованных в обёрточную бумагу и
снабженных номером, производится в мешочках. Заворачивать образцы надо плотно и укладывать как можно плотнее в небольшие крепкие мешки по 20 – 30 образцов в каждом. Если коллекцию перевозят
на большое расстояние, то она должна быть уложена в ящик.
Наблюдения над изверженными породами
1. Условия и формы залегания изверженных (магматических) пород различны. По глубине формирования породы делят на абиссальные (глубинные), гипабиссальные (среднеглубинные) и эффузивные
(поверхностные).
11
Абиссальные породы (батолиты, штоки) возникли на большой
глубине, их нижний контакт, как правило, не прослеживается, слагают
крупные (километры) массивы с крутым падением контактов с вмещающими породами. Структура породы полнокристаллическая,
наблюдаются жилы и дайки, секущие массив.
Гипабиссальные породы (жилы, дайки) могут быть по отношению
к вмещающим их породам согласными и несогласными, к первым относятся лакколиты, пластовые жилы и др., а ко вторым – жилы, дайки,
апофизы и др.
Эффузивные породы представлены покровами, потоками, конусами и т. п. Структура породы – порфировая, когда отдельные относительно крупные кристаллы заключены в нераскристаллизованную
массу.
2. Цвет, текстура и структура. Цвет породы описывается как в
свежем изломе, так и на выветренной поверхности. Текстуры различают «на глаз» и они бывают: полнокристаллические, порфировидные, плотные (афанитовые), слоистые (полосчатые) и некоторые другие. Структуру породы определяют при микроскопическом исследовании и бывает она гранитовая, панидиоморфнозернистая и других
видов.
3. Шлиры, включения, вкрапления выделяют по изменению цвета
и текстуры вмещающих пород, по причине концентрации в том или
ином месте светлых или темных компонентов породы. Отдельные
кристаллы и их гнезда формируют вкрапленность (чаще сульфидную).
Включения чаще представлены обособленными блоками вмещающих
пород. Все эти образования зарисовывают в крупном масштабе и отмечают в полевой книжке.
4. Секреции распространены в основном в изверженных горных
породах, содержащих пустоты, которые впоследствии оказались заполненными минералами (кварцем, хрусталем, опалом, цеолитами и
др.) Породы с пустотами формируют миндалекаменную текстуру.
5. Контакты и метаморфизм в изверженных горных породах
заслуживают тщательного изучения, так как именно в этих местах при
взаимодействии химически различных пород возможно возникновение новых минеральных образований. Контакты пород могут
быть резкими или расплывчатыми и содержать взаимные включения и апофизы, по которым можно установить историю становления зоны метаморфизма. Сама зона может быть выражена перекристаллизованными породами, наложенной минерализацией, изменением цвета и т. п.
12
6. Полезные ископаемые в магматических горных породах встречаются в основном в форме шлиров, вкрапленности, штокверков и
рудных жил, которые зарисовывают в общем плане и в деталях с отбором достаточного количества образцов всех видов полезного ископаемого, а также продуктов его изменения.
7. Водоносность и явления выветривания в магматических породах отмечают в связи с трещиноватостью последних. Водоносность
отдельных трещин отмечают на зарисовке, а расход воды (дебит) дают
в литрах/секунду или в кубических метрах в минуту. Оценивают: температуру, вкус, прозрачность, цвет, отложения и иные параметры. Выветривание и разрушение пород могут быть поверхностными, вдоль
трещин и во всей массе породы.
8. Трещиноватость и отдельность обычно хорошо выражены в
магматических породах. Ориентировку систем трещин замеряют горным компасом (азимут падения и угол падения) и выносят на зарисовку. Отдельность бывает: параллелепипедная, плитообразная, столбчатая, шарообразная и другие. Трещины бывают ровные и неровные,
минерализованные, заохренные и т. п.
Наблюдения над осадочными горными породами
1. После внимательного осмотра обнажения, в породах выделяют
поверхность наслоения пластов, а также системы трещин отдельности,
которые отмечают на зарисовке и для которых производят компасные
замеры азимута и угла падения.
2. Состав обнаженной толщи осадочных пород может быть представлен одной или несколькими породами. Исследование пластов ведут от пород более древних породам более молодым, что соответствует процессу их осаждения. При документации осадочной толщи отмечают: мощность отдельных слоев, их состав, характер напластования,
цвет, величину зерен, включения, конкреции, секреции и остатки организмов. Документацию обнажений производят так же как и в случае
магматических пород.
3. Описываемые диагностические признаки пород варьируют в
зависимости от их состава.
У песчаников – цвет, крепость, величина зерен, наличие и состав
цемента, состав зерен пород, степень окатанности, включения, вкрапления, органические остатки, конкреции, сложения (слоистость), изменение крупности по слоям и т. п.
У кварцитов и песков то же, что и у песчаников.
13
У конгломератов и галечников – цвет, крепость, размеры галек,
степень окатанности, состав галек, наличие и состав цемента, ориентировка галек и степень выраженности слоистости, состояние поверхности и т. п.
У известняков и мергелей – цвет, крепость, излом, сложение
(кристаллическое, плотное, землистое, оолитовое, массивное), их состав, вкрапленности, прожилки, органические остатки и др.
4. Характер напластования имеет большое значение для выяснения условий образования осадочной толщи. Границы раздела слоев
могут быть незаметными, нечеткими или резкими, ровными или волнистыми. На поверхностях напластования могут скапливаться органические и иные остатки, по положению которых можно составить
представление об условиях образования толщи.
Несогласное залегание каких-либо соприкасающихся пород
должно быть задокументировано особенно внимательно, так как оно
сигнализирует о наступаниях и отступаниях моря, о перерывах в осадконакоплении, размывах и т. п. Различные типы несогласий описаны в
руководствах по петрографии осадочных пород.
5. Конкреции и секреции нередко образуют в осадочных породах
выдержанные горизонты. Необходимо отмечать форму, размер и состав конкреций и секреций, а также их внутренний состав и минеральные новообразования. Нередко внутри конкреций отмечаются
органические остатки, что необходимо отмечать в документации и на
зарисовках.
6. Отдельность – шаровая, столбчатая, блоковая и другие, а также
системы трещин с приуроченными к ним жилами и прожилками также
отмечают весьма внимательно. Для жил определяют минеральный состав, мощность, состояние зальбандов (боковых поверхностей), элементы залегания, околожильные изменения и др.
7. Водоносность осадочных комплексов отмечают достаточно часто благодаря различной водопроницаемости отдельных слоев. Отмечают: характер выхода источника, его дебит, приуроченность к определенному горизонту, физико-химические качества воды и заключение о его практической значимости.
Наблюдения над метаморфическими горными породами
1. Изучение метаморфизованных пород, представляет для геолога
наибольшие трудности, потому что эти породы изменены и далеко не
14
всегда легко ответить на основные вопросы, встающие перед исследователем:
ЧТО ПРЕДСТАВЛЯЛИ СОБОЙ ЭТИ ПОРОДЫ ДО ИЗМЕНЕНИЯ?
КАКИМИ АГЕНТАМИ ОБУСЛОВЛЕНО ЭТО ИЗМЕНЕНИЕ?
КОГДА ОНО ПРОИЗОШЛО?
2. Метаморфизм – это сумма процессов, благодаря которым минеральный состав, текстура и структура породы испытывают существенные изменения. В понятие «метаморфизм» не входят такие процессы, как выветривание, цементация, диагенез.
3. Типы метаморфизма:
– контактный – проявляется в органических зонах вблизи контакта различных пород;
– региональный – развит на больших площадях независимо от
интрузий и часто в складчатых областях (серицитизация в песчаноглинистых отложениях Большого Кавказа);
– дислокационный – в зонах интенсивных тектонических деформаций (тектонические брекчии и др.);
– пирометаморфизм – термальные изменения, которые происходят под воздействием лав на вмещающие породы и их обломки;
– пневматолитовый – изменения под воздействием пара и газа,
которые истекают из магмы иммигрируют по трещинам в окружающие породы;
– ретроградный – заключается в переходе высокотемпературных
ассоциаций минералов в ассоциации низкотемпературные (диафторез).
4. Явления контактного метаморфизма подразделяются на несколько фаций в зависимости от минерального состава и текстурноструктурных особенностей. Выделяются фации:
– альбит – эпидотово – роговиковая;
– роговообманково-роговиковая;
– пироксено – роговиковая;
– с анидинитовая.
При региональном метаморфизме набор минералов в метаморфических фациях иной:
– цеолитовая фация;
– фация зеленых сланцев;
– фация глаукофановых сланцев;
– альмандиново – амфиболитовая;
– гранулитовая и эклогитовая.
15
Литература
1. Короновский Н. В. Общая геология: Учебник. М.: КДУ, 2006.
2. Короновский Н. В., Хаин В. Е., Ясаманов Н. А. Историческая
геология: Учебник, 2-е изд. Москва, ACADEMA. 2006.
3. Вылцан И. А. Фации и формации осадочных пород: Учебное
пособие. Томск, 2002.
4. Рыка В., Малишевская А. Петрографический словарь / Под ред.
к.г.-м.н. С. В. Ефимовой. Москва: Недра. 1989.
5. Историческая геология с основами палеонтологии. Ленинград:
Недра, Ленинградское отделение, 1985.
6. Михайлова И. А., Бондаренко О. Б., Обручева О. П. Общая палеонтология. Изд-во Московского университета. 1989.
7. Геологический словарь, Том 1 и 2, Москва, 1973.
16