Что является предметом изучения литологии
Литология
наука о современных осадках и осадочных породах, их составе, строении, происхождении и закономерностях пространственного размещения. Многие осадочные горные породы являются полезными ископаемыми. Это руды железа, марганца, алюминия (бокситы), фосфора (фосфориты), стронция, никеля; торф, бурые и каменные угли, графит, горючие сланцы; пески — россыпи золота, платины, олова, титана, алмазов и др. ценных минералов; пески кварцевые, стекольные, формовочные и строительные, глины огнеупорные, кирпичные и бентонитовые, адсорбенты, цементное сырьё, гипс, природные соли. Кроме того, осадочные породы вмещают залежи нефти и горючего газа, руды меди, свинца, цинка, ртути, артезианские воды — питьевые, минеральные лечебные, рассолы. Изучение осадочных пород позволяет судить об их устойчивости как оснований для зданий и др. сооружений. В современных осадках на дне морей и океанов содержатся россыпи ценных минералов, руды марганца, никеля и фосфора, залежи нефти и газа.
Л. как одна из отраслей геологии (См. Геология) обособилась в конце 19 — начале 20 вв. в результате стратиграфических и палеогеографических исследований, сопровождавшихся изучением вещественного состава осадочных пород и связанных с ними полезных ископаемых. Большое значение для обособления Л. имели материалы, полученные английской океанографической экспедицией на судне «Челленджер» (американский учёный Дж. Меррей, бельгиец А. Ренар, 1891), а также исследования немецкого геолога И. Вальтера (1893—94), посвященные вопросам осадочного породообразования. Благодаря работам русских (П. А. Земятченский, Я. В. Самойлов, В. Н. Чирвинский, А. П. Карпинский, А. П. Павлов и др.) и зарубежных (английский учёный Г. Сорби, американский — Дж. Баррелл, французский — Л. Кайё, В. Воган, немецкий — Г. Потонье и др.) учёных Л. в 1910-е гг. оформилась в качестве самостоятельной науки. Большой вклад в её дальнейшее развитие внесли советские (Л. Д. Архангельский, А. Н. Заварицкий, Д. В. Наливкин, М. С. Швецов, В. П. Батурин, Л. В. Пустовалов, Н. М. Страхов, Л. Б. Рухин и др.) и зарубежные (американцы — У. Твенхофел, У. Крумбейн, Ф. Петтиджон и др.) учёные. Особенно интенсивное развитие Л. началось в СССР после 1-го литологического совещания (1952), на котором были обсуждены достижения Л. за весь про шедший период и намечена программа дальнейших исследований.
Современная Л. тесно соприкасается со стратиграфией, тектоникой, палеогеографией, геохимией, палеонтологией, климатологией, а также с циклом физико-химических и математических наук. Главная задача Л. заключается в выявлении закономерностей распределения различных типов осадочных пород и полезных ископаемых в общем ходе процессов породообразования на протяжении геологической истории Земли. Основным путем решения этой задачи является генетический (фациальный) анализ осадочных пород, их естественных парагенетических сочетаний — осадочных формаций, палеогеографических обстановок их накопления. Существенные успехи, достигнутые советскими учёными в этом направлении, нашли свое выражение в ряде атласов литолого-палеогеографических карт, составленных как для СССР в целом, так и для отдельных его регионов (1960—72). Подготовлены такие атласы и для ряда зарубежных территорий. Их значение состоит в том, что они дают общий прогноз размещения многих видов полезных ископаемых, связанных с осадочными породами. Одна из важнейших задач Л. — разработка теории Литогенеза. В создании этой теории ведущая роль принадлежит советскому учёному Н. М. Страхову, разработавшему (1956—1963) учение о четырёх основных типах литогенеза (ледовом, гумидном, аридном и вулканогенно-осадочном) и их эволюции в истории Земли. Важное значение для развития теоретических представлений об осадочном процессе в целом имело изучение кор выветривания (И, И. Гинзбург и др.), условий образования и закономерностей размещения месторождений осадочных ископаемых. Весьма широко Л. изучает современные осадки и условия их образования как на суше, так и на морском дне (П. Л. Безруков, А. П. Лисицын). Наибольшее число работ по Л. посвящено исследованию вещественного состава, структур и текстур осадочных пород, закономерностей их размещения и изменений в конкретных регионах. Относительно новое направление Л. — изучение древних (докембрийских) глубоко метаморфизованных осадочных пород (А. В. Сидоренко и др.). Эти породы сохраняют некоторые первичноосадочные черты, и их выявление позволяет восстановить условия древнего осадконакопления для выяснения закономерностей истории развития земной коры в докембрии и связанного с ними рудообразования. Выявление вторичных изменений осадочных пород при погружении их в более глубокие горизонты литосферы с помощью т. н. стадиального анализа (см. Катагенез. Метагенез, Эпигенез) — одна из актуальных задач Л. В 60—70-х гг. 20 в. широко развернулось изучение Л. вулканогенно-осадочных пород, распространённых главным образом в геосинклинальных областях (Г. С. Дзоценидзе, И. В. Хворова и др.). Выяснение роли вулканогенно-осадочного литогенеза в общем породообразовании — также одна из основных задач Л.
Методы исследования в Л. разнообразны. Среди них выделяют: методы полевых исследований, лабораторные методы и методы обобщения материалов. Литологические полевые работы характеризуются более детальным описанием состава и строения осадочных пород (см. Строение горных пород), тщательными наблюдениями за органическими остатками, их сохранностью, замещением др. минералами, распределением, количественными соотношениями и условиями захоронения. Проводятся определения состава и др. свойств осадочных пород в буровых скважинах на основании выявления физических параметров пород разреза (например, каротажные диаграммы).
Лабораторные работы включают аналитические исследования и эксперимент: моделирование и исследование физико-химических условий среды осадкообразования. Одним из основных лабораторных методов является микроскопический с использованием применяемого с 19 в. поляризационного микроскопа. Для определения минерального состава породы в зёрнах применяется иммерсионный метод, основанный также на оптических свойствах минералов. Для разделения зёрен рыхлых пород по гранулометрическому составу используется гранулометрический анализ. Термический анализ позволяет определять поведение минералов, слагающих некоторые осадочные породы, при нагревании до 1000°С и выше; наблюдаемые при этом изменения дают возможность судить о составе этих пород. Для исследования тонкодисперсных (глинистых, кремнистых, карбонатных и др.) пород используются электронная микроскопия, а также рентгеноструктурный анализ, имеющие особенно важное значение для точной диагностики минерального состава пород и для исследования изменений отд. минеральных видов на разных стадиях литогенеза.
Главными методами обобщения при генетическом изучении осадочных пород являются методы фациального и формационного анализов, а также сравнительно-литологический метод, особенно полно разработанные в СССР на примере угленосных толщ (Ю. А. Жемчужников, Г. Ф. Крашенинников, П. П. Тимофеев и др.). Для обобщения материалов лабораторных исследований существует ряд методов графического выражения результатов (различные диаграммы, кумулятивные кривые и т. д.), а также приёмов математической статистики, позволяющих использовать современную вычислительную технику. По результатам полевых и лабораторных исследований составляются литологические колонки и фациальные профили, а также Литолого-фациальные карты разных масштабов.
Л. интенсивно развивается во всех странах, имеющих геологическую службу. В СССР периодически созываются Всесоюзные литологические совещания. С 1952 по 1973 состоялось десять таких совещаний, посвященных самым разнообразным проблемам Л. «Труды» совещаний и тематических семинаров регулярно публикуются. В 1956 при Отделении геологии, геофизики и геохимии АН СССР создана Комиссия по осадочным породам. С 1963 в СССР выходит журнал «Литология и полезные ископаемые». Вопросы Л. обсуждаются на сессиях Международного геологического конгресса (созываемых один раз в 3—4 года). В 1952 создана Международная ассоциация седиментологов, регулярно организующая конгрессы, в работе которых с 1958 принимают участие и делегации литологов СССР. Среди зарубежных журналов, публикующих статьи по Л., наиболее известны «Journal of the Sedimentary Petrology» (Tulsa, с 1931), «Sedimentary geology» (Arnst., с 1967), «Marine geology» (Arnst., с 1964) и др.
Лит.: Швецов М. С., Петрография осадочных пород, М., 1958; Пустовалов Л. В., Петрография осадочных пород, ч. 1—2, М. — Л., 1940; Страхов Н. М., Основы исторической геологии, ч. 1—2, М. — Л., 1948; его же, Основы теории литогенеза, т. 1—3, М., 1960—62; его же, Типы литогенеза и их эволюция в истории Земли, М., 1963; его же, Развитие литогенетических идей в России и СССР, М., 1971; Состояние и задачи советской литологии, в. 1—3, М., 1970; Крашенинников Г. Ф., Учение о фациях, М., 1971; Pettijohn F. J., Sedimentary rocks, 2 ed., N. Y., 1957; Twenhofel W. H., Principles of sedimentation, N. Y., 1950.
Geolib.net
Справочник по геологии
Предмет и задачи литологии
Литология — это наука об осадках и осадочных породах, их природных сочетаниях, связанных с ними полезных ископаемых, о процессах, условиях, обстановках осадконакопления, превращении осадков в породу и последующих изменениях.
Предмет ее исследования – современные и ископаемые осадки, их динамика, а также осадочные породы и геологические тела, сложенные осадочными породами, их распространения в земной коре, литостратиграфия и литокорелляция осадочных толщ, рудоносность осадочных комплексов и роль в экологии.
Целью литологии является познание осадочных пород – экзолитов для решения широкого комплекса теоретических и практических вопросов, раскрывающих суть осадконакопления, осадочного породо- и рудообразования. Это изучение происхождения осадочных пород различных типов и состава, их характеристика т описание, выявление особенностей строения осадочных толщ, определение основных законов формирования осадочных пород, обстановок, физико-географических условий и закономерностей осадконакопления.
В поле зрения литолога находятся процессы происхождения, переноса, аккумуляции осадочного материала, его транспортировка, осаждение, накопление осадка, его литификация, а также выявление более поздних преобразований уже сформированной породы. При этом проводится оценка способности того или иного процесса или совокупности процессов в этой сложной цепи – исходная порода – осадок – осадочная порода – вторичный продукт ее изменения, продуцировать полезное ископаемое.
Основная задача литологии – изучение осадочных пород, обстановок и способов осадконакопления. Знания обстановки осадконакопления необходимы для прогноза месторождений полезных ископаемых в данной области. При литологических исследованиях, необходимо ответить на вопросы:
Кроме того, сами осадочные породы, заключенные в них остатки живых организмов и растений – источник важной геологической информации. Литологические исследования дают материал для восстановления естественной истории регионов, выяснения условий миграции и накопления осадочного вещества в связи с физико-химическими, географическими и геологическими факторами и явлениями. Установленные при этом закономерности осадконакопления, полученные сведения служат основой не только для поисков месторождений, заключенных в осадочной оболочке – нефти и газа, марганца, железа, фосфоритов, углей и многих других полезных ископаемых, но и применяются для решения задач инженерной геологии при строительстве зданий, сооружений, каналов и пр.
Литология
Литология это наука которая занимается исследованием осадочных пород. В начале развития она даже считалась отдельной наукой, но позже литология вошла в петрологию. Несмотря на это, из нее выделились некоторые собственные направления.
История
Как и многие прочие геологические науки, литология начала обосабливаться в XIX в. До этого с древних времен изучение осадочных пород велось в рамках единого направления, совмещающего все геологические знания.
Предпосылками для обособления литологии послужили палеогеграфические, стратиграфические и прочие исследования, давшие информацию, в том числе, о составе осадочных пород. Особо интенсивно изучение осадочного породообразования велось в последнем десятилетии XIX в. Дж. Мерреем и А. Ренаром, Й. Вальтером.
В результате этого в 1910 г. литология стала отдельной научной дисциплиной. Позже она вошла в состав петрологии в качестве ее раздела о осадочных породах. Хотя, в 60 – 70 гг. XX в. она снова считалась отдельной наукой.
В том же десятилетии из литологии в качестве самостоятельных дисциплин выделились органическая геохимия и геохимия руд и осадочных пород.
В дальнейшем происходило углубление литологических знаний, расширение сферы исследования и усовершенствование теоретических положений благодаря появлению новых методов и накоплению материала.
Современная наука
По сфере изучения литология подразделена на петрографию осадочных пород (исследует их состав), фациальный (изучает состав пород и взаимосвязи между ними) и формационный (рассматривает состав пород и взаимоотношения с сформированными ими геологическими телами) анализы.
Несмотря на объем накопленных данных, до сих пор в литологии не решены некоторые вопросы. Например, даже отсутствует строгое определение науки. Та же проблема актуальна для некоторых фундаментальных понятий, таких как «осадочная порода» и «морская осадочная порода». Для первого термина отсутствует единый перечень характеризующих его признаков. Для второго понятия определение существует лишь в географическом смысле. Также отсутствует четкое определение терминов «текстура» и «структура», и, следовательно, не определены взаимоотношения между ними. Нет определения и у понятия «обломок», вследствие чего недостаточно четко выделены обломочные породы (сюда относят и окатанные тела, образовавшиеся путем постгенетического воздействия).
Органогенные породы также выделены недостаточно четко. Так, сюда относят и выпавшие из взвеси скелетные остатки планктонных организмов, и малоподвижные, и колониальные донные организмы. Кроме того, в литологии исследуют некоторые породы, не являющиеся осадочными. К ним относят джеспилиты (продукты метаморфизма), пирокластические образования (продукты вулканизма), бокситы (продукты метасоматоза). К тому же не изучены механизмы переноса и отложения осадков, служащих исходными для формирования механогенных пород. Наконец, нет четкого разделения пород и осадков. В некоторых случаях их дифференцируют по наличию признаков диагенеза, в других – по принципу различий в возрасте. При этом даже не существует критерия разделения осадков на современные и древние. По названным причинам возникают трудности в дифференциации этапов формирования пород и их эпигенетических преобразований.
По сфере исследования и методам литология наиболее близка к седиментологии. Более того, существуют сложности в определении взаимоотношений между данными дисциплинами. Так, по одному из мнений, седиментология обладает значительно более обширным предметом изучения, следовательно, литология является ее разделом. С другой точки зрения, седиментология – раздел литологии, так как исследуемые ей процессы рассматривают как стадии литогенеза. Наконец, существует взгляд, что данные дисциплины являются равноценными и отличаются по предмету исследования. Для литологии это осадочные породы, а для седиментологии – осадки. То есть в соответствии с этим литология исследует закономерности формирования и распространения осадочных пород, а седиментология – генезис современных осадков. Таким образом, литология служит для решения прямой задачи, а седиментология – обратной (рассмотрены далее). С данной точки зрения диагенез является начальной стадией литогенеза, всему этому предшествует седиментогенез.
Помимо этого, литология связана с геологическими (стратиграфией, геохимией, тектоникой, минералогией, палеогеографией, геологией полезных ископаемых, инженерной геологией, гидрогеологией, морской геологией, почвоведением), физико-химическими и математическими науками, климатологией.
Благодаря взаимодействию литологии, геотектоники, региональной геологии и прочих геологических дисциплин возникло новое направление – осадочные бассейны.
Предмет, задачи, методы
Предмет литологии представлен осадочными горными породами. К ее задачам относят выяснение законов их распределения и поиски связанных с ними месторождений. Кроме того, в литологии существует прямая и обратная задачи.
Первая из них состоит в определении особенностей и условий генезиса осадков, служащих основой для осадочных пород.
Обратная задача – восстановление условий формирования осадочных пород на основе изучения их свойств. Суть данных работ заключается в создании гипотез с применением метода актуализма (аналогий).
Взаимоотношения между прямой и обратной задачами весьма сложны. Так, решение прямой задачи не означает наличия его для обратной. При этом решить обратную задачу без прямой невозможно.
Помимо названных выше общих задач, литология имеет и более конкретные. К наиболее актуальным в настоящее время среди них относят изучение вторичных изменений погруженных в глубинные слои литосферы осадочных пород (особо актуально в нефтяной геологии), рассмотрение вулканогенно-осадочных пород (началось в 60 – 70 гг. XX в.), определение роли вулканогенно-осадочного литогенеза в породообразовании, исследование докембрийских осадочных глубоко метаморфизованных пород, сохранивших исходные черты (позволяет восстановить условия осадконакопления и выяснить особенности развития земной коры и рудообразования в докембрии).
В литологии применяют три группы методов: прямые геологические наблюдения за строением и составом осадочных пород (полевые), инструментальные (лабораторные), обобщенного анализа.
При геологических наблюдениях используют различные способы тонкого исследования вещества, например, изотопные, геохимические. Детально описывают состав и строение осадочных толщ с учетом органических остатков, замещения пород, их соотношений, условий захоронения.
К инструментальным методам относят оптические, термический анализ, исследование гранулометрического состава, электронную микроскопию и др. Основанный на оптических свойствах минералов иммерсионный метод применяют с целью определения минерального состава зерен породы. Гранулометрический анализ служит для разделения зерен по гранулометрическому составу. Тонкодисперсные породы (глинистые, карбонатные, кремнистые и др.) исследуют с применением рентгеноструктурного анализа и электронной микроскопии, что позволяет выяснить их минеральный состав и оценить изменения отдельных минералов на различных стадиях литогенеза. Также обширно используют такие узкоспециализированные методы, как люминесцентный, рентгеноспектральный, газовообъемный анализы.
Обобщенный анализ включает фациальный (генетический), формационный, литостратиграфический, палеогеографичесикий, стадиальный, сравнительно-литологический анализы. Лабораторные данные обобщают путем графического отображения и моделирования с применением физических и математических методов.
Данные методы относятся к более высокому уровню исследований в сравнении с прочими названными типами. Они служат для оценки отношений и связей между литологическими объектами и явлениями. При этом основной проблемой таких методов является то, что они дают лишь эмпирическую информацию. По сути, названные способы обобщенного анализа являются видами метода актуализма.
С использованием полученных данных составляют литолого-палеогеографические и литолого-фациальные карты, отображающие закономерности распространения осадочных пород.
Образование и работа
Профессии литолога обучают на общих геологических специальностях вместе с прочими соответствующими профессиями. Такое образование подразумевает изучение специальных геологических предметов и прохождение полевых и производственных практик.
В дальнейшем литологи остаются в учебных заведениях заниматься научной и образовательной работой или идут в производство (в основном нефтегазовое). Специалисты в данной сфере отмечают недостаток таких кадров, следовательно, профессия весьма востребована на рынке труда.
Заключение
Литология как наука о осадочных породах обособилась в начале XX в., но позже вошла в состав петрологии в качестве ее раздела. В настоящее время она занимается исследованием состава, распространения и происхождения осадочных пород. Несмотря на объем накопленных знаний, в науке немало нерешенных вопросов и неопределенностей. В настоящее время наблюдается нехватка литологов как в научно-образовательной сфере, так и на производстве, поэтому данная профессия весьма востребована.
Тема лекции 1. Предмет литология. Общие сведения о литологии.
Литология – наука о современных осадках и осадочных горных породах. Название её происходит от греческих слов «литос» камень и «логия» наука. В начале ХХ века литология обособилась от общей петрографии и является одной из молодых наук. В ней выделяются три раздела. 1. Петрография осадочных пород. 2. Методы исследования осадочных пород. 3. Общая литология. Первый и второй разделы базируются на детальном изучении вещественного состава осадочных пород. Третий раздел – общая литология рассматривает фации, то есть генетические типы древних осадков.
В настоящее время сложилось три направления исследований по общей литологии.
1.Стадиальное или стадиально-литологическое направление, которое рассматривает историю осадочных горных пород от зарождения осадочного материала через его перенос и осаждение, превращения осадка в осадочную породу, вплоть до его метаморфизма.
2.Седиментационно-генетическое направление акцентирует внимание на первых стадиях осадочного процесса, то есть осаждения, рассматривает факторы, механизмы и обстановки осадконакопления. В начальных стадиях это направление сходно с первым направлением, однако акцент здесь делается не столько на процессы и механизмы, сколько на обстановки и условия осадконакопления. Поэтому он тесно связан с фациально-генетическим анализом и служит его базой. Фациальный анализ это средство для воссоздания физико-географических обстановок геологического прошлого. В связи с активным изучением Мирового океана и его осадков, это направление литологии получило интенсивное развитие. Многие геологи называют это направление седиментологией. Фациальный анализ возможен для прогнозирования нефтегазоносности недр.
3.Историко-литологическое направление изучает эволюцию, а также периодичность осадочного породообразования в истории Земли.
Осадочные горные породы – основной объект исследования литологии. Осадочные породы представляют собой скопление минерального или органического вещества, образующиеся на дне водоёмов или на поверхности, как результат действия экзогенных процессов.
Исходным материалом для образования осадочных пород служат продукты механического разрушения и химического разложения более древних пород (магматических, метаморфических, осадочных), жизнедеятельности организмов, вулканической деятельности, а также атмосферные газы, вода с растворенными в ней веществами.
Движущие силы процесса породообразования – экзогенные и эндогенные. Экзогенные – это атмосфера, гидросфера, деятельность организмов. Эндогенные – это тектонические движения и космические явления (солнечная радиация, силы тяжести Солнца и Луны).
Задачи литологии
Осадочные породы представляют собой кладовую полезных ископаемых. Из осадочных пород получают практически всё топливо – нефть, газ, уголь, горючие сланцы. Значительная часть руд черных металлов (железа, марганца) и алюминия, радиоактивное сырьё, весь объем солей и т. д. Осадочные породы – незаменимый строительный материал ( гравий, песок, глина, известняк, мергель и др.).
Несмотря на то, что осадочные породы находятся на поверхности Земли, они еще недостаточно изучены. Необходимо помнить, что лишь 29,2% поверхности составляет суша, а (70-80%) литосферы находятся под толщей морских и океанических вод. Кроме того, в пределах суши наши знания распространяются на осадочные породы, залегающие на глубине 3-5 км. и лишь в некоторых регионах до глубины 7-9 км. В центральной части Прикаспийской синеклизы толщина осадков достигает 23км. В связи с этим, сейчас все больше внимания уделяется изучению осадочных пород на больших глубинах в пределах континентов и под океаническим дном.
Задачи литологии многоплановы и связаны с освоением богатств земных недрах:
1. Дальнейшее совершенствование теории литогенеза.
2. Углубления знаний в области катагенеза.
3. Развитие и конкретизация представлений о периодичности и эволюции осадочного процесса.
4. Создание единой генетической классификации осадочных пород.
Перечисленные задачи являются задачами научного направления.
К задачам прикладного значения относятся:
1. Всестороннее изучение состава и строения осадочных горных пород современными лабораторными методами.
2. Литолого-фациальное и палеогеографическое картирование с целью восстановления геологической истории и определения направлений поисков полезных ископаемых.
3. Изучение зависимостей коллекторских свойств от литологического состава пород.
4. Разработка и совершенствование литологических основ прогнозирования природных резервуаров нефти и газа.