Палеонтологические методы стратиграфии

Базируются на широком использовании ископаемых органических остатков. Органический мир Земли непрерывно и необратимо изменялся, поэтому каждому отрезку геологического времени отвечают только для него характерные растения и животные. Следовательно, одновозрастные отложения содержат сходные комплексы органических остатков. Поэтому слои можно сравнивать по их палеонтологической характеристике. В основе палеонтологических методов лежит закон Л. Долло о необ­ратимости эволюции органического мира. Организм никогда не сможет вернуться к предковому состоянию, даже если он окажется в условиях, близким к обитанию предков. Другими словами, в истории развития организмов не может быть одина­ковых животных и растений. Исчезнувший по тем или иным причинам вид никогда не может появиться вновь. Закон необратимости эволюционного процесса впервые установил Ч. Дарвин. Согласно этому закону каждый комплекс ископаемых органи­ческих остатков, встречающихся в том или ином слое, отражает определенный этап развития органического мира и является неповторимым. Кроме того, в основе био­стратиграфических методов лежит явление широкого пространственного распро­странения ископаемых остатков организмов. Это позволяет проводить корреляцию разрезов удаленных друг от друга регионов. Метод руководящих ископаемых является первым палеонтологическим методом. Его сущность состоит в том, что одновозрастными считаются отложения с одинаковыми руководящими форма­ми. Руководящими считаются органические остатки, имеющие широкое горизонтальное и узкое вертикальное распространение, то есть они существовали короткий проме­жуток времени, но успели за небольшой срок расселиться на значительной террито­рии и в большом количестве. Они должны встречаться часто и быть легко распозна­ваемыми. Из общего количества окаменелостей, встреченных в определенном слое разреза, выбирают один, два или три характерных для этого слоя видов, отвечающих указанным требованиям. Эти виды и будут руководящими, а слои, их содержащие - одновозрастными. Однако метод имеет ограничения, которые были замечены еще в позапрошлом веке. Представления о том, что руководящие формы могут быть распространены почти повсеместно, ошибочны, поскольку жизнь всех видов связана с определен­ными условиями обитания, а один и тот же организм не может жить одновременно на суше и в море. Он не может возникнуть сразу во многих районах земной поверх­ности, а появляется в одном месте, затем расселяется на обширных пространствах. При использовании метода надо учитывать явление рекурренции, то есть при­сутствие одних и тех же форм и даже комплексов в различных стратиграфических горизонтах. Метод комплексного анализа заключается в выяснении распределения всех па­леонтологических форм в разрезах, установлении смены комплексов и прослежива­нии их от разреза к разрезу. При анализе форм могут быть выделены:

1. Формы, встречающиеся только в данном слое, обычно немногочисленны. Они являются руководящими и имеют наибольшее стратиграфическое значение.

2. Формы, появляющиеся в подстилающем и исчезающие в перекрывающем сло­ях. В изучаемом слое они встречаются в большом количестве. Время их расцвета совпадает с временем формирования данного слоя. Такие формы называют харак­терными или контролирующими. По ним проводится верхняя граница слоя.

3. Формы, впервые появившиеся в данном слое и переходящие выше. По ним проводится нижняя граница стратиграфического подразделения.

4. Формы, доживающие и заканчивающие свое существование в данном слое. Они наиболее многочисленны у нижней границы слоя.

5. Формы транзитные, с широким вертикальным распространением, но не име­ющие значения для стратиграфии данного слоя.

Нужно также учитывать формы, исчезнувшие у нижней границы слоя и появив­шиеся у верхней. Это дает возможность четко фиксировать границы слоя, надежно определять его объем. Метод наиболее достоверный, так как каждое стратиграфи­ческое подразделение содержит только ему свойственный комплекс форм. Эволюционный (филогенетический) метод заключается в выяснении смены родственных организмов во времени. В процессе развития органического мира происходит ус­ложнение форм и совершенствование их организации. Поэтому потомки обычно ус­троены более прогрессивно, чем предки, и остатки последних должны встречаться в более молодых отложениях. Филогенез - это изучение родословной организмов. Что­бы применить метод, надо выяснить филогенез конкретной родственной группы, то есть когда появились данные организмы, сколько времени существовали, кто и какие были их предки, кто стали потомками, и как они в свою очередь развивались.

При установлении родственных связей пользуются сравнительно-анатомичес­ким и сравнительно-эмбриологическим методами. Палеоэкологический метод разработан Р.Ф. Геккером и учитывает зависимость существования фаунистических комплексов от фациальных условий. Их изменение приводит к тому, что одновозрастные фаунистические комплексы сильно отличают­ся друг от друга. И наоборот, разновозрастные фауны и флоры в сходной ландшафт­ной обстановке становятся похожими. Палеоэкологический метод дополняет другие методы палеонтологии и дает возможность проследить смену фаунистических ком­плексов в пространстве и времени. Количественные методы корреляции основаны на применении математическо­го аппарата при анализе палеонтологических комплексов и проведении стратиг­рафического расчленения и корреляции.

57. Хемогенные породы. К ним относятся аллиты (глиноземистые породы), ферролиты (железистые породы), манганолиты (марганцевые породы), и тд. Аллиты (глиноземестые породы) Аллиты (глиноземестые породы)– породы, в составе которых преобладают минералы окислы и гидроокислы алюминия. Они делятся на латериты и бокситы. Латериты – это породы, формирующиеся в корах выветривания. Являются продуктом химического выветривания малокварцевых или бескварцевых алюминий-содержащих пород в условиях жаркого и влажного климата. Содержание Al₂O₃ менее 28%. Они состоят из каолинита, окислов железа и гиббсита (Al(OH)₃). Окрашены в кирпично-красные тона. Представляют собой пористую породу, напоминающую кирпич. Латериты в различной степени пластичны, в свежем состоянии режутся ножом, на воздухе твердеют. Бокситы – это породы, состоящие в основном из минералов гидроокиси алюминия – гиббсита (Al(OH)₃), бемита (γ-Al(OOH)) и диаспора (α-Al(OOH)). Содержание Al₂O₃ более 28%. Бокситы не обладают пластичностью, обычно бывают каменистые, глиноподобные, оолитовые. Цвет бокситов обычно красный различных оттенков. По условию образования они бывают элювиальные, осадочные и карстовые. Ферролиты (железистые породы) Ферролиты (железистые породы)– горные породы более чем на 50% состоящие из минералов окислов и гидроокислов железа. По составу они делятся на:1) бурые железняки;2) шамозитовые породы;3) сидеритовые породы; 4) железистые кварциты или джеспилиты. Бурый железняк – общее наименование всех руд, состоящих из гидроокислов железа. Чаще всего под этим термином понимают скрытозернистые агрегаты гетита (HFeO₂) и гидрогетита (HFeO_2*nH₂O) и лепидокрокита. Породы имеют, бурый, красновато-коричневый цвет. Шамозитовые породы – породы на 50% и более состоящие из железистого хлорита, который называется шамозит. Отсюда и название пород. Образуются в прибрежно- морских обстановках при слабом гидродинамическом режиме в условиях восстановительной среды. Сидеритовые породы – породы на 50% и более состоящие из сидерита FeCO₃. Имеют в основном осадочно-хемогенное и вторичное происхождение. Породы плотные, зернистые, бурого, темно-серого, черного цвета. Железистые кварциты – метаморфизованные вулканогенно-осадочные кварцево-железистые породы с содержанием окислов железа не менее 30%. Имеют докембрийский возраст Манганолиты (марганцевые породы) Манганолиты (марганцевые породы)– осадочные горные породы более чем на 50% состоящие из окислов, гидроокислов и карбонатов марганца. Классификация марганцевых пород основана на их генезисе и минеральном составе. По генезису они делятся на хемогенные и биохемогенные, по минеральному составу – на окисные и карбонатные. Окисные и гидроокисные руды марганца. Они состоят из пиролюзита (MnO₂) и псиломелана (nMnO*MnO₂*nH₂O). Образуются при химическом выветривании марганецсодержащих пород и переотложении продуктов выветривания, а также биохемогенным путем. Имеют черный цвет, и землистое строение (напоминают почву). Иногда имеют оолитовое строение. Карбонатные руды марганца. Сложены карбонатом марганца родохрозитом (MnCO₃). Имеют хемогенное или биохемогенное происхождение. Внешне выглядят как плотные, зернистые породы серовато-белового цвета с розовым оттенком, часто тонкослоистые. Железо-марганцевые конкреции (ЖМК). Сложены окислами и гидроокислами марганца и железа. Образуются в глубоководных частях океана. Представляют неправильной формы стяжения от 2 до 10 см в диаметре.

80. Осадочно-метаморфизованные месторождения (железорудные, марганцевые, золотоурановые).

Метаморфогенные месторождения формировались при интенсивном преобразовании горных пород на значительной глубине от поверхности земли в обстановке высоких температур и давлений. Эта серия объединяет две группы месторождений. Метаморфизованные месторождения включают преобразованные в новой термодинамической обстановке ранее возникшие месторождения любого генезиса. Метаморфические образовались впервые в результате метаморфического преобразования минерального вещества.

К метаморфогенным месторождениям относятся такие месторождения, которые непосредственно сформированы в результате метаморфических процессов (метаморфические) или изменены под влиянием метаморфизма (метаморфизованные). Они включают месторождения железа, марганца, золота, урана, титана, меди и полиметаллов, алмазов, горного хрусталя, графита, кварцитов, яшмы, граната, флогопита, керамического сырья, корунда, высокоглиноземистого сырья, наждака, мрамора, нефрита, лазурита и др.

Метаморфические процессы имеют локальный и региональный характер. К локальным разновидностям относятся автометаморфизм и контактовый метаморфизм, а также динамометаморфизм вдоль тектонических зон. Региональный метаморфизм развивается вследствие совокупного действия давления, температуры и различных минерализаторов, особенно воды. В крайних формах он переходит в ультраметаморфизм, обуславливающий переплавление пород. Региональный метаморфизм, вызванный повышением температуры и давления, называется прогрессивным, способствующим реакциям с выделением воды и углекислоты из минералов. Метаморфизм, связанный со сменой высокотемпературных минеральных ассоциаций низкотемпературными, способствующий обратному поглощению воды и углекислоты, называется регрессивным. Вследствие метаморфизма изменяется форма, строение и состав тел полезных ископаемых.

Форма рудных тел. Среди метаморфизованных месторождений преобладают пастообразные, линзовидные, ленто- и жилообразные залежи. Их размеры иногда достигают значительных величин. Характерны полосчатые, сланцеватые, плойчатые текстуры. Метаколлоидные текстуры в процессе метаморфизма преобразуются в кристаллические.

Минеральный состав отличается переходом гидроксидов в оксидные соединения. Гидроксиды железа преобразуются в гематит и магнетит. Псиломелан и манганит замещаются браунитом и гаусманитом. Опал переходит в кварц, фосфорит преобразуется в апатит, органическое вещество графитизируется.

Геологический возраст. Метаморфогенные месторождения локального контактового происхождения могут иметь самый различный возраст. Среди регионально метаморфизованных месторождений резко преобладают древние образования. Большинство из них принадлежит докембрийским формациям.

Геологическая структура. Складчатые структуры метаморфогенных месторождений характеризуются наличием уплотненных, разбитых густой
сетью трещин изоклинальных складок, с очень характерным крутым погружением шарниров. Зоны смятия, представляющие собой плоские,
интенсивно развальцованные нарушения, обычно согласные с общим планом рассланцевания, относятся к наиболее типичным геологическим
структурам, свойственным региональным метаморфогенным

месторождениям.

Физико-химические условия образования

Теоретически и экспериментально установлено, что нижняя температурная граница регионального метаморфизма колеблется в пределах 450 - 500°С, а верхняя граница, установленная по парагенезису пироксена и гиперстена, определяется в 900 - 950°С. По имеющимся данным, давление может достигать 1500-1700 МПа.

Классификация метаморфогенных месторождении

Серия метаморфогенных месторождений подразделяется на две группы - метаморфизованные и метаморфические. Группа метаморфизованных месторождений расчленяется на два класса: регионально метаморфизованные и контактово- метаморфизованные.

Регионально метаморфизованные месторождения

В классе регионально метаморфизованные месторождений известны месторождения Fе, Мn, Рb, Zn, Сu, Аu и U, фосфора. Все они залегают

среди докембрийских, отчасти нижнепалеозойских

метаморфических пород.

Это месторождения железа: КМА, Кривого Рога, Кольского полуострова и др.; марганца: Бразилии, Индии; золота и урана: Витватерсранд в ЮАР и др.

Регионально метаморфизованные месторождения железных руд составляют подавляющую часть мировых запасов железа. Находятся они среди докембрийских, отчасти нижнепалеозойских пород. Рудные тела разделяются на бедные и богатые. К бедным принадлежат серии пластообразных залежей железистых кварцитов, вытянутые на десятки километров при мощности в сотни метров. Железистые кварциты состоят из тонко чередующихся прослоек кварца, минералов железа (магнетит, гематит, мартит) и силикатов (биотит, хлорит и др.) Содержание железа в них составляет 25 - 43%. Богатые руды с содержанием железа 50% и более образуются при выветривании железистых кварцитов. По форме среди них преобладают плащеобразиые тела. В минеральном составе богатых руд отмечаются мартит, гидрогематит и другие гидроксиды железа. Проблема генезиса железистых кварцитов многие годы была предметом дискуссий между сторонниками первично осадочного морского и вулканогенного происхождения. В последние годы геологи признают существование и тех и других месторождений, выделяя в составе древних докембрийских пород четыре железисто-кремнистые формации. Значительно более спорными остаются вопросы генезиса богатых руд. Существует по крайней мере три точки зрения: одни считают, что формирование богатых руд обусловлено гидротермальным процессом; другие связывают его с глубинной циркуляцией поверхностных вод; согласно третьей, они имеют метаморфогенное происхождение. Вероятно, богатые руды имеют сложный полигенный генезис.

Среди метаморфизованных первично осадочных месторождений марганцевых руд выделяют две разновидности. К одной принадлежат месторождения, образовавшиеся при слабом метаморфизме первично осадочных руд. Примером являются месторождения Центрального Казахстана, руды которых сложены браунитом и гаусманитом. Интенсивно метаморфизованные залежи марганцевых руд (вторая разновидность) распространены в Индии, Бразилии, Австралии и других странах. Рудные тела этих месторождений, в составе которых отмечаются марганцевый гранат, марганцевые пироксены и амфиболы, залегают среди гнейсов, кристаллических сланцев, кварцитов.

Ярким примером метаморфизованных месторождений является уникальное по запасам золота, урана, платиноидов, редких земель, алмазов месторождение Витватерсранд в ЮАР. Здесь линзовидные в плане и пластово-линзовидные в разрезе рудные тела (рифы) приурочены к пластам кварцевых конгломератов, ритмично чередующихся с кварцитами и сланцами раннепротерозойской толщи.

В России железистые кварциты сосредоточены на Кольском полуострове и в Карелии (Оленегорское, Кировогорское, Костомукшское месторождения и др.), в бассейне Курской магнитной аномалии (Коробковское, Лебединское, Стойленское, Михайловское и др.), на Южном Урале (Тараташское), в Читинской области и республике Саха (Чара-Токкинское), на Дальнем Востоке (Мало-Хинганская группа), на Украине (Криворожско-Кременчугский бассейн). За рубежом широко известны крупные районы распространения кварцитов в Канаде, США, Бразилии, Индии, ЮАР, Австралии, Китае и других странах. (барит)