Седиментология

Наука
Седиментология
Тема	Геология
Предмет изучения	наносы и осадочные горные породы
Период зарождения	XX век
Медиафайлы на Викискладе

Седиментология (англ. sedɪmənt — осадок, отложение + др.греч. λόγος — учение) — гео­ло­гическая нау­ка об осадочных гор­ных по­ро­дах, их ми­не­раль­ном со­ста­ве, строе­нии, про­ис­хо­ж­де­нии.

В СССР было принято рассматривать седиментологию как составной элемент литологии, а в Северной Америке — стратиграфии.

Иногда между терминами «литология» и «седиментология» ставится знак равенства. В Геологическом словаре Криштофовича в редакции от 2013 года термин «седиментология» называется излишним.

История возникновения и развития седиментологии

Возникновение и развитие седиментологии тесно переплетаются с историей других геологических наук. XVIII и XIX века были для седиментологии периодом накопления фактического материала.

Уже к первой половине XIX века была собрана значительная информация о составе, свойствах и происхождении осадочных горных пород. В «Основах геологии» Ч. Лайеля осадочные породы не только разделены на песчаные, глинистые, известковые и др., но и получили объяснение своего происхождения. Во вторую половину XIX века седиментология, как и другие составляющие геологии, развивается более быстрыми темпами. Этому помогло, в частности, начавшееся использование поляризационного микроскопа для изучения осадочных пород, появление механического (гранулометрия) анализа и ряда других методов.

Определённое значение имели открытия английской океанографической экспедиции на корабле «Челленджер» (1872—1876), давшие сведения о составе и распространении океанических осадков — о красной глубоководной глине, заключённой в ней железо-марганцевых конкреций, о глобигериновом иле. Тогда же немецкий учёный И. Вальтер (1893—1894) заложил основы сравнительной седиментологии, сопоставляя сведения по составу и строению современных осадков в современных климатических зонах с осадками древних, более ранних эпох. В 90-х годах XIX века А. П. Павловым обобщаются разработки о генетических типах осадочных образований на континенте. В это же время появляются крупные публикации об осадках и осадочных породах. Это учебник петрографии Ф. Циркеля (1894) и монография Л. Кайе, содержащая описание мезозойских и третичных пород Парижского бассейна (1897).

Таким образом, к началу XX века была подготовлена основа для выделения самостоятельной науки об осадочных породах. Для даль­ней­ше­го оформ­ле­ния седиментологии в са­мо­сто­ятельную нау­ку боль­шую роль сыгра­ли американские гео­ло­ги У. Твен­хо­фел и У. Крум­бейн, оте­че­ст­вен­ные — А. Д. Ар­хан­гель­ский, В. П. Ба­ту­рин, Н. М. Стра­хов, Л. В. Пус­то­ва­лов, Л. Б. Ру­хин, Д. В. На­лив­кин и др. Осо­бен­но ин­тен­сив­ное раз­ви­тие отечественная седиментология на­ча­лось по­сле пер­во­го ли­то­ло­гического со­ве­ща­ния (1952), на ко­то­ром бы­ли об­су­ж­де­ны дос­ти­же­ния нау­ки за весь про­шед­ший пе­ри­од и на­ме­че­на про­грам­ма даль­ней­ших исследо­ва­ний.

Объект седиментологии

Объ­ек­том седиментологии (литологии) яв­ля­ют­ся осадочные гор­ные по­ро­ды, в ши­ро­ком по­ни­ма­нии — эк­зо­ли­ты, вклю­чаю­щие, по­ми­мо соб­ст­вен­но осадочных об­ра­зо­ва­ний, вто­рич­ные эк­зо­ген­ные гор­ные по­ро­ды, обра­зую­щие­ся при вы­вет­ри­ва­нии (например, као­ли­ны, воз­ник­шие в про­цес­се вы­вет­ри­ва­ния гра­ни­тов) или внутри осадочных толщ на ста­ди­ях диа-, ка­та-, ме­та­ге­не­за (например, не­се­ди­мен­та­ци­он­ные до­ло­ми­ты, си­де­ри­ты, крем­ни). Многие осадочные гор­ные по­ро­ды — по­лез­ные ис­ко­пае­мые. Это ру­ды же­ле­за, мар­ган­ца, алю­ми­ния (бок­си­ты), фос­фо­ра (фос­фо­ри­ты), строн­ция, ни­ке­ля; торф, бу­рые и ка­мен­ные уг­ли, го­рю­чие слан­цы; пес­ки — рос­сы­пи зо­ло­та, пла­ти­ны, ал­ма­зов и др. цен­ных ми­не­ра­лов; пес­ки сте­коль­ные, фор­мо­воч­ные и строи­тель­ные; гли­ны ог­не­упор­ные, кир­пич­ные и бен­то­ни­то­вые; гипс, ка­мен­ная, ка­лий­ные и ка­лий­но-маг­не­зи­аль­ные со­ли; це­мент­ное сы­рьё, ад­сор­бен­ты и др. Кроме то­го, осадочные по­ро­ды вмеща­ют за­ле­жи неф­ти и при­род­но­го го­рю­че­го га­за, ру­ды ме­ди, свин­ца, цин­ка, рту­ти; ар­те­зи­ан­ские во­ды (пить­е­вые, ми­не­раль­ные ле­чеб­ные, рас­со­лы).

Задачи и методы

Задачи седиментологии — выяснение законов распределения осадочных пород и поиски связанных с ними месторождений. Кроме того, в седиментологии 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). Помимо названных выше общих задач, седиментология 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, определение роли вулканогенно-осадочного литогенеза в породообразовании, исследование докембрийских осадочных глубоко метаморфизованных пород, сохранивших исходные черты.

В седиментологии применяют три группы методов:

1. прямые геологические наблюдения за строением и составом осадочных пород (полевые)
2. инструментальные (лабораторные)
3. метод обобщенного анализа.

При геологических наблюдениях используют различные способы тонкого исследования вещества, например, изотопные, геохимические. Детально описывают состав и строение осадочных толщ с учётом 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 зёрен породы.

Гранулометрический анализ служит для разделения зёрен 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, газовообъёмный анализы.

Обобщённый анализ включает:

• фациальный (генетический)
• формационный
• литостратиграфический
• палеогеографичесикий
• стадиальный
• сравнительно-литологический

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. 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.

Области исследований, связанные с седиментологией

Есть несколько областей исследований, связанных с седиментологией. Некоторые из основных включают в себя:

Стратиграфия — изучает расположение и последовательность слоев или слоев горных пород в земной коре. Стратиграфия — важная область для понимания геологической истории Земли и эволюция жизни на нашей планете.

Палеонтология — изучает ископаемые, представляющие собой сохранившиеся останки или следы древних организмов. Палеонтология важна для понимания эволюции жизни на Земле, а также для предоставления информации о древней окружающей среде и экосистемах.

Геохронология — изучает возраст горных пород и других геологических материалов. Геохронология включает в себя методы определения абсолютного возраста горных пород и времени геологических событий.

Петрология — изучает осадочные породы и процессы их образования. Осадочная петрология включает анализ состава, текстуры и структуры осадочных пород, чтобы получить представление об истории их образования и условиях, в которых они образовались.

Геохимия — изучает химический состав и поведение геологических материалов. Геохимия играет важную роль в понимании процессов, управляющих образованием и преобразованием осадочных пород, а также взаимодействия между горными породами и флюидами (такими как вода и нефть) в земной коре.

Экологическая седиментология — изучает взаимодействие между отложениями, водой и окружающей средой. Включает анализ отложений и их свойств, чтобы понять экологические процессы и изменения с течением времени, а также предоставить информацию для управления окружающей средой и восстановления.

Важность седиментологии

Седиментология — важная область изучения геологии, которая помогает понять процессы, формирующие поверхность нашей планеты. Вот некоторые из ключевых моментов седиментологии:

— Осадочные породы и их структуры дают важные сведения о прошлых условиях окружающей среды и могут быть использованы для реконструкции геологической истории региона.

— Осадочные породы часто содержат важные природные ресурсы, такие как нефть, газ, уголь и полезные ископаемые. Понимание осадочных процессов может помочь геологам определить области с высоким ресурсным потенциалом.

— Седиментология может помочь понять, как естественные и антропогенные изменения в окружающей среде влияют на перенос и отложение наносов закономерности и то, как эти изменения могут повлиять на экосистему.

— Седиментология может помочь понять факторы, которые способствуют возникновению природных опасностей, таких как оползней, эрозия и отложение осадков, что позволяет лучше планировать и управлять этими опасностями.

— Понимание седиментации и наносов важно для различных инженерных приложений, таких как проектирование фундаментов для зданий и мостов, строительство дамб, а также управления отложениями на водных путях и в гаванях.