Анализ осадочных бассейнов

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Геолого-геофизический факультет
Кафедра общей и региональной геологии
Анализ осадочных бассейнов
Программа курса
Новосибирск
2010
Программа курса «Анализ осадочных бассейнов» составлена в соответствии с требованиями к обязательному минимуму содержания и уровню
подготовки дипломированного специалиста (бакалавра, магистра) по циклу «Литологические дисциплины» по направлению «Общая и региональная геология», а также задачами, стоящими перед Новосибирским государственным университетом по реализации Программы развития НГУ.
Составитель
Ю. К. Советов, канд. геол.-мин. наук
Программа одобрена на заседании кафедры Общей и региональной геологии.
© Новосибирский государственный университет, 2010
2
1. Цели освоения дисциплины (курса)
Курс относится к естественнонаучной дисциплине федеральной компоненты высшего образования и направлен на получение знаний о комплексах
осадочных пород в рамках специальностей «Геология», «Нефтяная геология», «Геофизика». Предмет курса – наиболее крупные системные единицы осадочной оболочки Земли, геодинамические причины их образования.
Курс тесно взаимосвязан со всеми дисциплинами геологического цикла,
освещающими строение земной коры и возможную связь ее структуры с
процессами в ядре и мантии Земли.
Основной целью освоения дисциплины является получение базовых знаний о моделях погружения земной коры, структуре, геодинамических обстановках формирования и эволюции осадочных бассейнов. Содержание
курса представляет собой синтез знаний, сосредоточенных в цикле литологических дисциплин: 1) петрография осадочных пород, 2) седиментология, 3) палеогеография, 4) нефтегазоносные осадочные бассейны, 5) стратиграфия и геологическая корреляция, 6) геофизические методы в нефтегазовой геологии.
Для достижения поставленной цели выделяются следующие задачи:
1) принцип изостазии и рассчеты погружение основания осадочных бассейнов, 2) главные осадочные системы и их трансформация в зависимости
от флуктуаций уровня моря и темпов погружения бассейна осадконакопления, 3) многопорядковая периодичность (цикличность) осадконакопления и ее роль в конструкции осадочных бассейнов, 4)взаимосвязь темпов
денудации областей питания и заполнения бассейнов осадконакопления, 5)
эволюции осадочных бассейнов и их геодинамическая классификация в
концепции тектоники литосферных плит.
2. Место дисциплины в структуре образовательной программы
Для успешного усвоения курса «Анализ осадочных бассейнов», который
читается в 1-ом семестре магистратуры, студент должен быть подготовленным специалистом по строению, составу и классификации осадочных
пород, процессам накопления отложений, стратиграфии, структурной геологии и геологическому картированию, методам палеогеографических
исследований, принципам регионального геологического районирования.
Курс «Анализ осадочных бассейнов» представляет собой составную часть
геодинамических реконструкций крупных регионов.
Научная и содержательная новизна курса состоит в концептуальном подходе – от современных моделей погружения земной коры в режиме растяжения, термального остывания или под нагрузкой в краевой части литосферной плиты, рассчетов скорости денудации поднятий и заполнения
осадочным материалом понижений к созданию моделей эволюции крупных региональных осадочных систем. Дисциплина тесно связана с геодинамикой в контексте современной концепции геологии. Эта связь отмеча3
ется всеми исследователями в классификационных схемах осадочных бассейнов. В историческом плане дисциплина об осадочных бассейнах, методологически наследует представление о тектонических областях и тектонические режимах, которые были основой составления тектонических карт
крупных регионов и континентов. Курс отчасти объединяет обобщающие
разделы курса «Литология» в ведущих университетах России - МГУ
(Москва), ЛГУ (Санкт-Петербург), ТПУ (Томск). Основное направление и
методология сходны с программами обучения этой дисциплине в университетах Европы и Северной Америки.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения
дисциплины
По окончании изучения указанной дисциплины студент должен:
иметь представление о:
1) классификациях осадочных бассейнов в исторической ретроспективе, 2)
взаимосвязи строения осадочных бассейнов, палеогеографических и палеогеологических условий их формирования, с геодинамикой регионов и
глобальными факторами, влиявшими на среду седиментации, 3) технике
восстановления погружения бассейнов осадконакопления (бэкстриппинге),
4) методах подсчета скорости (темпа) денудации областей сноса и заполнения бассейнов осадконакопления;
знать:
1) классификацию, литофациальный и архитектурный анализы осадочных
систем, 2) строение сиквенсов и рядов осадочных систем в концепции генетической стратиграфии, 3) характер погружения континентальной коры
в рифтах, на пассивных континентальных окраинах, на активных континентальных окраинах (форландах), присдвиговых зонах, внутрикратонных
синеклизах, 4) типизацию и характеристику осадочных бассейнов различных геодинамических зон литосферных плит;
знать о методах анализа:
1) составлять таблицы литофаций и записывать их последовательности в
алгоритмической форме, 2) применять технику вертикального картирования подразделений осадочных толщ, 3) измерять и корректировать
направления палеотечений, 4) выделять циклические последовательности
отложений разных порядков, 5) корректировать кривую погружения осадочного бассейна (техника бэкстриппинга), 6) коррелировать разрезы осадочных толщ по биостратиграфическим, литостратиграфическим (седиментологическим), петрографическим, аллостратиграфическим и геофизическим параметрам, 7) создавать фациальные модели и модели региональных осадочных систем.
4
4. Структура и содержание дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 75 часов.
Тематический план курса (распределение часов).
Наименование
делов и тем
раз-
Раздел 1.
Погружение земной коры и формирование
осадочных бассейнов
Раздел 2.
Стратиграфическая запись тектонических движений, эвстазии и
стиля седиментации
Раздел 3.
Осадочные системы, распространение, трансформация и модификацияция, связанные
с флуктуациями
уровня моря.
Раздел 4.
Типы осадочных
бассейнов и геодинамические
условия их образования.
Раздел 5
Эволюционные
ряды осадочных
бассейнов.
Итого по курсу
Количество
СемиЛаборанары
торные
работы
часов
Самостоятельная
работа
Всего
часов
12
-
-
-
12
6
-
-
-
6
30
-
-
3
33
15
-
-
3
18
3
-
-
3
6
66
-
-
9
75
Лекции
5
Содержание отдельных разделов и тем.
Раздел 1. Погружение земной коры и формирование осадочных бассейнов
Тема 1. Принцип изостазии и образование осадочных бассейнов:
1) Факторы, контролирующие погружение земной коры. Интенсивность
погружения осадочных бассейнов, заполненных только водой и осадками.
2) Методы расчетов погружения осадочных бассейнов (процедура бэкстриппинга). Модели погружения в зависимости от изменения условий
седиментации и нагрузки.
Тема 2. Моделирование погружения осадочных бассейнов различного геодинамического типа
1) Моделирование рифтогенных осадочных бассейнов. Одномерная модель растяжения МакКензи (McKenzie,1978). Двумерная модель растяжения Кокрэна (Cochran, 1983). Модель погружения Вернике (Werniсke,
1985), связанная с простым сдвигом. Модели преобразования рифтов в
пассивные континентальные окраины.
2) Моделирование осадочных бассейнов, связанных с вертикальной
нагрузкой на край (форланд) литосферной плиты.
3) Моделирование внутрикратонных бассейнов общего погружения.
Тема 3.
Эрозия, денудация и факторы, влияющие на эти процессы
1) Расчет скорости (темпа) механической и химической денудации области сноса по переносу твердого и растворенного вещества в реках.
2) Расчет скорости долговременной денудации области по бюджету
осадков в бассейнах седиментации.
3) Взаимоотношение между поступлением осадков, погружением и выполнением бассейнов осадконакопления.
Раздел 2. Стратиграфическая запись изостазии, тектонических движений,
эвстазии и стиля седиментации
Тема 1. Цикличность и периодичность геологических процессов
1)
Стратиграфические циклические последовательности разной длительности и происхождения. Порядки стратиграфических последовательностей (циклов) по данным разных исследователей и их взаимосвязь с: а) автоциклическими (седиментационными) процессами; б)
локальными, региональными и глобальными тектоническими событиями; в) эвстатическими колебаниями уровня океана; г) климатическими изменениями.
2)
Фации, архитектурные элементы, фациальные модели и генетическая
стратиграфия (сиквенс-стратиграфический анализ). Сиквенсы и ряды
осадочных систем (тракты) в заполняющих бассейнах седиментации.
6
Контроль сиквенс-стратиграфической корреляции био- и хроностратиграфическими методами.
Раздел 3. Осадочные системы: распространение, трансформация и модификация, связанные с составом осадочного материала, флуктуациями
уровня моря
Тема 1. Континентальные осадочные системы
1) Донные формы, связанные с переносом осадков течениями. Стандартные литофации и архитектурные элементы флювиальных отложений.
2) Модели аллювиальных систем (типов рек) по А. Майеллу (Miall,
1996). Аллювиальные фэны и фэн-дельты. Модели заполнения аллювиальных долин.
3) Отложения ледниковых щитов, гляциофлювиальные, гляциоозерные и
гляциоморские осадочные системы.
Тема 2. Осадочные системы, переходные от континентальных к морским
1) Типы крупных морских дельт с доминированием: речного переноса, волновой энергии, приливов.
2) Конструктивная и деструктивная фазы дельт.
3) Осадочные системы приливных равнин и барьерных островов.
Тема 3. Осадочные системы мелководных (шельфовых) морей.
1) С доминированием терригенного материала, волновым, приливноотливным и штормовым режимами седиментации.
2) С доминированием карбонатного материала – карбонатные платформы и рампы.
Тема 4. Глубоководные осадочные системы
1) Глубоководные конусы выноса (фэны) на подножье континентальных склонов. Типы гравитационных потоков, стандартные последовательности текстур, литофаций и архитектурных элементов.
2) Типы фэнов во взаимосвязи с гранулометрией осадков в области
сноса и изменением уровня моря.
3) Современные подводные конусы выноса, геоморфология, зональность, размеры.
4) Осадочные хребты, созданные отложениями геострофических
(контурных) течений.
5) Осадочные системы абиссальных равнин, подводных плато и гор.
Раздел 4. Типы осадочных бассейнов и геодинамические условия их образования
Тема 1. Связь осадконакопления и тектоники (геодинамики)
1) Исторический обзор связи осадконакопления с типом земной коры,
стилем геодинамики (дивергентный, конвергентный, трансформный),
7
типом приемного бассейна. Теория геосинклиналей и классификация
осадочных бассейнов.
2) Теория тектоники литосферных плит и современные классификации
осадочных бассейнов. Связь классификаций осадочных бассейнов с
революцией в науках о Земле: а) концепцией плейт-тектоники, б) прогрессом генетической интерпретации современных осадочных систем
и построением актуалистических моделей осадконакопления, в) современными петрологическими моделями состава кластических отложений, г) прогрессом в сейсмостратиграфии и картировании океанского дна, д) открытием стратиграфических и латеральных последовательностей океанских отложений, полученных глубоководным бурением, е) новой концепцией стратиграфии на актуалистических моделях, обоснованных теорией, наблюдениями и экспериментом, ж) успехами анализа погружения и термальной истории осадочных бассейнов,
з) прогрессом в реконструкции размещения осадочных бассейнов палеомагнитными методами.
Главные геодинамические обстановки формирования осадочных бассейнов: а) внутриконтинентальные (внутрикратонные) бассейны общего длительного погружения, б) внутриконтинентальные (внутрикратонные) рифты и авлакогены, в) океанические котловины и поднятия, г) пассивные континентальные окраины, д) активные континентальные окраины (зоны субдукции), е) зоны коллизии, ж) присдвиговые обстановки (зоны трансформных горизонтальных смещений).
Раздел 5. Эволюционные ряды осадочных бассейнов
Тема 1. Эволюция осадочных бассейнов на пассивных континентальных
окраинах (от грабенов к широкой континентальной террасе)
Тема 2. Эволюция бассейнов на активных континентальных окраинах (от
открытого океана и окраинного моря к полузакрытому остаточному бассейну и периферическому форландовому бассейну)
5. Образовательные технологии
Для реализации программы курса предусмотрены следующие виды образовательных технологий: 1) чтение лекций с использованием разработок
по конкретным осадочным бассейнам, 2) демонстрация методов исследования осадочных бассейнов на конкретных примерах, 3)демонстрация
графических и фотоматериалов по осадочным системам, которые находятся в орбите интересов преподавателя, 4) реферирование студентами современных крупных опубликованных работ по осадочным бассейнам и
разбор рефератов – отдельный вид самостоятельного анализа логики публикаций и правомочности выводов, 5) мастер-классы ведущих специалистов.
8
6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
Текущий контроль. В течение семестра выполняются контрольная работа
и тестирование синтеза осадочных бассейнов в крупных региональных
опубликованных исследованиях. Выполнение указанного вида работы является обязательным для всех студентов, а ее результаты служат основанием для выставления оценок в ведомость контрольной недели на факультете.
Итоговый контроль. Для контроля усвоения дисциплины учебным планом предусмотрен экзамен.
Перечень примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы (в объеме часов, предусмотренных образовательным
стандартов и рабочим учебным планом данной дисциплины):
1) Графики погружения бассейнов седиментации, заполненных: а)
только водой, б) осадками.
2) Принцип изостазии и погружение блоков с континентальной и океанической корой.
3) Главные стадии погружения рифтовых бассейнов (на конкретном
примере).
4) Стадии погружения пассивных континентальных окраин на примере восточной окраины Северо-Американского континента.
5) Стадии погружения, флуктуации уровня моря и проградация
сиквенсов неогеновых склоновых отложений на восточной окраине
Северо-Американского континента.
6) Изменение вертикальных рядов осадочных систем при стабильном
темпе седиментации и варьирующей скорости погружения осадочного бассейна.
7) Бэкстриппинг и идеальная модель погружения (на конкретном примере).
8) Сравнительная характеристика рядов (трактов) силицикластических
осадочных систем низкого и высокого уровня моря.
9) Морфологическая и седиментационная зональность глубоководных
конусов выноса (фэнов), связь с колебаниями уровня моря (на конкретном примере).
10) Зависимость скорости денудации областей сноса от состава пород
и климата.
Образцы вопросов для подготовки к экзамену
1) Связь осадконакопления и тектоники на примере классификации
осадочных бассейнов в геосинклинальной концепции эволюции
земной коры.
2) Классификация главных типов осадочных бассейнов в концепции
тектоники литосферных плит.
9
3)
4)
5)
6)
Присдвиговые осадочные бассейны (пул-апарт), размеры, морфология, контрастность темпа погружения и фациальной изменчивости.
Одномерная и двумерная модели погружения рифтовых бассейнов.
Механическая и химическая денудации областей сноса по методу
подсчета в речном стоке.
Зависимость интенсивности погружения осадочного бассейна от
эпизодов эрозии, трансгрессии моря и темпа поступления осадочного вещества.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Список основной литературы:
Лобковский Л. И., Никишин А. М., Хаин В. Е. Современные проблемы
геотектоники и геодинамики. М: Научный мир, 2004. 610 с.
Обстановки осадконакопления и фации/ Под ред. Х. Рединга. М: Мир,
1990. Т.1. 350 с. Т.2. 380 с.
Осадочные бассейны: методика изучения, строение и эволюция/ Под ред.
Ю. Г. Леонова и Ю. А. Волож. М: Научный мир, 2004. 525 с.
Einsele G. Sedimentary Basins. Evolution, Facies, and Sediment Budget. Berlin,
Heidelberg: Springer-Verlag, 1992. 628 p.
Список дополнительной литературы:
Градзиньский Р., Костецкая А., Радомский А. и др. Седиментология. М.:
Недра, 1980. 640 с.
Еганов Э. А., Советов Ю. К. Каратау – модель региона фосфоритонакопления. Новосибирск: Наука, 1979. 190 с.
Петтиджон Ф. Дж., Поттер П., Сивер Р. Пески и песчаники. М: Мир, 1981.
534 с.
Уилсон Дж. Л. Карбонатные фации в геологической истории. М: Недра,
1980. 462 с.
Carbonate – Clastic Transition/ Eds. L. J. Doyle, H. H. Roberts. Amsterdam,
Netherlands: Elsevier Science Publ. Comp. Inc., 1988. 304 p.
Cochran J.R. Effect of finite rifting times on the development of sedimentary
basins//Earth. Planet. Sci. Lett. 1983. 66. P.289 – 302.
Dickinson W. R. Plate tectonics and sedimentation// Soc. Of Economic Paleontologists and Mineralogists Spec. 1974. Publ. 22. P. 1 – 27.
Flügel E. Microfacies of Carbonate Rocks: Analysis, Interpretation and Application. Berlin, Heidelberg, New York: Springer. 2004. 976 p.
Foster N.H., Beamont E.A. (eds) Geologic basins I: Classification, modelling
and predictive stratigraphy// Treatise of Petroleum, Geology, Reprinted Series 1,
Am. Assoc. Petrol. Geol. Tulse, 1987. 458 p.
10
Ingersoll R.V. Tectonics of sedimentary basins// Geol. Soc. of Amer. Bull.
1988. V.100. P. 1704 – 1719.
Kingston D. R., Dishroon C. P., Williams P. A. Global basin classification system// Am. Assoc. Petrol. Geol. Bull. 1983. 67. P. 2175 – 2193.
Klein G. deV. Current aspects of basin analysis// Sediment. Geol. 1987. 50. P.
95 – 118.
Klein G. deV., Hsu A.T. Origin of cratonic basins// Geology. 1987. 15. P. 1094
– 1098.
Marine Clastic Sedimentology. Concepts and Case Studies: a volume in
memory of C. Tarquin Teale/ J. K. Leggett and G. G. Zuffa, eds. London: Graham and Trotman, 1987. 211 p.
McKenzie D.P. Some remarks on the development of sedimentary basins//
Earth. Planet. Sci. Lett. 1978. 40. P. 25 – 32.
Miall A. D. Principles of sedimentary basin analysis. New York, Heidelberg:
Springer Verlag. 1984. 490 p.
Miall A. D. The Geology of Fluvial Deposits. Sedimentary Facies, Basin Analysis, and Petroleum Geology. Berlin, Heidelberg: Springer Verlag. 1996. 582 p.
Mitchell A. H. G., Reading H. G. Sedimentation and tectonics// Sedimentary
environments and facies, Reading H. G. (ed). 2nd edn. Blackwell, Oxford, 1986.
P. 471 – 519.
New Perspective in Basin Analysis/Eds. K. L. Kleinspehn, C. Paola, (eds.)
Springer-Verlag. 1988. 453 p.
Perrodon A. Bassins sedimentaires, provinces petrolieres et tectonique globale//
Bull. Explor. Prod. Elf. Aquitaine. 1988. V. 12 (2). P. 493 – 512.
Potter P. E., Maynard J. B., Pryor W. A. Sedimentology of Shale. 2nd printing.
New York: Springer-Verlag, 1984. 306 p.
Vial P. R. et al. Seismic stratigraphy and global changes of sea level//Amer.
Assoc. of Petrol. Geol. 1977. Memoir 26. P. 49 – 212.
Wernicke B. Uniform-sense normal simple shear of the continental lithosphere//
Can. J. Earth Sci. 1985. 22. P. 108 – 125.
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
URL: http://www.scgis.ru/russian/cp1251/h_dgggms/4-99/garetskiy.htm#begin
Р.Г.Гарецкий. Осадочные бассейны древних платформ//Вестник ОГГГГН
РАН, № 4(10)'99.
(дата актуальности: 12.10.2010г.)
URL: http://www.wdcb.ru/sep/sedimentary_basins/index.ru.html
Глубинное строение осадочных бассейнов Земли
(дата актуальности: 12.10.2010г.)
11
URL: www.lithology.ru/node/192
Осадочные бассейны: методика изучения, строение и эволюция. (Под ред.
Ю.Г.Леонова, Ю.А.Воложа). - М.: Научный мир, 2004. - 526 с.
(дата актуальности: 12.10.2010г.)
URL:
http://spot.colorado.edu/~jsedr/BookReviews/March%202001/Einsele.PDF
Sedimentary Basins - Evolution, Facies, and Sediment Budget (2nd edition
by G. Einsele, 2000; Springer, Tiergartenstrasse 17, 69121 Heidelberg, Germany; 792p.)
(дата актуальности: 12.10.2010г.)
URL: www.personal.kent.edu/~jortiz/strat/lec24BasinAnalysis.doc
Sedimentary basins
(дата актуальности: 12.10.2010г.)
URL: www.eduhmao.ru/var/db/files/3440.0104_063.pdf
Никишин А.М. Механизмы формирования осадочных бассейнов. 2001.
(дата актуальности: 12.10.2010г.)
12
Оглавление
1. Цели освоения дисциплины (курса)
3
2. Место дисциплины в структуре образовательной программы
3
3. Компетенции обучающегося, формируемые в процессе освоения
дисциплины
4
4. Структура и содержание дисциплины
5
5. Образовательные технологии
8
6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
9
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины 10
13
Учебное издание
Советов Юлий Константинович
АНАЛИЗ ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНОВ
Программа
Редактор А. В. Годовикова
Подписано в печать
Формат 60х84 Уч.-изд. л. 0,75. Усл. печ. л. 0,7
Тираж 150 экз. Заказ №
Редакционно-издательский центр НГУ
630090, Новосибирск-90, ул. Пирогова, 2.
14