3. Осадочные (литологические) и вулканогенно-

ОСАДОЧНЫЕ ФОРМАЦИИ

Это самая распространенная группа формаций, развитых в различных геотектонических областях. По литологическим критериям можно выделить классы терригенный, карбонатный, смешанный осадочные и вулканогенно-осадочный.

3.1. Терригенный класс охватывает большое количество родов и видов, выделяемых по особенностям состава, текстуры, фациальным и другим. Патрические (главные) породы, слагающие тела формаций – это конгломераты, песчаники, алевролиты и аргиллиты (глинистые сланцы). Скорость накопления осадков с зернами и обломками соответствующей размерности возрастает, примерно, в геометрической прогрессии пропорционально медианному диаметру. Частота встречаемости пород является максимальной для алевролитов, далее следуют песчаники. Им несколько уступают аргиллиты, а наименее распространенными являются конгломераты.

Литологические особенности пород (цвет, текстуры, мощности пластов), минеральный состав, наличие включений (конкреций, жеод, раковин и т.п.) зависят от большого количества факторов, влиявших на седиментогенез, диагенез, постдиагенетические изменения. В стадию седиментогенеза существенное влияние на осадок имели место отложения (суша, озеро, лагуна, море), климат, тектонический режим, органическая жизнь и другие факторы (ветры, волнения моря, выходы подземных вод и т.д.). Например, олигомиктовые песчаники накапливаются в пределах платформ. Они могут появляться при перемыве ранее существовавших отложений или возникать при химическом выветривании пород в условиях тропического и экваториального климата. Аркозовые песчаники возникают на платформах в условиях засушливого климата при размыве гранитов, гнейсов и других кварц-полевошпатовых пород. Полимиктовые песчаники характерны для геосинклинальных областей. Если в последних проявлялась вулканическая деятельность (островодужная), то в прибрежных зонах моря отлагались пласты граувакковых песчаников и конгломератов.

Если осадочные породы не подверглись существенным постдиагенетическим изменениям (катагенезу и метагенезу), взаимосвязано с минералами псаммитов изменяются минералы пелитов. Так, олигомиктовые песчаники сопровождаются аргиллитами каолинитового и гидрослюдисто-каолинитового состава. Аркозовые песчаники и полимиктовые песчаники переслаиваются аргиллитами и алевролитами с монтмориллонит-гидрослюдистыми и смешаннослойными минералами глин.

В специальной литературе и терминологическом справочнике упоминается свыше ста видов формаций терригенного класса.

Аргиллито-песчанико-алевролитовые ф. - ассоциации терригенных пород с преобладанием алевролитов. Виды этой формации с изменяющимися соотношениями патрических пород и литологическими особенностями встречаются в осадочных сериях геосинклинальных, платформенных областей, в орогенных и краевых прогибах. В зависимости от климатических условий различаются сероцветная и красноцветная разновидности. Мощности формаций изменяются от десятков – первых сотен метров в пределах платформ до 2-3 км в геосинклинальных прогибах. В теле первой могут заключаться угольные пласты, второй – гипсы и ангидриты.

Граувакковая ф. – ассоциация глинистых сланцев, алевролитов, граувакковых песчаников, гравелитов и конгломератов (последние имеют подчиненное значение). Окраска пород от черной до зеленовато-серой. Пласты группируются в ритмы мощностью от первых до десятков метров. Отложения могут быть обогащены органическим веществом, являясь нефтематеринскими. Встречаются пласты углей. Формация связана с геосинклинальными областями (начальная стадия) и имеет мощности до 5-8 км.

Молассовые ф. – ассоциации преимущественно терригенных пород, иногда с пластами и горизонтами известняков или доломитов. Для отложений характерна ритмичность (метры – десятки метров) и регрессивная последовательность (повышение роли псаммитовых и псефитовых пород в верхней части). Мощности отложений – от сотен до нескольких тысяч метров. Отложения могут быть сероцветными (как правило, морские фации) и красноцветными (континентальные предгорные фации). Иногда нижняя сероцветная моласса надстраивается верхней красноцветной. В некоторых рядах эти разноцветности могут отделяться представителями вулканогенно-осадочного, смешанного осадочного классов. В. Е. Хаин и др. считают, что нижняя сероцветная моласса заканчивает геосинклинальный ряд, а верхняя красноцветная – начинает орогенный.

Флишевая ф. – мощная (до 3-5 км) последовательность морских ритмичнослоистых пород, содержащих 2-5 слоев в ритме (известняки, аргиллиты, мергели, алевролиты, песчаники). Мощности ритмов измеряются сантиметрами и дециметрами. Ритмы относятся к прогрессивным (градационным). Данная последовательность связывается с прогибами средней стадии геосинклинального цикла, в которые мутьевыми потоками доставляется осадочный материал с островов и подводных поднятий. Взаимопереходами типичный флиш связан с карбонатным (пелитоморфные известняки, мергели), грубым (алевролито-песчаниковым), диким флишем (песчаники, конгломераты, конгломерато-брекчии и олистостромы), субфлишем (известняково-алевролито-песчаниковые и другие ритмы мощностью до нескольких метров).

Алевролито-аргиллитовая ф. – распространенная ассоциация платфор-менных областей, представленная светло-серыми, пестрыми, буровато-коричневыми, красноватыми, местами темно-серыми наборами названных пород, включающими также мергели и олигомиктовые песчаники. Мощности формации не превышают 50 м. В породах фиксируются растительные остатки, кости млекопитающих, пресноводная фауна, конкреции лимонита, гематита, линзы бокситов, что в совокупности указывает на континентальное происхождение и связь с размывом кор выветривания.

3.2. Класс карбонатных формаций по количеству выделяемых видов значительно уступает предыдущему, прежде всего, из-за меньшего количества породных видов (известняки, доломиты, известняково-доломитовые или доломитно-известняковые породы). Карбонатные формации примерно в равной мере свойственны геосинклинальным областям, платформам, орогенным и передовым прогибам. Геотектоническая позиция конкретных видов устанавливается по аналогии, иногда – по особым свойствам (мощности, признаки разрывно-складчатых деформаций, включениям интрузивных и гидротермально-метасоматических пород).

Известняковые ф. – ассоциации слоистых и массивных известняков разного происхождения (граноморфных, биоморфных, смешанных) с ритмическим чередованием разновидностей или квазиоднородных, с линзами и горизонтами брекчиевидных, водорослевых, халцедонсодержащих, оолитовых подвидов. Цвет пород чаще серый с вариациями от серовато-белого до почти черного. Темные разности нередко обогащены органикой, и при ударе молотком пахнут битумом (сероводородом). Встречаются красноватые (розоватые) и пестрые (зеленовато-розовато-серые и др.) разности. Мощности формаций колеблются от десятков и сотен метров (платформенный ряд) до 3-5 км (геосинклинальный ряд).

Доломитовые ф. – ассоциации массивно-слоистых, массивных, водорослевых (строматолитовых и онколитовых), брекчиевидных доломитов. Окраска пород варьирует более значительно, чем у известняков (нередки серо-коричневые, красновато-коричневые, желтоватые цвета). По содержанию оксида магния состав породообразующего минерала изменяется от чистого до известковистого доломита. Сравнительно однородные доломиты имеют седиментационно-диагенетическое происхождение. В качестве включений и редко встречающихся пород и полезных ископаемых отмечаются магнезиты, сидериты, фосфориты, кремни и силициты. Мощности доломитовых формаций изменяются от десятков до многих сотен метров.

Известняково-доломитовые (доломитово-известняковые) ф. – ассоциации двух-четырех видов карбонатных пород. Они могут быть следствием ритмического изменения кальций-магниевого отношения в осадке. Нередки сочетания, в которых преобладающий известняк имеет осадочное происхождение, а подчиненный доломит – постседиментационное (осадочно-диагенетическое, катагенетическое, гидротермально-метасоматическое). Окраски пород обычно варьируют в нешироких пределах (серые разных оттенков, красноватые, коричневатые, буроватые).

Породные включения и полезные ископаемые представлены фтанитами и силицитами, фосфоритами, сидеритами, родохрозитами. Мощности формаций составляют от десятков до первых тысяч метров.

Рифовая ф. – ассоциация массивных биоморфных и обломочно-биоморфных, нередко кавернозных известняков и известняково-доломитных пород, образующих почти изометричные, либо столбообразные тела мощностью до 1,5-2,0 км. Окраска пород варьирует от почти белой до темно-серой. Формация связана с геосинклинальными областями и передовыми прогибами. С ней связаны месторождения нефти и газа (например, в Предуральском прогибе).

Писчего мела ф. – ассоциация органогенных и терригенно-органогенных пород (мела, мергеля, афанитового известняка). Определяющим является писчий мел – белая полусвязная порода, состоящая из остатков кокколитофорид и др. Образовалась в шельфовых морях платформ большей частью в конце мелового периода. Мощности формации – от десятков до первых сотен метров.

3.3. Смешанные осадочные формации разнообразны в видовом отношении и представлены «наборами» (ритмами) терригенных, карбонатных и хемогенных пород.

Кремнисто-известняковая ф. (отдаленная кремнистая Н.С. Шатского) – сочетание силицитов, лидитов, микрокварцитов) с известняками. Присутствуют слои глинистых сланцев. Мощности формации от сотен до 1-2 тыс. метров. Связана она с геосинклинальными областями и отвечает средней стадии геосинклинального развития. Кремнистые породы многие исследователи считают производными подводной вулканической деятельности (гальмиролиза туфов, выноса кремнезема выходами гидротерм типа «черных курильщиков»). С этой формацией могут быть связаны пласты фосфоритов, гематитов и марганцевых руд.

Кремнисто-сланцево-известняковая (доломитовая) ф. – ассоциация силицитов, глинистых, алевролитистых и кремнисто-глинистых сланцев и преобладающих известняков (доломитов). От предыдущей отличается более широким развитием сланцев в виде одиночных пластов, пачек и горизонтов среди карбонатных пород.

Терригенно-карбонатные ф. – разнообразные сочетания, часто ритмические, терригенных и карбонатных пород с многообразием переходных видов (известковых алевролитов, мергелей, песчанистых и глинистых известняков и т.п.). В отдельных разрезах наблюдается преобладание песчано-алевролитовых или алевролито-аргиллитовых ритмов, в других – известняковых или известняково-доломитовых. Окраски пород могут быть однородными (сероцветные, красноцветные ассоциации) или меняться в пределах отдельных пачек и горизонтов (субформаций). Мощности формаций изменяются от десятков метров в платформенных разрезах до 2-3 тыс. м – в геосинклинальных. Отдельным видом этого семейства является доманиковая ф. – ассоциации темных битуминозных известняков, глинистых сланцев, фтанитов, горючих сланцев. Главной особенностью этой формации является повышенное содержание органического вещества сапропелевого типа. Она развита в пределах прогибов, где накапливалась в глубоководных (некомпенсированных) бассейнах. Доманиковая ф. является нефтематеринской.

Спарагмитовая ф. – изменчивая ассоциация псефитов (тиллоидов), песчаников, аргиллитов (глинистых сланцев), известняков (доломитов). Присутствуют фтаниты и вулканиты основного состава (туфы и диабазы). По данным Т.Н. Херасковой, для этой формации характерна многопорядковая (крупная и мелкая) ритмичность, выраженная преобладанием тиллоидов и песчаников в основании и кровле формации, а алевролито-аргиллитовых ритмов с доломитом (известняком) – в средней части. Мощности формации изменяются в пределах 1,5-6 км. Ее образование Т.Н. Хераскова связывает с геосинклинальными прогибами, прилегающими к гористой островной суше и отделенными от нее резкими уступами, образованными по разломам. В горной части островов существовали ледники, поставлявшие моренный материал. Расчлененный рельеф дна благоприятствовал действию оползней и мутьевых потоков.

Терригенно-карбонатные гипсосоленосные (эвапоритовые) ф. – сочетание аргиллитов (глинистых сланцев), мергелей, доломитов, гипсов и ангидритов, пластов каменной или калийной солей. Преобладающим развитием пользуются доломиты, мергели и каменные соли. Окраска пород чаще пестрая за счет аргиллитов и мергелей, цвета которых буроватые и желтоватые, красноватые, зеленоватые, серые. Мощности формации составляют сотни метров. Она накапливалась в пределах платформ и передовых прогибов в обстановке аридного климата, обычно в лагунах и морях, отделенных рифовыми барьерами или островами от океана.

3.4. Вулканогенно-осадочные формации образуются при независимом или взаимосвязанном накоплении терригенных, карбонатных и других компонентов, с одной стороны, пепловых, лавовых и эксгаляционных – с другой. Выделяется значительное число конкретных формаций, из которых рассмотрим наиболее типичные.

Вулканогенно-кремнисто-терригенная ф. – ассоциация алевролитов, аргиллитов, иногда песчаников, а также силицитов, пепловых туфов и туффитов. Местные проявления вулканизма (агломератовые туфы, игнимбриты, лавы) зачастую отсутствуют. Формация приурочена к орогенным прогибам и внутренним частям геосинклиналей. Мощности от сотен метров до 1-2 км.

Вулканогенно-кремнисто-карбонатная ф. – сочетание диабазов и андезитов, силицитов, известняков и (или) доломитов. Пепловый материал не характерен, так как в водной среде подвержен гальмиролизу с образованием силицитов (фтанитов, лидитов). Мощности от многих сотен до 1-2 тыс. метров. Формация связана с геосинклинальными областями.

Вулканогенно-терригенно-карбонатная ф.– парагенез вулканитов (туфов, туффитов, реже лав основного кислого составов), глинистых сланцев и алевролитов, известняков и (или) доломитов. Могут присутствовать кремнистые породы, пласты и линзы фосфоритов и карбонатных марганцевых руд. Мощности формации изменяются от многих сотен метров до 2-2,5 км. Она накапливалась в орогенных прогибах и внутренних частях геосинклиналей на средней или конечной стадиях развития.

Песчанико-фтанито-яшмовая ф. – сочетание песчаников (кварцевых, аркозовых), фтанитов, яшм и кремней. Присутствуют диабазы и известняки. Окраска пород разнообразная – черная, серая, коричневая, серо-зеленая, красноватая. Мощности формации обычно не превышают 500-600 м. Т.Н. Хераскова связывает ее со склонами срединных массивов внутри геосинклинальной области, отмечает потенциальную перспективность на фосфориты и марганцевые руды.

Кульмовая ф. (кульм) – ритмическое чередование углистых алевролитов и аргиллитов, кремнистых сланцев, силицитов, пиритоносных сланцев. Присутствуют тонкие слои известняков, туффитов, потоки диабазов. Это такой вид вулканогенно-осадочной формации, в котором наблюдается резкое преобладание терригенных пород. Мощности кульма до 1 км. Выделена в геосинклинали Альп, где связана с завершающей стадией ее развития.

3.5. Ряды литологических формаций

В разрезах осадочных толщ геосинклинальных, платформенных и других областей рассмотренные формации образуют последовательности (ряды). В геосинклинальных областях различаются ряды эвгеосинклинальных зон, срединных массивов, миогеосинклинальных зон. Например, в миогеосинклинальных зонах формационный ряд может начинаться аргиллито-песчано-алевролитовой формацией (или иной терригенного класса, часто с пластами угля). Она будет надстраиваться формациями терригенно-карбонатного или карбонатного подклассов. Далее последуют формации флишевая или терригенная со структурой, отличной от флишевой. Завершается миогеосинклинальный ряд нижней сероцветной молассой.

В платформенных областях отличаются последовательности, связанные с гумидным или аридным типами литогенеза. Ряд слагают формации, отложившиеся в ходе тектонического цикла. В гумидном ряду в основании может располагаться формация коры выветривания (ассоциация элювиальных и осадочных континентальных образований – аргиллитов, алевролитов, кварцевых песчаников с линзами гематитов и бокситов). Она будет надстраиваться формациями терригенного или терригенно-карбонатного классов, в которых могут присутствовать пласты углей. При максимуме трансгрессии будет отлагаться известняковая (доломитово-известняковая) формация. В начале регрессивного этапа может образоваться терригенно-карбонатная формация, а затем, - верхняя терригенная (с пластами угля).

В аридном ряду снизу могут быть красноцветная терригенная или терригенно-карбонатная гипсо-соленосная формации. Выше последуют терригенно-карбонатная и (или) карбонатная (доломитовая, известняково-доломитовая) формации. Завершат ряд верхняя красноцветная терригенная или верхняя эвапоритовая формации.