Краткий курс литологии

3 тыс. м (средняя глубина Мирового океана — около 4 тыс. м). Для абиссальном области характерно накопление глубоководных осадков в условиях отсутствия света, низких постоянных темпера­ тур, неподвижности водной среды и отсутствия поступления обло­ мочного материала с суши. Беитонпые организмы также практи­ чески отсутствуют. Накапливаются только скелетные остатки планктонных организмов, погружающиеся па дно из верхних слоев водной толщи. До глубин 4—5 тыс. м накапливаются кремнистые и карбонатные илы; в более глубоких частях океанов — только крем­ нистые илы (радиоляриевые и диатомовые) и красная глубоковод­ ная глина, состоящая из частиц гидрослюды, хлорита и монтмо­ риллонита размером около 0,001 мм, примеси гидроокислов желе­ за, шариков никелистого железа космического происхождения. В зонах активного современного вулканизма в абиссальной области могут отлагаться частицы вулканического пепла, принесенные вет­ ром. Из-за очень малого количества осадочного вещества, посту­ пающего в абиссальные области, скорость накопления осадков в них (особенно в зонах развития красной глубоководной глины) очень небольшая и составляет около 1 мм в 1000 лет. Характер­ ны железо-марганцевые конкреции.

Условия и области континентального осадкообразования

Факторы, контролирующие процессы осадконакопления на континенте

Важнейшими факторами, контролирующими процессы осадкопакопления на континенте, являются рельеф и климат.

Ре л ь е ф. Поверхность континента в отличие от морского дна представляет собой область преимущественной денудации. Вывет­ ривание и эрозия господствуют в зонах развития положительных форм рельефа возвышенностей и гор. Осадки в границах континен­ та могут накапливаться только в пределах отрицательных форм рельефа, создающих ловушки для осадочного вещества: в речных долинах, озерах, болотах, бессточных сухих котловинах. В связи с этим осадки на континенте пользуются локальным распростране­ нием и отличаются большой пестротой литологических типов в рам­ ках небольших территорий.

Кл имат. Влияние климата на осадкообразование на суше про­ является значительно сильнее, чем в море. Если в море оно захва­ тывает практически только верхний слой воды мощностью 200 м, то на суше проявляется повсеместно. Различия в климатических условиях на континенте также значительно контрастнее. Так, мак­ симальная летняя температура в Ливийской пустыне составляет + 60°С, а минимальная зимняя температура в Антарктиде —88°С. На суше отмечаются достаточно существенные сезонные и суточные

колебания температуры. Количество атмосферных осадков изме­ няется от 10—11 тыс. мм в год в некоторых влажных тропических районах до отсутствия таких осадков в пустынях, например, Ара­ вийского полуострова. Поэтому на суше существуют резкие клима­ тические различия в условиях осадконакопления в зонах аридного, гумидного и ледового климата.

{/Сочетания климата и рельефа создают различные обстановки осадконакопления, для каждой из которых характерен свой набор типичных осадков, свои генетические типы отложений. Такими ге­ нетическими типами являются: элювий, делювий, пролювий, аллю­ вий, озерные и болотные отложения, отложения морен, эоловые и флювиогляциальиые.1Для континентов характерны «немые» тол­ щи, не содержащие фаунистических остатков. Это связано с небла­ гоприятными условиями захоронения органических остатков в атмосфере, богатой кислородом. Исключение составляют расти­ тельные остатки, которые могут образовывать значительные скоп­ ления в благоприятной обстановке (болота).

Области осадконакопления на континенте

Осадконакопление на континенте, как уже говорилось, реали­ зуется в специфических условиях возникновения «ловушек» для осадочного вещества на путях миграции от зон выветривания и денудации к морям и океанам, где накапливается основная масса осадков. Такими^областями, где может прерываться миграция про­ дуктов выветривания континентов, являются их пониженные, вы­ ровненные участки — равнины либо замкнутые понижения в обла­ стях расчлененного рельефа — межгорные впадиш^ На равнинных участках характер осадкообразования определяется в основном климатом, поэтому^рассматриваются два типа областей: области равнин с гумидным климатом и области равнин с аридным клима­ том1В зонах расчлененного рельефа климат отступает перед влия­ нием огромных масс обломочного материала, исторгаемого разру­ шающимися горными массивами в области предгорных равнин и

копление протекает в условиях влажного климата и слаборасчлененного рельефа (часто это пенеплен). Обилие влаги и раститель­ ности усиливает процессы химического разложения пород на плос­ ких, низких водоразделах (особенно в теплом климате). Образуют­ ся остаточные породы кор выветривания (элювий): для равнин тропического климата — каолинитовые и латеритные, для равнин умеренного климата — монтмориллонитово-каолииитовые. На склонах водоразделов формируется делювий, чаще всего песчаноглинистого состава. Характерны отложения озер и болот. Развитие озерных водоемов ведет к их заболачиванию, заполнению песчаноглинистым материалом, зарастанию. Иногда в таких условиях об­ разуются конкреционные лимониты с вивианитом. На стадии боло-

та в нем формируется торф — будущий каменный уголь лимби­ ческого типа.

На равнинах гумидного климата наблюдается развитие аллю­ виальных отложений. При миграциях речных долин аллювиаль­ ные образования могут распространяться на значительных терри­ ториях. Для них характерна сильная изменчивость разреза как по площади, так и во времени. Аллювий представлен чередованием песчано-алевритовых и глинистых пород. Обычны проявления ко­ сой слоистости, линзовидное чередование разностей пород, местные эрозионные врезы.

Об л а с ти р а в н и н а р и д н о г о к л и ма та . Осадки об­ разуются в условиях дефицита влаги и слаборасчлененного релье­ фа. В этих условиях реки как постоянные водотоки отсутствуют и заменяются временными потоками. Озерные водоемы формируют­ ся по периферии таких областей. Характерно практическое отсут­ ствие растительности, развитие пустынь с господством процессов физического выветривания пород и активной ветровой деятель­ ностью.

В областях равнин аридного климата образуются четыре гене­ тических типа отложений:

—делювий, обычно грубообломочный, так как мелкие фракции выдуваются ветром;

—пролювий, представленный разнообразными конусами выно­ са, продуктами деятельности временных водных потоков;

—эоловые отложения. В центральных частях области — пески, хорошо отсортированные, мелкозернистые, с высокой степенью окатаиности обломочного материала, неслоистые, иногда косо­ слоистые. В периферийных частях области за счет выносимых вет­ ром алевритовых частиц образуется лёсс;

—озерные отложения — характеризуются признаками засолопения: образуются доломиты, гипсы, каменная соль, другие эвапориты.

Для образования области равнин аридного климата характерно развитие краспоцветиых осадков. Красные, желтые, бурые окраски возникают за счет примеси гидроокислов железа, для восстановле­ ния которых не хватает органического вещества (сказывается от­ сутствие растительности). Осадки в пределах области быстро пе­ реходят друг в друга, разрез их изменчивый по площади и во вре­ мени!.

4Об л ас ти п р е д г о р н ы х р а в н и н и м е ж г о р н ы х в п а ­ дин. Фактором, определяющим условия образования осадков, яв­ ляется резко расчлененный рельеф. Характерно развитие осадков трех генетических типов: делювия, пролювия и аллювия. Из-за близости источников сноса обломочный материал грубый, часто плохо окатанный. В озерах накапливаются песчано-глинистые осадки, сменяющиеся торфяниками (лимническое углеобразование межгорных впадин). В распределении осадков наблюдается зональность: параллельная в предгорных равнинах и концентриче­ ская в межгорных впадинах. Непосредственно у подножия гор на­

акватории либо цепочкой островов, либо косами, барами, барьер­ ными рифами и другими геоморфологическими элементами, за­ трудняющими гидродинамическую связь между лагуной и откры­ тым морским бассейном. Вода в лагунах всегда характеризуется аномальной соленостью. В аридном климате, где речной сток от­ сутствует, сильное испарение воды будет приводить к образованию осолоненной лагуны. В гумидном климате, в условиях избытка вла­ ги сильно проявляется речной сток, вследствие чего формируется опресненная лагуна. Дельты представляют собой участки суши, выступающие в море в результате засыпания прибрежного морско­ го участка речными наносами. Дельты в основном развиваются в

риала с суши. Повышение солености определяет характер органи­ ческого мира лагуны и состав накапливающихся осадков. Рост солености сначала приводит к исчезновению стеногалинных форм организмов, затем к почти полному вымиранию всех планктонных и бентальных форм. Так, в лагуне Кара-Богаз-Гол (Каспийское море) при солености воды 186%о существует всего несколько видов микроводорослей и бактерий.

Повышение солености приводит к хемогенному осаждению вы­ сокоподвижных компонентов: вначале к образованию доломитов, затем гипсов и солей. Обломочный алевритовый и глинистый ма­ териал приносится к лагуну главным образом ветром (возможно, временными потоками). Для разрезов отложений засолоняющихся лагун характерно чередование хемогепных, алевритовых и глини­ стых осадков.

О б л а с т ь о п р е с н е н н о й л а г у н ы . Осадкообразование осуществляется в условиях пониженной солености и сравнительно небольшого поступления обломочного материала. Пониженная со­ леность влияет на развитие органического мира в лагунах, но ина­ че, чем при осолонепии бассейна. С возрастанием опреснения исче­ зают стеногалинные формы и сохраняются лишь отдельные, при­ способившиеся роды или виды, однако их численность при отсут­ ствии конкуренции со стороны других видов резко возрастает.

Спецификаорганического мира опресненных лагун состоит в бедности видового состава при очень большой его численности. Обломочный материал поступает в опресняющуюся лагуну в коли­ честве, недостаточном для ее засыпания (в противном случае ла гуна быстро исчезнет); обычно это глинистый или песчано-алеври­ товый материал. Для таких лагун характерно накопление сапропе­ левых илов; часто создаются условия сероводородного заражения за счет массовой гибели организмов, населяющих лагуну и заноси­ мых в нее из морского бассейна. Этому способствует отсутствие свободного водообмена с океаном.

Осадки опресненных и осолоненпых лагун во многом похожи на осадки внутриконтинентальных морей с аномальной соле­

ностью. Некоторые исследователи рассматривают такие моря как

огромные лагуны.

Обл ас ть де л ь ты. Для дельты характерна пониженная со­ леность и, главное, огромное количество обломочного материала, выносимого рекой и постепенно засыпающего прибрежную часть моря. Дельта представляет собой комплекс морских и континен­ тальных отложений, сложно чередующихся, замещающих друг друга по простиранию, часто залегающих в виде линз. Весь этот комплекс формируется в результате частого перемещения русло­ вых потоков, их отмирания и превращения в озера, заболачивания пониженной дельтовой равнины и периодического затопления от­ дельных участков дельты морем. Для комплекса дельтовых осад­ ков характерен парагенезис нескольких генетических типов осад­ ков. Здесь выделяются:

—аллювий, представленный глинистыми и песчано-алеврито­ выми осадками в дельтах равнинных рек и более грубыми псефитовыми осадками в дельтах горных рек;

—озерно-болотные отложения в отмерших протоках и пони­ женных частях дельты;

—эоловые пески на осушенных участках;

—морские осадки на участках, затопляемых морем.

На периферии дельты могут отлагаться гидроокислы алюми­ ния, железа и марганца, выносимые в виде коллоидов рекой. Дель­ ты характеризуются богатством растительности, представленной главным образом наземными формами. В условиях гумидного климата формируются торфяники, затем превращающиеся в иско­ паемые угли (например, угли Подмосковного угольного бассей­ на — аналоги дельтовых образований).

Вопросы и упраэтения

1.В чем состоит принцип актуализма Ч. Ляйсля?

2.Дайте характеристику сравнительно-литологического метода, разработан­ ного Н. М. Страховым для изучения физико-географических обстановок прошло­ го.

3.Приведите примеры стеногалииных и эвригалинных организмов.

4.Дайте характеристику аномального газового режима современного мор­ ского водоема. В чем он состоит и как возникает?

5. О т чего зав и си т п о л о ж ен и е и ловой линии в б а ссей н е? П р и в ед и те п рим еры .

6.Какая область моря является наиболее благоприятной для развития ор­ ганического мира и почему?

7.Дайте характеристику литоральной области моря (условия, биоценозы, осадки).

8. Дайте характеристику неритовой области моря (условия, органический мир, осадки).

9. Расскажите об условиях и осадках, характерных для батиальной области моря.

10.Какие осадки характерны для абиссальной области океана?

11.Перечислите области континентального осадконакопления.

12.Перечислите области осадконакопления в краевой зоне моря, их отлили* тельные особенности и характерные осадки.

Глава 14 ОСНОВЫ ФАЦИАЛЬНОГО АНАЛИЗА

Фациальный анализ является основным методом. б о с с т ановле- мия’'фЖШ<о-географйч(ескРПГТ5бТтатовок прошлого Земли. В основе фациального анализа лежит представление о том, что в разных физико-географических обстановках накапливаются комплексы от­ ложений, различающихся по своему литологическому составу и па­ леонтологической характеристике. Заключение об условиях обра­ зования тех или иных осадочных пород делается на основе знаний общих закономерностей современного осадкообразования, т. е. по аналогии с условиями формирования их современных аналогов (осадков), внесением необходимых поправок на эволюцию условий осадконакопления в истории Земли.

Понятие о фациях, их классификация и принципы выделения

Понятие «фация» введено в геологию в 1838 г. швейцарским исследователем А. Грессли для характеристики изменчивости со­ става пласта на площади его распространения. По А. Грессли, фа­ ция — это совокупность изменений петрографического состава и палеонтологической характеристики, испытываемых отложениями определенного горизонта в пределах территории его распростране­ ния. В последующем термин «фация» стал применяться различны­ ми исследователями в различном понимании. Так, например, неко­ торые ученые под фацией понимают условия образования осадков, выделяя пресноводные, солено-водные и т. д. Другие считают фа­ цию единицей ландшафта. Возникают фации озер, заливов, проли­ вов и т. п. Часто фация понимается как литологический термин: карбонатные фации, песчаные фации, или как термин, включаю­ щий комплекс некоторых признаков пород: красноцветные фации, восстановительные фации и т. п. Многие из таких определений применяются к осадкам и породам вне стратиграфических рамок, г. е. приобретают чисто генетический смысл, смыкаясь с понятием «генетический тип».

Г Ф. Крашенинников, рассматривая соотношения между поня­ тиями «фация» и «генетический тип» отложений, указывает, что фация — это комплекс отложений, отличающихся составом и фи­ зико-географическими условиями образования от осадочных отло­ жений того же стратиграфического отрезка, а генетический тип — комплекс отложений, образовавшихся в определенной физико-гео­ графической обстановке и преимущественно под действием одного ведущего геологического агента. Таким образом, генетический тип отложений не ограничен определенными стратиграфическими рам­ ками. Вместе с тем при исследованиях на площади определенный генетический тип может быть фацией данного стратиграфического

отрезка, если его рассматривать в конкретном стратиграфическом горизонте в связи с другими фациями (генетическими типами) того

же горизонта.

Каждая фация отвечает определенной физико-географической обстановке данной области осадконакоплепия. Осадки, которые образуются сегодня в определенных областях морей и континен­ тов, — это современные фации, или фации голоцена. Принципи­ ально те же фации присутствуют в более древних стратиграфиче­ ских подразделениях осадочного чехла, однако они представлены не осадками, а осадочными породами.

Классификация фаций, т. е. подразделение их па группы, семейства, роды, строится на том же принципе, что и подразделение зоны осадкообразования на поверхности Земли на отдельные эле­ менты, отличающиеся по физико-географической обстановке. Со­ гласно существованию на поверхности Земли трех основных групп физико-географических обстановок: моря, континента и краевой зоны моря, выделяются три основные группы фаций: морские, кон­ тинентальные и фации краевой зоны. Каждая группа фаций под­ разделяется на семейства, которые объединяют фации, соответст­ вующие определенным областям осадконакоплепия. Таким обра­ зом, морские фации делятся на следующие семейства:

—семейство прибрежных фаций — характеризуется обстанов­ кой приливно-отливной зоны или зоны прибоя, в которой образуют­ ся отложения литоральной области;

—семейство шельфовых фаций — характеризуется обстанов­ кой относительного мелководья, в которой накапливаются осадки неритовой области;

—семейство фаций континентального склона — характери­ зуется обстановкой относительного глубоководья, в которой обра­ зуются осадки батиальной области;

—семейство фаций океанского дна — характеризуется глубо­ ководной обстановкой накопления осадков абиссальной области.

В пределах выделенных семейств в зависимости от целей и сте­ пени детальности исследований фации могут подразделяться на более дробные таксономические категории.

Так же как и морские фации, группа континентальных фаций в соответствии с выделенными областями осадконакоплепия делится на следующие семейства:

—равнин гумидного климата;

—равнин аридного климата;

—предгорных равнин и межгорных впадин;

—ледниковых фаций;

—вулканических областей.

Группа фаций краевой зоны моря, в свою очередь, делится на семейства фаций:

—осолонеппых лагун;

—опресненных лагун;

—дельтовых фаций.

Выделение фации пронодитеи па основе изучения литологиче­ ской и палеонтологической характеристики пород. Критериями вы­ деления служат те литологические и палеонтологические показа­ тели, которые характерны для современных осадков, накапливаю­ щихся в определенных физико-географических условиях. Внутри изучаемого горизонта различные фации замещают друг друга, от­ ражая конкретные физико-географические обстановки. Смена фа­ ций и пространстве отражает смену физико-географических усло­ вий па поверхности Земли и палеогеографию поверхности (рис. 14.1).

Рис. 14.1. Схема соотношения:

а— фаций; б — соответствующих им физико-географических обстановок:

а— чередование фаций внутри стратиграфического горизонта; / — фации континентального склона, чистые глины с редкими прослоями алевроли­ тов; II — фации шельфа, чередование песчаников, биогенных детрнтовых

известняков и алевролитов; III — прибрежные фации, хорошо отсортиро­ ванные песчаники; IV — фации равнины гумндного климата, плохо от­ сортированные песчано-глинистые отложения с прослоями углей; б — рас­ пределение физико-географических обстановок в течение накопления осад­ ков горизонта А: I — батиальная область, 2 — нерптовая область, 3 — ли­

тораль, 4 —. равнина области гумндного климата

Основные этапы фациального анализа

Фациальный анализ направлен на установление закономерно­ стей размещения фаций внутри определенного стратиграфического горизонта в пределах изучаемой территории. Установление их позводяет восстановить общую картину распределения физико-гео- гРафических обстановок, палеогеографию изучаемой территории во вреМя накопления отложений данного горизонта.

Фациальный анализ проводится в несколько этапов.

*э та /iJB соответствии^ поставленной задачей выбирается

стР^Тиграфический горизонт! для которого предполагается провесш фяциапьныи анализ: Верхняя и нижняя границы выбранного гоРИзонта должны быть достаточно четкими, хорошо прослежи­ в а в ш и , по возможности палеонтологически обоснованными, так как результаты фациального анализа во многом зависят от того, 1ЫСКолько правильно в каждом конкретном разрезе будет определе" стратиграфический объем горизоита.(Затем изучаются разрезы

ho обнажениям или керну скважин на исследуемой территории, составляются литологические колонки, схемы корреляции разрезов. По результатам I этапа составляется карта фактического мате­ риала (схема расположения разрезов), на которой намечаются об­ ласти первоначального отсутствия отложений (рис. 14.2).

Рис. 14.2. Карта фактического материала:

1 — положение и номера скважин или разрезов; 2 — область отсут­ ствия в скважинах и разрезах изучаемых отложений

II этап. Проводится всестороннее изучение литологических и палеонтологических характеристик отло^гсетгйиГТТзу'ч¥ются^тёкстуры и структурьГпброд, их минеральный состав, особенности фаунистических и флористических остатков, обнаруженных в породах. Особое внимание обращается на изучение тех литологических а палеонтологических показателей, которые могут служить крите­ риями выделения различных фаций. ПЛо результатам исследований, проведенных на II этапе, составляются различные карты, измене­ ния литологического состава пород, и прежде всего качественная карта литологии пород изучаемого горизонта, на которой условными знаками показываются области развития тех или иных литоло­ гических разностей пород (типов разреза) в пределах изучаемого горизонта ((рис. 14.3). В зависимости от задач и имеющегося ана­ литического материалаСстроятся различные количественные карты, отражающие площадное распределение и изменение различных ли­ тологических параметров* песчанистости отложений; коэффициен­ та отсортированности; среднего, медианного диаметра песчано-

алевритовых пород, состава и содержания в породах акцессорных (тяжелых) минералов и т. п.

IIIэтап. Производится анализ всего имеющегося материала,

ина основании литологических и палеонтологических критериев выделяются фации внутри изучаемого горизонта.

IV этап. Составляются карты фаций горизонта, на которых

условными знаками выделяются области развития различных 6а- v ^