книги из ГПНТБ / Вопросы общей и теоретической тектоники [сборник]

Они полагают, что определение границы должно быть уточ­ нено временным уровнем, а не типовым разрезом, поскольку деление истории Земли основано на времени (по Б. С. Соко­ лову, 1970). Из контекста следует, что границы рассматрива­ ются в хронологическом аспекте.

Тектонотип

Термин «тектонотип» появился сравнительно недавно и определния .не имеет. Тем не менее его уже предлагают узако­ нить (Красный, 1972). Смысл понятия очевиден, поскольку происхождение свое оно ведет от голотипа и стратотипа. Ви­ димо, тектонотип должен символизировать собой тектониче­ скую форму, крупное геологическое тело (например, форма­ цию) или другой предмет исследования тектоники. К форма­ циям и их группам в близком смысле применяют термины «эталон» (Ермиков, Соловьев, 1973), «генотип» (Херасков, 1967 и др.). В. Д. Ермиков и В. А. Соловьев формулируют даже «принцип эталонизации» в качестве основного принципа вы­ деления формаций. Поскольку наиболее подробно интересую­ щий нас вопрос пока изложен применительно к формационно­ му анализу, рассмотрим положение с «тектонотипом» именно на этом примере.

Формации в трактовке Н. С. Шатского выделяются на ос­ новании некоторого единства состава толщ и способа чередо­ вания пластов. В. этом смысле принцип выделения формаций тождественен принципу выделения литостратиграфических (ре­ гионально-стратиграфических, местных и т. п.) подразделений. Но если на способ выделения последних никаких определен­ ных ограничений не накладывается, то для оценки «единства» внутри формации вводится неопределенное понятие «параге­ нез», которое исследователями понимается чисто интуитивно. Аналогичны понятия о «естественной ассоциации», «тесных связях», «связях путем переслаивания, включения и вазимопереходов», «однородной совокупности» и т. п. Оценка «внут­ реннего единства» формации через парагенез может привести к выделению в качестве формации . . . всей осадочной оболоч­ ки, все.элементы которой тоже «тесно связаны».

В практике при выделении формаций и отнесении к ним крупных геологических тел геолог руководствуется обычно критерием объема в соответствии с принципом соразмерности (Косыгин, 1969), В литостратиграфических шкалах формаци­ ям отвечают комплексы, серии и значительно реже — свиты,

т.^е. геологические тела объемом в 10s — 109 км3. Поскольку объемный критерий не влияет на принцип выделения форма­ ций, к «эталонам» последних вполне применимы выводы, по­ лученные в отношении стратотипа. Следует только заметить, что в связи с большим объемом формации в сравнении со сви­ той учет постоянства состава и структуры осложняется. По­ этому эти характеристики оценивают в более грубых шкалах.

Если в качестве стратотипа указывают геологический раз­ рез, т. е. сечение геологического тела, то под тектонотмпом, ви­ димо, имеют в виду это тело в полном объеме. Следовательно, в отличие от стратотипа тектонотип должен символизировать не конкретное тело, а класс тел. В этом смысле он гомологичен голотипу.

В. Д. Ермиков и В. А. Соловьев (1973) полагают, что «вы­ делить формацию— это значит: или описать тот объект, ко­ торый взят в качестве эталона, или распознать объект на ос­ нове сравнения его с эталоном». В таком определении соеди­ нены две существенно различные процедуры. Вспомним о раз­ делении формаций на конкретные и абстрактные (Херасков, 1967), т. е. по сути на объекты и понятия. Описание конкрет­ ной формации служит целям выработки понятия. При этом «эталон» существенной роли не играет, ибо является лишь од­ ним из элементов множества. А. Н. Заварицкий (1944, стр. 162) пишет по этому поводу: «В различных местах земного шара могут повторяться сходные между собой ассоциации горных пород. Их сравнение и сопоставление приводят к по­ нятию типов... формаций... Такие понятия являются уже обобщением фактических данных, и рациональные методы сравнения и сопоставления ... ассоциаций горных пород могут и должны явиться одним из главных средоств при установле­ нии этих понятий». С другой стороны, распознавание в трак­ товке В. Д. Ермакова и В. А. Соловьева возможно лишь при наличии сформулированного понятия. Именно об этом свиде­ тельствует требование «учета точности оценки характеристик», В этом случае «эталон», как объект, становится уже излиш­

ним.

Представление «эталона» формации не требует от исследо­ вателя оценки характеристик. В результате эти оценки при последующих исследованиях проводятся субъективно, и прак­ тически все выделяемые ныне формации в признаковом прост­ ранстве пересекаются.

На роль эталона в формационном анализе могут претен­ довать «типовые формационные ряды» (Хайн, 1964 и др.), но

82

при существующей неясности принципов выделения и класси­ фикации формаций значение их пока невелико. Уточнение принципов выделения формаций возможно лишь при отказе от концепции «естенственного тела» и его «эталонов».

Заключение

Вопрос о значении и роли эталонов в геологических иссле­ дованиях чрезвычайно важен. Представляется, что то или иное его решение определяет направление этих исследований.

Основой любых геологических построений является пред­ ставление геологического пространства в виде геологических тел, т. е. его разбиение (Косыгин, Воронин, 1965). Один из пу­ тей решения этой задачи— формализация геологических по­ нятий, которая обеспечит полное разбиение пространства на простые тела или элементаризацию пространства. Другой путь—представление конкретных тел в качестве эталонов и разбиение на этой основе. При этом признаковое пространст­ во четко не формулируется, а заменяется «образными пред­ ставлениями», в результате чего «эталоны» пересекаются. Обеспечить элементаризацию такая процедура не может. Она присуща эмпирической стадии исследований, предшествую­ щей выработке понятий.

В палеонтологии, стратиграфии и тектонике термин «эта­ лон» зачастую применяется неправильно. Конкретные объек­

а меру, единицу измерения, масштаб, т. е. в конечном счете

«больше», «меньше», «равно», т. е. позволяет установить ме­ трику формального пространства.

Поскольку одна из главных задач геологии (Ермиков, Со­ ловьев, 1973) заключается в выяснении отношений последова­ тельности (выше—ниже — на одном уровне, или моложе— древнее — одновозрастно), роль эталонов играют соответст­ вующие шкалы последовательности. Следует строго опреде­ лять процедуру сравнения конкретных объектов с эталонной

шкалой.

Применения термина «эталон» в широком (переносном, свободном) смысле во избежание путаницы следует избегать. Единственная роль голотипа, стратотипа и тектонотипа за­ ключается в охране приоритета. Этот вопрос относится к об­

ласти этики, а не науки. Для сравнения укажем, что в химии, например, он решается существенно иначе. «Голотипа» кис­ лорода Шееле, Пристли или Лавуазье не существует, и необ­ ходимость в нем отсутствует. Кислород достаточно строго оп­ ределяется как элемент с атомным весом 16. В биологии го­ лотип фигурирует только у систематиков, но не используется генетиками, генотип которых является строгим понятием, а не объектом.

Это приводит к выводу, что в геологии еще не разработаны методы однозначного, а следовательно, и объективного описа­ ния предметов исследования. Сейчас разработка этих методов и формализация понятий, а не охрана приоритета, представ­ ляются первоочередными задачами геологии.

Ли т е р а т у р а

Ба р а н о в В. И. Радиометрия. М., Изд-во АН СССР, 1955. Большая Советская Энциклопедия. 2-е изд., т. 27, 1954.

Гу р а р и Ф. Г., X а л ф и я Л. Л. Реформа правил стратиграфической классификации необходима. «Геол. и геофизика», 1966, № 4.

Е р м и к о в В. Д., С о л о в ь е в В. А. К методике формационного ана­ лиза. В кн. «Геологические формации. Мат. к совещ.», т. II. Л., 1973.

З а в а р и ц к и й А. Н. Введение в нетрохимию изверженных пород. М., Изд-во АН СССР, 1944.

Задачи и правила изучения и описания стратотипов и опорных стра­ тиграфических разрезов. М., Госгеолтехиздат, 1963.

структурно-вещественных, генетических и хроностратиграфических ха­ рактеристик осадочпой оболочки Земли. «Геол. и геофизика», 1964, № 10.

К о с ы г и н 10. А., В о р о н и н Ю. А. Геологическое пространство как основа структурных построений. «Геол. и геофизика», 1965, №№ 9, 10, 11.

К р а с н ы й Л. И. Некоторые проблемы тектонической систематики. В кн. «Тектоника Сибири», т. V. М., «Наука», 1972.

84

ВОПРОСЫ ОБЩЕЙ И ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ТЕКТОНИКИ

УДК 551.24

В. И. ГРОМИН

О СТРУКТУРАХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ФОРМАЦИЙ

Любое геологическое тело можно представить как совокуп­ ность более мелких, элементарных тел, определенным обра­ зом расположенных друг относительно друга. На этом прин­ ципе построены классификации уровней организации геологи­ ческих объектов (Круть, 1969, 1971; Драгунов, 1971; Косыгин и др., 1972). Например, минерал, горная порода и геологиче­ ская формация определяются как совокупности атомов, мине­ ралов и пород соответственно.

Для решения многих геологических задач, по-видимому, важно учитывать не только состав элементарных объектов (вещество), но и количественное соотношение их и располо­ жение в пространстве, т. е. структру. Однако, по мнению авто­ ра, структуры формаций изучены значительно менее полно, чем их вещество, хотя исследование структуры формаций, име­ ет не только теоретическое, но и практическое значение, так как связано с прогнозом расположения полезных ископае­ мых. Решение таких практических задач было бы сущест­ венно облегчено, если бы удалось подняться на уровень изученности структуры формаций, достигнутый, например, в исследовании внутреннего строения минералов. Цель нашей краткой заметки — постановка вопроса об исследовании структур формаций, в частности, деформированных структур.

Формации обладают, по-в-идимому, более сложной, чем ми­ нералы и породы, структурой, что можно видеть при сравне­ нии некоторых особенностей внутреннего строения этих гео­ логических объектов.

Структура кристаллической решетки любого минерала со­ стоит из элементарных ячеек, фактически являющихся копия-

86

to друг друга. Она подчиняется определенным строгим зако­ номерностям п может быть отнесена к тому или иному виду симметрии. Атомы одного и того же химического элемента счи­ таются одинаковыми по размерам и форме независимо от то­ го, в состав какого .минерала они входят. Размеры атомов на несколько порядков меньше размеров минеральных зерен, обычно встречающихся в природе, а форма атомов предпола­ гается изометричной. Значительная деформация элементарной ячейки, т. е. образование новой ячейки при сохранении со­ става, приводит к появлению нового минерала.

В горных породах элементарные ячейки, аналогичные кристаллографическим, не выделяются. Однако существует представление об элементарном объеме, которое обязательно учитывается в механике горных пород и в экспериментальной тектонике (Лучицкий и др., 1967). Кусок минеральной массы меньший элементарного объема, не представляет собой поро­ ду. Известны некоторые закономерности размещения в прост­ ранстве минеральных зерен, слагающих породы. Элементы симметрии структуры пород устанавливаются статистическим путем. Большинство элементарных частиц структуры удовлет­ воряет определенной симметрии, но имеется также множество частиц, отклоняющихся от нее (Шафрановский, 1956). Зерна одного и того же состава, как правило, отличаются по разме­ рам и форме в разных породах и даже в одной породе. Объе­ мы зерен обычно на несколько порядков меньше объемов тел (слоев, линз и т. д.), слагаемых той или иной породой. Форма зерен бывает приблизительно изометричной или неизометричной. Существенное деформирование породы без изменения ее минерального состава в общем случае может привести к об­ разованию новой породы, но чаще, по-видимому, вызывает лишь изменение структуры породы.

Объекты типа элементарной ячейки или элементарного объема при описании формаций, вероятно, не выделялись. За­ кономерности пространственного размещения элементарных тел, слагающих формации, мало изучены. По особенностям внутреннего строения формации иногда подразделяются на симметричные и асимметричные (Шатский, 1960; Лучицкий, 1971). Однако систематическое исследование симметрии фор­ маций пока не проведено. Слои, линзы и другие тела, сложен­ ные одной и той же породой, могут иметь самые разнообраз­ ные размеры и форму как в различных формациях, так и в пределах одной и той же формации. Объемы элементарных тел, составляющих формации, относительно близки к объемам

87

самих формаций. Форма этих тел, как правило, резко отли­ чается от изометричной. Преобразования формаций, происхо­ дящих при их деформировании, специально не изучались.

Как видим, структура формаций резко отличается от структуры минералов и пород по форме, относительным раз­ мерам и взаимному расположению элементарных тел. И в ми­ нерале, и в породе можно выделить множество некоторых элементарных объемов, в общем, одинаковых по структуре, составу и другим свойствам. Можно ли выделять аналогичные объемы в формации или же различные части ее облададют неодинаковыми свойствами? Этот вопрос в полной мере, по­ водимому, еще не исследован. Ответ на него зависит, в част­ ности, от типа формации (осадочная, метаморфическая или магматическая), а также от степени ее деформированное™.

Деформирование, охватывая формацию полностью или ча­ стично, искажает ее исходную структуру. Слои, линзы и дру­ гие элементарные тела, слагающие формацию, изгибаются, будшшруются, смещаются друг относительно друга по разры­ вам и т. д. При деформировании на отдельных участках воз­ можно изменение стратиграфической последовательности сло­ ев, их мощности; возможно перераспределение вещества в за­ висимости от его реологических свойств. Таким образом, бо­ лее сложная («менее закономерная»), чем у минералов, пер­ воначальная структура формаций при деформировании еще более усложняется. Не учитывать деформирование в ряде слу­ чаев нельзя, так как оно придает формации новые важные свойства. Например, в формации с деформированной структу­ рой рудный материал может концентрироваться в определен­ ных зонах, в то время как в формации с недеформированной структурой этот материал находится в рассеянном виде. Ана­ логично в зависимости от изменения структуры формаций мо­ гут изменяться их инженерногеологические и другие свойства.

Особенности деформированной структуры формаций как совокупностей слоев, линз и других геологических тел менее изучены, чем недеформированные исходные структуры. В то же время накоплен определенный опыт исследования дефор­ маций отдельных слоев, линз и других элементарных тел. Име­ ется в виду раздел тектоники, посвященный изучению малых структурных форм, которое обычно предназначалось для вы­ яснения морфологии и механизма образования крупных форм, для реконструкции механических свойств горных по­ род, для выделения этапов деформации и т. д. По-видимому, часть результатов, полученных в области изучения малых

88

структурных форм, может быть использована при исследова­ нии деформированных структур формаций. В частности, воз­ можно применение выявленных закономерностей перераспре­ деления вещества в пластичном состоянии в неоднородных средах, закономерностей размещения в пространстве будин, перемещения блоков по разрывам, зависимостей морфологии малых форм от типа пород и т. д.

Одновременно оценка малых форм, как элементов неко­ торой системы, создает возможности открытия новых свойств малых структурных форм, стимулирует изучение закономер­ ностей размещения в пространстве этих форм, чему пока уде­ лялось недостаточно внимания.

По аналогии с рентгеноструктурным и петроструктурным анализами, выясняющими строение минералов и пород, воз­ можна разработка формационно-структурного анализа, имею­ щего целью исследование закономерностей внутренней струк­ туры формаций. Речь идет о некоторой специализации широко используемого в геологии формационного анализа. Указан­ ная специализация должна быть направлена на изучение фор­ мы и размеров элементарных тел, составляющих формацию, на исследование закономерностей их пространственного рас­ положения, на разработку методических приемов представле­ ния структуры формаций в аналитическом и графическом ви­ де и т. д. В связи с практической невозможностью доставки в лабораторию представительного «образца» формации, осно­ вой сбора фактического материала как по составу, так и по структуре формаций являются детальные полевые исследова­ ния с широким использованием скважин и различных горных выработок. При изучении деформированной структуры фор­ маций полезно применение приемов анализа малых струк­ турных форм. Обобщение собранных материалов может опи­ раться на различные теории симметрии (имеются в виду тео­ рии симметрии прямолинейной, криволинейной, подобия и т. д.), что усилит предсказательный элемент учения о форма­ циях.

Л и т е р а т у р а

Д р а г у н о в В. И. Концепция уровней организации и симметрия системы понятий наук о Земле. В сб. «Симметрия в природе. Тез. докл. к совещ.», Л., 1971.

К о с ы г и н Ю. А,, В о т а х О. А., С о л о в ь е в В. А., Ч е р к а ­ с о в Р. Ф. Иерархия геологических объектов и тектоника. «Докл. АН

СССР», т. 207, 1972, № 2.

89