книги из ГПНТБ / Косыгин, Ю. А. Основы тектоники

,180

Во флишевых ритмах, особенно в их нижних членах, наблюдаются характерные признаки, с достаточно большой вероятностью указы­ вающие на образование в условиях относительного мелководья (по крайней мере не глубже нижней сублиторали) ■— многочисленные растительные остатки, остатки толстостенных раковин сублитораль­ ных моллюсков, грубообломочный состав породы и т. д. Различные теории флишеобразования, отличаясь друг от друга по реконструк­ циям процессов образования градационной слоистости, указывали на мелководные условия бассейнов флишенакопления. Предположе­ ние об абиссальном и даже ультраабиссальном происхождении ■флиша вполне объективно можно было считать в то время совер­ шенно невероятным, так как наблюдения об образовании в столь глубоководных условиях характерных признаков флиша отсут­ ствовали. Но в последние годы, в связи с выполнением обширной программы глубоководных океанологических исследований, было обнаружено присутствие на дне и на склонах глубоководных жело- 'бов отложений со многими характерными признаками флиша — градационной слоистостью, мелководными органическими остатками, грубообломочным составом нижних частей ритмов. По мере накопле­ ния таких наблюдений гипотетическая вероятность абиссального

•флишеобразования, естественно, все возрастала и возрастала. В на­ стоящее время наиболее признанной может считаться именно эта точка зрения. В данном случае можно утверждать, что одни гипо­ тезы (о мелководном флишеобразовании) сменились диаметрально противоположными (о глубоководном флишеобразовании), причем каждая из этих гипотез для своего времени может быть вполне объ­ ективно признана наиболее обоснованной. Подобная метаморфоза может постигнуть и любую другую генетическую реконструкцию.

•Это, в частности, относится к смене представлений о ведущей роли горизонтальных и вертикальных движений земной коры, фиксизма и мобилизма, органического и неорганического происхождения нефти и т. д.

Одной из важнейших задач ретроспективных реконструкций гене­ тического типа является реконструкция условий образования горных пород, или, иными словами, фациальных условий.

Под фациальными признаками понимаются при­ знаки вещества — петрографические, биостратиграфические, хими­ ческие и т. д., определяющие условия отложения и диагенеза осад­ ков. Понятие это в такой формулировке применяется к осадочной толще, но его можно расширить, понимая под фацией совокупность признаков вещества, определяющих его генезис. Под фацией (для осадочных пород) понимается также совокупность физикогеографических условий (обстановки) отложения и диагенеза осад­ ков. В отношении изверженных пород можно говорить об абиссаль­ ных и гипабиссальных фациях. По отношению к метаморфическим породам можно говорить об амфиболитовой, эпидот-амфиболитовой, эклогитовой и других фациях [68], соответствующих тем или иным ■термодинамическим условиям протекания процесса метаморфизма.

------------------------------------------------------------------------------------------- - I8J

Таким образом, в обобщенном смысле фацией обозначаются условия (обстановка) образования вещества (осадочного, магматического, метаморфического) и совокупность признаков, определяющих эти условия. При необходимости уточнения, о чем именно идет речь, можно говорить о фациальных признаках и фациальных условиях.

Введение в геологию обобщенного понятия о фации представ­ ляется необходимым в интересах создания общего языка для специа­ листов, работающих в области осадочных, изверженных и метамор­ фических пород.

Вгеологической литературе встречается и иное значение термина «фация». Так, весьма часто под фацией понимается горная порода или совокупность горных пород определенного типа (вещественная ассоциация). Такое понимание фации представляется неприемлемым, так как термин «фация» здесь выступает как излишний синоним геологического тела.

Всоответствии с принимаемым нами определением по отношению

косадочным породам можно говорить о фациях в палеогеографи­ ческом смысле — морских, континентальных, лагунных фациях, фациях дельт, мелководья и т. д.; по отношению к тем же самым

породам можно говорить также о геохимических фациях [132], т. е. условиях образования, существования и разрушения осадков, выделяющихся по характерному химическому признаку (или по гидрохимическим особенностям вод бассейна отложения, или по образованию характерного минерала). Такими фациями, по Г. И. Бушинскому [33], могут быть щелочная восстановительная, щелочная окислительная, кислая восстановительная, кислая окислительная; по Г. И. Теодоровичу [154], по величинам pH и H выделяются 13 субаквальных геохимических фаций. Можно выделять среди осадочных пород фации и по иным генетическим характеристикам, например по глубине бассейна осадкообразования (мелководные, глубоководные), по температуре воды этого бассейна, солености и т. д. Названия минералов и пород в названиях фаций следует рассматривать не как характеристику состава, а как генетиче­ ские индексы. Генетические индексы нашли отражение в таких названиях фаций, как «фация фузулиновых известняков», «фация штаффеловых известняков». В данном случае входящие в название фаций названия организмов характеризуют условия образования осадочного вещества. Можно говорить по этой же причине о сидери­ товой, шамозитовой [132] и других геохимических фациях. Непра­ вильно именовать фации по тем или иным признакам вещества, ко­ торые не определяют его генезиса. Например, не все минералы, входящие в породу, могут рассматриваться как индексы фаций или генетические индексы; минералы, образующие зерна (обломки), принесенные издалека, могут не иметь никакого отношения к обста­ новке накопления осадка или его диагенеза; очевидно, пригодны

вкачестве индексов фаций минералы аутигенные и эпигенетические.

Вравной мере фации могут характеризовать главным образом те остатки растительных и животных организмов, для которых участок

182

формирования данной породы был средой обитания, и в значительно меньшей степени остатки тех организмов, для которых данная порода являлась лишь местом захоронения. Нельзя говорить о песчаной, глинистой, известняковой и т. п. фациях. Так называемая «песчаная фация» может быть свойственна пустынным, русловым, дельтовым,, прибрежным и даже глубоководным условиям образования исходного осадка. Введение таких невыразительных названий скрывает разли­ чие между фацией и веществом, тогда как фацию в принятом здесь понимании термина нельзя приравнивать к веществу (совокупности свойств вещества).

Американские стратиграфы [65, 94 ] из литологических свойств вещества осадочной толщи выводят близкое к фации понятие ли­ то т о п а как участка земной поверхности, на котором накопление осадков происходило при постоянных условиях в специфической об­ становке, или как объемов однородных осадков (вещества, охаракте­ ризованного его литологическими свойствами), образованных в опре­ деленных специфических условиях осадконакопления; в другом по­ нимании литотоп — горная порода, образующаяся в определенных условиях.

Под биотопами понимают участки, заселенные однород­ ными сообществами организмов, приспособившихся к окружающей обстановке; каждому биотопу соответствует особый биоценоз, эле­ менты которого ограничены экологическими факторами, что позво­ ляет установить по биоценозу обстановку осадконакопления для дан­

обстановки осадконакопления. Литофации не могут считаться фа­ циями в принятом нами смысле. Возможность оперирования литофа­ циями в генетическом смысле опровергают даже широко пропаган­ дирующие это понятие В. Крумбейн и Л. Слосс [94] введением пред­ ставления о «неспецифических литотопах». «В большинстве случаев не представляется возможным,— пишут они,— установление фа­ циальных значений каждого варианта литотопа. В таких обычно встречающихся ситуациях литотопы выделяются и именуются на основании наблюдаемых литологических особенностей, не требующих ссылки на специфическую обстановку осадкообразования. Таким образом, неспецифические характеристики могут быть выражены соответственно литологической терминологией и могут быть состав­ лены карты нехарактерных литофаций» [94, стр. 212]. Очевидно, что такие карты представляют собой просто литологические карты, никакого отношения к фациям в принятом нами смысле не имеющие. Подобным же образом для случаев, когда «биологические комплексы не могут быть выражены при помощи фациальной терминологии» [94, стр. 227]. В. Крумбейн и Л. Слосс вводят понятия «неспецифи­ ческие биотопы» и «неспецифические биофации».

Путем суммирования частных «топов» (биотоп, литотоп и т. д.) и частных «фаций» нельзя получить достаточно полную фациальную

183

характеристику вещества. В осадочной толще нам может быть из­ вестно распределение значений нескольких свойств вещества. Однако значения первого свойства могут характеризовать генезис вещества лишь в некоторых точках, в других точках они его не характеризуют, являясь «неспецифичными». Так же обстоит дело со значением второго и других свойств. Таким образом, по каждому отдельному свойству «поле генетических характеристик», которое может быть изображено, например, в виде карт частных «фаций», будет охарак­ теризовано неполно. Суммирование (наложение) таких карт дает такженеполную его характеристику, так как, с одной стороны, каждая точка, для которой найдена генетическая характеристика, будет охарактеризована в этом отношении лишь по одному свойству вещества, с другой стороны, на этой карте не найдут отражения те генетические характеристики, которые могут быть построены не по одному свойству, а только по той или иной их совокупности. Отсюда следует, что вопрос о генезисе вещества и его принадлежности к той или иной фации надо решать путем анализа совокупности его свойств, которая может оказаться «специфичной» там, где отдельные свойства или менее полная их совокупность будет «неспеци­ фичной».

Методика построения генетической характеристики по совокуп­ ности свойств вещества осадочной толщи, иными словами, методика фациального анализа разработана недостаточно и введение понятий «литофация», «биофация», «тектофация» и т. д. связано с поисками иных путей для решения этого вопроса. Поскольку понятие «фация» должно носить обобщенный характер в применении к осадочным, изверженным и метаморфическим породам, необходимо разработать общие принципы выделения фаций, фациальных зон и т. д. Таким условиям, по-видимому, отвечает схема классификации минералов и минеральных ассоциаций, рассматриваемых в качестве признаков фаций метаморфических пород [68]. В этой схеме выделяются четыре категории минералов и минеральных ассоциаций: 1) «специфиче­ ские» — невозможные во всех других фациях, кроме данной; 2) «за­ прещенные» — невозможные в данной фации (могут быть невозмож­ ными и в других фациях); 3) «обычные» — не специфические пара­ генезисы, возможные при PP-условиях данной фации в широком поле составов метаморфических пород; среди них сквозные, т. е. «обыч­ ные» для двух или нескольких фаций, и характерные, т. е. обычные только для данной фации (но в редких случаях возможные и в других фациях); 4) «экзотические»—не специфические парагенезисы, воз­ можные при РТ-условиях данной фации лишь в узком поле составов метаморфических пород.

«Очевидно, однозначное решение (положительное или отрицатель­ ное),— пишут Н. Л. Добрецов и его соавторы [68, стр. 10],— может быть получено при определении фациальной принадлежности ка­ кой-либо толщи метаморфических пород только при наличии мине­ ралов и парагенезисов первых двух категорий, тогда как ассоциации третьей и четвертой категорий могут дать суждение об их принадлеж­

184

ности к той же или иной фации лишь с определенной степенью веро­ ятности».

Выделение «специфических», «запрещенных» и других признаков, по-видимому, вполне применимо для диагностики фаций в метамор­ фических породах. Однако более сложная обстановка формирования осадочных пород требует использования более сложных систем признаков. Так, для характеристики фаций осадочных пород необ­ ходимо выделять ассоциации терригенных и аутигенных минералов отдельно, ассоциации остатков организмов, а также разнообразных структурных признаков (окатанность зерен, знаки ряби, ходы илоедов и т. д.).

Фации могут обладать областями распространения, которые удобно называть фациальными зонами (в двумерном случае) или фациальными телами (в трехмерном слу­ чае). Таким образом, в принципе возможно выделение геологических тел и, следовательно, проведение геологического районирования по генетическим признакам (например, фациальные карты, палеогео­ графические карты). При этом необходимо иметь в виду, что эти при­ знаки не могут непосредственно наблюдаться, а значит, они не могут быть измерены. Признаки эти всегда являются реконструированными

ивыведенными по аналогии. Поэтому, если карты, построенные на основе вещественных признаков (геологические, тектонические, литологические и другие карты), могут изменяться с детальностью

иточностью измерений их значений, то карты, основанные на гене­ тических признаках, могут существенно изменяться за счет измене­ ния генетических трактовок этих вещественных признаков на осно­ вании различных их сопоставлений с результатами современных природных или экспериментальных геологических процессов. Фаци­ альные зоны (тела) являются условными геологическими телами третьего типа. Сопоставление фациальных зон с неусловными геоло­ гическими телами позволяет дать фациальную характеристику последних. Например, можно дать характеристику слоя как монофациального или полифациального, а также выделять различные фациальные зоны в пределах любого геологического тела.

Часто устанавливаемое совпадение границ фациальных зон,

построенных по генетическим характеристикам, может создать впе­ чатление, что сами эти тела выделены по генетическим признакам. Это обстоятельство в ряде случаев приводит к смешению веществен­ ных и генетических признаков и неправильному построению про­ цедуры выделения геологических тел.

Вопрос об оценке достоверности генетических реконструкций может быть решен пока только в качественном смысле. При рекон­ струкции условий образования прибегают к генетическому истолко­ ванию вещественного состава. При этом для сравнения по аналогии некоторых захороненных в толщах горных пород вещественных образований, рассматриваемых как фациальные признаки, исполь­ зуют результаты современных природных или экспериментальных процессов. Однако по этим результатам, можно судить не только

186

Реконструкции тектонических движений

Реконструкции тектонических движений представляют одну из сторон или разновидность реконструкций историко-геологического типа. Реконструкции тектонических движений обладают, однако своей специфичностью.

Тектоническими движениями мы будем называть перемещения масс, включающие движения земной поверхности. Все методы непо­ средственного измерения и реконструкций тектонических движений заключаются в измерениях и реконструкциях движений земной поверхности. Если и существуют глубинные перемещения масс, которые не сопровождаются движениями земной поверхности, то их мы не можем ни измерять, ни реконструировать, а следовательно, и сравнивать с тектоническими движениями или классифицировать наряду с ними. Поэтому причисление гипотетических скрытых движений к тектоническим движениям препятствовало бы полноте изучения, а также реконструирования последних.

Среди тектонических движений обычно различаются по хроноло­ гическому признаку современные движения, новейшие (молодые) движения и движения геологического прошлого. Соответствующие им интервалы геологического времени далеко не соразмерны. Дли­ тельность проявления современных движений может исчисляться тысячами лет, новейших движений — миллионами лет, а движений геологического прошлого — миллиардами лет.

Между этапами проявления движений перечисленных трех ка­ тегорий нет определенных хронологических границ; эти этапы могут в значительной степени перекрывать друг друга. Хронологический признак, отраженный в названиях категорий движений, очень при­ близительно отражает их хронологическую последовательность и в очень малой степени их природу. Наиболее существенные отличия этих категорий движений заключаются в различных методах их исследования.

Непосредственным измерениям доступны лишь современные дви­ жения, вернее, те движения, которые доступны непосредственным измерениям и называются часто современными движениями. Заме­ тим, что, говоря о непосредственных измерениях, мы имеем в виду не личные возможности одного исследователя, а возможности ряда последовательных поколений, т. е. исторический этап. Не следует смущаться тем обстоятельством, что охарактеризованный архитек­ турными и литературными памятниками исторический этап в раз­ ных районах Земли имел различную продолжительность, и, таким образом, нижняя возрастная граница времени проявления современ­ ных движений не является синхронной для всей поверхности Земли.

Самым важным признаком современных движений нам пред­ ставляется не их хронологическая приуроченность, а их доступность непосредственным измерениям. Все остальные (не современные в при­ веденном смысле) тектонические движения лишь реконструируются нами по тем или иным косвенным признакам. Узнать же, какова

187

в самом деле их кинематическая характеристика, мы можем только на примере современных движений и по аналогии с ними. Современ­ ные движения в принятом нами смысле это те движения, которые оказалось возможным непосредственно изучать и измерять с тем, чтобы использовать полученные данные, в частности для истолкова­ ния различных структурных признаков в толщах осадочной обо­ лочки для реконструкции движений геологического прошлого. Современные движения, следовательно, являются в физическом смысле неотъемлемой частью движений, происходивших на протяже­ нии значительно более длительного интервала времени, чем эпохи цивилизаций, движений, создавших основные черты современного рельефа Земли.

Такие движения обычно называют новейшими или н е о т е- ктоническими. Для них характерна связь с формированием современного рельефа. Этим определяется и то, что основными методами реконструкции новейших движений является геомор­ фологические методы. Неотектонические движения (если не считать их «современной» части) не могут непосредственно наблюдаться или измеряться. Наблюдаются лишь их результаты, точнее — структур­ ные особенности рельефа, которые истолковываются как их резуль­ таты.

Использование для реконструкции новейших движений таких явлений, как поднятия и изгибы речных террас и поверхностей выравнивания, различие падений вдоль продольных профилей рек, положение местных базисов эрозии, положение береговых линий

ит. д., существенно облегчается тем, что многие из этих явлений происходили в историческое время и могли быть проконтролированы непосредственными наблюдениями. Думается, что нет особого смысла для движений, создавших основные черты современного рельефа, вводить возрастные ограничения. Действительно, признавая их связь с современным рельефом, мы тем самым определяем и их дли­ тельность и их распространенность. Эти движения совершенно необязательно должны были начаться одновременно. Они входили

ивходят в состав более общих длительных движений геологического прошлого, так же как современные движения являются лишь не­ отъемлемой и неотличимой частью новейших движений. Дело просто

втом, что наблюдаемый современный рельеф Земли благодаря своим структурным особенностям позволяет нам реконструировать одновременные с его формированием относительно молодые тектони­ ческие движения с большей достоверностью, чем мы этого можем достичь в отношении движений, происходивших до формирования

современного рельефа.

Что же касается хронологических рубрикаций тектонических движений, то они могут быть выбраны любые в зависимости от цели исследований. Могут, например, рассматриваться движения четвер­ тичного периода, движения четвертичного периода и плиоцена, дви­ жения кайнозоя и т. д. Для поставленных целей, когда новейшие тектонические движения рассматриваются как процесс, имеющий

188

определенную физическую характеристику, ни один из этих вариан­ тов не представил бы преимуществ. Наоборот, каждый из них был бы неудобен, так как навязывал бы искусственные временное ограни­ чения для наших исследований.

Неотектонические движения изучаются (реконструируются) гео­ морфологическими методами, наиболее надежными для них, а также и другими, в частности геологическими методами, имеющими в дан­ ном случае второстепенное, подсобное, значение. Соотношения гео­ морфологических и геологических методов в изучении новейших движений можно представить следующим образом. Реконструируя на основе использования геоморфологических методов процесс фор­ мирования некоторой положительной формы рельефа и восстанав­ ливая ход восходящих тектонических движений, которым обязан этот процесс, мы замечаем, что в смежных районах, где скорость и амплитуда восходящих движений убывают, или восходящих дви­ жений вообще нет, или они сменяются нисходящими, происходит накопление осадков (подножия склонов, аллювиальные долины, предгорные впадины, шельф континента). Оказывается, что при движении от областей восходящих движений к районам нисходящих движений наблюдаются, как правило, увеличение мощностей осадков (иногда, наоборот, их уменьшение, как, например, для галечников отложений подножия гор) и характерные изменения их вещественного (гранулометрического, минералогического) состава, а часто и палеон­ тологической характеристики. Параллельное изучение геоморфоло­ гических особенностей поднимающегося района и состава толщ осадков, формирующихся в прилегающих областях относительного опускания, позволяют связывать строение толщ осадков с тектониче­ скими движениями и устанавливать некоторые закономерности.

Если мы обратимся ко времени, предшествующему формированию современного рельефа, т. е. ко времени, когда существовал свой рельеф, ныне уже уничтоженный, то окажется, что для реконструк­ ции тектонических движений этого времени в нашем распоряжении останутся только одни геологические методы. Под геологическими методами мы будем понимать все методы реконструкции движений, связанные с изучением толщ, слоев, отложений, входящих в осадоч­ ную оболочку. Для неотектонических движений эти методы не яв­ ляются основными, хотя они и существенны.

Сравним две основные группы методов реконструкции тектониче­ ских движений: геоморфологических и геологических. Эти группы методов, наиболее принятые соответственно для изучения новейших и древних движений, применяются в полной совокупности только для изучения новейших движений. Новейшие движения являются тем «мостом», который нам позволяет при реконструкции движений геологического прошлого учитывать опыт человека по наблюдениям этих движений как физическое явление. Без этого опыта нельзя было бы на основании наблюдений над разрезами и структурами судить о тектонических движениях геологического прошлого. Отме­ ченная выше неопределенность ведет к возможности высказывания

различных вероятных вариантов «кинематической» интерпретации разрезов и структур. Это обстоятельство делает крайне неопределен­ ными и условными многие высказывания о темпе, периодичности, распространенности и других свойствах тектонических движений.

Опыт изучения новейших движений представляет особый мето­ дический интерес и должен быть, возможно, полнее использован в реконструкции тектонических движений и режимов геологического прошлого.

1. Геоморфологические методы, применимые к движениям, соз­ давшим современный рельеф, обычно позволяют реконструировать лишь вертикальную компоненту движения, за исключением случаев геоморфологически выраженных сдвиговых дислокаций. Скорость движения определяется в среднем по результату (размерам) переме­ щения для некоторого интервала времени, установленного стратигра­ фическими методами. Такие определенные значения скоростей могут быть очень далеки от величин физических скоростей тектонических движений. Для тектонических движений эпохи цивилизации ре­ зультаты геоморфологических методов могут контролироваться не­ посредственными измерениями. Такой контроль определяет степень надежности геоморфологических методов для изучения тектониче­ ских движений более ранних эпох формирования современного рельефа. Горизонтальная компонента неотектонических движений обычно не учитывается, так как, например, для платформенных областей не разработаны способы ее выявления и измерения. В гор­ ных местностях удается проследить неотектонические сдвиги вдоль разломов по смещению элементов рельефа и тел однородных молодых отложений. Для зоны Талассо-Ферганского разлома по смещению русел рек определена величина сдвига в 12—14 км [134]. С. А. За­ харов [76] описывает в предгорьях Гиссарского хребта три блока, ограниченных вертикальными сбросами, по которым средний блок смещен в горизонтальном направлении относительно северного на 10—12 км, а южный — на 15—20 км. Неотектонические сдвиги со смещением элементов рельефа могут прослеживаться путем де­ шифрирования аэрофотоснимков.

2. Геологические методы, применяемые при реконструкции тек­ тонических движений геологического прошлого, т. е. движений, не нашедших отражения в современном рельефе, заключаются в изуче­ нии отложений. Распределение мощностей и фациальных типов пород в слое (пачке, толще), кровля и подошва которого определена стратиграфическими методами, может в некоторых случаях служить основой для суждений о величинах перемещений. Однако распре­ деление мощностей и фаций в значительной степени определяется палеогеографическими факторами (климат, рельеф, течения и т. д.). Так, мы можем представить себе стационарный водоем, в котором распределение осадков (пород, слоев, фаций) определяется характе­ ром берегов, размещением устьев рек, течениями, климатом без участия тектонических движений. В равной мере можно представить себе горную страну, в которой распределение отложений обусловлено