книги из ГПНТБ / Круть, И. В. Исследование оснований теоретической геологии

Т а б л и ц а 6 Иерархия вещественных систем литосферы

Внешние структурные уровни — ассоциации минералов

I

Уровень организации минералов — элементарных геологических систем

(геонов) : монокристаллов и молекулярных масс (твердых, аморфных, жидких, газов)

Внутренние структурные уровни — зональные кристаллы и др.

H

1

Компоненты : элементарные ячейки кристаллической решетки (атомы, молекулы, ионы), простые и ассоцированные молекулы (п атомы)

роли и значению в сложных парагенезах. Могут выделяться, на­ пример, главные члены (основные, второстепенные, резко под­ чиненные) и акцессорные члены (типичные и редкие), а также наложенные и случайные члены. Виды взаимоотношений подси­ стем в формациях изменяются в более широких пределах, чем в горных породах или минералах и в этом можно видеть спе­ цифику данного уровня. Изменение видов взаимоотношений на разных ступенях многоступенчатых парагенезов не имеет обяза­ тельного направленного характера. В то же время изменения свойств в теле формаций могут происходить направленно или пе­ ременно однородно. По-видимому, степень взаимодействий для эле­ ментов формаций в целом на порядок ниже, чем для элементов горных пород.

Во многом не ясна проблема внешнего звена иерархического ряда, т. е. вопрос о промежуточных уровнях (или уровнях вто­ рого порядка) между земными оболочками и формациями. Согла-

Ш

сио H. С. Шатскому, В. И. Попову, 10. А. Косыгину, формации подчинены телам, отвечающим крупным региональным, и этаж­ ным подразделениям земной коры, но принципы выделения этих единиц недостаточно разработаны. Рассмотрение формаций как геологических тел, выделяемых прежде всего по вещественноструктурному признаку, ставит под сомнение столь широкое по­ нимание пх объема, которое имеет место у В. В. Белоусова, Д. В. Наливкшіа, Л. Б. Рухина, H. М. Страхова. Остается от­ крытым вопрос, являются ли формации в понимании этих гео­ логов отдельными звеньями формационных рядов или отвечают самостоятельным (или может быть промежуточным) уровням, т. е.

вполне закономерно. Изучение формационных рядов позволяет выйти пз рамок петрографических критериев формаций и помога­ ет установить специфические формационные признаки.

Парагепезы геологических формаций, образующих вертикаль­ ные п горизонтальные ряды, оказываются обычно более простыми, чем виутрпформацііоииые парагенезы. По-видимому, парагепезы формаций не бывают многоступенчатыми п, возможно, пе содер­ жат пнтрасистем. Парагенезы плутонических формаций более

на порядок ниже, чем между элементами формаций. Господст­ вующими выступают парагенетпческие отпошенпя. Выявление взаимоотношений между формациями в их рядах помогает ус­ тановить важнейшие факторы образования формаций — вещест­ венный, геотектонический, географический и другие,— которые кладутся обычно в основу пх классификаций. В прилагаемой схеме (табл. 6) суммированы пзложепные выше соображения об перархип вещественных систем литосферы.

Принципы систематики формации

Геологические формации как структурно-вещественные ассо­ циации горных пород и пх сочетаний выявляются по парагенезу слагающих членов. Этот принцип является по существу эмпири­ ческим и содержит в той или иной степени генетический эле­ мент, связанный, например, с установлением того или иного вида горной породы или их сочетаний. Классифицируются формации обычно путем выявления парагенетических их сочетаний в ря­ дах. Естественная же систематика формаций, т. е. классифика­ ция по совокупности главных для них структурно-вещественных признаков еще не разработана.

В существующих классификациях, проводимых, как правило, раздельно для магматических и осадочных формаций, нередко главная роль отводится гипотетическим предпосылкам — геотек-

112

тоническим или палеогеографическим условиям образования. Не­ совершенство такого подхода подчеркивалось Н. С. Шатским, ко­

для дальнейшего развития учения о формациях. Мы здесь за­ ранее предопределяем, что формации, обнаруживающиеся в ге­ осинклиналях, не могут встречаться па платформах. ...Для меня совершенно очевидно, что эта классификация неудовлетворитель­ на. Будущая классификация должна основываться на изучении естественных групп и рядов» (Шатский, т. I I I , 1965, стр. 10—11). Классификация парагеиезов или ассоциаций формаций способст­ вует выделению и самих формаций и более крупных геологиче­ ских тел, хотя и не определяет систематику ни тех, ни других.

В 1959 г. Н. С. Шатский высказывает несколько иные взгля­ ды, утверждая, что «единственно возможной классификацией фор­ маций» была бы тектоническая с учетом стадий развптия и кли­ матического фактора. И далее: «Мне думается, что принципы, которые нужно класть в систематику формаций, должны находить­ ся в строгом соответствии и с полным определением термина

Приведенные высказывания, несмотря на некоторую их проти­ воречивость, показывают неудовлетворенность Н. С. Шатского со­ стоянием вопроса о классификации формаций, в основу которой он предлагал заложить прежде всего выявление парагенезов (на уровнях самих формаций и их членов). В то же время в поня­ тии парагеиеза вещественный его аспект как будто подчерки­ вался недостаточно, хотя он, как следует из определения фор­ мации, является главным. Подобно тому как парагенезы мине­

этнх парагенезах закономерно связанные одинаковым образом члены могут быть различными в вещественном отношении. По­ этому классификации по структурио-парагенетическим признакам в той пли иной степени оказываются отличными от структурновещественной систематики.

Казалось бы, что генетический принцип геотектонической классификации формаций составляет логический круг с принци­ пом установления палеогеотектонической обстановки на основе формационного анализа, так как неясен исходный пункт иссле­ дования. Тем не менее это не совсем так. Геологические фор­ мации, независимо от эволюции понятия, всегда понимались как вещественные ассоциации и служили (часто интуитивно) основой для геотектонических и палеогеографических построений. В свою очередь, применение этих построений для типизации геологиче-

11

прямых и обратных связей. Между эмпирическим и генетическим

например, Н. С. Шатский справедливо считал геотектонический принцип гипотетическим. Но и Н. П. Херасков не без основа­ ний полагал, что этот принцип основан на наблюдаемых парагенезах формаций и является тем самым эмпирическим. Итак, эмпирический принцип выделения формаций и их рядов нахо­

чая их формализацию, целям формационпого анализа более со­ ответствует парагенетический принцип — литолого-петрографиче- ский, т. е. выделение формаций по составу горных пород и структуре их сочетаний. Отдельные звенья систематики форма­ ций уже выявлены, причем раздельно для магматических, оса­ дочных и метаморфических формаций. Если систематика форма­

114

Основные классы формаций. Заключительные замечания

В литосфере можно выделить две основные группы ассоци­ аций горных пород, а вместе с тем и формаций — метамагматическую и осадочную. Метамагматические формации сложены интегрированными плутоническими горными породами — магмати­ ческими, ультраметаморфическими, метасоматитами, гидротермалитами (конечно сюда входят и эффузивные породы). Рассмат­ ривая ассоциации метмагматических пород, можно подразделить

на столь же существенно различающиеся подгруппы, но подгруп­ па вулканических формаций обладает признаками как магмати­ ческих, так и осадочных ассоциаций и занимает таким образом промежуточное положение; в отношении внешней структуры вул­ канические породы стоят ближе к осадочным, чем к плутони­ ческим.

Итак, по составу и структуре выделяются три крайние под­ группы ассоциаций: плутонические (интегрированные горные по­ роды и расслоенная структура), вулканические (интегрированные и дезинтегрированные горные породы и слоистая структура) и осадочные (дезинтегрированные горные породы и слоистая струк­ тура). Вопрос о возможности формирования ассоциаций дезин­ тегрированных осадочных горных пород с расслоенной («магма­ тической») структурой решается обычно отрицательно. Посколь­ ку же переходные ассоциации также имеют специфику в веще­ ственном составе и структуре, то нужно ввести еще промежу­ точные подгруппы. В «крайних» подгруппах «главное» вещество должно либо присутствовать, либо отсутствовать. Более сложные количественные характеристики получат объективность лишь при установлении точных критериев качественного изменения форма­ ции. В принципе классификация по количественным соотноше­ ниям, основанным на наличии или отсутствии главных пород, необходимо ставит во главу угла парагенетическую связь.

В ассоциациях горных пород могут участвовать парагенетически связанные породы, которые в общем случае могут состав­ лять следующие сочетания: плутонические — вулканические, плу­ тонические — вулканические — осадочные, вулканические — оса­ дочные. В теле геологической формации, отнесенной к тому или иному классу на основе преобладающей по объему парагенетической ассоциации, могут присутствовать инородные члены, ко­ торые могут относиться, например, к другим формациям. В оп­ ределении принадлежности к тому или иному классу решающим является соотношение подгрупп пород находящихся в парагеиетической связи. В такой связи не может, по-видимому, состоять ассоциация плутонических и осадочных пород (без вулканиче­ ских) .

115

ассоциации только полнокристаллических парагенетическп связан­ ных пород. Для этого класса генетическая трактовка часто за­ труднительна; сюда относятся породы как изверженные (только интрузивные), так и сформировавшиеся иа месте (ультрамета­ морфические). В этот класс включаются метморфизированные пе­ рекристаллизованные породы с развитой расслоенной структурой, даже если для них с несомненностью устанавливается первичный вулканический или осадочный состав. Преобладание же в по­ родах наслоенной структуры исключает их из этого класса. Недопускается участие в плутонических ассоциациях вулканиче­ ских и осадочных горных пород, если они не ультраметаморфизовапы.

2. Плутоно-вулканические (или вулкано-плутонические) фор­ мации — промежуточный класс ассоциаций с обязательным при­ сутствием парагенетическп связанных интрузивных и вулканиче­ ских пород, включая иепереотложенные пирокласты и подчинен­ ные осадочные породы. Соотношение двух главных групп сколь угодно переменно, причем преобладание тех или иных можно отразить в названии, где на первое место следует ставить коли­ чественно подчиненную породу. Важно подчеркнуть, что к интру­ зивным следует относить лишь полнокристаллпческие плутониче­ ские породы, тогда как застывшие ниже поверхности магматиче­ ские породы, не обладающие такой структурой, нужно причислять к вулканогенным образованиям. Специфической особенностью формаций этого класса является развитие изверженных пород с промежуточной внутренней структурой и специфическими формами слагаемых имн тел (собственной структурной орга­ низацией). Установление промежуточных структур изверженных пород является диагностическим признаком этого класса. Одна­ ко для окончательной диагностики его необходимо и достаточно установление пород с «крайними» видами структур. На примере вулкано-плутонических формаций видно, что в одну формацию могут включаться лишь образования, находящиеся друг с другом в парагенетическом отношении. Инородные тела формаций, не

место осадочные породы, переотложенные вулканокласты, а тео­ ретически даже плутонические породы, не входящие в плутоновулканические ассоциации. Практически, по-видимому, плутони-

116

ческие породы в парагенезах формаций этого класса участвуют очень редко.

4. Вулкано-осадочные (или осадочно-вулканические) формации относятся к промежуточному классу, для которого обязательно одновременное наличие парагенетически связанных вулканиче­ ских (также субвулканических) и осадочных пород, количество которых может быть переменным и по относительному преобла­ данию которых устанавливается порядок слов в их наименовании. Специфические особенности этого класса ассоциаций еще требуют

связанных только осадочных пород (включая переотложенные вулканокластические).

Во втором и четвертом классах выделяются подклассы по пре­ обладанию той или иной подгруппы пород. Таким образом, об­ щее число классов и подклассов геологических формаций, вы­ деленных по принципу сочетания главных подгрупп горных пород в парагенетических ассоциациях возрастает до семи. Не исключена возможность выделения восьмого промежуточного под­ класса между классами вторым и четвертым, характеризующего­ ся наличием также осадочных пород.

В рассмотренной типизации метаморфические формации мож­ но выделять на уровнях более низких таксонов. Но фазовые из­ менения (в том числе и гипергенные) характерны для всех по­ род и преобразованию подвергаются все три подгруппы горных пород. Например, глубокий метаморфизм может превратить оса­ дочную формацию в плутоническую или, наоборот, при выветри­ вании плутоническая формация переходит в осадочную. Само наз­ вание «метаморфические породы» в строгой классификации глав^ ных групп (типов) горных пород кажется незаконным, хотя по­ нятие о метаморфпзованпых породах и формациях необходимо. В случае интенсивного метаморфизма вулканических или осадоч­ ных формаций при потере ими признаков первичного происхож­

Дальнейшая систематика формаций (выделение более дроб­ ных таксономических единиц) может вестись по литолого-петро- графлческому признаку (видам горных пород и особенностям их сочетаний). При этом должны найти таксономическое место такие традиционные виды формаций, как «аспидная», «зеленокаменпая» и т. п.

В заключение можно предложить развернутое определение понятия «геологическая формация», вытекающее из изложенных

117

ГJE A B A Ч Е Т В Е Р Т А Я

Р ЕГ И ОПАЛЬНО-ЭТАЖНЫЕ ПОДСИСТЕМЫ ЛИТОСФЕРЫ

Общие замечания

Системная иерархия геологической организации наиболее от­ четливо выявляется для уровней минералов, горных пород и гео­ логических формаций. Но уже рассмотрение более крупных гео­ логических комплексов в качестве таксономически определенных естественных объектов оказывается столь затруднительным, что некоторые геологи, признавая геологические формации самосто­ ятельным уровнем организации вещества, в то же время рас­ сматривают надформационные образования просто как простран­ ственно-временные (геотектонические и стратиграфические) со­ отношения тех или иных геологических тел, например горных пород или формаций. Такая позиция акцентирует внимание на аспекте уникальности регионально-этажных объектов, но не спо­ собствует выявлению их видовой определенности. Однако уже классическая геология поставила проблему естественных геоло­ гических объектов высших уровней организации, таких как гео­ синклинали и платформы в одном ряду и стратиграфические си­ стемы в другом. По отношению к тем и другим региональноэтажным системам далее будет применяться термин «геоком­ плексы», содержание которого подразумевает лишь более высокий уровень геологической организации по сравнению с формациями.

Пространственно-временная расшифровка подсистем литосфе­ ры проводится примущественно по геотектоническим, геофизи­ ческим и стратиграфическим данным, а в последнее время все бо­ лее и на основании формационного анализа. Поскольку же задачи исследования геокомплексов далеко выходят за рамки установле­ ния пространственно-временных соотношений формаций и других геологических тел, то все более развиваются специфические стратиграфические и геотектонические методы, не исчерпываемые,

119

конечно, формацнонным анализом. Последний оказывается не уни­ версальным, а лишь специальным методом. Формациоиный метод может являться как бы начальным и даже служить основой (хо­ тя п не единственной) для установления статуса геокомплексов. Но по мере повышения уровня объектов формациоиный метод приобретает лишь вспомогательный характер, что наиболее отчет­ ливо проявляется при уяснении глобальной структуры Земли, которая требует развития специфических методов планетарной геологии. Вообще же проблема соотношения регионального и глобального в геологии должна решаться с помощью представле,- иий об иерархии и контрнерархип организационных процессов и соответствующих методов исследования.

Ниже излагаются некоторые соображения о двух специфи­ ческих линиях геологических объектов — геотектонических систе­ мах и стратиграфических подразделениях.

Г Е О Т Е К Т О Н И Ч Е С К И Е С И С Т Е М Ы Г е о т е к т о н и ч е с к а я о р г а н и з а ц и я

ЕСЛИ распространение объектов минерального уровня органи­ зации охватывает всю геологическую оболочку, которая включает п твердые, и жидкие, и газовые геосферы, то уже группиров­ ка объектов этого уровня в объекты уровня горных пород про­

видимому большая область литосферы характеризуется пе только ассоциациями горных пород, но и группировками их в геоло­ гические формации преимущественно плутонического типа. Есть основания думать, что в эндогеосфере (сверху вниз) происходит последовательное выпадеипе областей распространения объектов уровней сначала геологических формаций, а затем горных пород и, наконец, минералов.

Что же касается геотектонической организации твердой Земли, то она уверенно экстраполируется по геофизическим данным в верхнюю мантию, охватывая область, называемую «тектоиосферой». Глубина распространения очагов глубокофокусных земле­ трясений фиксирует границу современных разрывных тектони­ ческих нарушений, причем «статическая» тектоническая орга­ низация может распространяться и ниже этой «динамической» границы. Соотношения тектоносферы и того, что можно назвать «собственно-формационной оболочкой», пока неизвестны. Важно знать, существуют ли геологические формации ниже очагов глу­ бокофокусных землетрясений. Если да, то потребуется пересмо­ треть вопрос о нижней границе тектоносферы, хотя и вряд ли следует ожидать совпадения последней с формациониой оболоч­ кой, так как, по всей вероятности, плутоническую формационпую организацию детерминируют не только тектонические процессы.

120