Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Тарасов / geokniga-geohistoricaldeodynamicbasinanalysis1999 (1)

.pdf
Скачиваний:
109
Добавлен:
21.03.2016
Размер:
24.13 Mб
Скачать

-'Морские условия-

1J21'-a

Солинаватоводные

Переходные

Нормальные

Переходные

Осолоненные

ограниченно

морские

(ограниченна

^ 5*»

бассейны

трение)

бассейны

морские)

 

бассейны

|Jig

 

условия

морская вода

условия

 

 

Сменит,%o О

 

гв

нормальной

U)

5Q

 

 

j 0 солености

 

ХарсвыеL/T^> -

ш рян ы е водоросли. _

 

 

 

 

 

 

Зеленые водоросли

 

 

sodopoa

 

 

 

 

 

 

 

'—Сонеэеленые

с и л и к о Ы аieffiaш л а ты

 

 

 

водоросли

 

 

-^СЗСапкрлатм^*-

Д иат ом овые водооосли

Рис. 1.44. Современное распространение могущих превратиться в окаменелости групп беспозвоночных и водорослей в зависимости от соле­ ности бассейна.

Использование ископаемых для оценки палеогеографических ус­ ловий прошлого неизбежно наталкивается на определенные ограниче­ ния. Прежде всего во многих породах ископаемые остатки исключи­ тельно редки или попросту отсутствуют. Чем с более древними отло­ жениями приходится иметь дело, тем все меньше организмов, которые можно было бы сравнить с ныне существующими видами, условия выживания которых нам известны. Точно так же, чем древнее иско­ паемые остатки, тем сомнительнее предположение, что условия выжи­ вания не изменились со временем.

Модели фаций. Главная цель фациального анализа — построить модель фаций, которая по сути дела представляет собой гипотезу о па­ леогеографической обстановке, благоприятной для формирования по­ род и выживания соответствующих организмов. Анализ общегеологи­ ческих данных состоит в определении площади распространения отло-

106

Рис. 1.45. Современное распространение могущих превратиться в окаменелости главных групп беспозвоночных и водорослей в зависимо­ сти от глубины морского бассейна.

жений, их мощности, взаимоотношений с подстилающими и покры­ вающими отложениями, а также с соседними одновозрастными отложе­ ниями (переход по простиранию). Чисто пространственные изменения можно представить с помощью палеогеографических карт (рис. 1.46), а изменения во времени — с помощью фациальных профилей (рис. 1.47). Иногда можно объединить оба вида иллюстраций и построить блокдиаграмму, показывающую вариации в трех измерениях. В закрытых районах, изучаемых с помощью буровых скважин, традиционные ме­ тоды фациального анализа дополняются результатами сейсморазведки, а именно сейсмостратиграфии. Сейсморазведка дает возможность вы­ являть рифовые массивы высотой 100-3 м на глубине более 2 км, зоны выклинивания песчаных толщ, клиноформное заполнение глубоких впадин осадками, приносимыми с бортов этих впадин.

Актуалистические сопоставления — необходимая и наиболее су­ щественная часть фациального анализа. Все существующие модели формирования фаций основаны на надежных сведениях о современных

107

Рис. 1.46. Карта фаций осадков конца живетского времени. По |Пистрак, 1950|.

I — области денудации, 2 — пестроцветные песчаные и глинистые отложения с прослоями конгломератов, 3 — пестроцветные песчаные и глинистые породы, 4 — мер­ гели и глины с прослоями известняков и песчаников, 5 — известняки и доломиты с прослоями песков и песчаников, 6 — известняки и доломиты. 7 — соленоспые породы, 8 — границы между фациями, 9 — изолинии мощностей живетских отложений в м, 10 — мощности в м.

108

с с з

ю ю в

Рис. 1.47. Схематический фациальный профиль палеогеновых отло­ жений Северо-Западной Франции.

l ^ t — континентальные фации: I — озерные известняки, 2 — пески и песчаники, 3 — глины, 4 — лигниты; 5 -7 — морские фации: 5 — мергели, б — известняки, 7 — пески.

fti — олигоцен, f t — эоцен, f t — палеоцен, f t — верхний мел.

условиях осадконакопления и их древних фациальных аналогах. В то же время актуалистические сравнения требуют как логичности сужде­ ний, так и определенной осторожности. Например, прямое сопостав­ ление современных и древних эпиконтинентальных морей может при­ вести к серьезным ошибкам, если нет достаточно ясных знаний о том, что означает разнообразие очертаний суши и моря на всем земном ша­ ре. По мнению Э. Хеллэма, вместо того, чтобы бездумно повторять фразу: «Настоящее есть ключ к пониманию прошлого», полезнее было бы спросить: «В какой мере настоящее может быть ключом к понима­ нию прошлого?» [Хеллэм, 1983, с. 28].

1.5.7. ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ РЕКОНСТРУКЦИИ — ОСНОВНОЙ МЕТОД ИЗУЧЕНИЯ ТЕКТОНИЧЕСКИХ СОБЫТИЙ

Эндогенные процессы, приводящие к формированию тектониче­ ских структур, как правило, характеризуются достаточной длительно­ стью. Однако в некоторых случаях они приводят к событиям относи­ тельно кратковременным и имеющим глобальный, а нередко и катаст­ рофический характер. Ярким примером катастрофических событий являются землетрясения.

109

С процессами рифтогенеза по мнению ряда исследователей [Cathles, Hallam, 1991] могут быть связаны эвстатические колебания, отме­ ченные пиками третьего порядка на кривой Вейла. В свою очередь, эв­ статические колебания уровня океана многие геологи [Johnson et al., 1985; Goodfellow et al., 1988] считают одной из основных причин мас­ совых вымираний организмов. Кроме того, с рифтогенезом связаны процессы вулканизма и дегазации Земли.

Все это делает необходимым в процессе региональных стратигра­ фических исследований при оценке возможного проявления глобальных катастрофических событий анализировать палеотектонические обста­ новки для определенных промежутков времени. Для этих целей наибо­ лее информативны палеотектонические карты данной территории, со­ ставленные последовательно для отдельных веков и более дробных под­ разделений. Палеотектонические карты содержат характеристику маг­ матизма, формационных комплексов пород, их мощности, положение конседиментационных разломов и установленные на основании всего материала геодинамические обстановки и эндогенные тектонические режимы. Анализ ряда таких следующих по времени друг за другом карт позволяет в ряде случаев выявить глобальное событие, оценить роль эн­ догенных факторов, приблизиться к пониманию возможных его причин.

1.5.8. КОСМИЧЕСКИЕ СОБЫТИЯ

По существующим в настоящее время оценкам [McLaren & Goodfellow, 1990], столкновения Земли с космическими телами, диаметр ко­ торых > 5 км, в течение фанерозоя происходили каждые 7-14 млн лет. Тела такого диаметра образуют на поверхности планеты кратеры раз­ мером 100 км. Соответственно болиды диаметром ^ 10 км, форми­ рующие кратеры диаметром > 200 км, встречаются с Землей в среднем 1 раз за 55 млн лет.

Было проведено компьютерное моделирование условий, возни­ кающих при падении в океан глубиной 5 км астероида диаметром 10 км (имеющего скорость 20 км/с) [Roddy et al., 1988]. Катастрофиче­ ский эффект такого события чрезвычайно велик:

1.Огромная масса разреженного воздуха с температурой 20000° быстро распространяется от места падения и вызывает колоссальные пожары.

2.Образующийся кратер содержит разрушенные и расплавленные породы со специфическими минералогическими и геохимическими характеристиками. Возникают огромные цунами, особенно разруши­ тельные на шельфе, где в результате этого формируются специфиче­ ские катастрофические отложения.

по

3.Освобождающаяся энергия способна вызвать землетрясение до 12 баллов по шкале Рихтера, сформировать осадочные призмы вдоль континентального склона и инициировать вулканическую и гидротер­ мальную деятельность.

4.Около 105 км3 раздробленных пород и 9х 1013 т породообразно­ го материала поднимаются на высоту до 100 км. Около 80-90 % из них возвращаются на поверхность, формируя покров выбросов, окружаю­ щий кратер. Однако 10-20% остается в атмосфере в течение несколь­ ких месяцев, постепенно выпадая на значительную часть поверхности земли. При этом из части испарившегося материала образуются микротектиты. Происходят значительные изменения химического состава атмосферы. Непрозрачность атмосферы в этот период резко уменьша­ ет фотосинтез. Океан может охлаждаться на 3-4 °С, а поверхность кон­ тинентов на 40 °С.

1.5.9.РОЛЬ ГЛОБАЛЬНЫХ СОБЫТИЙ В ДЕТАЛИЗАЦИИ СТРАТИГРАФИЧЕСКИХ ГРАНИЦ И УВЯЗКЕ МЕЖРЕГИОНАЛЬНЫХ

СТРАТИГРАФИЧЕСКИХ СХЕМ

Ориентация при расшифровке событий на содержательную сторо­ ну стратиграфических подразделений и их границ позволяет использо­ вать принцип взаимозаменяемости корреляционных признаков [Мейн, 1980]. Сочетание различных методов реконструкции событий геологи­ ческого прошлого, причинное объяснение их придает стратиграфиче­ ским выводам более высокую степень достоверности и точности. Не­ прерывное введение в стратиграфию новых методик расчленения, со­ поставления и определения возраста осадочных толщ повышает точ­ ность стратиграфических построений. В последние десятилетия мето­ ды становятся более разнообразными: геохимические, радиологиче­ ские, геофизические, палеомагнитные и т д. Примером детально раз­ работанной на основании целого комплекса методов можно считать границу сеномана и турона. Выявленная последовательность импуль­ сов вымирания в конце сеномана в сочетании с колебаниями изотопно­ го состава кислорода и углерода биогенных карбонатов включает в се­ бя следующие реперные уровни, прослеживание которых возможно на большей территории Скифской и Туранской плит, а также на большей части Западной Европы:

1. 520-540 тыс. лет до границы сеноман/турон. Вымирание тепло­ водных аммонитов и двустворчатых моллюсков, начало положительно­ го сдвига 8|3С (био- и геохимическое события);

2. 490 тыс. лет. Глобальное вымирание килеватых планктонных фораминифер рода Rotalipora, первый пик 613С (био- и геохимическое события);

3.390 тыс. лет. Второй импульс вымирания моллюсков, сильный отрицательный сдвиг значений 5|3С и Sl80 (био- и геохимическое со­ бытия);

4.340-350 тыс. лет. Глобальное вымирание тепловодных моллю­ сков с падением разнообразия на 55 %. Положительный пик 513С (МВ

игеохимическое события);

5.Граница сеноман/турон. Зона частых колебаний стабильных изо­ топов, последний положительный пик 813С. Максимальный уровень моря (эвстатическое событие) и финальное вымирание моллюсков (на 70 %) и нанопланктона (МВ).

Прослеживание обогащенного органическим углеродом горизонта

вразрезах Русской платформы практически невозможно из-за слиш­

ком мелководных обстановок, однако положительный экскурс 5|3С в осадках подтверждает ее соответствие событию терминального сено­ мана. Для относительно мелководных разрезов самых молодых пород сеномана прекрасным коррелятивным признаком являются ростры бе­ лемнита Praeactinocamax plenus (Blainville) — представителя пульсфауны, известного от Англии на западе до Афганистана на востоке. Везде этот таксон ассоциируется с уровнем накопления осадков с по­ вышенным содержанием органического вещества, т. е. с прослоями «черных сланцев» — седиментологическое событие.

Наиболее ярко возможности выявления специфических моментов в геологической истории проявились при исследованиях по границе ме­ ла и палеогена, когда на новом материале было подтверждено времен­ ное совпадение вымирания многих типичных мезозойских групп (реп­ тилий, аммонитов, белемнитов, иноцерамов, рудистов, глоботрунканид, фораминифер) и обнаружена приуроченная к этой границе ири­ диевая аномалия, имеющая масштабы, свойственные экстраординар­ ному обогащению осадочных пород космическим материалом.

Во многих районах мира граница мела и палеогена маркируется либо прослоем «глин», либо четко выраженным перерывом, возникно­ вение которого связано с кратковременным падением уровня океана, последовавшим за терминальной маастрихтской эвстатической ele- gans-трансгрессией. Эти седиментологические особенности являются хорошими индикаторами данной границы и широко прослеживаются во многих осадочных бассейнах, принадлежащих к разным тектониче­ ским и палеогеографическим областям.

1.5.10. ГЛОБАЛЬНОЕ КАТАСТРОФИЧЕСКОЕ СОБЫТИЕ РУБЕЖА МААСТРИХТ/ДАНИЙ

Рубеж маастрихт/даний (М/Д) привлекает к себе внимание уже по­ тому, что он является одновременно границей более высоких геохроно­

112

логических (стратиграфических) таксонов: периодов (систем) мелового и палеогенового и даже эр (эратем) — мезозойской и кайнозойской и за­ нимает исключительное место в фанерозойской истории Земли.

С границей М/Д связывают резкое, по оценкам многих исследова­ телей катастрофическое, изменение земной биоты. Происходившие на рубеже М/Д события оставили глубочайший след в стратисфере и при­ вели к весьма существенным изменениям жизни на земле. К одному из таких весьма заметных изменений относится известное всем «выми­ рание динозавров», благодаря которому этот рубеж получил название «великого мезозойского вымирания». Интереснейшим моментом в ха­ рактеристике этой границы можно считать обнаруженные в разных ре­ гионах повышенные концентрации металлов-платиноидов космиче­ ского происхождения, в частности иридия. Именно этот факт привлек к М/Д рубежу внимание не только геологов и палеонтологов, но и ис­ следователей самых различных областей современной науки, в числе которых можно назвать известнейших физиков-ядерщиков. Именно эти исследователи настаивают на космической природе М/Д события.

Уникальность М/Д рубежа в фанерозойской истории Земли при­ знается всеми исследователями. Однако в оценке происходивших со­ бытий и особенно в объяснении причин их высказываются различные мнения, концепции, взгляды. Большое разнообразие представлений можно свести к двум основным группам. Первую группу составляют гипотезы, связывающие события рубежа М/Д с действием так назы­ ваемых земных сил. Ко второй группе принадлежат концепции, кото­ рые ведущую роль отводят космическим причинам.

Особенности границы мела и палеогена

Интересные материалы для разработки модели событий, происхо­ дивших на рубеже Маастрихта и дания, были получены в результате изучения разрезов полуострова Мангышлак (Западный Казахстан). Именно здесь впервые на Евро-Азиатской территории были обнаруже­ ны в 1980 г. разрезы с повышенными концентрациями иридия в «гли­ нах» на рубеже Маастрихта и дания (разрезы горы Кошак и оврага Кызылсай на рис. 1.48). Описание отложений, пограничных между мелом и палеогеном Мангышлака содержится в ряде работ [Найдин, 1986; Найдин и др., 1990].

Этот интервал представлен здесь эпиконтинентальными карбоната­ ми, которые формировались в мелководных условиях и содержат гори­ зонты твердого дна (ТД) и прослои так называемых глин (рис. 1.49), ко­ торые формировались в результате частичного растворения карбоната кальция на дне. Глубины накопления осадков не превышали 50-200 м.

113

Шетпе

Рис. 1.48. Схема расположения изученных разрезов.

6 — гора Кошак; 9 — овраг Кызылсай.

Рис. 1.49. Мел терминаль­ ного Маастрихта с образова­ ниями «твердого дна». Услов­ но показаны поверхности ТД- 1-ТД-6 и прослои глин Г-1-Г- 5. [Найдин, Копаевич, 1988].

1 — мел, 2 — известняки, 3 — остатки морских ежей.

114

Седиментологическая характеристика границы маастрихт-да- ний. На территории Северного Мангышлака можно выделить два типа разрезов с маастрихт-датской границей. Первый тип разрезов характе­ ризуется наличием перерыва типа ТД на исследуемом рубеже. В разре­ зах второго типа на контакте М/Д развит прослой «пограничных глин». По своему общему облику «пограничные глины» почти не отличаются от обычных для карбонатных толщ прослоев «глин». Различия уста­ навливаются прежде всего в поле: «пограничные глины» разделяют отложения, содержащие совершенно разные комплексы макро- и мик­ рофауны — маастрихтский и датский. Во-вторых, они отличаются не­ сколько меньшей карбонатностью, но самое существенное их отли­ чие— повышенные концентрации иридия и присутствия в них зерен ударно-метаморфизованного кварца. По своему минералогическому составу «глины» представлены монтмориллонитом со значительной примесью гидрослюд — до 20% и хлорита— от 5 до 15 %. «Глины» содержат многочисленный мелкий детрит костных остатков рыб и че­ шуи. В нем наблюдаются линзовидные участки с повышенной карбо­ натностью (до 90-95 %), и этим они напоминают «рыбные глины» мы­ са Стевенс в Дании (стратотип датского яруса).

Разрезы первого типа прослеживаются на протяжении многих де­ сятков километров по северной периферии хр. Северный Актау в по­ лосе перехода к Бузачам. Непрерывный переход от Маастрихта к данию присутствует всего лишь в двух разрезах — Кошак и Кызылсай, рас­ стояние между которыми 60 км.

Нахождение почти рядом разрезов двух типов — одна из осо­ бенностей маастрихт-датской карбонатной толщи Мангышлака. В подавляющем большинстве других регионов (включая океаны) наибо­ лее обычен контакт М/Д первого типа при весьма незначительном стратиграфическом гиатусе и отсутствии углового несогласия между Маастрихтом и данием. Разрезы второго типа встречаются значительно реже.

Литологический состав пород на рубеже М/Д в мангышлакских разрезах меняется, хотя и несущественно: Маастрихт — это преимуще­ ственно писчий мел белого цвета, тогда как даний сложен крепкими желтовато-серыми известняками, в основании которых местами развит белый грубый мел. Смена литологического состава выражена весьма четко не только в разрезах с «твердым дном», но и в разрезах с «погра­ ничными глинами».

Палеонтологический состав маастрихтского мела и датских из­ вестняков резко различен. Аммониты и белемниты исчезают на рубеже М/Д, меняются комплексы брахиопод и двустворок. Иглокожие (мор­ ские ежи и морские лилии) весьма обильны как в Маастрихте, так и в