19. Анализ фаций и мощностей. Объемный метод. Анализ формаций. Литодинамические комплексы.

Анализ фаций. Под фациями понимают определенные типы осадочных пород, возникшие в определенных физико-географичес­ких условиях, например русловые пески, озерные известняки, прибрежные галечники и т. п. Иногда ограничиваются выделением литологических разностей пород независимо от их генезиса; они именуются литофациями. Анализ фаций широко применяется в палеогеографии, но имеет существенное значение и для палеотектоники, особенно в сочетании с анализом мощностей.

Анализ фаций применим в двух ас­пектах — пространственном, когда изучается распределение фа­ций по площади для строго ограниченного стратиграфического ин­тервала, и временном, когда исследуется смена фаций во времени и пределах ограниченного района, часто даже точки, где распо­ложен обнаженный разрез или пробурена скважина. Большое течение для анализа фаций в последнее время приобрели данные (сейсмостратиграфии, по которым выявляются фациальные изме­нения как в латеральном, так и в вертикальном направлениях.

Анализ распределения фаций по площади проводится с по­мощью специальных карт. Карты эти составляются по данным и учения разрезов как в естественных обнажениях, так и в буровых скважинах и, как только что отмечалось, на сейсмостратиграфических профилях. Наиболее обычный стратиграфический интервал — ярус, подъярус, реже более мелкие (микропалеонтологи­ческая зона, горизонт, слой) или более крупные (отдел, система) Подразделения.

Интерпретация карт фаций включает прежде всего выделе­ние областей накопления осадков данного стратиграфического ин­тервала и их отсутствия. Естественно, что области накопления осадков, если только речь не идет о субаэральных образованиях, должны рассматриваться как области тектонического опускания — абсолютного, если речь идет о нормальных морских осадках, или, возможно, относительного, если речь идет о субаквальных осадках ненормальной солености или озерного и аллювиально-озерного происхождения. В областях отсутствия осадков требуется выяс­нить, является ли это отсутствие первичным, т. е. данная область была в это время областью сноса и, следовательно, тектоническо­го поднятия, или вторичным, результатом последующего размыва. Решить этот вопрос можно, анализируя фациальный состав осад­ков, обрамляющих область их отсутствия, и выясняя, есть ли в этом составе признаки сноса именно с этой области. Здесь в по­мощь таким макроскопическим признакам, как присутствие галь­ки или менее крупных обломков пород, сходных со слагающими эту область, может быть использовано присутствие характерных для нее минералов, в частности минералов метаморфических по­род.

Признаками, указывающими на положение области сноса, яв­ляются также ориентировка косых слойков.

Изучение состава (и мощности) осадков, обрамляющих об­ласть заведомого поднятия и размыва рассматриваемого геохро­нологического интервала, дает косвенные свидетельства интенсив­ности этого поднятия. Вполне очевидно, что чем грубее отложения, окаймляющие древнюю сушу, чем шире занимаемая ими полоса и чем больше мощность грубо- и крупнообломочных образований, тем интенсивнее были восходящие движения суши.

Анализ распределения фаций в области накопления осадков служит источником материала и для других выводов. В принципе, чем более глубоководны осадки, тем больше была интенсивность тектонического погружения. Но судить об этом по составу осад­ков, как показывают современные данные, надо, с большой осто­рожностью. Обычная схема изменения состава осадков от берега и глубь бассейна: галечник—>-гравий-песок>-алеврит->-глина->-—>-мергель—>-известняк->кремнистая порода — далеко не всегда выдерживается. У низких берегов грубообломочные осадки могут не отлагаться, и непосредственно у берега могут накапливаться пески, алевриты, глины и даже известняки-ракушечники; послед­нее характерно для областей аридного климата, например восточ­ного побережья Каспийского моря, или для побережий, сложен­ных известняками; в последнем случае отлагаются обломочные известняки.

Деятельность приливно-отливных или вдольбереговых течений обусловливает накопление песков, а иногда и галечников не не­посредственно у берега, а на определенном удалении от него. Мутьевые потоки выносят песчаный или гравийный материал на большие глубины, вплоть до ложа океа­нов; их отложения обладают характерной градационной текстурой и называются турбидитами. Присутствие турбидитов указывает на то, что бассейн имел значительную глубину, а его склоны отличались заметным укло­ном. О тектоническом режиме в областях древней суши позволяют судить ископаемые коры выветривания. Мощные коры могут воз­никнуть лишь в условиях длительного сохранения восходящих движений относительно небольшой интенсивности.

Карты фаций могут использоваться также для определения величины горизонтальных смещений по сдвигам. Эта величина соответствует расстоянию между однотипными (изопическими) фациальными зонами.

Еще один аспект фациального анализа — анализ смены фаций по вертикали, т.е. во времени по разрезу, изученному в обнаже­ниях или скважинах. Считается, что изменение характера осадков от континентальных к мелководно- и глубоководноморским или наоборот свидетельствует об углублении или обмелении (осуше­нии) бассейна и тем самым об усилении или ослаблении прогиба­ния его дна.

Особую осторожность следует проявлять при интерпретации перерывов в осадконакоплении, ранее обычно рассматривавшихся как свидетельство поднятия данного участка выше уровня моря и его последующего опускания. В толще мелководных, шельфовых и склоновых осадков такие перерывы могут быть связаны со спол­занием пакетов осадков вниз по континентальному склону, а среди глубоководных осадков — действием течений или следствием неотложения в результате растворения карбонатного материала. Подобные явления отмечены в очень многих скважинах глубоко­водного бурения.

Цикличность осадконакопления. Характерной особенностью строения многих, если не всех осадочных толщ (формаций), слу­жит одинаковая повторяемость в их разрезе определенной после­довательности пород (фаций), получившая название цикличности или ритмичности. Ритмичность — более узкое понятие, чем цикличность, ибо предполагает равную длительность накопления одинаковых последовательностей пород. Но ость основания считать, что циклы действительно имеют равную продолжи­тельность.

Мощность и длительность циклов осадконакопления различны в разных формациях, например мелкая цикличность характерна для флиша, более крупная — молассы.

Таким образом, цикличность осадконакопления определяется периодическими изменениями климата, уровня Мирового океана, тектонической активности, воздействия физических полей около­земного космоса, но все они могут оказаться взаимосвязанными.

Анализ мощностей. Анализ распределения мощностей осадоч­ных и вулканогенных толщ — один из важнейших методов палеотектонического анализа. Он проводится на основе составления карт линий равных мощностей, или изопах (изопахит); такие кар­ты обычно совмещаются с картами фаций, исходным материалом служат разрезы в естественных обнажениях или скважинах. В нашей стране первые карты изопах были составлены В. В. Белоусовым, который и дал теоретическое обоснование данного метода. Позднее В. Е. Хаин, а также А. Л. Яншин и Р. Г. Гарецкий пересмотрели некоторые выводы В. В. Белоусова.

В отличие от метода анализа фаций анализ мощностей позво­ляет дать в определенных условиях не только качественную, но и количественную оценку вертикальных движений.

В мелководных морях максимальная мощность отложений приурочена к их центральным частям, а в глубоководных, так называемых котловинных морях типа Черного или Японского, а также в океанах — к их перифе­рии, точнее к континентальному подножию. Увеличение поступления обломочного материала приводит к наращиванию шельфа и его продвижению — проградации — в глубь бассей­на. Это явление прекрасно вы­ражено на сейсмостратиграфических профилях в виде клиноформ.

В условиях компенсированного погружения мощность осадков достаточно хорошо, нередко в пределах нескольких метров, со­ответствует размеру тектонического опускания. Такие условия характерны для платформенных областей, где глубины моря ред­ко превышают 50 м.

При благоприятных условиях можно оценить и размер отста­вания накопления осадков от погружения, истинный размер пос­леднего и глубину бассейна.

Определенные трудности при применении анализа мощностей создают их вторичные изменения, связанные с разными причина­ми: 1) уплотнением осадков под влиянием веса вышележащих от­ложений; 2) изменением мощности при складкообразовании; 3) последующим размывом отложений.

Объемный метод. В дополнение к анализу фаций и мощностей А. Б. Роновым (1949) был разработан объемный метод изучения вертикальных движений. Этот метод предусматривает:

1. подсчет суммарных объемов отложений (по картам мощ­ностей) ;

2. измерение относительных объемов различных типов отло­жений (по картам фаций /литофаций/ и мощностей);

3) определение среднего размера погружения и средней мощ­ности отложений;

4. определение средней скорости погружений (частное от де­ления среднего размера погружения на абсолютную продолжи­тельность соответствующего интервала времени);

5. определение средней интенсивности вулканизма (частное от деления объема вулканогенных пород на произведение площа­ди и времени их накопления);

6. определение размера и средней скорости поднятия по объе­му снесенного с него обломочного материала, переотложенного в сопряженных прогибах.

7) определение так называемого коэффициента поднятия (от­ношение общего объема обломочных пород к общему объему всех отложений).

Анализ формаций. Литодинамические комплексы

Важное место среди методов палеотектонического анализа в нашей стране занял анализ формаций. Формация (геоформация) — это закономерное и устойчивое сочетание (парагенез) определен­ных генетических типов горных пород, связанных общностью (близостью) условий образования и возникающих на определен­ных стадиях развития основных структурных элементов земной коры. Понятие формации приложимо ко всем типам горных по­род — осадочным, вулканогенным, интрузивно-магматическим, метаморфическим. Сочетание осадочных и вулканогенных, вул­каногенных и плутонических пород называют литологическими ассоциациями (например, трапповая, офиолитовая ассоциации; см. ниже). В относительно редких случаях формация бывает сложена какой-то одной породой (например, формации писчего мела, кварц-глауконитовых песков, толеитовых базальтов, гранитоидов). Обычно число породных компонентов составляет три-четыре, реже больше. Помимо основных «формациеобразующих» пород в сложении формаций могут участвовать другие, подчинен­ные (акцессорные), компоненты, иногда настолько характерные и важные, что формация по ним получает название, например угле­носная формация.

Каждая порода, входящая в состав осадочной формации, от­вечает определенной фации, точнее генетическому типу отложений, и, таким образом, осадочная формация (литоформация) — это комплекс фаций (генетических типов).

Поскольку именно тектонический режим является определяю­щим фактором обособления формаций, причем всех их типов, сами формации являются показателями определенных тектонических режимов, и в этом их значение для геотектоники.

В последние годы, совпавшие с распространением идей неомобилизма, использование формаций в палеотектоническом анализе стало постепенно вытесняться использованием близкого, но не тождественного понятия литодинамических или литогеодинамических комплексов. Под такими комплексами понимают комплек­сы горных пород, осадочных, магматических, метаморфических, являющиеся непосредственными показателями геодинамической обстановки их образования. Примерами могут служить молассы — показатель горообразования, известково-щелочные вулканиты — островных дуг, ультраосновные-щелочные интрузии кольцевого ти­па — кратонов и т.д.