Общая, историческая и региоанальная геология

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

натными породами. Известны и карбонатные разновидности флиша, состоящего из глинистых, карбонатно-глинистых и карбонатных горных пород. Мощность ритмов может изменяться от нескольких миллиметров до сантиметров. Из них образуются циклы мощностью до 1-2 м. Общая мощность флишевой формации достигает 7000 м.

Вплане эта формация имеет вытянутые, часто лентообразные формы пластов, повторяя форму узких геосинклинальных прогибов. В составе геологического тела часто хорошо прослеживается зональность: центральная часть выполнена собственно флишем, а в краевых частях, при приближении к поднятиям она сменяется сначала грубым, содержащим значительную примесь грубообломочного материала, а на границе с поднятием – диким флишем с включением прослоев и пачек крупноглыбового материала.

Подобная формация широко распространена на Северном Кавказе, где она является классической карбонатной разновидностью формации.

Орогенные формации являются промежуточными между геосинклинальными и платформенными, образующимися в орогенную стадию. Мощности этих формаций сопоставимы с мощностями геосинклинальных и развиты они часто полосами, лентами вдоль горных систем.

Всоставе таких формаций преобладают обломочные горные породы, образующиеся в лагунных и континентальных условиях. Морские отложения, как правило, слагают только нижнюю часть разреза орогенных формаций.

Различают молассоидный, красноцветный, угленосный и галогенный типы разрезов орогенных формаций. Все они принадлежат так называемой молассовой формации, сложенной сероцветными или красноцветными конгломератами, песчаниками, глинами и мергелями с крупной ритмичностью и часто косой слоистостью. Размер обломков, слагающих горные породы, закономерно уменьшается с удалением от горной системы. Одной из отличительных особенностей молассовой формации является слабое развитие в ней вулканогенных образований.

Всоставе формации выделяют нижнюю и верхнюю части. Нижняя сложена глинами, алевролитами и песчаниками с незначительным количеством конгломератов и мергелей. В ней часто хорошо выражены следы подводнооползневых явлений: крупная ритмичность, иногда волноприбойные знаки ряби. Образуется она в морских и лагунных условиях вблизи горных хребтов. С нижней частью формации связаны месторождения угля, горючих сланцев, нефти, каменной соли. Верхняя часть формации сложена обычно крупнообломочными горными породами: конгломератами и галечниками, содержащими зна-

0

500

1000

1500

2000

Рис. 44. Миогеосинклиналь и эвгеосинклиналь Аппалачей к концу ордовика (по Дж. М. Кэю)

1 – известняки и доломиты; 2 – песчаники и кварциты; 3 – глинистые и слюдистые сланцы; 4 – лавовые потоки; 5 – основные интрузии

Эвгеосинклиналь (ev – приставка, указывающая на полноту, совершенство) – наиболее подвижная, обычно внутренняя часть геосинклинали, характеризующаяся высокой вулканической активностью и глубоким метаморфизмом. Эвгеосинклинали свойственны отложения большой мощности, включающие граувакковую, кремнистую, вулканогенную и офиолитовую формации.

Миогеосинклиналь (meion – «менее», приставка, указывающая на неполноту, неполноценность) – относительно малоподвижная, в основном, внешняя часть геосинклинали, характеризующаяся слабой вулканической активностью. Преобладают терригенные и карбонатные формации. Миогеосинклиналь располагается на сравнительно медленно погружающихся окраинах устойчивых областей (платформ, срединных массивов) с уже сформировавшимся гранитным слоем.

Эвгеосинклинали и миогеосинклинали образуют элементарную геосинклинальную пару – геосинклинальную систему, которая, с одной стороны, ограничена жесткой платформенной глыбой, а с другой – срединным массивом, отделяющим ее от смежной геосинклинальной пары.

Срединные массивы по набору осадочных формаций, их незначительной мощности и характеру складчатости напоминают платформы и, по сути, являются относительно широкими и устойчивыми глыбами континентальной коры. Одним из главных отличий их от платформ служит часто и весьма интенсивно проявляющийся по периферии магматизм, преимущественно эффузивный. Эти

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Границы океанов и континентов четко выражены в виде крупнейших сверхглубинных разломов и проводятся по смене типа коры в месте сопряжения материковых и океанских блоков, т. е. по границе выклинивания гранитнометаморфического слоя.

Всоставе континентов на основании геотектонического режима их развития выделяют относительно подвижные (мобильные) структуры – геосинклинали и малоподвижные (стабильные) структуры – платформы.

4.2.2.1Геосинклинали, их основные характеристики, история развития и строение

Вклассическом представлении геосинклинали – это вытянутые зоны высокой подвижности, повышенной проницаемости и значительной расчлененности литосферы, характеризующиеся на ранних этапах своего развития преобладанием интенсивных погружений, а на заключительных – интенсивных поднятий, сопровождаемых значительными складчато-надвиговыми деформациями [44].

Главные признаки геосинклиналей:

•линейность геосинклинальных зон и геоструктурных элементов, входящих в их состав;

•набор определенных литологических формаций1;

•закономерная направленность вертикальных тектонических движений, вызывающих значительную расчлененность рельефа;

•закономерная направленность магматических явлений;

•огромная мощность накопленных осадков (от 10 до 25 км);

•быстрая изменчивость мощностей и фаций вкрест простирания и относительная выдержанность их по простиранию геоструктурных элементов;

•интенсивная дислоцированность осадков;

•глубокий метаморфизм осадков и вулканитов;

•резкая дифференциация гравиметрического поля, наличие в нем линейных зон полосовых аномалий, значительных градиентов силы тяжести;

•повышенная сейсмическая активность, приуроченность к геосинклиналям большого числа землетрясений;

•повышенное значение теплового потока, идущего из недр.

Встроении геосинклинали выделяют эвгеосинклинали (внутренние) и миогеосинклинали (внешние) структурные элементы (рис. 44).

1 Формации-индикаторы: кремнистые, яшмовые, аспидные, граувакковые, флишевые, офиолитовые, спилито-кератофировые, диабазовые.

150

чительное количество валунов. В её составе известны также гравелиты, псаммолиты, алевролиты, аргиллиты. Весьма характерно отсутствие чётко выраженной слоистости. Образуется эта часть формации в чисто континентальных условиях, имеет мощность в тысячи метров. С этой частью формации часто связаны угленосные и соленосные отложения.

Платформенные формации образуются в условиях слабой тектонической активности и распространены в пределах древних и современных платформ. Они характеризуются небольшой мощностью осадков и большими площадями распространения.

Образование платформенных формаций напрямую зависит от климатических особенностей конкретных областей Земли и связано с действием атмосферных геологических процессов или шире – экзогенных геологических процессов. В связи с этим среди них выделяют: формации кор выветривания, ледниковые и проч. Кроме того, различают платформенные формации по составу слагающих их горных пород или полезных ископаемых: бокситоносная, титаноносная, карбонатная, меловая, угленосная, угленосно-бокситово-железистая и др.

Рассмотрим в качестве примера угленосно-бокситово-железистую формацию платформ, широко проявленную в Тиманской бокситорудной провинции. Представлена она континентальными песчано-глинистыми отложениями, образованными в лагунных, болотных, реже – прибрежно-морских условиях. При её образовании большую роль сыграло органическое вещество, накопившееся одновременно с обломочным материалом и превратившееся в уголь, а также накопление хемогенным способом окислов железа и алюминия. Такой тип формаций широко распространён на всей территории Европейской части России среди нижнекаменноугольных отложений: в Подмосковном угольном бассейне, Северо-Онежском бокситоносном районе, на Среднем и Южном Тимане с широко распространёнными здесь месторождениями бокситов, угленосных и железистых отложений. Все эти районы характеризуются одновозрастными формациями, образование которых происходило в условиях жаркого влажного климата. В составе этой формации угленосные и железисто-бокситовые отложения разделены по площади и постепенно вытесняют друг друга.

В настоящее время производится добыча таких бокситов на Тихвинском месторождении, подготовлены к производству эксплуатационных работ Севе- ро-Онежские месторождения и полностью разведаны месторождения Южного Тимана; уголь добывается в Подмосковном угольном бассейне, а железные руды – в Липецком железорудном районе.

139

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Помимо тектонического признака, осадочные формации горных пород выделяют также по климатическому признаку: гумидные, аридные и ледовые; по типу полезных ископаемых, связанных с этими отложениями, выделяют

рудные, рудоносные, фосфоритовые, нефтеносные и другие.

Кроме формаций осадочных горных пород выделяют также формации вулканогенные, вулканогенно-осадочные, магматические и метаморфические.

Для каждой геологической формации характерны совершенно определённые условия их образования. Значит, изучив состав формации и определив условия её образования, мы можем расшифровать определённую стадию развития земной коры на участке развития этой формации.

Комплекс методов, с помощью которых производится анализ геологических формаций, называется формационным анализом.

С помощью формационного анализа восстанавливаются геотектонические условия развития любого конкретного региона нашей планеты, восстанавливается история развития тектонических движений в данном регионе. Расшифровка же истории геологического развития необходима для определения перспектив разных участков земной коры на возможность выявления месторождений полезных ископаемых, в том числе и горючих: угля, нефти, газа, конденсата, горючих сланцев. Поэтому формационный анализ имеет очень большое значение при прогнозировании полезных ископаемых и составлении прогнозных карт на все виды полезных ископаемых.

Срединноокеанские хребты – протяженные (около 20000 км), сейсмически активные системы горных сооружений высотой 2-3 км над дном океана. Приосевые части хребтов осложнены глубокими продольными желобами и возвышающимися над ними гребнями. Вдоль осевой части обычно прослеживается система рифтовых долин.

Рифты – грабенообразные структуры, в которых центральные блоки ограничены глубинными разломами, доходящими до мантии. Рифтовые системы отличаются высокой тектонической и вулканической активностью, повышенными значениями теплового поля, полосовыми магнитными аномалиями.

Рифты наблюдаются не только в океанах. В настоящее время в пределах континентов установлены Байкальская, Восточно-Африканская, Калифорнийская и др. рифтовые области.

Океанские платформы (талассократоны) – асейсмичные океанские котловины, увенчанныесводовымивалообразнымиподнятиямииглыбовымихребтами.

Океанские окраины – области современных геосинклиналей с котловинами окраинных морей, островными дугами и глубоководными желобами. Котловины окраинных морей или геосинклинальные прогибы представляют собой крупные депрессии глубиной 3-5 км с океанической или субокеанической корой. Островные дуги – геоантиклинальные поднятия – это протяженные горные сооружения. Они вместе с глубоководными желобами (асимметричными протяженными депрессиями длиной 1500-4000 м, глубиной 5-10 км и шириной 5-20 км с крутизной склонов 5о) отделяют окраинные моря от области океанского ложа. Глубоководные желоба опоясываютобластьцентральнойчастиокеанов.

4.2.2 Строение континентов

Континенты – участки литосферы с существенно увеличенной мощностью земной коры, в составе которой присутствует «гранитный» слой. В качестве микроконтинентов рассматривают участки океанов с корой континентального типа, такие как: острова Новая Зеландия, Мадагаскар, подводные хребты Ломоносова, Менделеева, Альфа в Северном Ледовитом океане и др.

Характерные особенности континентов:

•верхняя мантия имеет нечетко выраженную астеносферу, обеднена базальтоидной составляющей и более холодная;

•основной и кислый магматизм;

•формирование континентальной литосферы за счет геосинклинальных процессов, результатом которых является мощный гранитнометаморфический слой.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Характерными особенностями океанов являются:

•специфическое строение верхней мантии: под океанами она практически вся состоит из астеносферы, более прогрета и обогащена легкоплавкой (базальтоидной) составляющей;

•исключительно основной характер вулканизма: андезитовая линия, разделяющая области развития основного и кислого вулканизма, практически совпадает с геологической границей океан-континент;

•океаническая литосфера сложена породами, которые не подвергались процессам складчатости и метаморфизма, т. е. океаническая литосфера не испытывает геосинклинального развития в классическом его понимании;

•повышенный тепловой поток, «зебровидное» магнитное поле, повышенные значения гравитационного поля.

Внутри океанов по степени подвижности выделяют срединноокеанские хребты, океанские платформы и океанские окраины (рис. 43).

0

20

40

60

1 – вода; 2 – осадочные породы; 3 – гранитно-метаморфический слой; 4 – базальтовый слой; 5а – мантия Земли; 5б – участки мантии, сложенные породами повышенной плотности; 6 – участки мантии, сложенные породами пониженной плотности; 7 – глубинные разломы

Глава 4. ИСТОРИЧЕСКАЯ ГЕОЛОГИЯ С ОСНОВАМИ ПАЛЕОНТОЛОГИИ

Историческая геология – наука описательная, изучающая историю развития Земли со времени возникновения земной коры. Рассматривая геологическое прошлое в хронологическом порядке, историческая геология устанавливает закономерности развития Земли, главным образом ее внешней оболочки, исследует строение земной оболочки в различных точках земного шара, выявляет причины образования определенных горных пород и связанных с ними полезных ископаемых, восстанавливает эволюцию органического мира.

Главные задачи курса:

1.Определение возраста горных пород и последовательности образования слоев горных пород.

2.Восстановление физико-географических условий земной поверхности прошлых геологических эпох.

3.Восстановление тектонических движений прошлых геологических эпох

иистории развития структуры земной коры.

4.Выяснение общих закономерностей историко-геологического процесса.

5.Выяснение общих закономерностей размещения полезных ископаемых. Историческая геология как наука возникла на рубеже XYIII-XIX веков. В

ее развитии выделяется ряд этапов, первый из которых приходится на конец XYIII-середину XIX веков. Началом этого этапа явилось введение в геологию палеонтологического метода – метода определения возраста горных пород по ископаемым органическим остаткам. В центре внимания находились проблемы развития органического мира и тесно связанные с ними проблемы стратиграфии. Выдающиеся исследователи: Ч. Дарвин, У. Смит, О. К. Ковалевский, Ж. Кювье. Этап завершается составлением единой стратиграфической (геохронологической) шкалы.

Второй этап начинается в середине XIX в. и заканчивается в конце XIX в. Для него характерна разработка принципиальных основ палеогеографических реконструкций и появление ряда крупных палеогеографических обобщений по отдельным геологическим периодам. Важная роль на этом этапе отводится методу актуализма, разработанному Ч. Лайелем, сущность которого заключается в том, что геологические процессы прошлого познаются и восстанавливаются на основе изучения современных.

Третий этап охватывает конец XIX-середину XX веков. Это этап обобщения геологических данных с целью выявления характера тектонических движе-

ний и эволюции отдельных регионов. Критерием эволюционного учения явилась теория о платформах и геосинклиналях, позволившая разрешить вопросы формирования различных структурных элементов земной коры и объяснить процессы осадконакопления и магматизма в пределах этих элементов. Основоположник этой теории американский геолог Д. Холл. В дальнейшем значительный вклад в это направление внесли Д. Дэн, А. П. Карпинский, Н. М. Страхов, Г. Штилле, Ф. Ю. Левинсон-Лессинг, Н. С. Шатский, А. Д. Архангельский, А. А. Борисяк и др.

На современном этапе историческая геология как наука занимается выяснением общих закономерностей формирования земной коры и движущих причин этого процесса. На данном этапе она тесно смыкается с геотектоникой. В 50-е годы на первый план выдвигаются процессы, происходящие в верхней мантии (В. В. Белоусов, Р. Ван Бембелен). Позднее стало развиваться учение о геосинклиналях и геосинклинальных поясах (М. В. Муратов, В. Е. Хаин), в строении и развитии которых огромная роль отводилась мантийным разломам (А. В. Пейве).

Новый материал по строению дна океанов, полученный в 60-70-х годах, потребовал внесения очередных корректив в исходные положения теории геосинклиналей. В течение последних 30 лет появились и широко распространились гипотезы, называемые «неомобилистскими». Это более глубоко разработанные варианты гипотезы движения континентов, изложенной еще в 1924 году немецким геофизиком А. Вагенером. Теоретически хорошо разработана концепция тектоники литосферных плит, часто называемая просто «тектоникой плит». Эта концепция рассматривает идею развития геосинклиналей под влиянием движения и взаимодействия литосферных плит. Некоторые сторонники этой концепции предлагают вообще отказаться от представления о геосинклиналях.

Таким образом, на современном этапе события прошлого Земли интерпретируются с позиций двух геотектонических теорий: теории фиксизма и теории глобальной тектоники. Основное противоречие между ними состоит в различии взглядов на положение континентов и океанов на протяжении истории Земли, в различной оценке роли горизонтальных и вертикальных тектонических движений. В каждой из этих теорий имеются свои плюсы и свои недостатки. Задача настоящего времени – поиск возможного синтеза этих теорий и создание единой теории тектогенеза.

странственном размещении горных пород, слагающих земную кору, существует определенная упорядоченность, выраженная в том, что породы развиты не изолированно, а образуют закономерные сочетания (ассоциации, сообщества), обусловленные единством условий их образования. Эти закономерные устойчивые ассоциации горных пород, связанные единством вещественного состава и строения, обусловленного определенным геотектоническим режимом, получили название геологических формаций. Большинство формаций служат надежными индикаторами тектонического режима.

В зависимости от тектонической обстановки выделяется три группы формаций: геосинклинальные, платформенные и орогенные. Типичные гео-

синклинальные формации – глинисто-сланцевая или аспидная, спилитокератофировая, терригенная, известняковая или карбонатная, кремнистовулканогенная, флишевая. Платформенную стадию характеризуют формации: морская терригенная, морская карбонатная, лагунно-континентальная, эвапо- рито-красноцветная, угленосная, трапповая. На орогенном этапе образуется молассовая формация (толща терригенных пород, вмещающих мощные пачки конгломератов), наземно-порфировая и гранитоидная со щелочным уклоном.

Изучение закономерностей распространения формаций в пространстве позволяет установить размещение типов тектонических структур во время образования этих формаций. Повторяемость типичных формаций в пространственно разобщенных структурах дает возможность наметить общую этапность в истории тектонического развития структур, сравнить наборы формаций, близких по типу структур разного возраста.

Формационный анализ играет главную роль и при выяснении общих закономерностей размещения полезных ископаемых, так как каждому типу формаций свойственен свой набор полезных ископаемых.

Анализ формаций предусматривает составление специальных карт, разрезов, колонок, на которых выделены формации, отражена их характеристика, показано взаимоотношение со смежными формациями.

4.2 ОСНОВНЫЕ СТРУКТУРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЗЕМНОЙ КОРЫ

4.2.1. Основные элементы океанов

Исходя из строения земной коры (гл. 1, с. 11-12) основными структурными элементами ее являются океаны и континенты.

Океаны – крупнейшие участки земной коры со специфическим строением коры, главной особенностью которой является отсутствие «гранитного» слоя.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

приводят к трансгрессиям моря, положительные – к регрессиям, следовательно, области моря – это области прогибания, области суши – области поднятия.

Метод мощностей позволяет установить характер колебательных движений и подразделить исследуемую территорию на области с различной интенсивностью прогибаний. В основе метода лежит представление о том, что в областях поднятия происходит денудация земной коры, а в областях прогибания – накопление осадков. При этом в подавляющем большинстве случаев прогибание будет компенсироваться осадконакоплением, а мощность накопившихся осадков будет пропорциональна амплитуде колебания. Отсюда следует, что на участке, где отложения определенного стратиграфического горизонта имеют наибольшую мощность, прогибания в соответствующий отрезок времени были наиболее интенсивными. Конечным результатом является карта мощностей, которая строится для определенного горизонта путем нанесения значений мощностей, взятых по отдельным разрезам. Оконтуривание областей с равными значениями дает картину распределения участков с более и менее интенсивными прогибаниями. Области поднятий на таких картах будут выделяться как области отсутствия отложений (нулевые значения мощностей).

Метод перерывов позволяет установить время проявления положительных тектонических движений. Он заключается в анализе возрастных соотношений между стратиграфическими горизонтами, разделенными поверхностью перерыва в осадконакоплении. Перерывы фиксируются в осадочных толщах выпадением из разреза тех или иных стратиграфических подразделений. Интервал перерыва в осадконакоплении соответствует времени проявления положительных движений.

Метод несогласий позволяет установить время проявления складкообразовательных движений. Метод заключается в анализе возрастных соотношений стратиграфических комплексов, разделенных поверхностью углового несогласия. Наличие углового несогласия свидетельствует о том, что к моменту формирования верхнего комплекса нижний комплекс испытал складкообразовательные процессы. Время проявления складкообразовательных движений будет отвечать интервалу между наиболее молодыми отложениями нижнего комплекса и наиболее древними верхнего комплекса.

4.1.4 Выяснение общих закономерностей историко-геологического процесса и размещения полезных ископаемых Данная задача решается при помощи формационного анализа коры на оп-

ределенном ее участке в определенный отрезок геологического времени. В про-

4.1 МЕТОДЫ ИСТОРИКО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Каждая из стоящих перед исторической геологией задач решается специально для этого разработанными методами.

4.1.1 Методы определения возраста горных пород

Методы определения абсолютного возраста (гл. 1, с. 31) горных пород основаны на использовании реакций радиоактивного распада. Применение радиоактивных исследований позволяет расчленять и сопоставлять разрезы отложений, залегающих в любых условиях и значительно удаленных друг от друга. Однако сложность методики и недостаточная точность зачастую ограничивают их применение.

Для определения относительного возраста используют палеонтологический и стратиграфический методы (гл. 1, с. 25-30). Применяются они обычно совместно и позволяют решать следующие задачи:

•расчленять разрезы, т. е. выделять различные по возрасту пласты в одном разрезе, одной толще;

•коррелировать удаленные друг от друга разрезы, т. е. прослеживать

одновозрастные пласты на отдельных участках или на всей территории земного шара.

Универсальным является только палеонтологический метод. Стратиграфический метод может быть использован только в районах с горизонтальным ненарушенным залеганием пластов.

Иногда совместно с палеонтологическим методом используют минерало- го-петрографический. В данном случае одновозрастность залегающих в различных разрезах пластов устанавливается по сходству их минералогопетрографической характеристики. Обязательным условием при этом является малая удаленность разрезов, исключающая возможность изменения состава пласта по простиранию.

Выделяют литостратиграфические и биостратиграфические подразделе-

ния. Литостратиграфические подразделения выделяются на основе изучения минералого-петрографического состава пород, биостратиграфические – по результатам изучения комплексов ископаемых организмов.

Определение возраста магматических пород проводится по их соотношению с осадочнымитолщами, атакжепосоотношениюинтрузивныхтелмеждусобой.

На практике при стратиграфических исследованиях, кроме перечисленных выше методов, используют структурно-тектонические (корреляция разре-

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

зов по поверхностям несогласий) и геофизические методы (корреляция разрезов на основе изменения физических характеристик пород по разрезу).

4.1.2 Методы восстановления физико-географических условий земной поверхности прошлых геологических эпох

Фациальный анализ – один из методов восстановления физикогеографических условий земной поверхности прошлых геологических эпох. Цель метода – изучение характерных особенностей горных пород и заключенных в них окаменелостей. Под фациями следует понимать взаимосвязанные ассоциации типов отложений, в строении которых отражены палеогеографические условия их формирования.

Каждая фация отвечает конкретной физико-химической обстановке и характеризуется определенным составом осадка и органическими остатками. Выделяют 3 типа фаций: морские, континентальные и переходные. Размещение фаций внутри определенного стратиграфического горизонта позволяет установить распределение физико-географических обстановок на поверхности Земли в соответствующий отрезок времени (рис. 42).

1

2

3

Рис. 42. Схема соотношения фаций в пределах слоя одновозрастных пород 1-3 – фации: 1 – литоральной зоны, представленная песчаниками с остатками наземных растений и морских беспозвоночных организмов;

2, 3 – сублиторальной зоны: 2 – представленная глинами и 3 – карбонатнымипородами с морской фауной

Морские фации подразделяются на прибрежные (фации литоральной зоны), мелководные (фации шельфа), глубоководные – батиальные и абиссальные. Прибрежные и шельфовые фации представлены терригенным, часто грубым материалом. Батиальные фации развиты на континентальном склоне. Это мелкий терригенный материал, находящийся в смеси с материалом пелагическим (хемогенным и биогенным). Абиссальные фации – тонкий пелагический материал – распространены в пределах океанического ложа.

Континентальные фации характеризуются большим разнообразием и классифицируются по характеру формирующего их геологического агента. Их разделяют на аллювиальные, речные, озерные, ледниковые, водноледниковые, эоловые и склоновые.

К переходным комплексам, образованным под влиянием моря и суши, относят фации дельт, эстуариев, лиманов и лагун. В природе морские фации значительно преобладают над континентальными и переходными.

Фациальный анализ проводят путем детальных исследований конкретного геологического материала, а именно: особенностей строения слоев одновозрастных горных пород, их вещественного состава, структурных и текстурных особенностей, заключенных в них ископаемых остатков или следов их жизнедеятельности.

Выделяют литологический анализ – метод восстановления палеогеографической обстановки по породам и биономический анализ – метод восстановления палеогеографической обстановки по ископаемым остаткам организмов. Литологический анализ применяется при изучении типов пород, их структурных и текстурных особенностей, окраски и минерального состава. Биономический анализ позволяет восстановить по остаткам ископаемых организмов генезис отложений и физико-химические условия их формирования. Континентальные отложения распознаются по остаткам наземных животных, пресноводных беспозвоночных (двустворок, гастропод), а также по остаткам наземных растений. В отложениях морского генезиса содержатся остатки морских животных и водорослей. Если среди них будут находиться остатки наземных растений, то совершенно очевидно, что последние занесены в море реками или ветром с суши.

На основе фациального анализа определенного стратиграфического горизонта строится карта распространения фаций различного типа. На основе анализа фациальной карты строится палеогеографическая карта, на которой в соответствии с распространением определенных фаций выделяют области суши, области моря с обозначением порядка глубин и характера рельефа.

4.1.3. Методы восстановления тектонических движений прошлых геологических эпох и истории развития структуры земной коры

Для восстановления характера тектонических движений используются методы: палеогеографический, мощностей, перерывов и несогласий.

Палеогеографический метод дает качественное представление о характере колебательных движений и сводится к анализу палеогеографических карт. В основе метода лежит представление о том, что отрицательные движения

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

угольной кислоты, водорода, аммиака, азота, сероводорода, редких газов. Кислород практически отсутствовал. Типичным ландшафтом архея были, вероятно, мелководные океанические бассейны с отдельными островами и архипелагами островов, которые образовывали не перекрытые водой цепи сре- динно-океанических хребтов. Согласно данным Т. Шопфа, температура вод древних океанов могла достигать 100о (3,8 млрд лет назад). Концентрация солей в морской воде составляла около 2,5%, т. е. была ниже современной (3,5%). В результате разрушения первичного «гранитного» слоя коры, обогащенного кремнеземом, железом, марганцем; выноса продуктов разрушения в Мировой океан, а также благодаря активной вулканической деятельности, в составе вод преобладали такие элементы как: Si, Fe, Mn, а также H2CO3, CO2. Отсутствие океанической растительности и организмов, усваивавших кремнезем, привело к накоплению его в морской воде и образованию большого количества кремнистых пород, обогащенных железом (джеспилиты).

4.9.1.3 Раннепротерозойский этап развития Земли

Раннепротерозойский этап (2,5-1,6 млрд лет) – этап параллельной эволюции структур с протоплатформенным и геосинклинальным режимами развития. В начале этого этапа происходит заложение и развитие первых настоящих геосинклинальных систем, разделенных эпиархейскими протоплатформенными структурами. К их числу можно отнести: Кольскую, Карельскую, Свекофенскую, Дальсландскую, Гудзонскую, Внутриафриканскую, Бразильскую и др. системы. В них формировались формации типично геосинклинального ряда.

Раннекарельская (пенокийская, эбурнейская) складчатость, возраст кото-

рой определяется в 1,9 млрд лет, и последовавшая за ней позднекарельская складчатость (1,6 млрд. лет) привели к закрытию ряда океанических структур и отмиранию геосинклинального режима в остаточных трогах на древних платформах. В результате этих процессов был сформирован единый фундамент

(стадия кратонизации) первых настоящих древних (эпикарельских) платформ –

ядер будущих континентов. Большую роль в формировании этих платформ сыграли процессы гранитизации и метаморфизма, приведшие к образованию крупных плутонов рапакиви и существенному приращению гранитногнейсового слоя.

Размеры и очертания эпикарельсикх платформ в результате последующих эпох складчатости частично изменялись. Некоторые из них были расчленены на

Элементарная единица ряда – вид. Он образует популяцию, особи которой способны скрещиваться между собой и изолированы по отношению к особям другого вида. Название каждой таксономической единицы более крупной, чем вид, обозначается одним словом (на латинском языке); вид обозначается двумя словами, из которых первое – существительное – означает род, а второе – прилагательное или реже существительное – видовое название. Иногда добавляется фамилия автора, впервые описавшего данный вид (Homo sapiens L.: Homo – «человек», sapiens – «разумный», L. – принятоесокращениефамилииКарлаЛиннея).

Классификация животных и растений; главные систаматические категории Таблица 3

Изучением органического мира геологического прошлого занимается наука палеонтология – наука о древних организмах (греч. рalaios – «древние,

бывшие»; on (tos) – cущество; logos – учение). Древние организмы или окаменелости (с лат. – фоссилии: fodere – копать; fossilis – выкопанный) – это важнейшие исторические документы геологического прошлого, с помощью которых возможна реконструкция истории развития современного органического мира в тесной взаимосвязи с реконструкцией истории развития Земли.

Отсюда, фоссилизация – это переход любого органического вещества из биосферы в литосферу. Процесс фоссилизации следует после разнообразных преобразований исходного материала. Фоссилии – сохранившиеся остатки растительного и животного мира, следы деятельности организмов (следы передвижения, следы питания) геологического прошлого. Среди фоссилий в зависимости от степени сохранности различают 4 категории:

•субфоссилии или ископаемое тело – почти полная сохранность организма (мумифицированные останки мамонтов, носорогов);

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

•эуфоссилии – ископаемые, представленные скелетами (рис. 49), раковинами (рис. 50) или их ядрами (рис. 51) и отпечатками;

•ихнофоссилии – следы жизнедеятельности организмов;

•хемофоссилии – химические ископаемые, состоящие из органических молекул животного и растительного происхождения.

Наиболее распространенными видами являются эуфоссилии и ихнофосси-

лии, а именно: скелеты, раковины, ядра, отпечатки, следы жизни.

Рис. 49. Плейстоценовый мамонт

Mammuthus primigenius

из Пфанерхалля, близ Мерзебурга. Найден в галечниках, перекрывающих бурый уголь. Длина от конца бивней до хвоста 4,6 м. Макушка черепа находится на высоте 3,2 м [19]

аб

Рис. 50. Ядро моллюска,

род Timanites keyserlingi Miller.

Устьярегская свита, Южный Тиман, река Чуть:

а – вид с боковой стороны раковины; б – вид со стороны устья

4.9.1.2 Позднеархейский этап развития Земли

Позднеархейский этап (3,2-2,5 млрд лет) – начало структурной дифференциации земной коры. В результате гранитизации отдельных участков произошло обособление первых геосинклинальных прогибов – протогеосинклиналей. Протогеосинклинали – это обширные плоские депрессии, обрамленные гранитно-гнейсовыми куполами – жесткими массивами раннеархейской консолидации. В депрессиях формировались протогеосинклинальные комплексы, представленные мощными вулканогенно-осадочными толщами, сравнительно мало меняющимися по площади, а на массивах – самые нижние горизонты осадочного чехла. В совокупности эти системы образовали зеленокаменные пояса. В составе осадочного выполнения поясов обнаружены первые достоверные остатки живых организмов – строматолитов (Западная Австралия, разрез Пилбара). Их возраст определен в 3,5 млрд лет.

Конец архейской эры совпадает с мощной тектономагматической эпохой, которая выделяется как беломорская – на территории Восточной Европы, кеноранская – в Северной Америке, родезийская – в Африке. В результате этой складчатости завершилось формирование протогеосинклинальных комплексов архея и возникли древнейшие платформенные структуры земной коры – протоплатформы. Протоплатформы – это первые крупные участки консолидированной коры, в составе которых присутствовал гранитно-гнейсовый слой. Из наиболее крупных протоплатформ можно отметить Беломорскую и УкраинскоВоронежскую – на территории Восточной Европы и Сибирскую – будущую Сибирскую платформу. В настоящее время протоплатформы – это срединные массивы, выделяемые в составе некоторых кристаллических щитов на древних платформах. От типичных платформ, образовавшихся позднее, протоплатформы отличались меньшей мощностью гранитно-гнейсового слоя, более высоким тепловым потоком и большей проницаемостью для магм. Это еще не очень устойчивые массы, подвергавшиеся полной или частичной переработке последующими тектоно-магматическими процессами.

Согласно концепции глобальной тектоники плит, в конце архея обширные участки с настоящей континентальной корой сформировали единый континентальный массив – суперконтинент Пангею, которому противостоял антипод – мировой океан Панталасса [45].

Атмосфера архейской эры по химическому составу значительно отличалась от современной. Она носила восстановительный характер и состояла из

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

предложению русского ученого А. П. Павлова выделяется как «лунный» этап развития Земли.

Одновременно с формированием протокоры происходила дегазация мантийного материала. Газообразные компоненты скапливались в околоземном пространстве и удерживались силой земного тяготения – возникла атмосфера. Конденсация паров воды привела к образованию первых водных бассейнов – морей, озер, рек. С зарождением гидросферы начались процессы интенсивного выветривания и размыва первичной коры, переноса обломков водными потоками и переотложения в понижениях рельефа. Так были стерты следы лунного рельефа. Началось формирование лика Земли как под действием внутренних сил, способствующих смятию и раскалыванию земной коры, так и внешних, стирающих деятельность этих глубинных процессов и вызывающих формирование осадочного чехла, т. е. ее собственно геологическая история.

Геологическая история – это история Земли, от которой остались геологические документы – горные породы. Продолжительность ее определяется в 4,5 млрд лет и подразделяется на ряд этапов

4.9.1.1 Раннеархейский этап развития Земли

Раннеархейский этап (4,5-3,2 млрд лет). Породы, сформировавшиеся на этом этапе, выявлены на всех древних платформах. Это: мраморы, железистые кварциты, «серые гнейсы» (собирательное название кремнистых и высокоглиноземистых пород, по валовому составу отвечающих тоналитовому гнейсу). Мощность отложений 10-12 км и более. В конце раннего архея в эпоху кольской (трансвальской, белозерской) складчатости, которая, как показали исследования, происходила в особых термодинамических условиях, возникли значительные по величине очаги гранитной магмы. Процессы гранитизации коры первоначально осуществлялись за счет дифференциации мантийных базальтовых магм, а позднее – за счет их переплавления и образования очагов гранитной магмы. Образовались огромные гранитные тела, которые, внедряясь во вмещающие метаморфические породы, придавали им куполовидную форму. Так возникли гранитно-гнейсовые купола (овоиды, нуклеоды), размер которых в поперечнике достигал нескольких сотен километров (район озера Верхнее в Северной Америке, в Африке, на Кольском полуострове и т. д.). В дальнейшем они расширялись, сливались и на обширных участках сформировали мощный гранитно-метаморфический слой.

Таким образом, в конце раннего архея земная кора разделилась на участки, относительно приподнятые за счет внедрения гранитных массивов, и негранитизированные, сохранившие прежнее строение и положение.

Ядра – формы сохранности, образующиеся в результате заполнения осадком имевшейся у организма полости (внутреннее ядро) либо заполнения пустоты, образовавшейся в процессе диагенеза (внешнее ядро).

Отпечатки – формы сохранности ископаемых животных и растений, при которых сохраняются оттиски тела или его отдельного органа, скелета, растения.

Рис. 51. Коническая известковистая раковина тентакулита и ее отпечаток из силурийских известняков Цербена близ Гентина

Следы жизни – результаты жизнедеятельности любых организмов. Различают следы передвижения, следы ползания и зарывания, следы питания, к которым относятся содержимое кишечника (гастролиты) и экскременты (капролиты).

При определении времени образования и при корреляции осадочных отложений индикаторами возраста являются не все окаменелости, а только т. н. «руководящие формы».

Руководящие формы – организмы, живущие на огромных пространствах короткий отрезок геологического времени.

Руководящими формами могут быть только те окаменелости, которые отвечают следующим условиям:

•обилие особей, отчетливая морфологическая индивидуальность и большая частота встречаемости;

•малые сроки существования и региональное горизонтальное распространение, не зависящее от фациальных обстановок, фиксирующих в камне определенную среду жизни.

Из всех типов животных наибольшее стратиграфическое значение имеют представители, обитающие в водной среде и имеющие твердый панцирь или раковину. Важнейшими классическими руководящими формами среди макрофоссилий являются беспозвоночные: брахиоподы (палеозой, мезозой); иглокожие (палеозой, палеоген, неоген); трилобиты (кембрий-силур); головоногие