Крашенинников Г.Ф. Учение о фациях. Учебное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

Г.

Ф.

КРАШЕНИННИКОВ

УЧЕНИЕ

ФАЦИЯХ

ДОПУЩЕНО

МИНИСТЕРСТВОМ ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ

СССР

В КАЧЕСТВЕ УЧЕБНОГО ПОСОБИЙ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ И

ГЕОГРАФИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ

университетов

ИЗДАТЕЛЬСТВО ВЫСШАЯ ШКОЛА МОСКВА-1971

Крашенинников Г. Ф.

Учение о фациях. Учеб. пособие. M., «Высшая

школа»,

1971.

368 с. с илл.

Книга посвящена изучению происхождения

оса-

дочных толщ. Большое внимание уделено истории и

современному состоянию понятия «фация». Дается

обзор современных отложений, возникших в разных

физико-географических условиях: на поверхности су-

ши,

на морском дне и в переходных областях. Для

каждой группы отложений приводятся геологические

примеры и указываются характерные полезные иско-

паемые. Рассматриваются связи между тектонически-

ми движениями, структурами земной коры и фация-

ми.

Указываются методы обработки и обобщения ре-

зультатов генетического изучения фаций и составле-

ния фациальных и палеогеографических карт.

Учебное пособие предназначается для студентов

геологических специальностей университетов и ряда

специальностей географических факультетов. Пред-

ставляет интерес для геологов, изучающих осадочные

породы и связанные с ними полезные ископаемые.

552

2—9—3

67—71

552

К—78

К78

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ ФАЦИЯ.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ

ПОНЯТИЯ „ФАЦИЯ".

СОВРЕМЕННЫЕ

ПРЕДСТАВЛЕНИЯ

О ФАЦИИ

ГЛАВА I ПОЯВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ

ПОНЯТИЯ „ФАЦИЯ"

Появление понятия «фация». Слово фация происходит

от латинского facies. Буквально оно означает—лицо, облик.

В геологии это слово впервые употребил около 300 лет тому на-

зад датский ученый Н. Стено. Он обозначил так пачки слоев в

изученном им районе Флоренции. То, что теперь называется стра-

тиграфическим горизонтом, у него было «фацией». В таком смыс-

ле этот термин не укоренился.

Основоположником современного понимания термина «фа-

ция» справедливо считают швейцарского геолога А. Грессли

(A.

Gressly). В первой половине XIX в. он занимался изучением

Юрских гор в Швейцарии и заметил, что в отложениях каждого

стратиграфического горизонта, если его прослеживать от места

к месту, можно увидеть изменения петрографического состава

слагающих этот горизонт пород и находящихся в них органиче-

ских остатков. Например, там, где горизонт сложен известняка-

ми,

в 'нем заключены разнообразные оранизмы — кораллы,

иглокожие, мшанки, устрицы и многие другие, там, где

известняки сменяются глинистыми породами, в нем присутствует

однообразная фауна (рис.

1).

Такие наблюдения шли вразрез с

господствовавшими в то время представлениями о том, что одно-

возрастные отложения везде должны иметь одинаковый петро-

графический состав и содержать одинаковые органические остат-

ки.

Однако для Юрских гор подмеченные изменения оказались

настолько обычными, что Грессли применил даже новый для то-

го времени метод полевых исследований: кроме изучения и опи-

сания вертикальных разрезов, он прослеживал каждый страти-

графический горизонт как можно дальше в горизонтальном на-

правлении, улавливая все изменения его петрографического

состава и заключенных в нем окаменелостей. При таком подходе

ему удалось на площади распространения каждого горизонта

выделить участки, отличающиеся друг от друга составом пород

и заключенных в них органических остатков. Эти участки, сло-

женные отложениями одного возраста, но разного петрографи-

ческого состава и с разными органическими остатками, представ-

Рис. 1. Литоральные фации портландских слоев юр-

ской системы (по A. Gressly, 1840):

/ — коралловая банка с разнбй фауной — фация мелкого

моря;

2 — глинистые осадки с однообразными моллюсками —

фация более спокойных участков моря

Зилар

Рис. 2. Карта и разрез (упрощенно), показывающие распределе-

ние литоральных фаций — коралловой (сетка) и глинистой с

мол-

люсками (штриховка)— в портландских слоях района Порентру

(по A. Gressly, 1840)

ляющие собой (по выражению Грессли) «модификации» данного

стратиграфического горизонта, он назвал фациями, или обликом

отложений. Одна из карт распространения портландских слоев

юрской системы и разрез к этой карте представлены на рис. 2.

Соотношения между фациями юрских слоев в более общем раз-

резе, как они были предположены Грессли, показаны на рис. 3.

Происхождение фаций Грессли связывал с различиями в ус-

ловиях образования пород. Он пишет по этому поводу, что «мо-

дификации, как петрографические, так и палеонтологические,

обнаруживаемые стратиграфическим горизонтом на площади его

распространения, вызваны различиями местных условий и други-

ми причинами, которые и в наши дни оказывают такое сильное

влияние на распределение живых существ на морском дне. Во

Рис. 3. Предполагаемое соотношение глубин и фаций в морском бассей-

не Швейцарии (по A. Gressly, 1840):

1—литоральная коралловая и илистая фации; 2 — полупелагическая фация; 3 —

молассы (более молодые отложения)

всяком случае я нередко бывал удивлен, находя в распределении

наших ископаемых форм те же законы биологических ассоциа-

ций,

а в совокупности соответствующих петрографических и гео-

логических черт те же соотношения, как они господствуют в сов-

ременном подводном мире»Таким образом, Грессли обнару-

жил в распределении ископаемых организмов юрского возраста

черты, сходные с современными биоценозами, а в литологических

признаках заключающих их пород заметил такие закономерно-

сти,

которые имеют место на современном морском дне. Так, из-

вестняковая фация коралловых полипняков характеризует самые

мелкие участки юрского моря, а глинистая фация с лелеципода-

ми—

более глубоководные участки.

В отложениях портландских слоев верхней юры, обладающих

наиболее ясной изменчивостью, Грессли выделил ряд фаций и

среди них следующие: 1 — коралловая, особенно изменчивого

петрографического состава и с обильной разнообразной фауной;

2—

литоральная илистая с устрицами; 3 — литоральная илистая

с губками; 4 — полупелагическая и 5 — пелагическая. Две по-

следних ф,ации представлены чистыми, плотными и однородными

известняками и доломитами с редкой фауной.

В издании: Neue Denkschriften der Allgemeinen Schweizerischen

Gesellschaft fur die gesammten Naturwissenschaften. Bd II, Neuchatel,

1838,

S. 12.

Грессли удалось подметить несколько характерных особенно-

стей выделенных им фаций. Первая особенность заключается в

том, что определенному петрографическому составу пород соот-

ветствует свой особый комплекс ископаемых организмов, т. е.

существует определенная связь между составом породы и за-

ключенными в ней органическими остатками. Вторая особенность

состоит в том, что в комплексе органических остатков одной фа-

ции обычно не встречается родов и видов, характерных для дру-

гой фации, если же они и присутствуют, то в ограниченном коли-

честве. Грессли заметил также, что породы одинакового литоло-

гического состава даже на разных стратиграфических уровнях

содержат весьма сходные остатки организмов. В породах раз-

ного состава на одном стратиграфическом уровне находятся раз-

личные комплексы окаменелостей. Им сформулировано и еще

несколько положений, касающихся распределения выявленных

им фаций на площади и в вертикальном направлении. Итак,.

Грессли ввел в науку понятие о фациях, установил ряд важных

особенностей их и впервые применил сравнительный метод поле-

вых геологических исследований, полностью сохранивший значе-

ние до наших дней. Он является основоположником научной па-

леогеографии, Фундаментом для палеогеографических выводов

ему послужило выявление пространственного распределения вы-

деленных им фаций и генетическое истолкование этих фактов.

Следует отметить, что сходные мысли были высказаны неза-

висимо от Грессли и в то же время французским ученым К. Прю-

во (Const. Pruvost, 1837—1838), однако они не получили широ-

кой известности. Прюво возражал против господствовавших

представлений о постоянстве состава стратиграфических горизон-

тов на площади, он указывал, что с того времени, как на поверх-

ности Земли появились моря, должны были существовать и:

отложения рек и дельт и пляжей и т. д. Каждому пелагическому

морскому осадку должны соответствовать одновозрастные лито-

ральные и иные отложения.

В русскую науку понятие о фациях проникло во второй по-

ловине XIX в. Оно не сразу завоевало широкое признание.

Н. А. Головкинский писал по этому поводу: «Как ни проста

мысль, что в одно и то же'время в разных местах могли совер-

шаться различные процессы, но понятие о fades, это первоклас-

сное геологическое понятие, вырабатывалось чрезвычайно мед-

ленно, и мы до сих пор, в современной научной литературе, весь-

ма часто можем заметить недостаточное к нему внимание»

Сам Головкинский успешно потрудился над тем, чтобы изменить

такое положение, и в 1868 г. опубликовал работу, в которой

впервые в русской геологии практически использовал понятие

Н. А. Головкинский. О послетретичных образованиях по Волге-

в ее среднем течении. Казань, в университетской типографии, 1865, стр. 4.

Рис. 4. Фациальные изменения пермских отложений по р. Каме от р. Волги до устья р. Ик (по Н. А. Головкин-

скому, 1868—1869):

/ — мергели и глины; 2 — известняки; 3 — песчаники; 4 — линия, выше которой изображена часть разреза, выходящая по р. Ка-

ме,

а ниже — по ее притокам

о фации. Оно понадобилось потому, что изученные им отложения

пермской системы в бассейне р. Камы оказались очень непосто-

янными на площади. Они испытывают закономерные изменения

по мере движения от р. Волги на восток, вверх по р. Каме, к

Уральским горам.

На западе нижняя и средняя части разреза сложены мор*

скими отложениями, представленными известняками с разнооб-

разной фауной плеченогих и пелеципод (рис. 4). Верхняя часть

состоит из полосатых мергелей, глин и известковистых песчани-

ков,

почти не содержащих органических остатков. По мере дви-

жения на восток, вверх по р. Каме, в разрезе уменьшается роль

известняков, глины начинают появляться и внизу, а к востоку

они замещаются песчаниками. Одновременно меняется и фауна:

она становится более однообразной, начинают преобладать пе-

лециподы, а из плеченогих большое развитие получает лингу-

ла — Lingula orientalis, которая, наконец, остается единственным

представителем фауны. От района Елабуги известняки со свой-

ственным им комплексом организмов исчезают, и весь разрез к

востоку представлен почти одними песчаниками. Изменения пет-

рографического состава пород сопровождаются, следовательно,

изменениями фауны. Подобно Грессли, Н. А. Головкинский назвал

различные по составу пород и организмов комплексы одновозра-

стных отложений фациями. Он писал: «Ввиду важного значения

и проистекающей из этого необходимости часто употребляют

слово fades, Я позволяю себе руссифицировать его и писать

фация, за неимением соответствующего чисто русского слова» '..

В более общем виде изменения пермских отложений изобра-

жены на другом рисунке Головкинского, где особенно ясно ви-

ден переход чистых известняков с морской фауной плеченогих

и пелеципод сперва в песчаные известняки с редкими лингулами„

а затем в песчаники, глины и мергели с остатками наземных ра-

стений и позвоночных (рис. 5). Эта схема, составленная более-

100 лет тому назад, оказалась вполне правильной. В ней можно»

узнать в нижних песчаниках и мергелях уфимскую свиту; в из-

вестняках, выклинивающихся на восток, казанский ярус; в верх-

них мергелях и песчаниках — татарский ярус.

Известняки с разнообразной морской фауной Головкинскииг

считал относительно глубоководной морской фацией, песчаные

известняки, распространенные восточнее, рассматривал в каче-

стве опресненной прибрежной фации, а пестрые песчаники и

мергели относил к континентальной пресноводной фации. Он

правильно связывал фациальные различия петрографического,

состава пород и заключенных в них органических остатков с:

Н. А. Головкинский. О пермской формации в центральной части

Камско-Волжского бассейна, 1868. В кн.: Материалы для геологии России,,

т. I

СПб., 1869, стр. 400.

различиями в условиях образования соответствующих отложе-

ний. Причину смены фаций в пермском бассейне с запада на

восток Головкинский видел в постепенном передвижении моря

сначала с запада на восток, а затем в обратном направлении.

Такое объяснение сейчас признано всеми геологами.

После работы Головкинского термин «фация» постепенно во-

шел в геологический обиход, а понятие о фациях стало одним

из основных понятий в геологии.

Рис. 5. Строение пермских отложений в Камско-Волжском бассейне

(по Н. А. Головкинскому, 1868—1869)

Понимание фаций как генетических комплексов отложений.

В предыдущем разделе показано, что понятие о фациях было

введено в геологию для выражения изменений состава отложе-

ний определенного стратиграфического отрезка на площади его

распространения. Эти изменения вызваны различиями физико-

географических условий накопления соответствующих отложений

в разных местах морского дна или на суше.

В дальнейшем не все геологи пошли по этому пути и многие

стали применять термин «фация» для обозначения генетических

комплексов отложений, не ограничивая этого понятия конкрет-

ными стратиграфическими рамками. Иными словами, одновоз-

растность отложений перестала быть обязательным условием

при выделении фаций.

Начало такому пониманию фаций было положено во 2-й по-

ловине XIX в. швейцарским ученым М. Е. Реневье (М. Е. Re-

nevier, 1884), а затем немецким ученым И. Вальтером (J. WaI-

ther, 1893). Реневье предложил генетическую классификацию

фаций, выделив, например, среди глубоководных морских отло-

жений фации красной глины, диатомовых илов, глауконитовую

и т. д. Вальтер в монографии, посвященной геологии как исто-

рической науке, подробно разбирает и вопрос о фациях. По его

мнению, фация в общем смысле выражает связь между условия-

ми образования данной породы, ее петрографическими призна-

ками, а также заключенными в ней органическими остатками.

Отсюда вытекает и определение фации Вальтером, как «сово-

купности первичных признаков осадочной породы». Как видим,

стратиграфическая сторона (одновозрастность пород, выделяе-

мых в качестве фаций) в таком определении значения уже не

имеет.

А. А. Борисяк (1922) указывает, что учение о фациях яв-

ляется одним из краеугольных камней исторической геологии.

Он отмечает, что под фацией понимает свойства данной области

или данного участка поверхности земли (безразлично суши или

дна моря), обусловливающие определенное распределение жи-

вотных и растений; фация характеризуется определенными физи-

ческими условиями, фауной и флорой. Данное определение фации

учитывает литологический состав пород, заключенные в них

остатки организмов и физико-географические условия среды. Но

стратиграфическая сторона здесь во внимание не принимается.

Многочисленны и современные варианты такого понимания

фаций. Так, Д. В. Наливкин определяет фацию как «осадок

(горную породу), на всем своем протяжении обладающий оди-

наковым литологическим составом и заключающий в себе оди-

наковую фауну и флору»

В этом определении на первое место становится именно оса-

док (горная порода), хотя тот же автор справедливо отмечает,

что «фация — это не только осадочная порода, т. е. литологиче-

ское понятие, но одновременно определенная однородная часть

суши или дна моря, т. е. географическое или палеогеографиче-

ское понятие»

Другие исследователи отдают предпочтение физико-геогра-

фической обстановке, например Ю. А. Жемчужников с соавто-

рами (1959), хотя и у них эта обстановка тесно связывается с

соответствующими породами. Фация —это «совокупность физи-

ко-географических условий образования осадка, выраженных в

литогенетических типах, тесно связанных между собой»

, пишет

Ю.

А. Жемчужников с соавторами.

Очень ясно генетическое понимание фации выражено у

Н. М. Страхова: фация, в его определении, это «среда отложе-

Д. В. Наливкин. Учение о фациях, т. I. М. — Л., Изд-во АН СССР,

1955,

стр. 6.

Там же, стр. 7.

Ю.

А. Жемчужников, В. С. Яблоков и др. Строение и усло-

вия накопления основных угленосных свит и угольных пластов среднего карбо-

на Донецкого бассейна, ч. I. M., 1959, стр. 76.