Крашенинников Г.Ф. Учение о фациях. Учебное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

замком, сложенную весьма полным комплексом осадков олиго-

цена и миоцена. Для нее очень характерно постепенное умень-

шение углов падения слоев при переходе от более древних слоев

к более молодым. Так, падение слоев пород олигоценового воз-

раста ( майкопские слои) 65—80°, а мэотического яруса миоцена

40—45°.

Такое увеличение интенсивности складчатости с глуби-

ной сопровождается изменениями мощности и литологических

особенностей отложений.

Мощность отложений третичного возраста достигает наиболь-

ших значений вдоль оси мульды, уменьшается на крыльях и до-

стигает минимума на сводах соседних антиклиналей. В централь-

ных частях мульды мощность миоценовых отложений в два-три

раза больше, чем на крыльях. При накоплении осадков в про-

гибающейся синклинали уменьшение мощности всей толщи к сво-

ду антиклинали происходит, вероятно, не только в результате

уменьшения толщины отдельных (или всех) слоев, но и вслед-

ствие первичного выклинивания в этом направлении отдельных

тонких (сантиметровых) прослоев, не нарушающего общей не-

прерывности всей толщи.

Увеличение мощности в синклинальных прогибах происходит

и другим путем: в результате соскальзывания, оползания осадков

с крыльев. Н. С. Шатский приводит ряд примеров подобных на-

рушений миоценовой толщи, обязанных своим происхождением

сползанию осадков.

Причиной уменьшения мощности осадочных толщ на крыльях

и в сводах антиклиналей является выпадение отдельных частей

разреза в результате размыва или перерывов в осадкообразова-

нии на положительных элементах структуры. Эти явления вызы-

вают местные несогласия на антиклиналях, в то время как в со-

седних синклиналях имеется непрерывный разрез.

Изменения мощности отложений сопровождаются изменения-

ми литологических признаков. Так, один из горизонтов сармата

представлен внутри мульды слоистыми глинами и мергелями.

Ближе к соседней антиклинали в этом горизонте появляются про-

слои глинистых песков и песчаников и внутриформационные кон-

гломераты. Галька конгломератов плохо окатана, угловата, со-

стоит из песчаников, мергелей, доломитов и аргиллитов меловых

и палеогеновых свит, слагающих ядро антиклинали. Эти факты

указывают на то, что в сарматский век свод складки был поднят

выше уровня моря и подвергался размыву. Аналогичные слои

конгломератов и песчаников встречены и в других местах по пе-

риферии крупных антиклиналей. Состав галек конгломератов за-

висит от состава тех более древних пород, которые принимают

участие в сложении прилежащих антиклиналей.

Мэотический ярус рассматриваемой территории иногда пред-

ставлен своеобразными брекчиевидными доломитами. Почти

всегда они слагают крылья антиклиналей. В глубоких мульдах

и на периклинальных окончаниях антиклиналей они чаще отсут-

ствуют. В ряде разрезов видно, что брекчиевидные доломиты

вниз по падению переходят в толщу глин с отдельными глыбами

и щебнем доломита, причем раздробленность их уменьшается

по мере удаления от антиклинальных гребней. Брекчиевидные до-

ломиты образовались, по-видимому, в результате раздробления

пластовых доломитов подводным соскальзыванием, а также пу-

тем вымывания из них на положительных элементах подводного

рельефа глинистых частиц и вторичного цементирования облом-

ков доломитовым же веществом.

Особенности залегания мощных пластов угля. В угольных

месторождениях, связанных с подвижными платформенными об-

ластями, иногда присутствуют пласты угля большой мощности

(десятки, а иногда и свыше сотни метров толщиной). Примером

может служить Челябинский угольный бассейн. Там мощные

угольные пласты известны в нескольких местах.

В Центральном месторождении на поверхность выходит уголь-

ный пласт мощностью до 18 м, причем толщина глинистых про-

слоев в этом пласте весьма незначительна. Наибольшей мощ-

ностью угольной массы пласт обладал на выходах к дневной

поверхности. По мере погружения общая мощность пласта увели-

чивается; это происходит в связи с вклиниванием в него слоев

глинистых пород. Мощность угольной массы уменьшается.

Южнее расположено Коркинское месторождение. Главное

богатство его — мощный, сложно построенный угольный пласт,

полная мощность которого достигает 200 м, причем на долю чи-

стого угля приходится больше 50% этой массы. В направлении

падения пласта общая мощность его неуклонно увеличивается.

Происходит это за счет вклинивания в него прослоев песчано-

глинистых пород. Мощность пачек чистого угля при этом умень-

шается вследствие расщепления мощной угольной зоны на боль-

шое число самостоятельных угольных пластов. Чем дальше к се-

веру, тем сильнее они расходятся друг от друга.

После максимального погружения в районе центра мульды

слои вновь испытывают поднятие. Но поднятие слоев не сопро-

вождается сближением угольных пачек, а, наоборот, продолжа-

ется их расхождение (рис. 74). В результате в северной части

месторождения на поверхность выходит не один мощный слож-

ный пласт, а большое число самостоятельных пластов сравни-

тельно небольшой мощности, разделенных мощными пачками

песчаников, алевролитов и глинистых пород.

Аналогичные примеры расщепления по падению мощных

угольных пластов известны в ряде месторождений на Кавказе,

в Забайкалье, а также и за границей, например во Франции, где

это еще в прошлом веке было подробно описано и изучено гео-

логом Г. Файолем.

Происхождение расщеплений следующее. Существуют две

важные причины, влияющие на рост торфяника: поступление тер-

ригенного материала со стороны и опускание почвы торфа. На-

растание торфа возможно, если терригенного материала посту-

пает немного. При значительном приносе минеральных частиц

рост торфяника прекращается и он оказывается погребенным

под слоем обломочного осадка. Кроме того нужно, чтобы уро-

вень грунтовых вод совпадал или почти совпадал с поверхностью

торфа. Наращивание торфа в высоту возможно только при уело-

. Рис. 74. Расщепление мощных угольных пластов в Коркинском и

Еманжелинском месторождениях Челябинского бассейна (по

Г. Ф. Крашенинникову, 1957):

/ — покровные отложения; 2— продуктивная толща; 3 — скважины

вии, что этот рост компенсируется погружением почвы, вследст-

вие чего поверхность торфяника продолжает оставаться на уров-

не грунтовых вод. Как только опускание прекратится, торфяник

будет осушен и дальнейшего роста не будет. Если интенсивность

погружения превзойдет скорость роста, то торфяник окажется

затопленным, что опять-таки вызовет прекращение его развития.

И только поднятие почвы или заполнение возникшего водоема

обломочным материалом до его поверхности вновь создадут ус-

ловия, благоприятные для развития нового торфяника.

Предположим теперь, что область, в которой происходит на-

копление торфа, испытывает неравномерные опускания; одна

часть погружается медленно, другая значительно быстрее

(рис.

75). В таком случае в одной части будет происходить не-

прерывный рост торфяника, а в другой части (вследствие более

интенсивного погружения) торфяник окажется затопленным и

накопление органического вещества сменится накоплением обло-

мочных осадков. Если быстрое опускание приостанавливается, то

через некоторое время депрессия оказывается заполненной обло-

мочным материалом (см. рис. 75, нижняя схема). После этого

болото вновь захватит весь участок. Отметим, что такое объяс-

нение механизма расщепления угольных пластов было дано еще

во второй половине прошлого века Ч. Ляйелем (1878).

Угольные месторождения рассматриваемого типа представля-

ли собой в эпоху накопления угленосных толщ сравнительно ог-

раниченные по площади котловины среди возвышенных и иногда

даже горных областей. В этих условиях погружение вызвало не-

медленное заполнение возникшей депрессии обломочными про-

Рис. 75. Схема, поясняющая происхождение расщепления угольного

пласта (по Боумену, из Ч. Ляйеля, 1878)

дуктами размыва окружающих возвышенностей. Тот факт, что

расщепление происходит по падению пластов, т. е. вниз от земной

поверхности, свидетельствует о том, что современная складчатая

структура была уже заложена во время осадконакопления. Уже

в то время, следовательно, антиклинальные поднятия были уча-

стками, опускавшимися медленнее, поэтому на них мог устойчиво

развиваться торфяник, а синклинальные структуры были участ-

ками, испытывавшими более сильное опускание, и там поэтому

развитие торфяника временами прерывалось затоплением и на-

капливались обломочные осадки — пески и глины.

Фации и разрывные нарушения. Разный состав пород по обе

стороны тектонических разрывов — явление обычное. Чаще все-

го это объясняется тем, что в результате разрыва на одинако-

вом уровне оказались породы разного возраста. Эти различия,

следовательно, не есть фациальные изменения. Но иногда уста-

навливается зависимость между фациями и тектоническими на-

рушениями разрывного характера — сбросами и надвигами. Эта

зависимость выражена в тех случаях, когда разрывы имели дли-

тельное развитие и были выражены в рельефе (наземном или

подводном) области осадконакопления. При этом линии сбросов

и надвигов могут разделять одновозрастные, фациально разные

породы. Такой случай, например, описан Е. А. Головиным (1959)

в Северном Тянь-Шане, где во всех горизонтах палеогена, раз-

витых в районе одного из разломов, наблюдаются фациальные

различия по обе стороны разлома. При этом блок к северо-во-

стоку от разлома был приподнят по отношению к юго-западному

блоку, где развиты более глубоководные отложения.

Иногда при пологих надвигах и шарьяжах происходит сбли-

жение одновозрастных, фациально различных зон, которые пер-

воначально (при осадконакоплении) располагались далеко друг

от друга.

Фации и складки геосинклинальных областей. Для геосин-

клинальных областей характерны складки линейного типа. При-

мерами являются складчатые структуры Большого Кавказа и

Урала. Линейная складчатость развивается обычно после осад-

кообразования, а поэтому в геосинклинальных толщах обычно не

удается подметить связи между фациальными изменениями и

отдельными складками.

В Рурском бассейне давно уже было замечено увеличение ин-

тенсивности линейных складок с глубиной, на основании чего

был сделан вывод об одновременности складчатости Рурского

бассейна с осадконакоплением. Впоследствии было доказано, что

изменение характера складок на глубине связано там с дисгармо-

ничным характером складчатости.

Детальные наблюдения изменения состава и строения разре-

зов в некоторых районах линейной складчатости Донецкого бас-

сейна позволили обнаружить, что заложение этой складчатости

происходило уже во время осадконакопления (Белоконь, 1966,

Михалев, 1968). Вероятно, что тщательные исследования позво-

лят обнаружить такие же особенности и в других областях ли-

нейной складчатости геосинклиналей.

ГЛАВА XXVII СВЯЗЬ ФАЦИЙ

С КРУПНЫМИ СТРУКТУРНЫМИ

ЭЛЕМЕНТАМИ ЗЕМНОЙ КОРЫ

Основные структурные формы земной коры — платфор-

менные и геосинклинальные области. Иногда выделяют в каче-

стве третьего структурного элемента краевые прогибы. В свою

очередь платформенные области неоднородны по внутренней

структуре и в них различают щиты и плиты, в пределах плит —

антеклизы и синеклизы.

В геосинклинальных областях крупными структурными эле-

ментами служат антиклинории и синклинории. В краевых про-

гибах выделяют край, обращенный к платформе, и край, обра-

щенный к складчатому сооружению (к геосинклинали).

Все структурные элементы обладают разным характером тек-

тонических движений. Это находит выражение в осадочных тол-

щах. Естественно, что для выявления фациальных различий

глежду крупными структурными элементами земной коры иссле-

дование необходимо проводить на большой площади и на значи-

тельных стратиграфических интервалах.

Связь фаций с крупными платформенными структурами. В

разрезе осадочного чехла Русской платформы можно видеть мно-

го примеров связи фаций с крупными структурными элементами.

Так, на южном склоне Балтийского щита распространены кем-

брийские и ордовикские отложения. В нижней части последних

присутствует горизонт, известный под названием диктионемовых

сланцев (верхняя часть пакерортских слоев). Диктионемовые

сланцы и сопутствующие им песчано-алевритовые породы обра-

зовались в обстановке морского пролива, ориентированного в

пределах прибалтийских республик приблизительно широтно.

Северный берег его находился в районе современного берега

Финского залива (Давыдова и Гольдштейн, 1960). Детальные

карты распределения фаций, составленные для хорошо увязан-

ных на площади отдельных пачек, позволяют ясно видеть пере-

ходы более глубоководных глинистых отложений (собственно

диктионемовые сланцы) в алевритовые, а затем и в песчаные

более мелководные осадки. Берега ордовикского пролива распо-

лагались в области наиболее приподнятых частей Балтийского

щита, в районе к северу и востоку от Ботнического залива. По-

ложение пролива приблизительно соответствует Балтийской ши-

ротной синеклизе, установленной Н. С. Шатским.

Отложения средне- и верхнедевонского возраста широко раз-

виты в северо-западной части Русской плиты, где выходы их на

поверхность слагают обширную площадь девонских пород, изве-

стную под названием «Главного девонского поля». Фациальные

соотношения в этом районе исследовались многими авторами.

При этом выяснилось, что породы девонского возраста испыты-

вают на всей этой площади закономерные фациальные измене-

ния. Сущность их заключается в том, что по мере движения к

югу и западу происходит постепенное вытеснение континенталь-

ных красноцветных отложений сначала прибрежными, а затем

и морскими отложениями. Легко видеть, что эти изменения про-

исходят в направлении погружения Балтийского щита. В отло-

жениях верхнего девона появляются морские фации, а там, где

фундамент поднимается к поверхности, в разрезе начинают по-

являться континентальные фации, которые, наконец, вытесняют

морские (Геккер, 1940).

Породы каменноугольного возраста на Русской платформе, и

в частности нижнекаменноугольные, дают также хороший при-

мер соотношений фаций и крупных тектонических структур. Так,

например, доказано, что в ранневизейское время области Бал-

тийского и Украинского щитов, а также район Воронежского мас-

сива были повышенными участками рельефа и частично служили

источниками сноса обломочного материала. Погруженные струк-

турные элементы Русской платформы, Прикаспийская синеклиза

и область, примыкающая к Предуральскому краевому прогибу,

были территорией, занятой морским бассейном. На остальной

площади Русской платформы была низменная суша, на которой

местами происходило накопление угленосных отложений. Угле-

носные отложения накопились в палеогеографической обстанов-

ке обширной дельтовой равнины, причем река, формировавшая

дельту, стекала со стороны Балтийского щита (М. С. Швецов,

1938).

Интересные соотношения выявлены для раннемелового вре-

мени в Предкавказье (рис. 76). Как можно видеть на разрезах,

в крупных синклинальных структурах наблюдается гораздо более

мощный разрез, чем на примыкающих к ним антиклинальных

поднятиях. Таким образом, и в районах, примыкающих к аль-

пийским складчатым системам, имеют место такие же в принци-

пе соотношения, как и в более древних структурных зонах.

В «Атласе литолого-палеогеографических карт Русской плат-

формы и ее геосинклинального обрамления» (1960—1962) можно

найти много примеров подобного рода зависимости.

Не всегда связь фаций со структурами оказывается такой

простой и очевидной, как в приведенных примерах. Нередко эта

зависимость оказывается весьма сложной. Причин, осложняю-

щих эти соотношения, много. Например, не всегда развитие

крупных структур идет по одному плану. Известны случаи ко-

ренной перестройки этого плана, а следовательно, и режима ко-

лебательных движений. При этом происходит «инверсия текто-

нического режима» (В. В. Белоусов, 1962; В. Е. Хаин, 1964).

На облик отложений оказывает влияние не только режим ко-

лебательных движений, но и другие факторы, в частности ско-

рость поступления осадочного материала, которая может в одних

случаях опережать тектоническое опускание местности, в других

случаях — отставать от него, а в третьих — полностью компен-

сировать погружение. В качестве примера более сложных соот-

ношений рассмотрим условия, существовавшие в Донецком ка-

менноугольном бассейне и примыкающих к нему территориях в

среднем карбоне.

Фациальные соотношения в Донецком бассейне. Структурное

положение Донецкого бассейна довольно сложное. Донецкий бас-

сейн в каменноугольном периоде был краевым прогибом герцин-

ской геосинклинальной области, располагавшейся южнее. Снос

Рис. 76. Разрезы бассейна осадконакопления в Центральном Предкавказье к концу нижнемелового времени (по

Е. М. Серегину, из Е. Е. Милановского и В. Е. Хаина, 1962):

/ — известняк; 2 — песчаник; 3 — алевролит; 4 — глина; 5 — граница размыва; 6 — палеозойские отложения; 7 — интрузивные

кристаллические породы; 8 — опорные и разведочные скважины

осадочного материала происходил в Донецкий прогиб главным

образом с юго-запада.

Краевые прогибы в эпоху активного развития интенсивно

прогибаются. В это время в них накапливаются осадочные толщи

огромных мощностей. В жизни Донецкого прогиба такая эпоха

приходится на средней карбон. Мощность среднекаменцоуголь-

ных отложений там около 5 км. Это морские, лагунные, дельто-

вые и континентальные (главным образом аллювиальные) отло-

жения, чередующиеся в циклической последовательности.

Днепробско-Донецкая Воронежская

Донецкий прогиб

синеклиза антеклиза

Рис. 77. Фациальные изменения угленосной формации Донецкого бассейна

к северу (по Г. Ф. Крашенинникову, 1957):

/ — глинистые породы; 2 — угли; 3 — известняки; 4 — песчаники; 5 — докембрийский

фундамент. Обстановки осадконакопления: 6 — морские; 7 — болотные; S — континен-

тальные

К северу, на левобережье реки Северский Донец, там, где про-

гиб переходит на платформу, уменьшение опускания ясно выра-

жено сокращением мощности среднекаменноугольных отложе-

ний до 1 км и меньше. Казалось бы, что это должно сопровож-

даться соответствующим изменением фаций в направлении

увеличения роли континентальных отложений. На самом деле

происходит увеличение роли морских отложений (рис. 77).

Такое «несоответствие» с режимом тектонических движений

вызвано, вероятно, тем, что в краевом прогибе интенсивное опу-

скание компенсировалось не менее интенсивным накоплением

осадков. Поэтому и сохранялась обстановка низменной примор-

ской равнины, то затоплявшейся неглубоким морем, то превра-

щавшейся в заболоченную низменность, то покрывавшейся реч-

ными осадками. Севернее, где прогибание было слабее, осадоч-

ного материала поступало гораздо меньше. Прогибание не

компенсировалось осадками; в результате устойчиво сохранялась

палеогеографическая обстановка моря.

Еще дальше на север, где начинается склон Воронежской ан-

теклизы, в отложениях появляются признаки угленосности, сви-

детельствующие о континентальном режиме. Это и естественно,

так как на антеклизах господствует режим восходящих движе-

ний, а если бывают опускания, то обычно незначительные по

амплитуде и захватывающие относительно непродолжительные

отрезки времени.

Связь фаций с крупными структурами геосинклинальных об-

ластей. В геосинклинальных областях редко удается заметить

связь фациальных изменений с отдельными складками. Но поло-

жение меняется, как только мы обращаемся к крупным тектони-

ческим формам: антиклинориям и синклинориям. В них она вы-

ражена довольно отчетливо. Наблюдать связь фациальных из-

менений со структурами часто трудно в силу интенсивной

складчатости и связанной с этим запутанностью стратиграфиче-

ских соотношений. Тем не менее иногда это возможно.

На Северном Урале среди известняков девонского возраста

есть месторождения бокситов. Одно из них — месторождение

«Красная Шапочка». Оно подчинено крупной антиклинальной

структуре, названной Петропавловским поднятием (Пейве, 1947).

Поднятие расположено во внутренней части геосинклинальной

области Урала и представляет собой длительно развивающуюся

структуру. К ней приурочены мощные толщи предположительно

рифогенных известняков, в которых на одной из поверхностей

перерывов и располагаются главные бокситовые залежи. Пет-

ропавловское поднятие в силуре и девоне было относительно уз-

ким подводным гребнем. К западу и востоку от него располага-

лись синклинории, в которых шло накопление терригенного ма-

териала, а также продуктов вулканической деятельности.

По поводу структурного положения бокситовой полосы Се-

верного Урала существует и другая точка зрения. Некоторые ис-

следователи считают, что бокситоносные известняки располага-

ются на склоне геосинклинального прогиба. К востоку находится

глубоко прогнутый синклинории с мощными толщами полимик-

товых песчаников и вулканических продуктов; к западу область

рифовых известняков сменяется зоной накопления относительно

маломощных континентальных кварцевых песчаников и морских

известняков и доломитов; эта зона служит уже переходной к

структуре Русской платформы (Гарецкий, 1960). Какая из этих

точек зрения наиболее верная, судить пока трудно, одно неоспо-

римо:

и в том и в другом случае отмечается связь фаций со

структурами.

На Северном Кавказе и в Закавказье широко распростране-

ны отложения юрского возраста. Местами они представлены

континентальными и прибрежными генетическими типами и со-

держат каменные угли. Расположение угленосных площадей в

значительной степени определяется структурным положением.

Например, Ткибульское месторождение в Закавказье располага-

ется на крыле крупной, имевшей длительное развитие, Окрибской