Прошляков Б.К., Кузнецов В.Г. Литология

Подождите немного. Документ загружается.

Поэтому, например, использование термина «коллювиальная

фация» указывает не только механизм отложения вещества, но

и место, обстановку и возможные латеральные замещения дру-

гими фациями, где формируются другие генетические типы от-

ложений.

Другими словами, генетический тип определяется способом,

а фации — условиями отложения. Понятия эти хотя и близки,

но не равнозначны, что подробно рассмотрено В. Т. Фроловым

(1984 г.). Физико-химические условия — характер среды (вод-

ный или воздушный), динамика (поступательная или колеба-

тельная, стабильная или переменная), соленость воды, темпе-

ратура, газовый режим, окислительно-восстановительные и

кислотно-щелочные свойства и т. д. — определяют обстановку

накопления. Способ осаждения вещества формально не зави-

сит от условий. К примеру, хемогенный механизм осаждения

реализуется в разных условиях, но они влияют или даже опре-

деляют состав и свойства образующихся осадков. Так, в теплых

водоемах среднеокеанической солености будет осаждаться каль-

цит, а в резко засоленных — сульфаты или соли.

Наконец, генетический тип—понятие, не связанное с возра-

стом. Тот же аллювий является генетическим типом отложений

в карбоне и мелу, но аллювиальная фация — это всегда часть

отложений какого-то определенного возраста и выделяется как

фация из комплекса одновозрастных смежных, но генетически

иных отложений.

Все большее число исследователей в понятии «фация» объ-

единяют и генетические и относительно-стратиграфические пред-

ставления. Последнее, по-видимому, наиболее правильное и

перспективное не только по принципу приоритета, но и по суще-

ству, так как позволяет более подробно и полно решать генети-

ческие вопросы и проводить палеогеографические реконструк-

ции. Дело в том, что генетический смысл многих образований

может быть установлен только по соотношению их с одновоз-

растными отложениями другого фациального типа. Убедитель-

ный пример в этом отношении приводит Е. В. Шанцер: по ми-

нералогическому и гранулометрическому составу, типу слоисто-

сти и всем существующим индивидуальным признакам эоловые

пески береговых дюн озерных и морских побережий гумидно-

умеренной зоны часто практически неотличимы от барханных

песков пустынь, и лишь то место, которое они занимают среди

соседних с ними отложений, служит безошибочным критерием

отнесения их к принципиально различным фациям. В других

случаях, например, при исследовании рифов, фациальные соот-

ношения их с одновозрастными отложениями позволяют полнее

понять природу этих сооружений и способствуют их поискам.

Другими словами, выделение различных комплексов или зон

в пределах одного стратиграфического подразделения, установ-

181

Рис. 63. Блок-схема основных направлений в понимании термина «фация»

ление изменчивости — не только цель фациального анализа, но

и важнейший его метод, позволяющий проводить надежные па-

леогеографические реконструкции, в том числе в зонах, где от-

ложения этого возраста первично отсутствуют.

Таким образом происходит закономерное возвращение к пер-

воначальному понятию, наиболее комплексному и всеобъемлю-

щему (рис. 63). Естественно, что прогресс геологии за прошед-

шие более чем полтора столетия делает это понятие более

полным и несколько более широким, включающим в себя и об-

становки осадкообразования, а не только осадконакопления,

т. е. изучаются фации не только отложений, но и областей, где

они первоначально отсутствуют. Последнее не противоречит

духу понимания фации основоположником этого учения

А. Грессли.

Исходя из всего сказанного в данном учебнике под фа-

циями понимают физико-географические ус-

ловия определенного времени, отличные от ус-

ловий того же времени в соседних смежных

районах, которые (условия) находят свое вы-

ражение в характере осадков и пород или пер-

вичном отсутствии отложений. Это определение по-

казывает многозначность, диалектическую противоречивость и

диалектическое единство данного понятия. С одной стороны фа-

ции отражают обстановки осадкообразования и измен-

чивость этих обстановок. С другой — фация включает в себя

и сущность явления (условия, обстановки) и формы его

проявления (характер отложений или их первичное отсут-

ствие). Многозначность, полисемичность понятия, как справед-

ливо отметил С. И. Романовский (1977 г.) заключается и в том,

182

что оно одновременно включает как палеогеографические (ус-

ловия, обстановки), так и седиментологические (процессы, ме-

ханизмы осаждения вещества) аспекты.

Современная суть понятия «фация» отражает его систем-

ность, представление о нем, как об определенной системе со

своей внутренней организацией и структурой, и одновременно

с особыми взаимосвязями с окружающими условиями (отложе-

ниями), без которых фация, как реальность существовать не

может. Индивидуальность, обособленность фации, ее внутренняя

организация определяются специфическим для данного опреде-

ленного участка и относительно стабильным комплексом усло-

вий (температура, соленость, глубина, динамика и т. д.), обус-

ловливающим единство обстановки. Геология имеет дело с ве-

щественным выражением этих обстановок в виде относительно

однородных и устойчивых в пределах тех или иных объемов

свойств отложений — их состав, структура, текстура, цвет, ком-

плекс органических остатков и т. д., которые в совокупности со-

ставляют внутренние свойства фации как материального геоло-

гического тела.

Фации включают не только обстановки, но и их изменчи-

вость, тем самым определяются и их внешние взаимосвязи, без

выявления и изучения которых нельзя познать и сами фации.

Справедливо поэтому указание И. О. Мурдмаа (1987 г.) о том,

что подобные взаимосвязи отражают процессы обмена веще-

ства и энергии между фациями и что каждая фация имеет по-

этому своп «входы» и «выходы» вещества и энергии. Представ-

ление о фациях как системе предопределяет и методологию их

выделения и изучения.

Следует специально остановиться на вопросе об объеме фа-

ций. Существует несколько попыток регламентировать и опре-

делить объем отложений или выделить какой-то элементарный

комплекс физико-географических условий, которые отвечали бы

понятию фации. При этом ряд таких объемов отложений или

комплексов условий должен представлять собой набор фаций,

т. е. категорию более общую, чем элементарная единичная фа-

ция. В связи с этим создаются определенные иерархии со своей

соподчиненностыо (фации — сервии — нимии — формации —

у Д. В. Наливкина, фации—макрофации—формации—Л. Б. Py-

хпна и др.). Однако практически никто не смог выделить и опи-

сать элементарную, единичную фацию. И это совершенно ес-

тественно, так как в самом определении фаций объем отложе-

ний или комплекс физико-географических условий никак не рег-

ламентируются. Действительно, при исследовании крупных

стратиграфических подразделений при большом временном ин-

тервале их образования можно выделить континентальные, мор-

ские мелководные и относительно глубоководные фации и т. д.,

но нельзя установить деталей строения отложений и условий их

183

образования. Например, на карте фаций меловой системы не-

возможно показать фацию скального берега и твердого камен-

ного дна у побережья (хотя бы из-за многократных изменений

положения береговой линии), но на карте фаций нижнего альба

на относительно небольшой территории Кызыл-Кумов она пре-

красно выделяется и картируется.

Следует остановиться на широко развитом за рубежом и все

чаще используемом в отечественной литературе понятии «мик-

рофация», особенно для карбонатных отложений. Согласно

Э. Флюгелю, микрофация — это сумма всех палеонтологических

и седиментологических показателей, которые могут быть уста-

новлены в шлифах, пленках и пришлифовках. При этом образец

(шлиф, полировку и т. д.) изучают под микроскопом, бинокуля-

ром, т. е. при увеличении. Выделяют основные компоненты по-

роды (ассоциации организмов, форменные элементы, цемент и

т. д.), подсчитывают их количественное соотношение. Таким об-

разом «микрофация» практически тождественна понятию

«структурно-генетический тип породы» советских геологов.

В обоих случаях но характеру породы и содержащихся в них

органических остатков делают определенные выводы об усло-

виях ее образования в данном месте и в определенное короткое

время. Фациальный же анализ предполагает также обязатель-

ное изучение изменчивости пород («микрофаций») и соответ-

ственно изменение условий осадконакопления по площади.

В настоящее время трудно найти геологическую работу, в ко-

торой так или иначе не применялось бы понятие фации и фаци-

ального анализа. Прежде всего, учение о фациях — это естест-

венное введение и в то же время база палеогеографии — науки,

восстанавливающей распределение суши и моря в отдельные

моменты геологической истории, воссоздающей ландшафт и кли-

матические условия древних континентов, обстановки и особен-

ности былых морей и океанов. Физико-географические условия

образования осадков, реконструируемые фациальным анализом,

учитываются палеонтологами и стратиграфами при изучении ос-

татков фауны и флоры, при корреляции разрезов, а именно: точ-

ная стратификация — надежная база всех последующих геоло-

гических построений.

Велико и прикладное значение фациального анализа, ибо без

знаний условий образования осадков нельзя понять и обста-

новки формирования многих важных полезных ископаемых оса-

дочного генезиса — углей, фосфоритов, солей, руд железа, алю-

миния, полиметаллов, редких и радиоактивных элементов, рос-

сыпных месторождений золота и т. д. Литолого-фациальные и

фациально-палеогеографические карты служат научной основой

прогноза осадочных полезных ископаемых, способствуют повы-

шению эффективности их разведки и увеличению точности под-

счета запасов.

184

Особое значение приобретают фациальные исследования

в нефтегазовой геологии. Фациальное и фациально-геохимиче-

ское изучение осадочных пород позволяет выявить те отложения

и зоны их развития, которые могут продуцировать и продуциро-

вали нефть и газ, т. е. осуществлять научный прогноз перспек-

тив нефгегазоносности новых территорий, оценивать возможные

объемы генерации углеводородов, т. е. оценивать прогнозные

ресурсы, в комплексе с другими геологическими исследованиями

устанавливать в общей форме пути и направления миграции

флюидов и выделять наиболее перспективные районы.

Литолого-фациальные исследования — основа для прогнози-

рования зон развития пород-коллекторов, флюидоупоров и

оценки их качества. Детальные литолого-фациальные карты от-

дельных продуктивных пластов и пачек в пределах одного ме-

сторождения позволяют проектировать рациональную систему

разработки и способствуют увеличению коэффициента нефтеот-

дачи— важнейшего фактора повышения экономической эффек-

тивности и комплексного использования месторождений полез-

ных ископаемых. Фациальные исследования служат основой

прогнозирования и выделения многих видов неструктурных ло-

вушек (литологических, палеогеоморфологических), поиски ко-

торых в старых нефтегазодобывающих районах, где фонд струк-

турных ловушек в значительной степени исчерпан, весьма ак-

туален.

Исходя из определения фаций как обстановок, условий осад-

кообразования и осадконакопления, естественно, что их класси-

фикация строится прежде всего на основе подразделения этих

обстановок. Так, обособляются фации морских, континенталь-

ных и переходных между ними обстановок. В пределах каждой

из этих групп выделяются более дробные и детальные подраз-

деления, которые кратко рассмотрены в следующих главах.

Вопросы для самопроверки

1. Охарактеризуйте три аспекта понимания термина «фация».

2. Сформулируйте многозначность понятия «.фация».

3. В чем различия понятий «фация» и «генетический тип»?

4. Охарактеризуйте значение учения о фациях в геологии.

Глава 13

КОНТИНЕНТАЛЬНЫЕ ФАЦИИ

В современную эпоху суша, т. е. не покрытая морем часть

континентов, занимает 29,2 % общей площади земного шара,

в то время как лагуны и шельфовые моря лишь 8 %. Имеются

185

основания думать, что в течение геологической истории, по

крайней мере в фанерозое, площадь ее также сохранялась до-

статочно значительной, сопоставимой с площадью шельфовых

морей или даже большей. В то же время древних континенталь-

ных отложений в геологическом разрезе неизмеримо меньше,

чем мелководно-морских. Связано это не столько с отсутствием

или неразвитостью осадконакопления на суше, сколько с усло-

виями сохранения первичных континентальных образований, их

относительной эфемерностью. Другая особенность древних кон-

тинентальных отложений в том, что среди них установлено не-

пропорционально много водных—аллювиальных и лимнических

образований, хотя озера, болота и реки занимают лишь малую

(~2 %) часть суши. Частично это объясняется трудностями и

недостаточной разработкой проблемы выделения и надежной

идентификации субаэральных образований, но в значительной

степени и тем, что водные отложения формируются в понижен-

ных элементах рельефа и лучше сохраняются от денудации.

Специфика континентальных обстановок в том, что здесь

больше, чем где бы то ни было и в более непосредственной, от-

крытой форме сказывается влияние на осадконакопление харак-

тера тектоники и климата региона. Воздействие тектоники про-

является прежде всего через создаваемый ею рельеф. Степень

расчлененности рельефа, его контрастность обусловливают само

образование осадочного материала, дальность и формы его пе-

реноса, возможности и формы его накопления, основные особен-

ности состава отложений и прежде всего их структуру. Именно

рельеф в первую очередь определяет резкое изменение мощно-

стей континентальных отложений, их невыдержанность и измен-

чивость на коротких расстояниях, исключительную пестроту.

Столь же резко и в наиболее явном виде влияет на образо-

вание континентальных отложений климат. Он определяет фор-

мирование, мощность н тип кор выветривания и почв, степень

увлажнения, наличие и характер водных артерий и внутрикон-

тинентальных водоемов, тип и разнообразие органического

мира. Наиболее разнообразны фациальные обстановки в обла-

стях гумидного климата. В аридном климате они представлены

главным образом пустынными фациями с подчиненным значе-

нием озерных, к тому же достаточно специфических отложений,

и редкими аллювиальными образованиями, в нивальном—прак-

тически ограничены ледниковыми образованиями. Условия осад-

конакопления на суше обусловливают почти исключительно кла-

стогенный и глинистый состав образующихся здесь отложений;

другие типы пород — карбонатные, сульфатные, галоидные, же-

лезистые — образуются реже и в сугубо подчиненном коли-

честве.

Наконец, специфичен и состав органических остатков. Ос-

татки животных организмов сохраняются и встречаются обычно

186

реже, чем в морских отложениях и в отличие от последних от-

носительно чаще обнаруживаются остатки позвоночных. Зато

континентальные образования чаще содержат остатки высшей

растительности в виде углистых включений, линз и пластов

углей.

Многообразие сочетаний различного характера рельефа и

климатических условий обусловливает и исключительное разно-

образие фациальных обстановок и фациальных комплексов.

Б обобщенном виде можно выделить элювиальные, коллювиаль-

но-делювиально-пролювиальные, аллювиальные, лимнические,

ледниковые и пустынные образования.

§ 1. ЭЛЮВИАЛЬНЫЕ ФАЦИИ

Элювий — комплекс сохранившихся на месте своего образо-

вания продуктов разрушения горных пород, образующихся на

поверхности Земли под действием атмосферных агентов, почвен-

ных и грунтовых вод и жизнедеятельности организмов. Наибо-

лее типичные представители элювия — кора выветривания и ее

самая верхняя часть — почва, где в наибольшей степени про-

исходят биохимические процессы. В случае преобладания физи-

ческого выветривания элювий представляет собой комплекс раз-

пых по размеру и форме обломков материнских пород, при

активном химическом выветривании происходит не только дез-

интеграция исходных пород, но и, что значительно важнее, их

глубокое химическое и минералогическое преобразование с обыч-

ным формированием наиболее устойчивых в термодинамических

и геохимических условиях земной поверхности разнообразных

глинистых минералов.

Характерная черта коры выветривания — вертикальная зо-

нальность строения, химического и минералогического составов

(профиль коры выветривания), отсутствующая в породах иного

происхождения и обусловленная стадийностью процессов вывет-

ривания. Нижние ее горизонты (зоны) по физическим свой-

ствам, составу, текстурно-структурным особенностям обычно до-

статочно близки исходной материнской породе и связаны с ней

постепенными переходами. Верхние горизонты, особенно при ин-

тенсивном химическом выветривании, по всем этим показателям

резко отличаются от исходных пород и сложены главным

образом глинистыми минералами. Минералогический состав,

мощность, полнота развития профиля коры выветривания при

прочих равных условиях зависят главным образом от климата,

тектонического режима и рельефа. Наиболее глубокое выветри-

вание— до каолинита и даже гиббеита — происходит в тропиче-

ском климате при стабильном тектоническом режиме в условиях

приподнятого, но без крутых обрывов рельефа. В умеренном

187

климате профиль коры выветривания заканчивается гидрослю-

дами. В аридной зоне с щелочными условиями формируются

монтмориллонит, палыгорскит и др. минералы. Обычные мощ-

ности элювия изменяются от единиц до нескольких десятков

метров, в линейных порах выветривания, где инфильтрация вод

происходит по зонам дробления на большую глубину, она мо-

жет достигать нескольких сотен метров.

Таким образом, само наличие ископаемых кор выветривания

уже указывает на континентальную обстановку, а ее детальное

изучение позволяет реконструировать климатические и тектони-

ческие условия рельефа и основные происходившие тогда геохи-

мические процессы.

§ 2. СКЛОНОВЫЕ (КОЛЛЮВИАЛЬНО-ДЕЛЮВИАЛЬНЫЕ

И ПРОЛЮВИАЛЬНЫЕ) ФАЦИИ

Коллювиальные и делювиальные отложения формируются на

склонах в результате обвалов, сползания, обрушения, а также

перемещения обломочного материала дождевыми и талыми во-

дами. Их образование чаще связано с областями сухого кли-

мата и незначительного развития растительности, которая ук-

репляет склоны и предохраняет их от разрушения. В отличие от

элювия, их контакт с подстилающими породами очень резкий,

вещественный состав нередко также различен и имеет больше

сходства с залегающими выше по склону породами. При обва-

лах и осыпях более крупные обломки обгоняют мелкие, поэтому

ниже по склону располагаются нередко более грубозернистые

отложения, как бы нарушая ход обычной механической осадоч-

ной дифференциации (рис. 64). Это обстоятельство может слу-

жить одним из специфических диагностических показателей кол-

лювиальных образований. При расчлененном рельефе и крутых

склонах формируются грубые брекчии и дресвиты, при поло-

гих — более тонкие песчано-алевритовые осадки. Слоистость и

сортировка материала, как правило, отсутствуют или выражены

чрезвычайно слабо, обломки особенно в приподошвенной части

комплекса совершенно не окатаны, остроугольны. Сухость кли-

мата обусловливает частую известковистость пород. Фаунисти-

чески охарактеризованы обычно слабо. Кроме переотложенных

из более древних осадочных пород могут встречаться редкие,

обычно раздробленные остатки наземных животных и растений.

Поскольку коллювиально-делювиальные отложения в про-

цессе своего развития выравнивают существующий рельеф, их

мощность меняется очень резко и на коротких расстояниях, до-

стигая максимальных значений в долинах и впадинах; на под-

нятиях они часто полностью выклиниваются. При этом отмеча-

ются и отчетливо направленные изменения характера отложе-

188

Рис. 64. Современный коллювий.

Отчетливо видно, что крупные обломки располагаются в основании осыпи. Кавказ,

Дарьяльское ущелье

ний вверх по разрезу — общее уменьшение размерности обло-

мочного материала, появление следов окатанности, некоторой

сортировки. При достаточно полной нивелировке рельефа выше

по разрезу они нередко сменяются озерными отложениями с от-

четливой слоистостью и заметной сортировкой обломочного ма-

териала (рис. 65).

В горных и предгорных областях, где но долинам и ущельям

селевыми потоками периодически происходит резкий выброс

громадных масс обломочного материала (лишь один, вызван-

ный ливнем в марте 1938 г. грязекаменный поток вынес с гор

около г. Лос-Анджелес 11,5 млн. м

продуктов разрушения),

формируются пролювиальные отложения. Весьма характерна

плановая конфигурация и состав пролювия. В горах он имеет

полосовидное залегание, выполняет долины и сложен грубозер-

нистыми и совершенно несортированными отложениями, где

глыбы, валуны, галька и щебень в беспорядке рассеяны в суг-

линках (долино-потоковый пролювий). При выходе потока на

равнину он растекается по многим руслам, скорость течения

резко падает и образуется веерообразный в плане конус вы-

носа. По направлению от гор к долине, т. е. от вершины конуса

к его подножию структура обломочного материала изменяется

189

Pua 65. Схема залегания коллювиалыю-делювиальных отложений нижней

части красноцветной толщи нижнего титона в районе среднего течения

р. Аликоновка (окрестности Кисловодска).

1 — гранитный фундамент; отложения; 2 — коллювиально-делювиальные неслоистые,

грубообломочные и разнозернистые, 3 —озерные слоистые алевролнто-несчанистые; 4—

морские известияково-доломитовые. На врезке показано изменение медианного диа-

метра (Md), мм н коэффициента отсортированности (So) по разрезу — коллювиально-

делювиальные отложения по сравнению с озерными более грубозернисты и значи-

тельно хуже отсортированы

от гальки и щебня с песчано-глинистым заполнением (фангло-

мераты) до более тонких и отсортированных осадков лёссовид-

ных супесей и суглинков. По окраинам конусов в условиях вы-

равненного рельефа образуются соры, а иногда заболачивание

с формированием торфяников. Выбросы обломочного материала

происходят не постоянно, спазматически, поэтому такое осадко-

накопление получило название событийного (event stratifica-

tion). Комплекс отложений каждого выброса отделен от ниже-

лежащего поверхностью перерыва, нередко с почвенным покро-

вом. Все это ведет к появлению в разрезе грубой неясной

слоистости — событийной цикличности с уменьшением размер-

ности обломков к кровле. При этом характерны резкие колеба-

ния мощностей, состава и внутренней структуры отдельных цик-

литов, нередко срезание их друг другом, причем различное по

величине в разных частях конуса.

Отдельные конуса выноса сливаются в сплошной предгор-

ный пролювиальный пояс длиной до нескольких сотен километ-

ров и шириной до 100 км. Мощность пролювия в таких поясах

достигает нескольких сотен, а иногда и тысяч метров.

Фауна в коллювиально-делювиальных и пролювиальных от-

ложениях чаще переотложена из материнских пород. Собствен-

190