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

Подождите немного. Документ загружается.

ляюг возможность формирования одиночных рифов. Кроме того

на характер рифов, их высоту и плановую конфигурацию, осо-

бенности строения коллекторов и их распределение в теле рифа

в большой степени влияют сами рифостроящие организмы, их

систематический состав, разнообразие таксонов, специфика их

роста и развития в различных эколого-морфологических зонах,

т. е. наряду с лито- и морфогенезом приходится учитывать и

биогенетические проблемы.

Именно на примере рифов можно показать специфику мор-

фологического направления системного анализа палеогеомор-

фологических ловушек. В рифах наиболее отчетливо видно, что

морфология ловушки, а также характер рифового резервуара

предопределяется диалектическим сочетанием, взаимосвязью и

взаимообусловленностью процессов морфо- и литогенеза, жиз-

недеятельностью организмов. Понять их можно только с по-

мощью комплексного системного анализа тектоники (действую-

щей опоcредственно через рельеф и непосредственно — темпом

тектонического прогибания), фаций (климатических и гидро-

логических характеристик бассейна) и биотических факторов.

Уже на стадии прогноза при генетическом подходе можно пред-

полагать развитие тех или иных морфолого-генетических типов

рифов. Появление первых данных бурения или достоверных

геофизических материалов, подтверждающих предполагаемый

тип, позволяет на основе морфологии, учитывая накопленные и

систематизированные по этому вопросу данные, прогнозировать

тип ловушки и природного резервуара и более эффективно ве-

сти разведочные работы, более достоверно считать запасы. Так

для одиночных куполовидных рифов характерна относительно

простая конусовидная в сечении морфология ловушки и приуро-

ченность наилучших коллекторов к центральной части массива.

Одиночные плосковершинные и атолловидные рифы характери-

зуются относительно простой морфологией ловушки, но слож-

ным характером резервуара, в котором зоны улучшенных кол-

лекторских свойств сдвинуты к периферии массива, а его

центральные части могут быть и не проницаемы. Наконец, асим-

метричные рифовые системы имеют сложную морфологию ло-

вушки и сложное распределение коллекторов, зона распростра-

нения которых сдвинута к крутому, обращенному к открытому

морю склону.

Вопросы для самопроверки

1. Охарактеризуйте основные фации, где накапливается органическое ве-

щество в повышенных количествах.

2. В каких фациях накапливается сапропелевое и в каких гумусовое

органическое вещество?

3. Перечислите принципы выделения и классификации геохимических

фаций.

11 Заказ № 1133

321

4. Каково соотношенпс понятий «фация» и «геохимическая фация»?

5. Приведите принципы и методы использования фациального анализа

при поисках и разведке палеогеоморфологических ловушек.

Глава 19

ОСАДОЧНЫЕ ФОРМАЦИИ

§ 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И СОДЕРЖАНИЕ

ПОНЯТИЯ «ФОРМАЦИЯ»

Начало учения об осадочных формациях относится к сере-

дине XVIII в., когда Г. X. Фюхсель ввел понятие о горных се-

риях, которые объединяют комплексы пластов, образовавшихся

друг за другом при одинаковых условиях, причем каждая се-

рия соответствует определенной эпохе в истории Земли. Само

слово «формация» появилось в работе А. Г. Вернера и обозна-

чало ассоциацию определенных типов горных пород, которые

могут повторяться в разные геологические эпохи. Пo Ч. Лайелю

название формация выражает в геологии всякую группу по-

род, имеющих нечто общее по происхождению, времени обра-

зования или составу. Так говорилось о слоистых и неслоистых,

пресноводных и морских, водных и вулканических, древних и

новых, металлоносных и неметаллоносных формациях.

Таким образом, термин, особенно у Г. X. Фюхселя, имел и

литологический и стратиграфический смысл. Такая двойствен-

ность объясняется тем, что в Западной Европе, где возник тер-

мин, некоторые литологически специфичные образования, на-

пример писчий мел или терригенные отложения с большим ко-

личеством пластов угля, оказались действительно одновозраст-

ными (соответственно верхнемеловыми и средне-верхнекаменно-

угольными). Однако с развитием палеонтологического метода

и особенно расширением географических рамок исследования

за пределы Центральной Европы выяснилось, что одновозраст-

ные отложения могут иметь совершенно различный состав и

строение, в то время как однотипные образования нередко раз-

новозрастные. Поэтому термин «формация» потерял стратигра-

фический смысл, что и было закреплено решениями II сессии

Международного геологического конгресса (Болонья, 1881 г.),

где рекомендовалось пользоваться этим термином для обозна-

чения комплекса пород, рассматриваемых с точки зрения их

происхождения или способа формирования.

Лишь в США временное значение сохранилось и форма-

ция— единица стратиграфической шкалы. Поэтому возникаю-

щие иногда попытки определить формацию как совокупность

.322

комплекса осадочных тел, занимающих всю площадь осадоч-

ного бассейна, представляет собой возврат к сугубо страти-

графическому пониманию термина. Более того, в отличие от

литологически определенной толщи, в единую формацию оказы-

ваются объединенными одновозрастные, но принципиально раз-

личные по составу, строению, механизму и условиям образо-

вания, а также тектоническому положению отложения. При

этом, например, для океана — единого бассейна, в одну форма-

цию придется объединить турбидиты, пелагические абиссаль-

ные глины, рифовые, бентоногенные и планктоногенные карбо-

натные образования, кремнистые (радиоляриевые и диатомо-

вые) и другие отложения.

Важным этапом в развитии учения об ассоциациях осадоч-

ных горных пород была VI сессия Международного геологиче-

ского конгресса 1894 г. Э. Реневье считал формациями геоло-

гические образования, генетически существенно отличающиеся

друг от друга (например формации морские, пресноводные),

в то время как фации обозначают по его мнению детали обста-

новки формирования (например фации мела, дельтовая и реч-

ная). При таком палеогеографическом подходе формация ока-

залась комплексом фаций. Второй аспект понимания формаций

был изложен М. Бертраном, который установил, что некоторые

формации: моласса, флиш, блестящие сланцы (аспидная фор-

мация в современном понимании)—соответствуют определен-

ным стадиям развития геосинклинали. Он показал геотектони-

ческую обусловленность формирования индивидуальных лито-

логических комплексов и связь их с определенными этапами

развития. Этим было положено начало историко-генетическому

направлению учения о формациях.

В настоящее время сложилось три главных подхода в уче-

нии о формациях. Первый берет начало с представлений Э. Ре-

невье о формациях, как комплексах фаций, и рассматривает

формацию как сообщество фаций, отражающее и определен-

ную физико-географическую обстановку (ландшафт) и соот-

ветствующий ей тектонический режим. Другими словами, если

в учении о фациях влияние тектоники рассматривается как

один из факторов, причем далеко не главный, то в учении

о формациях тектонический фактор становится в один ряд

с палеогеографическим, причем он в значительной мере опре-

деляет и палеогеографию и прежде всего рельеф.

Второй подход развивает представления М.Бертрана о фор-

мациях, как историко-генетических единицах, связанных своим

образованием с определенными стадиями тектонического раз-

вития земной коры.

Третий подход отражен в работах Н. С. Шатского, Н. П. Хе-

раскова и их школы. Под формацией они понимали естествен-

ные комплексы (сообщества, ассоциации) горных пород, от-

11*

323

дельные члены которых (породы, слои, отложения) парагене-

тически связаны друг с другом как вертикально, так и лате-

рально. При этом особенно указывалось, что выделение форма-

ций должно проводиться лишь на основе закономерного сона-

хождения (парагенеза) пород, как единственного объективного

критерия, так как другие моменты — происхождение, связь

с определенными структурами и этапами их развития — лишь

субъективные выводы.

Однако, несмотря на подчеркнуто негенетический подход,

упор на объективность и изучение формаций как только фак-

тически наблюдаемых пород, их ассоциаций и соотношений,

в своих конкретных исследованиях, многие из которых стали

уже классическими, представители этой школы активно ис-

пользовали генетические представления. Прежде всего, сама

классификация формаций проводилась на тектонической ос-

нове, т. е. заранее оказывалась генетической (выделялись, на-

пример, платформенные геосинклинальные и орогенные фор-

мации). Кроме того, формации были не только, и часто не

столько объектом исследования, но и его важнейшим инстру-

ментом, так как само выделение и изучение формаций не само-

цель, а проводилось именно для выяснения физико-географиче-

ских и тектонических условий образования этих комплексов и

служило важнейшим методом тектонического районирования и

палеотектонического анализа.

В настоящее время большинство исследователей указывает,

что эти подходы к формациям отражают, во-первых, область

геологической науки, в которой работают те или иные исследо-

ватели, и, во-вторых, определенные стадии познания форма-

ций, последовательный все более широкий охват разных сто-

рон формации, все более комплексный и в то же время глу-

бокий их анализ. Естественно, что литологи уделяют больше

внимания составу и строению формаций, тектонисты — их текто-

нической позиции, специалисты в области палеогеографии —ус-

ловиям их образования. Ясно также, что изучение состава и

строения осадочных толщ, обособление каких-то крупных есте-

ственных породных тел — ассоциаций пород — лишь первый

этап их изучения, а выяснение тектонических и палеогеографи-

ческих условий их формирования — следующий «генетический»

уровень знаний.

Наконец, более высокий этап познания — выяснение общих

закономерностей образования формаций, их смены в простран-

стве и времени, использование полученных знаний в геологи-

ческом анализе. Вместе с тем подобное разделение на этапы

носит нередко скорее методический характер, ибо в практике

исследования диалектически постоянно сочетаются и описа-

тельные и генетические аспекты. Без хотя бы гипотетического

представления о генезисе, нельзя целенаправленно отделять

324

толщи друг от друга и плодотворно изучать их. Само же это

изучение позволяет более глубоко понимать их положение и

происхождение.

Несмотря на различие подходов общим является признание

того, что формация: 1) естественное геологическое тело, кото-

рое выделяется в строении осадочной оболочки, обладающее

относительно устойчивыми показателями состава и строения;

2) категория историческая, т. е. образование единой эпохи

(длительность образования может быть различна), причем по-

добные тела могут устанавливаться в разрезах разного возра-

ста и на разных, хотя и определенных, участках земной коры;

в большинстве случаев признается, что понятие это и генети-

ческое.

Хотя принципы определения и характеристики формаций

у разных исследователей достаточно разнообразны, наиболее

важные моменты общие. Как правило выделение формаций

производится на основе трех основных групп признаков: петро-

графического состава и характера строения комплекса отложе-

ний (набора и разнообразия пород, особенностей слоистости,

симметрии или асимметрии строения в вертикальном и лате-

ральном направлениях и т. д.); физико-географических усло-

вий накопления материала; тектонической обстановки образо-

вания, определяемой как приуроченностью к тем или иным круп-

ным тектоническим структурам, так и связью с определенными

этапами развития последних. Одно из удачных определений

формации, учитывающее все приведенные выше моменты, дано

В. Е. Хаиным (1973 г.): «Формация — это естественное и зако-

номерное сочетание... горных пород (осадочных, вулканоген-

ных, интрузивных), связанных общностью условий образования

и возникающих на определенных стадиях развития основных

структурных зон земной коры».

Формация тем самым является сложной природной систе-

мой, обладающей целостностью, индивидуальностью, автоном-

ностью. Формация — это новый уровень организации материи,

изучаемый геологической наукой. Если минерал — это уровень

организации химических элементов, горная порода — уровень

организации минералов, то формация — уровень организации

горных пород. Но каждый новый уровень организации не

есть простая сумма предшествующих. Поэтому и формация,

это не просто набор или ассоциация горных пород, но ассоциа-

ция закономерная, причем эта закономерность обусловлена оп-

ределенной общностью условий образований, которая (общ-

ность) в свою очередь определяется единством и специфич-

ностью тектонического режима и климата.

О несводимости формации к простой ассоциации пород

наглядно свидетельствует приводимый В. Т. Фроловым при-

мер с такой классической формацией, как флиш. Последний

.325

бывает терригенным, песчаным (по составу граувакковым, арко-

зовым, кварцевым, и т. д.), грубообломочным, глинистым, вул-

каногенным, карбонатным, кремневым, т. е. петрографически

очень разнообразным. Отсюда парагенез пород еще не опре-

деляет сущность флиша как формации. Эта сущность больше

выражается особенностями строения, в частности градацион-

ной цикличностью, однако последняя в близком варианте

встречается и в молассе. Флиш как формация определяется

не только набором пород и их закономерным, в данном случае

циклическом сочетанием, но и набором или парагенезом гене-

тических типов отложений и обстановкой среды осадконакоп-

ления, т. е. фацией. Среди генетических типов обязательны,

формациеобразующие турбидиты и обвально-оползневые на-

копления, обычны планктоногенные отложения, возможны кон-

туриты. Обстановка, где реализуются эти процессы,— крутые

склоны и их подножия на значительных глубинах моря в тек-

тонически активных условиях с почти обязательными землетря-

сениями, т. е. на определенных стадиях тектонического раз-

вития.

Для верхнемолассовой формации характерен свой комплекс

фаций (обстановок)—субаэральные подножия гор и межгор-

ные депрессии, частично прибрежно-морские зоны вблизи гор-

ной суши в условиях активного и контрастного тектонического

режима при интенсивном воздымании областей денудации и

прогибании (иногда относительном) областей осадконакопле-

ния, т. е. также на определенной стадии тектонического разви-

тия. Важнейшие генетические типы в этой формации: пролю-

вий, аллювий, а также те, которые реализуются в озерах, ла-

гунах и прибрежных зонах моря.

Приведенные примеры достаточно наглядно показывают

сложность соотношения таких важнейших понятий, как фация

и формация. Представления о том, что формация это комплекс

фаций, наглядны и просты для изложения и понимания, но,

исходя из современной трактовки рассматриваемых понятий,

видимо не совсем точны, ибо они совершенно разного плана.

Если фация в стратиграфо-генетическом или относительно-ге-

нетическом смысле — это обстановки и их изменения в про-

странстве, то формации — комплексы пород, сформировавшиеся

в определенных ландшафтных, климатических условиях на

определенной стадии тектонического развития.

Аспект пространственной относительности, латеральной из-

менчивости в понятии фаций был четко отмечен еще Н. С. Шат-

ским, который указывал, что формации и даже формационные

ряды могут быть фациями других формаций и формационных

рядов. Так донецкая формация (угленосная толща среднего и

верхнего карбона Донбасса) есть фация карбонатной форма-

ции средне- и верхнекаменноугольного отделов Подмосковного

326

бассейна, мелководные карбонатные формации часто замеща-

ются рифовыми и далее глубоководными кремнисто-глини-

стыми, нередко битуминозными и т. д.

Некоторая общность фаций и формаций имеется лишь в от-

дельных сторонах этих понятий, в частности в генетическом

аспекте тех и других. Более того, в этом плане формация ско-

рее парагенезис генетических типов, причем этот парагенезис

определяется обстановками, т. е. фациями, и тектоническими

условиями. Кроме того, в фациях превалируют физико-геогра-

фические условия, а в формациях — тектонические. Поэтому

в общем виде формация состоит из серии различных пород, об-

разовавшихся разными способами в различных условиях, но

все они реализуются в обстановке одного тектонического ре-

жима.

Отдельные породы и отдельные генетические типы отложе-

ний могут входить в состав различных формаций, но каждая

формация представляет собой совершенно определенную и за-

кономерную ассоциацию различных пород, генетических типов

и фаций. Например, озерные и речные отложения могут вхо-

дить в самые разнообразные формации, но ассоциация лимни-

ческих, аллювиально-дельтовых, коллювиально-делювиальных,

пролювиальных генетических типов с возможным включением

прибрежно-морских и лагунных отложений, сформированных

в обстановке предгорий, образующая единое геологическое

тело, характеризующаяся своими размерами, особой формой и

располагающаяся в пределах внешних частей геосинклиналей,

краевых прогибов и прилегающих районах платформ на оро-

генном этапе развития, образует верхнемолассовую формацию.

Горно-ледниковая и покровно-ледниковая формации сложены

одним набором пород, генетических типов и фаций (морен-

ными, флювиогляциональными, зандровыми, ледниково-озер-

ными), но положение их в различных структурных областях

(орогенной и платформенной), определяет и различие этих гео-

логических тел по морфологии, площадям развития, мощностям

и т. д., что обусловливает выделение двух различных фор-

маций.

Имеются также монопородные и относительно монофаци-

альные формации, хотя и достаточно редкие. Например, фор-

мация писчего мела состоит практически из одной породы

(писчего мела), образовавшейся по сути дела в одной фаци-

альной обстановке пелагической области, удаленной от источ-

ников терригенного материала и располагающейся в зоне теп-

лого климата, за счет одного механизма — осаждения раковин

планктонных организмов.

В общем виде, как и для фаций, вероятно нет общего строго

количественного ограничения объема формаций. Так, сланцево-

граувакковые аспидные формации девона Рейнских Сланцевых

327

гор в ФРГ имеют мощность до 12 км, нижней и средней юры

Бо льшого Кавказа до 8—10 км. В то же время лептогеосин-

клинальная формация Тетиса — пелитоморфные известняки

с аммоноидеями верхнего триаса имеют в Австрийских Альпах

мощность в десятки метров, а на о. Тимор всего 2 м. Столь же

резкие колебания мощностей известны и на платформах. Угле-

носная формация низов визейского яруса Русской платформы

имеет мощность в первые десятки метров, а карбонатная арид-

ная формация среднего—верхнего карбона и нижней перми той

же платформы — более 1,5—2 км. Это показывает на возмож-

ности существенно разного временного интервала образования

формаций, поскольку объем последних изменяется от одного

горизонта до трех отделов (флишевая формация альпийского

цикла геосинклинали Большого Кавказа охватывает интервал

времени от поздней юры до второй половины палеогена, т. е.

почти два периода).

§2. ПРИНЦИПЫ КЛАССИФИКАЦИИ

И ГЛАВНЫЕ ГРУППЫ ПЛАТФОРМЕННЫХ, ГЕОСИ НКЛИНАЛЬНЫХ

И ОКЕАНИЧЕСКИХ ФОРМАЦИИ

Несмотря на различные подходы к выделению формаций,

большинство исследователей признают ведущую роль текто-

ники в их образовании и естественно классификация их строи-

лась и строится преимущественно на тектонической основе.

Уже давно формации континентального сектора стратисферы

были подразделены на платформенные и геосинклинальные.

Геосинклинальные формации возникают в условиях диффе-

ренцированных тектонических движений большой амплитуды и

расчлененного рельефа. Поэтому они имеют полосовое распро-

странение, быстро изменяются вкрест простиранию и обладают

большой мощностью. Тело таких формаций имеет вид верти-

кальных призм, иногда выпуклых линз, например рифовая или

наземно-вулканическая. В геосинклинальных формациях при-

сутствуют некоторые типичные только для них породы, кото-

рые могут стать и формациеобразующими — яшмы, радиоля-

риты, пластовые фосфориты, граувакки; здесь обильны также

разнообразные магматические и пирокластические породы.

Платформенные формации, напротив, формируются при вя-

лом, обычно тектоническом режиме и малой контрастности

рельефа. Поэтому при небольшой относительно мощности они

имеют широкое площадное распространение. Эти формации

также содержат специфические только для платформенной

группы породы — кварцевые пески, каолинитовые глины, пис-

чий мел (не исключено, что в гсосинклинальных областях эти

породы вследствие катагенных изменений переходят в пелито-

328

морфные известняки). Изверженные породы в целом не харак-

терны для платформ, хотя иногда играют важную роль в сло-

жении их чехла. Среди них особое место занимает трапповая

формация лав и туфов базальтового состава, ассоциирующихся

с континентальными отложениями.

Весьма существенно различаются геосинклинали и плат-

формы по характеру изменений формаций в латеральном на-

правлении в зависимости от положения их в пределах тех или

иных структурных элементов, что также определяется резко

различной контрастностью рельефа. Если в геосинклинальных

системах геоантиклинальные формации существенно отлича-

ются от геосинклинальных, то на платформах отличия форма-

ций синеклиз и антеклиз либо не устанавливаются вовсе, либо

намечаются лишь в деталях и не очень значительны.

Наряду с платформенными и геосинклинальными (послед-

ние ограничиваются собственно геосинклинальным этапом) вы-

деляют орогенные формации, которые образуются при возник-

новении горного рельефа. Они формируются не только на за-

ключительных стадиях развития геосинклиналей в их пределах,

но и в прилегающих частях платформ, а также на древних и

молодых платформах при их активизации и образовании на них

достаточно расчлененного рельефа.

Наиболее четко обособляются формации в геосинклиналь-

ных областях, здесь также четко установлены изменения фор-

маций в связи с отдельными структурами и стадиями разви-

тия. Это вполне понятно, поскольку и контрастность рельефа,

и амплитуды, и скорости прогибаний и поднятий здесь макси-

мальны. Естественно, что и само выделение формаций в близ-

ком современному пониманию было проведено впервые для

этих областей (работы М. Бертрана) и охарактеризованы они

наиболее полно.

В самом общем виде в начальный этап геосинклинального

цикла происходит общее значительное погружение и в обста-

новке глубокого морского бассейна идет накопление глинистых

и песчано-глинистых осадков, образующих аспидную и слан-

цево-граувакковую формации. Очень характерная их черта —

громадная мощность.

В эвгеосинклинальных зонах, характеризующихся наряду

с интенсивным прогибанием и активным подводным вулканиз-

мом основного состава, образуются спилит-диабазо-кератофи-

ровая формация и связанные с ней кремнистые формации —

радиоляритовые, яшмовые, глинисто-кремнистые и др. Наряду

с очень мощными формациями, в начальный этап могут фор-

мироваться и так называемые лептогеосинклинальные форма-

ции: маломощные пачки кремнисто-глинистых пород, пелито-

морфных известняков, радиоляритов и т. д.— образований

резко не компенсированных глубоких прогибов (гальштадские

329

отложения верхнего триаса Тетиса, данауская формация верх-

него палеозоя Индонезии и др.). Не исключено, что в ряде слу-

чаев лептогеосинклинальные формации перекрываются сланце-

выми и эффузивно-осадочными, которые частично заполняют

сформировавшиеся ранее глубоководные впадины.

Следующая зрелая или предорогенная стадия развития гео-

синклинальных систем характеризуется значительной диффе-

ренциацией рельефа, когда относительно единый бассейн рас-

членяется на узкие и протяженные поднятия (Кордильеры) и

разделяющие их глубоководные троги. Современным аналогом

подобных обстановок в последнее время считают островные

дуги, связанные с ними глубоководные желоба и окраинные

котловинные моря. Типичная формация этого этапа флишевая.

из-за чего и саму эту стадию геосинклинального развития

иногда называют флишевой. Поскольку флиш — образование

склона и подножья, он образует разновозрастные, смещаю-

щиеся к центру впадины крупные наклонные линзы, в резуль-

тате чего отмечается омоложение флиша по мере удаления от

Кордильеры или склона и в конце концов флишевая формация

полностью выполняет существовавший ранее глубоководный

бассейн.

Флишевая формация обычно покрывает сланцевые форма-

ции миогеосинклиналей и вулканогенные эвгеосинклиналей, од-

нако в центральных внутренних частях последних еще нередко

продолжается вулканизм, но уже не основного, а среднего со-

става и здесь спилит-диабазо-кератофировая формация сменя-

ется порфиритовой (андезитовой).

Наконец, на этой стадии сравнительно широкое развитие

получают и карбонатные формации, главным образом в пре-

делах миогеосинклиналей и различных внутренних поднятий —

геоантиклиналей и срединных массивов. Мелководные зоны

характеризуются органогенно-обломочными известняками, от-

носительно глубоководные — пелитоморфными, нередко биту-

минозно-кремнистыми. На бортах поднятий формируются

рифы. Эти три группы — мелководные органогенно-обломочные,

батиальные пелитоморфные и рифовые известняки выделяются

либо в качестве самостоятельных формаций, либо как субфор-

мации (подформации) единой геосинклинальной известняковой

формации.

Следующая, раннеорогенная стадия геосинклинального раз-

вития связана с инверсией и началом подъема региона, по-

этому рельеф, а следовательно и условия осадконакопления

меняются. Интенсивное прогибание, как компенсационное об-

щему подъему, перемещается к внешним границам геосинкли-

нальных систем и примыкающих к ним платформ, где возни-

кают узкие протяженные передовые (или краевые) прогибы,

в пределах которых иногда существуют в той или иной сте-

330