Принципы и методы палеогеологических исследований

 

Все палеогеологические реконструкции выполняются методом всестороннего изучения современного состояния горных пород, слоев и осадочных толщ и генетической интерпретацией каждого их признака. Подобно тому, как врач ставит диагноз болезни по внешним признакам ее проявления, так и геолог, изучая горную породу, по ее признакам

 

202

определяет, как и где она образовалась. Например : 1) чем меньше раз-мер обломков , тем дальше от берега отлагались осадки; 2) хорошая окатанность и отсортированность зерен свидетельствует о прибрежно-морских условиях осадконакопления, где обломки пород округляются и растираются под действием длительных волновых процессов ; 3) мор-ские отложения содержат остатки морской фауны и т .д. Так же тща-тельно изучаются и слои: определяется литологический состав, форма и толщина слоя, характер его кровли и подошвы, тип переслаивания про-слойков, составляющих слой, включения акцессорных минералов, фау-ны, углистого вещества и другие признаки, позволяющие судить об условиях его образования. Наукой разработаны принципы и правила палеогеологической интерпретации фактического материала. Краткая их характеристика излагается ниже.

 

1. Принцип актуализма в геологии. Он утверждает, что в древние геоло-гические эпохи на земной поверхности происходили примерно такие же гео-логические процессы, что и в настоящее время. Основанием для такого утвер-ждения является сходство по многим признакам древних пород с современ-ными осадками. Все мы давно знаем, что песчаники - это уплотнившиеся пес-ки, а глинистые сланцы-рассланцованные глины. И те, и другие являются про-дуктами выветривания и переотложения кристаллических горных пород: гра-нитов, гнейсов, базальтов, порфиритов, мраморов и т.д.

 

Из принципа актуализма вытекает правило: для реконструкции древних условий осадконакопления нужно изучать современные геологи-ческие процессы и осадки. Мы должны вести геологические наблюдения всегда и повсюду, где бываем, и обогащать свой опыт новыми знаниями. Однако геологи знают, что полного сходства древних процессов с совре-менными не может быть, ибо Земля как планета и ее материки за сотни миллионов лет своей истории претерпели значительные эволюционные изменения. За это время изменились и климат, и органический мир, темпе-ратурный и магматический режим, являющиеся участниками геологиче-ских процессов, происходящих на поверхности Земли.

 

2. Фациальные законы Грессли. Латинское слово facies обознача-ет "облик", "внешний вид". Термин впервые был введен в науку швей-царским геологом Грессли в 1838 году для обозначения групп горных пород и слоев, отличающихся друг от друга по составу, внешнему виду и условиям образования . Первый закон Грессли - закон о горизонталь-ных фациальных рядах. Он гласит, что каждая фация по простирании замещается другой одновозрастной фацией. В прибрежной части моря или озера образуется и отлагается материал, доставляемый сушей: га-лечники, пески, а на далеком удалении от берега-глины, мергели, из-вестняки. Совместно они образуют латеральный (горизонтальный) фа-

 

203

циальный ряд. Все фации этого ряда одновозрастные, горизонтальные их границы (кровля и подошва) -хроностратиграфические . Второй за-кон Грессли закон о вертикальных фациальных рядах. Он утверждает, что каждая фация перекрывается другой фацией, более молодой по воз-расту. Последовательно перекрывающие друг друга фации образуют вертикальный фациальный ряд. Все фации вертикального ряда разно-возрастные.

 

3. Фациальный закон Головкинского - Вальтера - закон о соотношении горизонтальных и вертикальных фациальных рядов. Он утверждает, что при миграции фациальных зон во времени и пространстве каждая фация перекрывается той фацией, которая находится по соседству в горизонталь-ном ряду.

 

Смена фаций в вертикальных рядах происходит при смещении бере-говой линии моря. Вместе с береговой линией последовательно смещаются и горизонтальные фациальные ряды ( рис .62).

 

Рис . 62. Схема соотношения горизонтальных и вертикальных фациальных рядов, при трансгрессии моря, доказывающая фациальный закон Вальтера-Головкинского. Составил Е.М.Максимов. При трансгрессии моря фации перекрывают друг друга. Границы фаций пересекаются с стратиграфическими (хронологическими) границами

 

 

Если море трансгрессирует в направлении суши, то ранее образо-вавшиеся мелководные песчаные фации будут перекрыты более глубоко-водными глинистыми осадками, поскольку глубина моря на этом месте увеличилась за счет трансгрессии. При регрессии моря, наоборот, глубоко-водные фации будут перекрываться мелководными. Так образуются транс-грессивные и регрессивные вертикальные фациальные ряды в соответ-

 

204

ствии с третьим фациальным законом, получившим название "закон Го-ловкинского-Вальтера".

 

Смена фаций как в вертикальных, так и в горизонтальных рядах происходит большей частью постепенно через зону переслаивания горных пород соседствующих фаций. Во-вторых, в результате миграции горизон-тальных фациальных зон в пространстве и во времени разные части одного и того же слоя , выделяемого по петрографическому признаку, отлагаются не в одно и то же время, т.е. такой слой фактически не является одновоз-растным геологическим образованием, как обычно мы считаем.

 

Впервые такие факты были описаны казанским геологом Н.А.Головкинским в 1866 году: "Мы считали песчаники, конгломераты, глины и мергели, обнаженные по р. Каме и ее притокам в Вятской и Пермской губерниях, то менее, то более древними, чем известняки Ка-занской губернии . Только В.И.Меллер признал их за образования одно-временные, в чем я совершенно с ним согласен. Изложенное достаточно разъясняет, что должно внимательно различать понятия о хронологиче-ском, стратиграфическом , петрографическом и палеонтологическом го-ризонтах, которые могут не совпадать друг с другом. Хронологические горизонты косвенно пересекают все другие . Позже такие факты были описаны австрийским геологом И. Вальтером на примере альпийского региона. Он продолжил разработку концепции фаций Грессли и пришел к выводу, что фации не располагаются случайно, что в их горизонталь-ных и вертикальных рядах существует определенная закономерность: "одна на другую первично могут быть наложены только те фации, кото-рые могут наблюдаться в настоящее время рядом одна с другой" (1894г.). Это утверждение позже было названо фациальным законом Вальтера, но как свидетельствуют факты, оно было сделано 30 лет раньше Н.А.Головкинским.

 

Этот закон подтверждается и широко используется при составле-нии схем корреляции разрезов и стратиграфических схем, когда выяв-ляются факты возрастного скольжения границ свит, фаций, пересече-ния литологичских границ с временными (хроностратиграфическими) границами, омолаживания кровли какой-либо свиты по простиранию.

 

4. Закон о перерывах осадконакопления . "Образование осадков про-исходило при постоянном колебании дна соответствующего бассейна, при нередком выходе дна этого бассейна из-под уровня моря ".

 

Этот закон называется четвертым фациальным законом. Он сформулирован томским геологом М .А.Усовым (1935, 1936г.) на осно-ве описания многочисленных фактов перерывов осадконакопления раз-личных рангов, установленных в осадочных разрезах Горного Алтая,

 

 

205

Кузнецкого Алатау, Западной Сибири. Он утверждает, что помимо по-степенной миграции горизонтальных фациальных рядов, зон и поясов иногда наблюдается их внезапное смещение или полная перестройка, вызванная резкими изменениями тектонической обстановки, что прояв-ляется перерывами и размывами ранее образовавшихся фациальных па-чек, свит.

 

5. Метод мощностей и построения профилей выравнивания и карт изопахит . Теоретической основой этого метода является статья извест-ного советского тектониста В.В.Белоусова, опубликованная в 1940 году под названием "Мощность отложений , как выражение режима колеба-тельных движений земной коры". В ней утверждается, что "размер мощностей осадков связан прежде всего и главным образом с масшта-бом погружения земной коры". Погружение земной коры постепенно компенсируется накоплением осадков, а различие в мощностях на раз-ных участках происходит в результате неравномерного погружения земной коры: на тех участках, где погружение происходит медленно, накапливаются осадки малой мощности, а где погружение происходит быстрыми темпами, там накапливаются осадки большой мощности. От-сутствие осадков объясняется тем, что участок находился в области размыва. Такая интерпретация мощностей позволяет профили и карты мощностей использовать для восстановления истории тектонических движений как регионального, так и локального уровней. По разности мощностей одновозрастных толщ, отложившихся на соседствующих участках, можно судить об амплитудах вертикальных движений блоков относительно друг друга: чем больше разность мощностей, тем интен-сивнее были блоковые тектонические движения.

 

Профили выравнивания строятся вдоль по линии скважин, начи-ная с наиболее древнего слоя . Мощности этого слоя (например, живет-ского яруса) откладываются вниз от горизонтальной линии, которая принимается за линию выравнивания. Концы отрезков линий, в мас-штабе изображающих мощность слоя в каждой скважине , соединяются плавной линией. Эта линия будет изображать положение подошвы жи-ветского яруса к началу франского века ( рис .63).

 

Второй профиль выравнивания строится аналогичным образом, но к мощности слоя 1 (живетский ярус) добавляется мощность слоя 2 (франский ярус). Получится профиль выравнивания, изображающий положение подошв живетского и франского ярусов к началу фаменско-го века. Так же строятся и истолковываются все другие профили вы-равнивания, которые при палеогеологической интерпретации именуют-ся палеоструктурными профилями.

 

 

206

Карты мощностей могут быть построены для каждого стратигра-фического горизонта (слоя, свиты , яруса и др.) отдельно или способом последовательного суммирования мощностей двух, трех и более гори-зонтов совместно. Фактическим материалом для таких построений яв-ляются мощности, вычисленные по скважинам. В последние годы для таких построений начали использоваться сейсмические данные, запи-санные на магнитных носителях. Палеогеологическая интерпретация их производится так же, как и профилей выравнивания. В этом случае кар-ты мощности именуются палеоструктурными картами. На этих картах изолиниями максимальных значений мощности отображаются палеовпа-дины и палеопрогибы, а изолиниями сокращенных значений - палеосво-ды, палеовалы, палеокупола и другие палеоподнятия-потенциальные структурные ловушки нефти и газа. По разности мощностей можно оце-нить амплитуду конседиментационного роста и крутизну склонов па-леоподнятий для каждого отрезка геологического времени. Построив се-рию карт изопахит (карт мощностей ), можно определить, как менялись конфигурация и размеры структур за период накопления всей осадочной толщи ( рис .64).

 

 

Рис . 63. Профили выравнивания (палеоструктурные профили). Генеральское поднятие (Волго-Уральская провинция) (по А.К.Машковичу,1970).

 

1-кровля пласта D-v; 2- размытая кровля живетского яруса; 3- кровля франского яруса; 4- кровля фаменского яруса; 5- кровля малевского горизонта;

 

6- кровля верейского горизонта

 

 

207

 

 

Рис . 64. Изопахический треугольник. Генеральское поднятие (по А.К.Машковичу, 1970):

 

1 - структурная карта по подошве карбонатного девона; 2-4 - палеоструктурные карты положения подошвы карбонатного девона к концу ма-левского (2), верейского (3), батского (4) времени.

 

5 - структурная карта по кровле малевского горизонта; 6-7 - палеоструктурные карты положения кровли малевского горизонта к концу верей-ского (6) и батского (7) времени; 8 - структурная карта по кровле верейского яруса;

 

9 - палеоструктурная карта положения верейского горизонта к концу батского века; 10 - структурная карта по кровле батского яруса.

Условные обозначения: 1 - скважины; 2 - изогипсы, палеоизогипсы в м; 3 - разлом; 4 - граница газовой залежи

 

 

Метод фациального анализа . Классификация фаций . Фациальные карты и профили

 

Под фацией понимаются осадки, отложенные на определенной площади в одних и тех же условиях, отличных от тех, которые господство-

 

 

208

вали в соседних районах. Поэтому каждая фация характеризуется одним и тем же комплексом палеонтологических особенностей". (Рухин, 1962, с.93). Из этого определения вытекает, что слои объединяются в фацию по генетическому признаку, по образованию в одной крупной или малой ландшафтной зоне (например, речной долине), отличной от другой сосед-ней ландшафтной зоны (например, дельтовой) . Они содержат "отпечатки", захоронения и признаки той воздушно -водной среды ландшафта, в которой произошло их образование. По этим признакам и определяется принад-лежность горных пород и слоев горных пород к той или иной фации.

 

Необходимость фациального анализа древних толщ прежде всего вытекает из практичееских потребностей, поскольку в каждой фации, в каждом ландшафте рождается тот или иной тип горной породы, слоев и полезного ископаемого, а чем больше мы будем знать, как образовалось это полезное ископаемое, тем лучше мы их будем искать.

 

Д.В.Наливкин (1956г.) дал следующий перечень признаков, по кото-рым определяется генетический тип горной породы, слоя, фации. Литологические признаки:

1. Форма и размер зерен, обломков, составляющих породу.

2. Их минералогический и петрографический состав.

 

3. Цвет породы.

 

4. Структура и текстура.

5. Включения и выделения минералов.

 

6. Знаки на поверхности осадков.

Палеонтологические признаки:

7. Состав фауны.

 

8. Состав флоры.

 

9. Образ жизни ископаемых животных.

 

10. Сохранность органических остатков.

11. Распределение органических остатков в породе. Морфологические признаки тел и их внутреннего строения:

 

12. Форма тел.

13. Мощность.

 

14. Тип слоистости и ритмичности.

 

Признаки взаимоотношения с окружающими объектами:

15. Изменение по простиранию.

 

16. Перехода в окружающие осадки

 

17. Перехода в подстилающие и покрывающие отложения.

 

Эти признаки для горной породы, слоя и группы слоев являются врожденными, т.е. сохранившимися с момента отложения осадков. Но они могут быть искажены или уничтожены в процессе последующего преобра-зования осадков и слоев. Поэтому для диагностики фациального типа древних отложений привлекаются все признаки, которые в той или иной степени могут свидетельствовать об условиях среды осадконакопления.

 

209

Кроме этого, для этой цели широко используется метод актуализма и срав-нения с типовыми моделями седиментогенеза, построенными по результа-там наблюдения за современными процессами осадконакопления в морях, океанах, озерах, реках, горах, пустынях.

 

Л.В.Пустоваловым в 1933г. было введено понятие "геохимические фации", Г.И.Теодоровичем - термин "минералого-геохимические фации" (1949). Н.М.Страхов (1962, 1964) вместо термина "фация" ввел понятие "тип литогенеза", М.А.Усов (1925) выделял "магматические фации", А.П.Павлов (1888, 1890) -"генетические типы" осадков. В работах зару-бежных геологов фации выделяются как части формации . Например, Р.К.Селли (1981) перечислены песчаная, конгломератовая, биогермно-известняковая, красноцветная фации. Другие геологи (Р .Е.Кинг, 1975) та-кие тела называют "литофациями" или "фациальными типами осадков". Д.А.Буш (1977) различает пляжевые, забаровые , баровые и предбаровые фации. Из этого перечисления видно , что фации выделяются по двум при-знакам: по литологическому составу и по условиям происхождения. В по-следние годы для диагностики фациальных тел по признаку формы типа пологих холмов (песчаных баров, карбонатных рифовых массивов) или по-гребенных речных долин используется высокоточная трехмерная сейсмо-разведка. Выделяемые по конфигурации отражений, характеру напласто-ваний или по картам срезов и изопахит аномальные формы называются сейсмофациями или сейсмофациальными единицами. Примеры такого подхода кратко рассматривались нами выше в разделе 8.3.

 

Самые мелкие фациальные единицы выделяются по литологическо-му признаку. Например, в классификации Д.В.Наливкина (1956) различа-

 

ются фации:
1.	галечников и гравия;	5.	известняков и доломитов;
2.	песков и алевролитов;	6.	рифовых известняков;
3.	илов (глин);	7.	ракушняковых известняков;
4.	глауконитовых песков и глин;	8.	и др.

Геологи обычно их называют литотипами, литофациями . По ним строятся крупномасштабные (детальные) литофациальные карты и профи-ли для стратиграфических горизонтов, содержащих полезные ископаемые на некоторой ограниченной площади. Фациальные единицы более круп-ных рангов выделяются по генетическому признаку. Они отличаются не-однородностью литологического состава, сложным внутренним строением, но объединяет их единство условий образования. Примерами их являются речные, озерные, дельтовые и др. фации ( табл .33).

 

Под литофацией понимаются осадки, слагающие фацию. Термин предложен амери-канским геологом В.Крумбейном (1948,1951)

 

210

		Таблица 33
⇐ Предыдущая51525354555657585960Следующая ⇒ Поделиться с друзьями: Таксономические единицы (категории) растений: Каждая система классификации состоит из определённых соподчиненных друг другу... Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов... Типы оградительных сооружений в морском порту: По расположению оградительных сооружений в плане различают волноломы, обе оконечности... Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...  © cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста. Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы! 0.01 с.