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

Подождите немного. Документ загружается.

леза, иногда бокситов, меди (типа медистых песчаников). В ла-

гунных и дельтовых образованиях — угли, реже горючие

сланцы, разнообразные соли, в том числе достаточно редкие,

типа эпсомита, астраханита, глауберита. Песчаные прибрежно-

морские и дельтовые отложения часто содержат нефть и газ,

причем здесь нередко формируются не только структурные, но

и литологические (шнурковые или рукавообразные в дельтах)

и палеогеоморфологические (в барах) залежи.

Вопросы для самопроверки

1. Каковы основные типы прибрежно-морских фаций и их отложения?

2. Расскажите о лиманных и лагунных фациях в обстановке гумидного

и аридного климата.

3. Перечислите морфологические и литологические особенности дельто-

вых отложений.

4. Расскажите об основных полезных ископаемых прибрежно-морских,

лагунных и дельтовых фаций.

Глава 16

ФАЦИИ И ТЕКТОНИКА

Существование различных обстановок осадконакопления и

характер осадков в каждой из них, т. е. то, что определяется

понятием «фация», обусловлены двумя основными причинами—

климатом и особенностями тектонического режима. Влияние

климата проявляется в существовании отдельных климатиче-

ских типов литогенеза и, в частности, в значительной мере

в составе отложений (см. раздел I). Характер тектоники опре-

деляет фациальные обстановки прежде всего и наиболее от-

четливо через создаваемый рельеф.

Ярче всего влияние тектоники на характер фаций проявля-

ется в глобальном масштабе. Так в океанических зонах земной

коры формируются глубоководные морские осадки бати-

альных и абиссальных фаций. В краевых и внутренних котло-

винных морях с субокеаническим типом земной коры форми-

руются глубоководные фации, нередко возникают водоемы

с нарушенным гидрологическим режимом. Континентальные

массивы, представляющие собой относительно приподнятые

участки земной поверхности, служат ареной развития конти-

нентальных фаций. На тех же участках континентальных бло-

ков, где, благодаря медленному прогибанию, образуются слабо

погруженные области — покрытые морем шельфы (материко-

вые отмели), формируются мелководно-морские фации.

Большой практический интерес представляют фациальные

изменения в пределах более мелких тектонических структур —

251

антеклиз и синеклиз, сводовых поднятий и впадин, локальных

антиклинальных и синклинальных складок, на флексурах,

в зонах активных нарушений разного плана. Различие фаций

здесь также зависит от геоморфологического выражения этих

структур и, как правило, чем контрастнее рельеф, тем резче

отличаются фации.

Влияние тектонических структур разного порядка на фа-

ции можно показать на примере нижнепермских подсолевых

отложений Волгоградского Поволжья, в зоне перехода Воро-

нежской антеклизы в Прикаспийскую синеклизу (рис. 84).

Устанавливается расположение мелководных карбонатных и

реже терригенно-карбонатных отложений в пределах При-

волжской моноклинали, значительно более глубоководных би-

туминозных карбонатно-глинистых отложений в Прикаспий-

ской синеклизе и разделяющей их рифовой системы в зоне

бортового уступа синеклизы.

Более детальный анализ показывает, что карбонатные фа-

ции различаются по глубине образования. Более мелководные

отложения представлены светлыми органогенно-обломочными

известняками с обильной и разнообразной фауной и водорос-

лями. В составе несколько более глубоководных фаций боль-

шее развитие получают микрозернистые и кристаллические из-

вестняки и доломиты, отмечаются прослойки тонких глин, от-

лагавшихся, видимо, ниже зоны взмучивания. Фауна здесь

более редка и представлена мелкими фораминиферами, водо-

росли не установлены. Мелководные карбонатные фации по

сравнению с более глубоководными имеют несколько большую

мощность и более высокое структурное положение. Области

мелководных и несколько более глубоководных отложений

располагаются поперечно к региональным тектоническим и фа-

циальным зонам, причем их границы в общем плане соответ-

ствуют определенной системе разломов в кристаллическом

фундаменте.

В зоне несколько более глубоководных фаций ассельско-сак-

маро-нижнеартинские отложения на сводах небольших локаль-

ных поднятий в ряде случаев замещаются массивными вторич-

ными кавернозными доломитами и пятнисто доломитизирован-

ными водорослевыми известняками рифовых образований, при-

чем мощность их возрастает до 150 м, против 80—100 м фо-

новых значений. Важно отметить, что если амплитуда первич-

ных структур, а следовательно и высота отмелей над дном

окружающего моря, составляла в начале перми 5—10 м,

то разница батиметрии в результате рифообразования к сере-

дине артинского века возрастает до 30—60 м. Другими

словами, различия характера отложений, обусловленные фаци-

альными особенностями, ведут к резкому усилению контра-

стности подводного рельефа.

252

Pua 84. Схематическая фациальиая карта подсолевого комплекса нижне-

пермских отложений Волгоградского Поволжья (по В. Г. Кузнецову и

Т. И. Хенвину, 1969 г.).

Мелководные шельфовые фации: 1 — терригенно-карбонатные, 2 — нзвестняково-доло-

митовые, 3 — доломитово-гипсово-ангидритовые; рифовые фацни: 4— полоса развития

барьерного рифа, 5 — внутренние рифы, 6 — депрессионные фации; 7 — нзопахиты (м);

8 — границы фаций; 9 — предполагаемая суша: 10—направление сноса обломочного

материала: 11 —бортовой уступ Прикаспийской впадины и Северо-Донецкий надвиг

Современное положение)

Увеличение или уменьшение мощностей в мелководной зоне

в своде локальных поднятий является в значительной мере

функцией механизма накопления тех или иных по составу

осадков; общее — лишь большая мелководность фаций на

своде. Для кластических осадков, в осаждении которых ведущий

фактор — гидродинамика среды и, в частности, рассортировка

материала по его гидравлической крупности, обычны уменьше-

ние мощностей и укрупнение размерности обломков в своде.

Иная картина нередко наблюдается в карбонатных отложе-

ниях, где главные процессы осаждения — биогенный и биохе-

могенный. На отмельных, соответствующих тектоническим

поднятиям участках, где лучше освещенность, аэрируемость и

выше температура, существуют более благоприятные условия

для развития различных карбонатосаждающих организмов, по-

этому интенсивность карбонатонакопления, а следовательно, и

мощности осадков здесь больше.

Рассмотрим изменение мощностей и литолого-фациального

состава различных но составу отложений средней пачки юрях-

ского продуктивного горизонта (нижний кембрий) Верхневи-

лючанской площади Сибирской платформы (рис. 85). Мощ-

ность пачки изменяется незначительно (от 11 до 15 м) с общим

региональным увеличением на восток и юго-восток. Сво-

довый участок поднятия в суммарных мощностях выражен

очень слабо в виде небольшого структурного носа (см. рис. 85).

Мощность же отдельных литологических разностей распреде-

ляется по-разному. Суммарная мощность аргиллитов, мерге-

лей, глинистых, микрозернистых известняков и доломитов, т. е.

отложений, которые могли сформироваться в очень спокойной

гидродинамической обстановке, максимальна на крыльях (6—

12 м) (см. рис. 85, б). Мощности же чистых карбонатных по-

род (см. рис. 85, в) возрастают здесь с 3—6 до 10 м. При этом

явно меняется и их облик: в своде это комковато-сгустковые,

онколитовые, мелкозернистые, доломитистые с форменными

элементами известняки, на крыльях — преобладают микрозер-

нистые (см. рис. 85, г).

В максимальной степени процесс возрастания мощностей

карбонатных отложений на сводах выражен на примере ри-

фов, растущих на локальных малоамплитудных поднятиях.

Рифы в этом случае являются важным структуроформирую-

щим фактором. Аналогично биогенным карбонатным отложе-

ниям, хемогенные гипсы и ангидриты также нередко имеют

большую мощность в мелководных, в том числе связанных

с положительными тектоническими структурами, фациях.

Объясняется это тем, что здесь воды быстрее прогреваются, их

соленость повышается и раньше, чем в окружающих фациях,

достигается предел растворимости, что ведет к более быстрой

садке сульфатов.

254

Рис. 85. Мощности (м) и фации средней пачки юряхского горизонта Верхне-

вилючанского месторождения.

Карты: а —суммарных мощностей; (линией показано положение профильного разреза);

б— мощностей глин, мергелей, глинистых известняков и доломитов, в—мощностей чи-

стых карбонатных пород (преимущественно фитогенных. перекристаллизованных и до-

ломитизнрованных; г—литолого-фацнальный профиль. I, II, III — элементы циклнта.

1 —аргиллиты; 2 — мергели известковые и доломитовые; 3—известняки и доломиты

глинистые: 4 — известняки и доломиты микрозернистые; 5 —известняки фнтогенные

комковато-сгустковые, онколитовые; 6 — известняки нерекрнсталлизоваиные и доломи-

тизированные; 7 — доломиты сульфатизированные

Конседиментационные разломы и осложняющие их флек-

суры определяют появление рельефа и изменение глубин в про-

тяженной, но узкой полосе, поэтому и само изменение фаций

происходит довольно резко. Чаще всего на приподнятом блоке

или крыле флексуры формируются более мелководные отло-

жения, чем в опущенном. В условиях карбонатной седимента-

ции при минимальном вносе терригенного материала к пере-

гибу часто приурочены асимметричные рифовые системы. При

интенсивном приносе песчано-глинистого вещества, на склоне

формируются специфические линзовидные терригенные или

карбонатно-терригенные отложения большой мощности, кото-

рые в американской, а в последнее время и в советской лите-

ратуре получили название клиноформенных (рис. 86).

Зона разломов не только разделяет разные по глубине фа-

ции, но и характеризуется повышенной сейсмической активно-

стью. Поэтому здесь нередки срывы осадков с верхней кромки

склона и образование подводных обвалов, оползней и мутье-

вых турбидитных потоков. Специфическими для этой зоны фа-

циями будут, во-первых, «лысые» участки — без осадочного

материала, формирование которых не связано с континенталь-

255

Рис. 86. Схематический фациалыю-иалеогеоморфологический профиль турней-

ских отложений в Камско-Кинельской впадине в пределах Оренбургской

области.

1 — мелководные известняки; 2 — рифы; 3 — относительно глубоководные глинисто-

карбоиатные битумннозно-кремнистые отложения; 4 — склоновые (клиноформные) гли-

нисто-карбонатные отложения.; 5 — скважины

ными перерывами, и, во-вторых, олистостромы—продукты под-

водных обвалов и оползней, представляющие собой хаотиче-

ские скопления неотсортированных обломков, сцементирован-

ных тонкозернистой массой.

Влияние тектоники на характер фаций через рельеф уни-

версальное, прямое и наиболее отчетливо установленное. Од-

нако стиль тектоники, амплитуда, а главное—темп прогибания

или воздымания также воздействуют на характер отложений.

Так для платформ характерно относительно широкое пло-

щадное распространение отдельных фаций, спокойный харак-

тер фациальных изменений, плавный переход одних фаций

в другие, незначительные в целом изменения мощностей раз-

нофациальных отложений. В геосинклиналях же нередки уз-

кие фациальные зоны с резкими в связи с этим фациальными

границами и колебаниями мощностей.

Очень чутко реагируют на темп тектонического прогибания

рифы. При значительной скорости и амплитуде прогибания

они в целом имеют куполовидный в поперечном сечении облик

с относительно высоким значением отношения высоты к пло-

щади основания, округлую или удлиненную в плане форму.

В случае медленного прогибания рифы быстро достигают

уровня моря и начинают разрастаться не столько вверх,

сколько в стороны. При этом они приобретают в профиле вид

усеченного с плоской вершиной конуса, с малыми значениями

отношения высоты к площади основания и весьма прихотли-

вую конфигурацию, на которую большое влияние оказывают

экзогенные факторы—направление ветров и течений, их сила,

постоянство.

Закономерные связи фаций с тектоникой позволяют исполь-

зовать анализ фаций как один из важнейших методов тектони-

256

ческого и палеотектонического анализа. Прежде всего изуче-

ние характера фаций позволяет в общем виде охарактеризо-

вать особенности тектонических движений в регионе. Так на-

личие кор выветривания свидетельствует о слабых поднятиях,

в то время как области устойчивого накопления морских осад-

ков и осадков крупных внутриматериковых бассейнов фикси-

руют тектоническое прогибание и т. д.

Детальный совместный анализ мощностей, строения разре-

зов и фаций с учетом различных механизмов накопления раз-

ных по составу и структуре отложений позволяет выяснить ха-

рактер структурообразующих тектонических движений. Если

в своде структуры мощность сокращается за счет перерывов и

размывов кровли отложений, а фациальный облик отложений

на структуре и вне ее остается постоянным, то рост складки

происходил в результате поднятия после осадконакопления,

а сама складка не имела геоморфологического выражения

в рельефе (постседиментационная складчатость). Если в сво-

довой части появляются более мелководные фации (безотноси-

тельно с уменьшенными или, напротив, повышенными мощно-

стями), то складка была выражена поднятием в рельефе дна,

т. е. развивалась одновременно с осадконакоплением (консе-

диментационная складчатость).

Все рассмотренные примеры показывают, что особенности

тектонического режима путем анализа фаций восстанавлива-

ются через рельеф. Это вполне естественно, так как именно

обусловленный тектоникой рельеф прежде всего определяет

распределение и характер фаций. Тем самым анализ фаций

позволяет проводить палеогеоморфологические, а через них

палеотектонические реконструкции. Поэтому наличие мощных

пролювиально-делювиальных отложений свидетельствует о рас-

члененном рельефе и наличии вблизи этих образований доста-

точно высоких гор, что в свою очередь, позволяет предполагать

интенсивные тектонические поднятия. Аналогично в приведен-

ном выше примере с порами выветривания можно говорить

о длительно существующем слабо всхолмленном рельефе, ко-

торый и отражает медленные поднятия.

Установление серии аллювиальных отложений и выяснение

направления течения древних рек позволяют выявить располо-

жение водоемов стока как геоморфологических депрессий и

предполагать более интенсивное прогибание именно этих обла-

стей по отношению к окружающим районам. Такой метод имеет

важное значение при изучении глубоко погребенных нефтега-

зоносных отложений. Дело в том, что в центральных частях

крупных тектонических впадин отложения часто находятся на

глубинах, превышающих технически достижимые для массо-

вого бурения. В то же время отложения данного возраста

в бортовых зонах залегают на меньших глубинах и могут быть

9 Заказ № 1133

257

Рис. 87. Схема соотношения мощностей (h), амплитуды тектонического про-

гибания (А) и фациального облика отложений при компенсированном (I)

и некомпенсированном (II) осадконакоплении.

Фации: 1 — мелководные; 2—глубоководные. При компенсированном прогибании: A

~ h

; при некомпенсированном: A

> h

. A

~ h

, A

~ h

достаточно подробно изучены. Если здесь выявлены направлен-

ные к центру внадин палеореки, появляется возможность аргу-

ментированно прогнозировать развитие далее во впадине дель-

товых, а затем и бассейновых фаций.

Безусловную необходимость учета фациального облика по-

род при палеотектоническом анализе можно показать на при-

мере регионов и отложений с компенсированным и некомпен-

сированным прогибанием. До сравнительно недавнего времени

в тектонике преобладало мнение, что абсолютное большин-

ство осадков формируется в определенных достаточно узких

интервалах глубин и их фациальное разнообразие связано лишь

с удаленностью от источников сноса, различиями в гидродина-

мике и т. д. Отсюда постулировалось, что, поскольку геомор-

фологическое выражение тектонических движений чрезвычайно

мало, мощность отложений служит мерилом этих движений и

строго отражает амплитуду прогибания.

Вместе с тем в платформенных и особенно геосинклиналь-

ных областях существовали районы, где в определенные эпохи

тектоническое прогибание по ряду причин не компенсирова-

лось осадконакоплением, в связи с чем глубины водоемов про-

грессирующе возрастали, осадки приобретали все более глубо-

ководный облик, а их мощность часто была меньше мощностей

синхронных мелководных компенсирующих тектоническое про-

гибание отложений (рис. 87). В этих случаях формальное, без

анализа фаций, применение метода мощностей, когда мелко-

водные и глубоководные отложения приводятся к одному

уровню, ведет к принципиальным ошибкам: зоны интенсивного

прогибания, зафиксированные глубоководными отложениями,

интерпретируются как области поднятия. Поэтому палеотекто-

нический анализ должен всегда предваряться фациальным для

восстановления батиметрии палеобассейнов и только после

этого можно судить о характере тектонических движений, рас-

пределении областей поднятий и прогибаний и т. д.

Даже небольшие изменения тектонического строения, ха-

рактера тектонических движений и, как следствие этого, появ-

ление очень слабо выраженного рельефа, может вызывать зна-

258

чительно более резкие изменения фациальной природы отло-

жений (нижнепермские рифы Приволжской моноклинали). Тем

самым можно говорить о значительной тектонической (или гео-

морфологической) «чуткости» фаций и использовать этот прин-

цип для дробного и детального тектонического и палеотекто-

нического анализов, осуществить которые другими методами

не всегда удается.

Рассматривая проблему зависимости фаций от характера

тектоники, следует иметь в виду только те тектонические

структуры и те тектонические движения, которые существовали

и проявлялись во время образования этих фаций. Известны

многочисленные случаи, когда положение фаций древних отло-

жений не согласуется с современным тектоническим строением.

Это позволяет говорить о наличии более древнего структурного

плана и относительно молодом возрасте современной текто-

ники. Тем самым появляется еще один метод использования

фаций в палеотектоническом анализе для выявления и харак-

теристике погребенных структур.

Вопросы для самопроверки

1. Охарактеризуйте влияние тектоники на фации в региональном и ло-

кальном плане.

2. Охарактеризуйте механизм формирования мощностей разнофациаль-

ных отложений.

3. Каково использование фациального анализа для палеотектонических

реконструкций?

4. Каково использование фациального анализа для установления кон-

и постседиментационных тектонических движении?

Глава 17

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ФАЦИАЛЬНОГО АНАЛИЗА

§ 1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ФАЦИАЛЬНОГО АНАЛИЗА

При выделении и характеристике фаций (фациальном ана-

лизе) стоит задача восстановления физико-географических осо-

бенностей среды района в течение определенного времени и

установления их отличий от условий, существовавших в то же

время на соседних участках. Поскольку фации представляют

собой единство сути явления и форм его проявления, то изуче-

ние последних, т. е. характера отложений, позволяет восста-

навливать и суть — условия и обстановки осадконакопления.

Так как понятие фации включает обстановки и их отличия от

смежных обстановок, это предопределяет необходимость изуче-

259

ния внутренних свойств объекта (литологии и геохимии отло-

жений, содержащихся в них остатков фауны и флоры) и его

внешних связей (характера изменчивости).

Внутренние свойства объекта исследования и его внешние

взаимодействия проявляются (и изучаются) не только раз-

дельно, но и сложно сочетаясь, и реализуются в особых,

нередко специфических формах и строении образующихся оса-

дочных тел, изучение которых дает важный материал для фа-

циальных реконструкций. Подобный комплексный анализ поз-

воляет путем изучения коррелятных отложений, т. е. отложений,

возникающих одновременно с образованием скульптурного

рельефа, не только восстанавливать условия образования осад-

ков, но и реконструировать обстановки, где осадконакопления

в этот период не происходило.

Все реконструкции так или иначе опираются на знание

современных обстановок осадконакопления. Так выделение

комплекса речных фаций будет основываться на особенностях

строения, условиях образования и закономерностях развития

современных рек и их отложений. При разделении морских и

континентальных фаций также используются знания о совре-

менных образованиях того или иного генезиса. Более того, уг-

лубление наших знаний о современных условиях, механизмах

и процессах седиментации и их результатах, способствует пе-

реосмыслению и иной генетической интерпретации многих из-

вестных ранее отложений. Так песчаники или прослои органо-

генного перебитого детрита в приливно-отливных зонах ранее

считались нормальными отложениями приливных течений,

а сейчас чаще интерпретируются как штормовые образования

(темпеститы). Нижний обломочный элемент флишевого мно-

гослоя или циклита считался обычно нормальным мелковод-

ным образованием; ныне абсолютное большинство геологов

признает глубоководное образование флиша в результате дея-

тельности турбидитных кратковременных потоков. Вообще

в последние годы большое внимание уделяется катастрофиче-

ским спазматическим явлениям и их осадкам (событийное

осадконакопление).

При этом нельзя все современные условия механически пе-

реносить на древние эпохи, т. е. полностью абсолютизировать

принцип актуализма — необходимо учитывать общую эволю-

цию Земли и геологических процессов. Относительно постоян-

ными в истории Земли были процессы механического переноса

и отложения осадков по законам механической осадочной диф-

ференциации— для транспортировки крупных обломков всегда

необходима большая энергия, чем для переноса более мелких;

степень отсортированности пластической части зависит от

транспортирующей среды (водной или воздушной), стабильно-

сти ее энергетического потенциала и т. д. Вместе с тем, даже

260