Исследование изменений одновозрастных отложений на площади и выявление парагенеза фаций
Исследование изменений одновозрастных отложений на площади и выявление парагенеза фаций
Анализируя генетическое значение отдельных признаков, мы неоднократно отмечали необходимость комплексного подхода к восстановлению физикогеографических условий осадконакопления. Лишь в редких случаях только один признак может быть успешно использован для правильного решения вопроса об условиях образования данной породы. Объясняется это тем, что каждый признак в отдельности отражает лишь какуюто одну особенность среды образования осадков. Так, характер косой слоистости свидетельствует только о характере подвижности среды и ничего не говорит ни о солености, ни о газовом режиме, ни даже о глубине водоема, в котором шло осадкообразование. Окатанность обломочных зерен в общем случае связана с длительностью обработки зерен до отложения и т. д.
Из сказанного следует также, что определять генезис по отдельным образцам пород нельзя. В некоторых частных случаях, правда, образец может обладать настолько ясными генетическими признаками, что по ним можно судить об условиях накопления осадка, из которого образовалась данная порода. Таковы, например, некоторые морские органогенные известняки, витрокластические туфы и некоторые другие. Но и в отношении таких пород для полного и точного суждения о глубине отложения, солености и гидродинамических условиях необходимо знать, какие другие породы подстилают и покрывают данную, насколько она образует выдержанные слои, чем замещается по простиранию, какие еще в данном слое имеются петрографические разности и т. д. Все эти сведения нельзя почерпнуть из отдельного образца, сколько бы подробно его не изучать. Поэтому даже в отношении очень выразительных в генетическом отношении органогенных известняков по образцу можно лишь коечто сказать об условиях образования. Что же касается большинства других пород, то почти неотличимые по своим признакам образцы могут оказаться принадлежащими совсем разным генетическим типам. Исследование совокупности генетических признаков необходимо сочетать с одновременным изучением парагенеза фаций данного стратиграфического отрезка. Выяснение изменений отложений и сопоставление фаций одного стратиграфического горизонта друг с другом позволяет лучше понять обстановку накопления отдельных членов парагенеза и является главным средством для восстановления палеогеографической обстановки изучаемого стратиграфдческого интервала в целом.
Кроме изучения фациальных изменений в горизонтальном направлении, на площади, весьма существенно изучать смену генетических типов снизу вверх по разрезу, т. е. в их хронологической последовательности. При этом нужно иметь в виду, что нельзя заменять один вид исследования другим, как это иногда делается при увлечении методом циклического анализа. Нужно сочетать изучение вертикальной последовательности обстановок осадконакопления с анализом их распространения на площади. Без выполнения этого условия палеогеографические выводы не могут считаться достаточно обоснованными. Легко и быстро купить вы сможете на сайте salon105.ru.
Выявление и исследование фациальных переходов сравнительно легко осуществляется в относительно изменчивых континентальных отложениях. Выше было показано, что каждая из генетических групп континентальных отложений представляет сложное и закономерное сочетание разных генетических типов, представленных в свою очередь разнообразными породами. Так, в аллювиальный генетический тип, например, входят осадки речных русел, пойменные осадки, отложения стариц и болот. Все эти отложения образуют парагенез, характерный для аллювиального комплекса в целом. Пролювиальный генетический тип слагается своим, также довольно разнообразным комплексом отложений, которые закономерно сменяют друг друга в пространстве (см. гл. VI).
Наблюдения в соседних разрезах позволяют видеть, что подобные измеления являются закономерными и везде к окраине месторождения имеют место такие переходы. Следовательно, нижняя часть грубообломочных отложений является самостоятельной стратиграфической единицей: это нижняя свита разреза. Верхняя же часть грубообломочных отложений в окраинных частях месторождения не является выраженным стратиграфическим горизонтом, а представляет собой лишь фацию верхней, продуктивной свиты. Продуктивная свита, таким образом, слагается из двух «фаций: продуктивной и грубообломочной безугольной. Эти фации распространены закономерно: центральная часть месторождения занята продуктивной фацией, а окраинные части заняты грубообломочной безугольной фацией. Исследование литологических признаков грубообломочной фации и анализ изменений ее на площади позволяют установить, что это пролювиальные отложения, продукты временных потоков, сбегавших с окружавших котловину возвышенностей. Центральная часть котловины была занята рекой, озерами и болотами.
Сходные, но более сложные соотношения устанавливаются в других месторождениях, например в Челябинском бассейне на Урале . Фациальные переходы продуктивных отложений в безугольные наблюдаются там не только к окраинам месторождения, но и в его центральной части. Вызвано это тем, что безугольные пролювиальные отложения образовывали в эпоху угленакопления конусы выноса, причем средние части этих конусов достигали центральных частей впадины. В этих местах естественное развитие торфяников прерывалось и шло накопление осадков конуса выноса. Поскольку они временами то продвигались (после сильных дождей) дальше в глубь котловины, то отступали к горам, граница безугольных отложений с продуктивными имеет неровный, зубчатый характер: одни пласты угля продвигаются дальше в зону конуса выноса, а другие кончаются раньше. Таким образом, выяснение фациальных соотношений помогает восстановлению всей картины осадконакопления.
Велика роль фациального анализа (исследование изменений одновозрастных отложений на площади) и при генетическом изучении морских толщ. Л. Н. Кудрин (1966) изучал неогеновые отложения югозападной окраины Русской платформы и Предкарпатского прогиба. Детальный фациальный анализ там оказался возможным благодаря находкам обильной фауны, на основании которой ярусы и горизонты неогеновой системы можно было проследить и увязать на обширной площади. Детальная стратиграфическая увязка разрезов явилась надежным основанием для выделения и исследования взаимных переходов разнообразных фаций. Так, в пределах одного из горизонтов тортонского яруса неогена («опольскобарановского горизонта») Кудриным выделено и детально описано 8 фаций. Они представлены разнообразными породами: кварцевыми глауконитовыми песками, глинами, мергелями, детритовыми и биогермными известняками. По глубине образования фации обнимают интервал от верхней части литоральной области до псевдоабиссали, располагавшейся в тортонском бассейне на глубине 150—200 м, т. е. в нижней части неритовой области. На площади они закономерно сменяют друг друга в зависимости от расстояния от берега и рельефа дна моря. На подводных возвышениях осадки, как правило, оказываются более крупнозернистыми, чем в соседних понижениях дна, если даже понижения и располагались ближе к берегу. В этом отношении осадки тортонского Предкарпатского бассейна обнаруживают большое сходство с тем, что наблюдается на современном морском дне. Мощности отложений сильно зависят, с одной стороны, от фациальной принадлежности, а с другой — от характера тектонических структур. Л. Н. Кудрин показал, что некоторые складки Предкарпатья развивались длительно и существовали уже во время осадконакопления. Поэтому на антиклинальных структурах мощности осадков иногда меньше и состав более крупнозернистый, чем в соседних синклинальных областях. Мощность опольскобарановского горизонта, в частности, меняется от 130 ж до полного выклинивания.
В некоторых случаях даже тщательное литологическое изучение пород разреза не дает определенных сведений для суждения об условиях их образования. Вместе с тем фациальный анализ (выявление характера взаимных переходов этих пород) дает убедительный материал как для выяснения условий их образования, так и для восстановления палеогеографической обстановки в целом. Так, в турнейском ярусе Оренбургской области геофизическими и буровыми работами местами выявлены мощные доломиты. Они привлекают особенное внимание, потому что с ними связаны залежи нефти (Кузнецов, 1968). Доломиты залегают массивными телами. Это белые и серые неслоистые породы, обычно кристаллическизернистого сложения. Для них характерна кавернозность; каверны иногда выполнены гипсом и ангидритом. Органических остатков в них почти не встречается, лишь изредка попадаются реликты фораминифер и члеников морских лилий. Совместно с доломитами встречаются доломитизированные известняки, принадлежащие к органогенношламовым, микрозернистым и другим разностям. Доломитизация распределена в них очень неравномерно; ряд данных позволяет прийти к заключению о вторичной природе ее.
Литологические признаки не дают ясных указаний на условия образования перечисленных пород. Фациальные соотношения оказываются в этом отношении гораздо более убедительными. Выявить эти соотношения оказалось возможным благодаря большому объему бурения, позволившему обнаружить турнейский ярус на большой площади, а также тщательным сборам органических остатков. В результате было разработано детальное расчленение турнейского яруса на горизонты и осуществлена надежная стратиграфическая увязка разрезов на всей площади. Выполненный комплекс исследований позволил убедиться в том, что рассматриваемые доломиты занимают определенное тектоническое положение. Они приурочены к бортам КамскоКинельской впадины Русской платформы. В направлении от платформы к впадине происходит закономерная смена фаций, захватывающая все горизонты турнейского яруса, а также верхнюю часть девонской системы. В пределах платформы распространены известняки. Согласно описанию В. Г. Кузнецова, это серые, нормально слоистые известняки, органогеннодетритовые, шламовые, сгустковые, с обильными остатками брахиопод, фораминифер, кораллов, водорослей. Мощность турнейского яруса около 200 м. В осевой части КамскоКинельской впадины развиты совсем другие породы — черные тонкослоистые аргиллиты, карбонатные и кремнистокарбонатные, иногда встречаются известняки и доломиты, а также горючие сланцы. Все породы битуминозны, донная фауна в них практически отсутствует, есть лишь представители планктонных организмов — радиолярии, однокамерные фораминиферы. Эти отложения близки доманиковому типу, в качестве представителя которого их иногда и описывают. Весь комплекс признаков отложений, а также их распространение в осевой части впадины дают возможность признать их относительно глубоководное происхождение. Мощность отложений 200—300 м.
К бортовым частям впадины приурочены доломиты и доломитизированные известняки. Мощность этих пород наибольшая (до 500—600 м). Очень показательно, что со стороны впадины доломиты и доломитизированные известняки часто переходят в комковатые и брекчиевидные известняки, а иногда даже в мелкогалечные известняковые конгломераты. Эти переходы, а также соотношения доломитов с другими типами пород и их повышенная мощность, массивность, а также приуроченность к бортовым частям впадины делают очень вероятным предположение о рифовой природе доломитов. Возможно, что первоначально рифы состояли из известняков, а доломитизация их вторичная. В процессе доломитизации была уничтожена и биогермная структура пород, от которой в настоящее время сохранились лишь реликты. С доломитизацией можно связать и образование в кавернах гипса.
Иногда фациальные соотношения одновозрастных пород оказываются еще более сложными. Примером могут служить ордовикские карбонатные и терригенные породы в одном из районов Казахстана. Тщательный фациальный анализ в сочетании с детальным литологическим изучением пород и их переходов в вертикальном направлении позволил и в этом случае восстановить общую картину осадконакопления и ее развитие во времени. Массивные карбонатные породы, принимающие участие в сложении разреза, имеют биогенное происхождение. Это риф, имеющий характер атолла (Львова и др., 1964).
Таким образом, каждый генетический тип представляет сложное сочетание разных пород. Каждая конкретная порода выражает какуюлибо частную обстановку осадконакопления или даже деталь этой обстановки, но закономерно входит в парагенез данного генетического типа. Именно поэтому одним из главных критериев для выяснения условий образования каждого такого звена является выяснение парагенеза, в который данная порода входит.
Правильно изучать фации поэтому нельзя в отрыве от соседних фаций. Только выявление всей их совокупности дает падежные основания для суждения об условиях образования отложений. Так как некоторые отложения, весьма различные по условиям образования, очень похожи друг на друга по литологическим признакам (моренные суглинки напоминают осадки предгорных выносов, а иногда совсем не отличимы от них), главным основанием для их распознавания является парагенез. Если же не обратить достаточного внимания на парагенез, то можно, папример, принять за морены грубообломочные накопления триасового возраста в районе средней Волги и в Приуралье. Более тщательные исследования показали, что ледникового комплекса среди триасовых отложений Приуралья нет, а то, что принималось за морены, представляет собой отложения предгорных выносов рек, стекавших с поднимавшегося Урала. Особенно трудной становится задача различия пролювиальных и ледниковых отложений в горных странах, где могут присутствовать и те и другие, а энергичный размыв уничтожает часть отложений, лишая геологов возможности исследовать весь парагенез.
Наши представления о циклическом строении разрезов обычно гораздо проще и схематичнее действительных природных соотношений, и поэтому всегда при недостаточно осторожном использовании метода циклического анализа легко могут получиться ошибочные заключения.
Если циклическое строение разреза не выражено или циклы не расшифрованы с генетической точки зрения, то использование вертикального парагенеза для выяснения условий образования отдельных его членов становится еще труднее. Но и здесь могут быть получены полезные сведения. Так, положение породы, генетическая принадлежность которой не известна, между двумя другими, условия образования которых известны лучше, помогает выяснить и происхождение данной породы. Например, если между достоверно русловыми песчаниками и болотным комплексом (в угленосной толще) лежат алевролиты и глинистые породы, есть основания предполагать, что они представляют пойменные отложения и т. д. Исследование вертикального парагенеза является важным звеном в генетическом анализе, звеном, которое необходимо всегда использовать. Изучение вертикальных разрезов, необходимо связывать с тем, что дает литологическое изучение пород и прослеживание их поведения на площади.
Литогенетический метод. Комплексное исследование признаков и прослеживание изменений одновозрастных отложений на площади с целью выяснения условий их образования давно уже применяется геологами. Отчетливое выражение такой подход получил в «литогенетическом методе», разработанном и примененном сотрудниками угольной группы Всесоюзного института минерального сырья (ВИМС) в ряде угольных бассейнов. Наиболее полно он использован Т. Н. Давыдовой и Ц. Л. Гольдштейн (1949, 1960) при изучении Буреинского бассейна на Дальнем Востоке и некоторых других регионов.
Сущность метода заключается в том, что наблюдения в обнажениях, в керне скважин и в горных выработках подчиняются основному вопросу: как произошла данная порода, данная пачка слоев. Одним из главных условий для получения правильного ответа является выяснение фациальных изменений пород и пачек, т. е. их переходов в пределах того же слоя (на том же стратиграфическом уровне) в другие породы и в пачки иного состава и строения. Эти наблюдения, многократно повторенные в других обнажениях или по керну других скважин, позволяют видеть, что определенные сочетания пород сменяются другими, не менее определенными сочетаниями. Таким путем выявляется сложная картина фациальных замещений одних пород другими. Это в свою очередь дает уже гораздо более надежный материал для осмысливания наблюдаемой картины с генетической точки зрения.
Давыдовой и Гольдштейн были выделены «литогенетические типы пород», под которыми они понимают породы или группы пород, обладающие характерным сочетанием основных признаков, отражающих определенные условия отложения. В Буреинском бассейне «литогенетическими типами» оказались, например, отложения древних русел, отложения паводков (пойм) и др.
Совокупность литогенетических типов пород, фациально замещающих друг друга в горизонтальном направлении и соответственно сочетающихся в вертикальном разрезе, получила название «генетического комплекса». Как правило, такая совокупность литогенетических типов связана общим генезисом.
Поведение генетических комплексов на площади показывает, что определенные их группы связаны фациальными переходами в горизонтальном направлении и, соответственно, в вертикальных разрезах они образуют постоянные парагенетические сочетания. Такие сочетания получили название «генетических ассоциаций». Выявление и анализ распределения таких и других подобных ассоциаций на площади и по разрезу позволяет восстановить палеогеографическую обстановку и историю ее развития.
При этом подтверждаются или опровергаются рабочие гипотезы, появившиеся в начале исследования, а литогенетические типы, комплексы и ассоциации получают объяснение и место в общей восстанавливаемой картине осадконакопления. Выявленные закономерности, получившие генетическое обоснование, становятся направляющими для предсказания возможных изменений там, где это фактически еще не выявлено. Иными словами, появляется возможность прогноза.
Литогенетический метод, примененный при изучении Буреинского бассейна, позволил сделать практические выводы о стратиграфическом расчленении толщи и закономерностях распределения в ней угольных пластов.
Сущность литогенетического метода, следовательно, заключается в тщательном прослеживании фациальных изменений на площади в сочетании с наблюдением_ и истолкованием генетических признаков пород и анализом вертикальной последовательности пород и их сочетаний. При этом выявляются генетически обусловленные сочетания пород разных порядков: от относительно мелких — «литогенетических типов» до крупных тел, получивших название «генетических ассоциаций».
НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ