Fatsii

11

тиллитов отмечены еще на ряде стратиграфических уровней, включая ряд комплексов в протерозое.

Э о л о в ы е п у с т ы н н ы е о б р а з о в а н и я

Наличие пустынных обстановок определяется главным образом аридным климатом, высокой среднегодовой температурой при резком дефиците метеорных (атмосферных) осадков, что обусловливает сухость воздуха и скудное развитие наземной растительности.

В современных условиях пустыни занимают почти пятую часть суши. Они нередко занимали обширные пространства и в прошедшие геологические эпохи, наиболее известная из которых пермо-триасовая (новый красный песчаник Западной Европы).

Комплекс пустынных фаций достаточно разнообразен и включает эоловые отложения, образования соляных озер, "каменистых" пустынь, отдельными полосами в них проникают аллювиальные осадки. Поскольку некоторые из этих фаций рассмотрены ранее, остановимся лишь на эоловых образованиях, которые, хотя и занимают лишь пятую часть современных пустынь, но весьма характерны для них. Эти песчаные моря получили название эргов7.

Эоловые отложения представлены практически исключительно песками (песчаниками) и крупнозернистыми алевритами (алевролитами). Известны случаи, когда ветер переносит обломки размером до 1 см, но зерна крупнее 5 мм в эоловых осадках чрезвычайно редки, и в 90 % эоловых песков их диаметр находится в пределах 0,15 — 0,25 мм. Глинистый материал практически отсутствует. По своему происхождению большая часть эоловых песков — продукт перевевания осадочных отложений различного генезиса (речных, делювиально-пролювиальных, озерных или прибрежно-морских), содержащих определенное количество песчаного материала, прошедшего в той или иной степени водную переработку. Эоловые пески, образующиеся за счет дефляции изверженных пород, крайне редки.

Для эоловых отложений в целом характерна наилучшая среди других фациальных типов песчаных осадков отсортированность и окатанность зерен. Поверхность зерен либо блестящая, полированная, либо рябая; матовые зерна с раковистым изломом встречаются редко. Уменьшается количество легкоистираемых минералов (гипс, роговая обманка, пироксены, полевые шпаты, эпидотит) и относительно возрастает число устойчивых к механическому воздействию (кварц, гранат, циркон, силлиманит, магнетит), практически отсутствуют слюды. Это ведет к сокращению общего набора минералов.

Текстура пустынных эоловых отложений разнообразна. Отмечаются как не слоистые породы со слабо выраженной косой слоистостью с пологими волнистыми слойками, углы падения которых постепенно меняются, так и отчетливо горизонтально или весьма часто косослоистые отложения. Мощности косых серий могут меняться от сантиметров до многих метров, а углы падения достигать 30—34°. Ориентировка косых слоев и их серий либо относительно постоянная, однонаправленная, либо разнонаправленная, когда серии взаимно перекрещиваются и срезают друг друга. Размеры зерен при хорошей сортировке в смежных пропластках могут резко отличаться. Глинистые прослои редки и обычно связаны с временным наличием водных условий.

Очень характерны для эоловых образований специфические формы рельефа, которые часто захороняются и описаны также в древних отложениях. Они имеют форму ряби, но чрезвычайно разного масштаба. Прежде всего это эоловая рябь, которая относится к обычным текстурам поверхности слоев. Длина волны их обычно в пределах сантиметров и первых десятков сантиметров (очень редко до 20 м), и высота от нескольких мм до 1 м (в наиболее крупных формах). Следующие по масштабу формы —

7 Эрг - арабское название песчаных массивов в пустынях Северной Африки. Обычно эти массивы расположены в понижениях рельефа; для них характерны высокие (до 200-300 м) гряды малоподвижных песков, вытянутые преимущественно в направлении господствующих пассатных ветров. По сравнению с каменистыми и глинистыми пустынями эрги более увлажнены, встречаются источники и колодцы, близ которых сосредоточены оазисы.

12

дюны и барханы, высота которых достигает 50 м, а длина волны до 500 м. Наконец, известны гигантские волнообразные формы — драа, длина волны которых достигает 650 - 4000 м, а высота 400 м. Чрезвычайно важно, что эти три формы не переходят одна в другую, а представляют собой отчетливо дискретные образования. Ориентированы они обычно перпендикулярно направлению ветров, что, наряду с замерами ориентировки косой слоистости, позволяет восстанавливать направления преобладающих ветров.

Органические остатки в эоловых пустынных отложениях чрезвычайно редки. Мощности современных эоловых пустынных осадков составляют 10—15, реже 20—30 м. В некоторых ископаемых пустынях они достигают 100—150 и даже 300 м.

Разнообразие фациальных комплексов в континентальных обстановках обусловливает и разнообразие связанных с ними полезных ископаемых. Чаще всего здесь разрабатываются строительные материалы. В ряде случаев в озерных и аллювиальных отложениях образуются кварцевые пески - сырье для: стекольной промышленности, в корах выветривания и делювии - высококачественные огнеупорные и керамические глины. В аллювиальных, озерных, а иногда и других континентальных образованиях образуются россыпные месторождения; в корах выветривания, озерах и аллювии формируются бокситы, руды железа, марганца, меди, никеля, кобальта. Лимнические, а иногда аллювиальные и пролювиальные отложения содержат угли и горючие сланцы, в озерных отложениях разрабатываются магнезит и гидромагнезит, различные соли, диатомиты. Песчаные отложения ряда фаций, особенно аллювиальных, реже эоловых и флювиогляциальных, нефтегазоносны. Нельзя не отметить и такой ценнейший продукт континентальных обстановок, как почвы, обеспечивающие возможность сельскохозяйственного производства, само существование растительного и животного мира и являющиеся одновременно продуктом жизнедеятельности организмов.

М О Р С К И Е И О К Е А Н И Ч Е С К И Е Ф А Ц И И :

Океаны и моря занимают сейчас порядка 70,8 % площади земного шара. Судя по некоторым реконструкциям, в отдельные геологические эпохи их площади были даже более значительны. Уже это определяет то обстоятельство, что в геологических разрезах явно преобладают морские отложения. Кроме широкого развития морей этому способствует также то, что морские обстановки (моря и океаны) - это преимущественно области накопления осадков. Однако в морях и океанах существуют участки, где осадконакопления не происходит, имеются даже зоны денудации, но определяют специфику этих обстановок условия накопления осадков. Более того, в отличие от континентов, где осадки в значительной мере эфемерны и часто не сохраняются в ископаемом состоянии, условия сохранения морских отложений неизмеримо выше.

Другая особенность морских обстановок — их несравненно большее, чем в континентальных условиях, постоянство. Наибольшей контрастностью отличается лишь непосредственно примыкающая к суше узкая прибрежно-морская полоса, на большей же части морских обстановок условия относительно стабильны на значительных пространствах и меняются не столь резко, как на континенте.

Источники поступления осадочного вещества в морские водоемы различны: Главную массу обломочного материала (22,4 млрд. т/год в современных условиях)

поставляют континенты.

Второй источник осадочного материала — вулканические извержения, которые наряду с твердыми продуктами — лавами, пеплом, туфами (3 млрд. т/год), выносят огромные количества газообразных и жидких веществ.

Третий источник осадочного обломочного материала, значение которого стало выясняться лишь в последние годы, - разрушение твердых коренных пород морского дна; этот материал получил название эдафогенного и является определенным подводным гомологом терригенного наземного вещества. Он развит в основном в активных

13

тектонических зонах океана — срединно-океанических хребтах, островных дугах, глубоководных желобах.

Обстановки и механизмы механического, хемогенного и биогенного накопления материала, поступающего тем или иным путем в Мировой океан, зависят от типов водоемов, условий их питания, нахождения в той или иной климатической зоне, наличия течений и их характера, физических и химических свойств морской воды, органической жизни и т. д.

Водоемы Мирового океана по соотношению их с сушей подразделяются на не-

сколько типов. Моря средиземные или внутренние (современные примеры которых Балтийское, Черное, Красное моря и др.) почти полностью окружены материковой сушей и связаны с океаном одним или несколькими проливами. Они характеризуются слабыми приливами, часто отличной от океана соленостью. Воздействие материкового сноса сказывается в них максимально. В процессе геологического развития эти моря нередко теряют связи с океаном и превращаются в громадные озера со специфическим гидрохимическим режимом и соответствующими осадками (соленые озера на месте современного Средиземного моря в позднем миоцене, современное Каспийское море).

Моря окраинные или краевые располагаются между материками и океанами. Влияние континентального сноса в этих водоемах меньше и в значительной степени одностороннее, зато связи с Мировым океаном свободные, что обусловливает среднеокеаническую соленость, соответствующий состав органического мира, часто сильные приливы и т. д. В одних случаях окраинные моря непосредственно открываются

вокеан и иногда называются заливами (моря Лаптевых, Восточно-Сибирское, Бенгальский залив), в других — отделены от него островами, подводными возвышенностями и т. д., что однако не нарушает свободного водообмена с океаном (Охотское, Карибское моря и др.).

Наконец, особая область седиментации — собственно океаны, где влияние континентов сказывается в наименьшей степени и часто опосредствовано, но в значительной степени возрастает значение осаждения собственного океанического вещества. Так только органогенные (известковые и кремнистые) осадки покрывают не менее 50,9 % площади дна Тихого океана и 74,2—74,7 % Атлантического и Индийского океанов.

Другая важная особенность водоемов, определяющая обстановки и условия осадконакопления — форма его вертикального сечения. Известны в настоящее время и широко были развиты в прошлом плоские, мелководные моря с выровненным дном

(Северное, Лаптевых, Азовское моря). В противоположность им существуют моря с

глубоководной котловиной, окруженной узкими шельфами (Японское, Черное моря,

Мексиканский залив). Плоские моря обычно располагаются на платформах и омывают невысокий, сглаженный континент. Котловинные моря чаще (но не всегда!) локализуются

вгеосинклинальных областях и обрамляются горной сушей.

Важный фактор фациальных обстановок— волнения и разного рода течения (приливно-отливные, вдольбереговые, океанические глубоководные и поверхностные, циркуляционные вертикальные, гравитационные, мутьевые и т. д.), которые обусловливают разнос поступающего в водоемы материала и его отложение.

Физические свойства морской среды — темшература, давление, прозрачность и т. д., во-первых, влияют на характер —количество и разнообразие — органической жизни, которая непосредственно способствует осаждению многих компонентов из морской воды, а также обусловливает геохимическую обстановку среды, определяющую возможность образования и осаждения ряда минералов. Во-вторых, они влияют на газовый состав морской воды и тем самым опять на развитие организмов и на возможность растворения или осаждения некоторых соединений. Поэтому, например в холодных водах высоких широт и больших глубин, где в растворе содержится мало углекислоты, и известковые осадки не образуются.

14

При средней океанической солености все основные соединения, находящиеся в растворе, кроме карбоната кальция, далеки от предела насыщения и для их осаждения должны возникнуть специфические условия. Поэтому наличие этих соединений (сульфатов, галоидов, сульфидов и т. д.) в древних отложениях помогает восстановлению таких обстановок.

Большое влияние на характер осадков оказывает положение водоема в той или иной климатической зоне. Прежде всего оно обусловливает температуру воды (во внутренних морях и ее соленость), а отсюда и комплекс организмов, в том числе породообразующих, в частности с кремневым или карбонатным скелетом. Кроме того, глобальная климатическая зональность определяет состав поступающего с прилегающих материков материала. В связи с этим климатические типы литогенеза, установленные Н.М.Страховым на континентах, позднее Л.П.Лисициным, распространены и на океанические акватории.

До недавнего времени подразделение морских фаций проводилось на базе батиметрии с использованием гипсографической кривой. Таким путем выделялись фации неритовые, батиальные и абиссальные. Широкий разворот океанологических исследований показал недостаточность и несовершенство этого принципа.

Внастоящее время все многообразие морских фаций подразделяют на:

прибрежные,

шельфа,

материкового склона или батиальная,

абиссальной области (ложа мирового океана)

П р и б р е ж н а я ( л и т о р а л ь н а я ) ф а ц и я

- или зона приливов и отливов, её глубина до 25 м. Для этой зоны характерны: непостоянный гидродинамический режим, много света, тепла, кислорода, сложный рельеф дна, обильная фауна и флора.

Состав пород - конгломераты, гравелиты, песчаники, ракушечники, угли параллические (при гумидном климате).

Слоистостьпологоволнистая, перекрестная.

Органические остаткитолстостенные раковины и их обломки. Особые признакизнаки ряби, ходы илоедов, трещины усыхания.

Ф а ц и и ш е л ь ф а

- или мелководная; глубина 70-200 м, резкое различие в гидродинамическом режиме: до 100 м условия аналогичные прибрежной зоне, ниже 100 м - волнения не доходят до дна, нет растительности, условия осадконакопления спокойные.

Состав породобломочные (песчаник, алевролит, аргиллит), органогенные (коралловые рифы), кремнистые отложения, вулканогенно-осадочные- лавы, туфы и туфопесчаники. Здесь же образуются фосфоритовые и Fe-Mn конкреции и глауконит.

Слоистость - горизонтальная.

Органические остаткиразнообразные и обильные.

Ф а ц и и к о н т и н е н т а л ь н о г о с к л о н а

- батиальной зоны. По глубинам она подразделяется на: умеренно глубоководную (до 500-700 м) и глубоководную (до 3000 м).

В первой подзоне среди обломочных осадков преобладают глинистые и реже встречаются алевролиты и песчаники. Вместе с ними здесь формируются кремнистые и карбонатные породы, пластовые фосфориты.

Слоистость - тонкая, горизонтальная.

15

Во второй подзонеосадочный материал выносится по желобам и подводным каньонам континентального склона.

Состав осадковглинистые, кремнистые, известковые илы. Слоистость отсутствует.

Органические остатки - редкие радиолярии и фораминиферы. В ископаемом состоянии - это очень редкая фация.

Ф а ц и и а б и с с а л ь н ы х г л у б и н

> 3000 м. Здесь высокое давление, низкая температура, мрак, которые влияют на газовый режим и химический состав воды. Так здесь, на глубине 4500-5000 м проходит граница образования известняков. Рельеф зоны сложный. Преобладают тонкозернистые осадкисовременные красные глины и кремнистые илы. Крупнообломочный материал образуется редко за счет обвалов склонов и мутьевых потоков. Осадки часто обогащены сульфидами. Здесь же располагаются области излияния базальтовых лав.

П Е Р Е Х О Д Н А Я Г Р У П П А Ф А Ц И Й

объединяет: фации лагун, дельт и эстуариев, прибрежных озер. Наиболее сложным является комплекс, слагающий фации речных дельтздесь происходит совмещение речных и прибрежно-морских фациальных обстановок.

Фации лагун и заливов формируются в условиях малых глубин, различных климатических зон и наличии впадающих рек. Осадкимелкозернистые, имеют горизонтальную слоистость. Гравий и галечник встречаются редко. В осолоненных бассейнах широко развиты соли, гипс, ангидрит (в условиях жаркого сухого климата), FeMn и бокситовые - при влажном умеренном климате. В застойных участках могут формироваться сапропелиты. В прошлые геологические эпохи области лагун занимали большие площади и являлись участками формирования полезных ископаемых. В кратком виде все эти признаки суммированы в таблице.

Кроме этих признаков, указывающих на среду формирования фаций, породы и органические остатки обладают признаками, указывающими, в каких климатических условиях они формировались. Среди пород - это чаще всего будут продукты гипергенеза (элювиальные глины, коры выветривания с Fe-Mn рудами и т.п.), образующиеся в условиях влажного теплого климата. Мы знаем, что накопление толщи солей, гипса и ангидрита происходит в мелководных лагунах при аридном климате, а угленакопление- в условиях влажного тропического климата. Образование мощных толщ известняков с обильной и разнообразной фауной характерно для зон тропических морей, тогда как в холодных морях формируются чаще кремнистые породы за счет панцирей диатомовых водорослей.

Климат влияет и на развитие органического мира. И растения, и животные обладают крупными, хорошо развитыми формами в зонах с тропическим климатом, а в сухом аридном или холодном нивальном климатах развиваются слабые угнетенные формы (небольшие размеры, тонкая гладкая раковина и др. признаки). Все это многообразие пород и организмов, отражающее древние климатические условия, в которых они формировались, называются породы-индикаторы и организмы-индикаторы древних климатов.

По результатам фациального анализа составляют фациальные разрезы и планы. После этого составляют палеогеографические карты, на которых отражаются физикогеографические условия в определенный геологический период. Детальность и достоверность таких карт зависит от масштаба карты и размера территории исследований.

Теоретическое значение изучения палеогеографии в том, что позволяет устанавливать причины тех или иных геологических процессов на Земле на разных этапах

16

её развития. На практике палеогеографические карты используют в целях прогноза полезных ископаемых.

При фациальном анализе составляют фациальные карты и фациальные профили. На картах показывают территориальное распространение различных типов фаций, выделяют области отсутствия отложений, которые обычно являются источником скоса, обломочного материала.

Анализ карт фаций дает возможность качественно охарактеризовать распределение областей тектонического поднятия и погружения того или иного времени, оконтурить тектонические поднятия и прогибы, выявить зоны крупных разломов и флексур.

На основе фациального анализа составляют палеогеографические карты, на которые наносят основные элементы рельефа земной поверхности прошлых эпох. На этих картах показывают области суши, моря, древние береговые линии, прибрежные зоны, области размыва, сноса обломочного материала, пути транспортировки обломков и т.д. Восстанавливается таким образом палеогеография определенного времени.

17

ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ ИСКОПАЕМЫХ ФАЦИЙ

Фации

Состав пород

Слоистость

Органические

Другие

остатки

признаки

МОРСКИЕ ФАЦИИ

Прибрежные,

Конгломераты, песчаники,

Пологонаклонн

Толстостенные

Трещины

литораль

(зона

алевролиты.

ая,

раковины и их

усыхания,

знаки

приливов

и

Ракушечник, редко угли

перекрестная

обломки

ряби,

ходы

отливов) 0-25 м

илоедов

Мелкий шельф

Органогенные

известняки,

горизонтальная

Разнообразные и

(25-200 м)

горючие

сланцы.

многочисленные

Песчаники

с

глауконитом,

алевролиты, аргиллиты.

Хемогенные -

кремнистые,

карбонатные,

конкреции

-

Fe,Mn, P

Глубокий

шельф

Преобладают

глинистые,

Тонкая

Хрупкие,

Слабое

200-500 м

реже

алевролиты

и

горизонтальная

тонкостенные

движение

песчаники.

Органогенные-

раковины

придонных вод

редко мел и др.Хемогенные

моллюсков,мало

кремнистые,

карбонатные,

численные

пластовые фосфориты

Континентальный

Глинистые,

кремнистые,

Редкие

В

ископаемом

склон

карбонатные илы

радиолярии,

состоянии

500-3500 м

фораминиферы

редкая фация

Больших

глубин

Современные

красные

Ископаемые

>3500 м

глины и илы

фации

неизвестны

КОНТИНЕНТАЛЬНЫЕ ФАЦИИ

Элювиальные

Коры

выветривания

Отсутств

Отсутствуют

Окрашен

(каолиновые

глины

с

ует

ы

за

счет

обломками

коренных

оксидов

и

пород)

гидрооксидов Fe

и Mn

Делювиальные

Обломочный

материал

Отсутствует

Отсутствуют

На склонах и у

слабо окатанный

подножия

Коллювиальные

Шлейф глыб и щебня

Отсутствует

Отсутствуют

Пролювиальные

Галечники,

конгломераты,

Косая

речного

Отсутствуют

песчано-глинистые породы

типа

Аллювиальные

Терригенные обломочные

Косая

Растительные

Укрупнение

слоистость

остатки,

отложений

вниз

раковины

по разрезу

моллюсков

Озерные

Песчано-глинистые,

Тонкая

Частые:

Знаки ряби

кремнистые и карбонатные

горизонтальная,

моллюски,

с Fe-Si конкрециями

реже косая

водоросли,

споры и пыльца

Болотные

Торф, бурые и каменные

Горизонтальная

Растительные

Тесно связаны с

угли

остатки

речными,

озерными,

прибрежно-

морскими

фациями

Пустынные

Песчано-глинистые

с

Перемежающая

Редкие

Трещины

линзами солей

ся.

Следы

усыхания,

ветровой ряби

красноцветная

окраска

Моренные

Валуны,

галечники,

Не слоистые

Отсутствуют

Следы

песчано-глинистые

ледниковой

штриховки

18

Флювиогляциальны	Песчано-галечный				Косая	Отсутствуют		Плохая
е					слоистость			окатанность
Озерно-ледниковые	Глинисто-алевритовые			с	Тонкая	Отсутствуют		Наличие
	песчаниками		в краевых		горизонтальная			известковых
	зонах				ленточного			стяжений
					типа
ПЕРЕХОДНЫЕ ФАЦИИ
Лагунные	Алеврито	-	глинистые,		Горизонтальная	Обильны:		Отсутствуют
Опресненных	органогенные					водоросли,		глауконит	и
бассейнов						мшанки,		фосфорит
						моллюски
						плохой
						сохранности
Лагунные	Соляные	и	карбонатные,		Горизонтальная	Отсутствуют
Засоленных	песчано-глинистые
бассейнов	загипсованные, мергели
Дельтовые	Пестрота	литологического			Косая	Отсутствуют		Скопления	угля
	состава							и нефти
Эстуариев	Песчано-глинистые			и	Речного типа	В основном	-	Скопления угля,
и лиманов	железистые					растительные		нефти и газов

19