44. Методы реконструкции геологического прошлого. Понятие фации и фациального анализа. Методы и принципы восстановления физико-географических условий

Метод восстановления палеогеографических обстановок в геологии называют фациальным анализом. Предметом исследования в палеогеографии является фация, основой исследования – принцип актуализма, методом исследования – фациальный анализ.

К понятию «фация» в геологии существует два подхода:

1) фация – часть слоя одновозрастных пород, отличающаяся от соседних частей этого же слоя своими литологическими и палеонтологическими особенностями, которые называются фациальными признаками;

2) фация – физико-географическая обстановка или единица ландшафта.

Д. Наливкин (1955) справедливо указал, что «фация это не только осадочная порода, т.е. литологическое понятие, но одновременно определенная однородная часть суши или моры, т.е. географическое или палеогеографическое понятие».

В настоящее время насчитывается более 100 различных определений термина «фация». Наиболее емким и кратким является определение, предложенное Н.В. Логвиненко: «Фация – это обстановка осадконакопления, современная или древняя, овеществленная в осадке или породе».

В целом, условия осадконакопления определяются рельефом, климатом, тектоникой и особенностями развития жизни на Земле в данный период. Раздел геологии, рассматривающий физико-географические обстановки осадконакопления, называется учением о фациях, а способы реконструкции этих обстановок для прошлых периодов в истории Земли называются фациальным анализом. В палеогеографии ведут исследования в следующем направлении: первичный характер породы (как ископаемый осадок) → особенности осадка → физико-географическая обстановка, существовавшая на территории в изучаемом времени.

Фациальная изменчивость – изменение одновозрастных отложений по площади.

Фациальный анализ – изучение закономерностей фациальной изменчивости отложений с целью определения конкретных палеогеографических обстановок накопления разных фаций.

Фациальный анализ представляет собой метод восстановления палеогеографической обстановки путем изучения характерных особенностей горных пород и заключенных в них окаменелостей. Его проводят путем конкретного геологического материала: особенностей строения слоев одновозрастных горных пород и изменения в пространстве их вещественного состава, текстурных и структурных особенностей пород, их геохимического состава, а также заключенных в породах ископаемых остатков организмов и следов их жизнедеятельности с палеоэкологической точки зрения.

Фациальный анализ слагается из трех видов исследований:

1) определения условий обитания организмов;

2) определения условий накопления осадков;

3) анализа фациальной изменчивости отложений.

Фациальный анализ разделяется на:

1) литофациальный анализ, изучающий генетические особенности литологического состава пород;

2) биофациальный анализ, учитывающий условия обитания и изменения в составе органических остатков.

При фациальном анализе широко применяется метод актуализма. Это метод научного познания геологической истории Земли, реконструкции процессов и обстановок прошлого путем использования закономерностей, выявленных при изучении современных геологических процессов. Наиболее применим и эффективен актуалистический метод в области осадконакопления. Поэтому, чем полнее изучены современные отложения того или иного генезиса, тем детальнее могут быть установлены их ископаемые аналоги. При этом как в современных, так и в древних породах сохраняются некоторые наиболее устойчивые первоначальные признаки, которые не изменились в течение длительного геологического времени.

С целью восстановления физико-географических и тектонических условий, существовавших на определенной территории в отдельные этапы ее развития, в геологии применяются три основные метода: стратиграфический, палеогеографический, палеотектонический.

В основу этих методов положены принципы:

а) последовательности напластования, сформулированный в 1669 году Н. Стенсеном (Стеноном): «При ненарушенном залегании каждый нижележащий слой древнее покрывающего слоя». Этот принцип позволяет установить временные отношения “раньше – позже” между слоями;

б) миграции пограничных поверхностей литологически однородных слоев, сформулированный Н.А. Головкинским в 1868 г. Согласно этому принципу в каждом слое можно считать одновозрастными осадки, которые распределялись в направлении, параллельном береговой линии;

в) фациальной изменчивости одновозрастных отложений, высказанный А. Грессли в 1838 г.;

г) биостратиграфического расчленения и корреляции разрезов, сформулированный У. Смитом (в начале XIXст.), согласно которому одновозрастные слои содержат исходные ископаемые, т.е. отложения можно отличать и сопоставлять по заключенным в них ископаемым;

д) биостратиграфической последовательности, т.е. ископаемые флоры и фауны следуют друг за другом в определенном порядке.

Современные принципы исторической геологии:

1. Каждый слой в момент своего формирования представляет собой горизонтально залегающее тело. Лишь впоследствии под действием внутренних и внешних сил слои могут принять разнонаправленное положение (наклонное, вертикальное), быть смятыми в складки или разорванными.

2. Каждый перекрывающий (вышележащий) слой моложе подстилающего (нижележащего).

3. Слои (пласты, толщи), образовавшиеся в тектонически спокойной обстановке, имеют выдержанные мощности.

4. Облик породы (фация) определяется физико-географическими условиями ее образования.

5. Каждой тектонической структуре высшего порядка (платформе, геосинклинали, краевому прогибу) свойственны определенные, характерные для нее комплексы горных пород различного литологического состава – формации.

6. Для каждого осадочного слоя (пласта, толщи) земной коры характерен свой, только ему присущий комплекс органических остатков, изменяющийся по вертикальному разрезу (причем, чем моложе слой, тем больше в нем остатков высокоорганизованных животных и растений), и по простиранию в связи с изменением физико-географических условий в различных районах Земли.

7. Принцип актуализма. Сущность его заключается в том, что при восстановлении физико-географических условий прошлых эпох и динамики историко-геологического развития земной коры геологи исходят из представлений о геологических процессах, протекающих в настоящее время.