Современные научные направления при выделении геологических формаций

Понятие «геологическая формация» широко используется геологами разного профиля: стратиграфами, литологами, петрографами, тектонистами, металлогенистами. При общем однозначном понимании геологических формаций как сообществ горных пород, представители разных направлений неодинаково оценивают признаки, которые позволяют обособить сообщества горных пород как геологических формаций.

Составители терминологического справочника «Геологические формации» /4/ собрали воедино множество определений термина «геологическая формация» из работ ведущих ученых, а также различные характеристики отдельных формационных типов. Анализ формулировок показывает, что каждый исследователь выбирает признаки, наиболее ему близкие по роду деятельности, важные для решения его практических задач. Это обусловливает субъективный подход при выделении формаций.

При обособлении тел ассоциаций горных пород, именуемых геологическими формациями, обычно учитываются следующие признаки:

1. Вещественный состав пород (определяется перечнем горных пород, составляющих толщу);

2. Строение толщи (определяется типами переслаивания – взаимоотношением пород в разрезе);

3. Мощность однородной толщи;

4. Степень обособленности в разрезе – характер взаимоотношения с покрывающими и подстилающими толщами;

5. Наличие определенного вида полезного ископаемого в разрезе толщи;

6. Возрастной объем толщи;

7. Генезис толщи;

8. Приуроченность к определенной структурной форме земной коры;

9. Положение в разрезе крупного тектоно-седиментационного цикла (герцинского, альпийского и т.п.)

Перечисленные признаки по своей сути могут рассматриваться как прямые (1 – 5), наблюдаемые непосредственно в обнажении, и косвенные

(6 –7), объективные (1 –6) и субъективные (7 –9).

Рассмотрим, какую роль отводят представители разных направлений перечисленным признакам при выделелении формаций.

Фациально-генетическое направление. Использует термин «формация» для обозначения совокупностей генетических типов отложений (фаций). Исследователи этого направления полагают, что, только установив генетическую природу отложений, доказав, что она одинакова для всей ассоциации пород, последнюю можно рассматривать в качестве той или иной формации (морской, лагунной, мелководной, глубоководной, и проч.)

Л.Б. Рухин определял формацию как генетическое сообщество фаций, устойчиво образующихся на более или менее обширном участке земной поверхности при определенном тектоническом и климатическом режиме. Формации, по мнению Л. Б. Рухина, накапливаются в течение длительных отрезков времени — периодов, эпох и т. д. Комплексы фаций, образовавшиеся в меньшие отрезки времени, он называл субформациями.

В.И. Попов, наоборот, к формациям относил небольшие по объему генетические комплексы. В соответствии с его наиболее кратким определением /23/, формация представляет сообщество изогенетических горных пород, т. е. каждая формация объединяет породы одинакового происхождения. Далее, (там же), геологическая формация — это «...естественно-историческое сообщество петрогенетически связанных и сопряженных горных пород, отвечающее определенной динамически обособленной единице геологической среды (т. е. фации), возникшей на той или иной ступени, стадии, фазе геологического развития данного региона».

Может оказаться, что в разрезе одной серии чередуются два или три генетических типа отложений в виде относительно маломощных слоев горных пород осадочного морского, наземного или вулканического происхождения. Каждый из таких слоев, по В.И. Попову, отвечает своей формации, поскольку формация соответствует понятию «генетический тип».

При данном подходе исследователь стремится расчленить толщу на «формации» — генетические типы. Детальность исследования здесь будет выражаться в выделении многочисленных типов осадков, в той или иной мере различающихся по условиям осадконакопления, динамике среды осадконакопления, палеоландшафтам. Литолог в данном случае имеет дело с одним и тем же уровнем организации вещества — с горной породой,— противопоставляя в роли «формаций» слои аллювиальных русловых песчаников песчаникам морского генезиса и т. д.

Представитель генетического направления В.Т. Фролов писал, что для определения и выделения геоформаций петрографический признак не применяется /29,30/, а сами геоформации вне зависимости от вещественного состава являются парагенезисом только генетических типов отложений. Как видно, это направление придает понятию «геологическая формация» совсем иное содержание. Формационный анализ в таком случае отождествляется с генетическим анализом осадочных и вулканогенных толщ, а сам термин соответствует понятию «фациально-генетический комплекс».

Вне зависимости от объема толщ, которые выделяются в ранге формаций, сторонники этого направления из всех признаков, характеризующих толщу, главным признаком для отождествления толщи с формацией считают генезис – признак косвенный, нередко субъективный.

Тектоно - стадиальное направление. Начало этому направлению положено работами М. Бертрана. В нашей стране тектоно - стадиальное направление активно развивается в работах тектонистов, некоторых литологов и петрографов, пытавшихся выделение формаций увязать со стадиями развития земной коры и ее главнейших структурных элементов. В.Е. Хаин наиболее обстоятельно разработал тектоно-стадиальный подход к выделению формаций. По В.Е. Хаину, формация — естественное и закономерное сочетание (парагенез, комплекс, набор, ассоциация) горных пород (осадочных, вулканогенных, интрузивных), связанных общностью условий образования и возникающих на определенных стадиях развития основных структурных элементов земной коры /32/.

В схемах исследователей, придерживающихся этого направления, число формаций ограничено и определено субъективными представлениями авторов о количестве основных структурных элементов земной коры и числе стадий развития. В результате, в формации объединяются комплексы пород, накопившиеся в последовательные этапы крупных тектоно - седиментационных циклов (начальный, средний, конечный), разделенных эпохами горообразования и денудации. При данном подходе исследователи меньше всего внимания обращают на детали вещественного состава отложений или особенности ландшафтной обстановки их накопления.

Этот подход ставит учение о формациях в зависимость от часто изменяющихся, нередко субъективных геотектонических концепций, превращая его в придаток геотектоники. В то же время этот подход создает существенные неопределенности в понимании объемов толщ, выделяемых в ранге геологических формаций. Принцип, положенный в основу выделения формаций представителями этого направления, неоднократно подвергался серьезной критике (Ю.А. Косыгин и др.).

Тектоно - стадиальное направление и разработанные в соответствии с ним классификации формаций, основанные на концепции теории геосинклиналей, в настоящее время потеряли свое значение, так как идеи новой глобальной тектоники предполагают иные типы структурных элементов земной коры и иные стадии их развития.

Структурно-вещественное (парагенетическое) направление использует понятие «геологическая формация» по отношению к сообществам горных пород определенного вещественного состава и строения (сложения), которые устойчиво проявляются в разрезе земной коры.

Это направление получило развитие в нашей стране благодаря Н. С. Шатскому и Н. П. Хераскову, разработавшим представления о геологических формациях как парагенезисах горных пород, подобно тому, как горные породы являются парагенезисами минералов/33,36/.

Определение формации, данное Н.С. Шатским и Н.П. Херасковым (см. стр.11) не лишено недостатков — оно включает разноуровенные и неоднозначные по смыслу понятия (например, горная порода — понятие вещественное, пачка — структурное, свита — стратиграфическое, отложения — генетическое). В результате со ссылками на определение Н.С. Шатского даются различные толкования термина, по смыслу исключающие друг друга. С разнообразными формулировками понятия можно познакомиться в литературе /4/.

Заслуга Н.С. Шатского и Н.П. Хераскова в том, что они обратили особое внимание на необходимость изучения парагенезисов пород, использовали понятие «парагенезис» при определении формаций, показали, что понятие «парагенезис» позволяет осуществлять единый методологический подход к выделению минеральных ассоциаций любого ранга: минералов, горных пород, формаций. Вещественная категория любого ранга определяется только двумя признаками: составом и структурой. Все остальные признаки являются дополнительными, характеризующими отдельные стороны вещества. Поэтому при выделении формаций необходимо руководствоваться двумя признаками: минеральным составом пород, слагающих толщу и характером чередования пород в разрезе толщи.

Стратиграфическое направление. Этого направления придерживались представители сибирской школы геологов (М.А. Усов, М.К. Коровин, Л.Л. Халфин и др.). М.А. Усов определял формацию, как толщу непрерывных осадков, отделенную от других формаций тектоно-денудационным перерывом. Л.Л. Халфин определял формацию как естественную единицу локальной стратиграфии, представляющую собой индивидуальный комплекс отложений, все члены которого связаны непрерывной последовательностью образования и который, в целом, меняется по простиранию в узких фациальных рамках, имея нижней и верхней границами перерыв седиментации. Представители данного направления отождествляют формации со свитами, осадочными комплексами, горизонтами, «циклами» и т. д., подчеркивая, что все формации индивидуальны и являются тектоно - стратиграфическими единицами. Из перечня признаков, приведенных в начале раздела, представители этого направления важнейшими считают возраст толщи и ее обособленность в разрезе поверхностями размыва.

Минерагеническое направление при изучении формаций пользуется большой популярностью. Выделяются угленосные, соленосные, бокситоносные, фосфоритоносные, железорудные и прочие формации. Определяющая роль отводится присутствию в разрезе формации того или иного вида полезного ископаемого. Остальные характеристики являются как бы второстепенными.

Сравнение формаций, выделенных на основе присутствия в них определенного типа полезного ископаемого, позволяет сделать вывод, что среди одной и той же минерагенической группы формаций выделяются толщи, отличные по минеральному составу, строению, условиям формирования и др., т. е. в природе существуют разные угленосные, фосфоритоносные, соленосные формации.

Существование перечисленных направлений в учении о формациях можно объяснить тем, что оно развивалось на стыке нескольких геологических наук специалистами разного профиля, в связи с решением различных задач. Задачи определяют объемы комплексов отложений, используемых в качестве основной единицы при формационном анализе. При стратиграфических и минерагенических исследованиях толщи «мысленно» дробятся до минимального объема, при историко-геологическом анализе те же толщи нередко объединяют в более крупные комплексы. Тектонисты, в зависимости от иерархии изучаемых структур, оперируют толщами разных объемов, а при картографировании объем «формации» нередко определяется масштабом карты. Это приводит к множеству мнений и взаимоисключающих рекомендаций по поводу того, какой должна быть единичная «формация».