Принципы систематической классификации формаций

Многообразие существующих целевых классификаций геологических фармаций (комплексов формаций) не снимает необходимости создания единой систематики (систематической классификации) формаций, основанной на их разделении в зависимости от признаков вещества и строения. По мнению В.И. Драгунова, такая систематика может быть сходна с систематикой, используемой в палеонтологии. В ней должны быть предусмотренны различные иерархические группы: типы, классы, отряды, семейства, роды, виды. Если встать на эти позиции, в роли объекта – «индивидума» формации выступает географический и возрастной вариант породной ассоциации со всеми присущими ему индивидуальными особенностями (конкретная формация, по Н.П. Хераскову). Множество «индивидумов» одинакового состава и строения образуют вид (абстрактная формация, по Н.П.Хераскову, или «типовая формация»). Таким образом, состав и строение вещества являются видовыми признаками. Состав породообразующего вещества позволяет сгруппировать формации в какие-то более крупные, «родовые» группы. Для ассоциаций терригенных пород это будет минеральный состав формациеобразующих пород (аркозы, граувакки), для биогенных — состав породообразующих организмов и т. д. Структурная характеристика формациеобразующих пород (пелитовые, мелкообломочные, грубообломочные, цельнораковинные и т. д.) может явиться признаком более крупной группы – «семейства» формаций. Также структура вещества, обусловленная его генезисом, (глинистые породы, обломочные, хемогенные, органогенные)— признак, позволяющий выделять группы формаций в ранге «отряда». Геохимическая характеристика формациеобразующих пород позволяет выделить группы в ранге «класса» формаций (алюмосиликатные, карбонатные, железистые, сульфатно-хлоридные и т. д.). Как «типы» выделяются группы осадочных, магматических, метаморфических и пневмато-гидротермальных формаций.

Признаки, использованные при группировании формаций в систематические таксоны, можно представить следующим образом: индивид - минеральный состав пород и сложение толщи в конкретной обстановке; вид — тот же минеральный состав и сложение, вне зависимости от возраста и местоположения толщи; род — минеральный (вещественный) состав толщи; семейство — структурная характеристика пород толщи; отряд — способ концентрации вещества; класс — геохимическая характеристика пород толщи.

Например, угленосная линзовиднослоистая кварцево-каолиновая формация нижнего карбона Подмосковья относится к виду линзовиднослоистых ритмичных, к родовой группе — кварцево-каолиновой, к семейству — смешанных мелкообломочно-пелитовых, отряду — терригенных обломочных, классу — алюмосиликатных, типу — осадочных.

Для типа магматических формаций индивидуальные, видовые и родовые признаки аналогичны признакам осадочных формаций (вещество, структура); признак семейства—структура пород, определяющая их глубинность; отряда — характер щелочности; класса — степень кислотности.

По-видимуму, в настоящее время сложно достигнуть того, чтобы исследователи обязательно выделяли и различали виды, роды, семейства,

отряды, классы формаций, однако необходимо иметь в виду, что группы формаций, выделяемые по разным признакам, являются разноранговыми. Необходимость создания систематической классификации формаций определяется задачей их общего систематического описания – создания базы данных по всем формациям, а также ранговым подходом при их сравнительном анализе.

Глава 7. Главнейшие типы осадочных формаций

Осадочные горные породы слагают около 75% площади поверхности суши, образуя тонкий приповерхностный слой коры. Мощность осадочного слоя изменяется от 0 на щитах до 18—20 км в крупных прогибах платформенного или орогенного типа. По Ф. Дж. Петтиджону /22/, три главных типа пород: песчаники, глинистые сланцы и известняки — составляют 95% объема осадочного слоя. При этом песчаникам и глинам отводится 80— 85%, известнякам 18—22%. В пределах подвижных поясов возрастает роль песчаников и глин; вулканические осадки заполняют геосинклинали на 25%; наиболее высоким содержанием карбонатных пород характеризуются платформы. Не следует забывать, что различные осадочные породы перекрывают чехлом область Мирового океана, занимающего более двух третей площади поверхности Земли.

Систематическое описание осадочных геологических формаций имеется в работах Л.Б. Рухина, В.Е.Хаина, В.И. Попова, Э.Н.Янова. В качестве формаций ими охарактеризованы крупные осадочные комплексы, сгруппированные по тектоническому принципу.

Ниже приведена краткая характеристика некоторых ассоциаций горных пород, наиболее распространенных на плаформах и в подвижных поясах. В основу описания положена систематическая классификация формаций по формациеобразующим породам.

Алюмосиликатные формации

Алюмосиликатные формации включают толщи, сложенные обломочными и глинистыми породами. Поскольку глинистые минералы нередко имеют аутигенное происхождение, понятия «алюмосиликатные» и «терригенные» не являются синонимами, но, говоря о терригенных формациях, мы обычно подразумеваем формации алюмосиликатного состава.

Алюмосиликатные формации являются главенствующими среди остальных типов осадочных толщ на протяжении всей истории Земли. Они возникали в ходе преобразования первичных пород литосферы при их взаимодействии с атмосферой и гидросферой.

Алюмосиликатные формации имеют важное практическое значение. Слагающие их породы используются как естественные строительные и облицовочные материалы, огнеупорное сырье. Месторождения каменных, бурых углей, горючих сланцев, нефти и газа, бокситов, россыпные месторождения драгоценных металлов, желваковых фосфоритов, пресных и минерализованных вод — далеко не полный перечень их рудоносности.

По преобладающим типам пород, слагающих толщи, среди класса алюмосиликатных формаций на уровне отрядов выделяются группы грубообломочных, мелкообломочных, глинистых и смешанных формаций.

Грубообломочные (псефитовые) формации. Толщи, сложенные преимущественно конгломератами, гравелитами и грубозернистыми песчаниками, пользуются широким распространением в разрезах платформ и складчатых областей от архея по кайнозой включительно.

По данным В.Г. Чернова (1980), относительные «пики» псефитообразования соответствуют венду (13%), позднему кембрию-раннему ордовику (до 15%), раннему девону (до 30%), среднему карбону (25%), поздней перми (21%), позднему триасу (13%), отдельным моментам ранней (27%.), средней (35%) и поздней (19%) юры, баррему (11%), эоцену (21%), раннему миоцену (20%), среднему плиоцену (37%). В ходе эволюции возрастает роль грубообломочных пород пролювиального и аллювиального происхождений с их максимумом в кайнозое. В древних толщах более широко развиты грубообломочные серии морского происхождения.

Конгломератовые серии венда развиты в Прибайкалье и Присаянье, кембрия-ордовика — в Кузнецко-Саянской области, девона — в Казахстане и на Северном Тянь-Шане, карбона-перми — в Приуралье, юры — в Забайкалье, кайнозоя — в Предкарпатье, в Тянь-Шане, в Альпах, где они участвуют в строении орогенных впадин. Таким образом, появление и наиболее широкое распространение грубообломочных толщ совпадает с орогенными эпохами в соответствующих областях. Появление грубообломочных формаций в разрезе свидетельствует о проявлении тектонической активизации, а поэтому большинство грубообломочных формаций следует относить к категории моласс — продуктам разрушения растущих горных поднятий.

Нередко грубообломочные формации соответствуют нижней части разреза тектоно-седиментационных ритмов («базальные конгломераты»). В небольших отрицательных структурах, грубообломочные формации, завершающие ритм и начинающие следующий, более молодой, могут представлять единую толщу, состав и строение которой сходны в подошве и кровле, что затрудняет ее разделение.

Грубообломочные формации обычно примыкают к областям размыва и по латерали замещаются мелкообломочными или смешанными глинисто-обломочными, известняково-обломочными формациями. В связи с этим преобладающие формы залежей — клиновидные, веерообразные, реже—линзовидные. Строение тел асимметричное. Мощности формаций изменяются от нескольких десятков метров до первых километров и находятся в прямой зависимости от гранулометрической характеристики пород.

Главными членами ассоциаций являются конгломераты, гравелиты, грубозернистые песчаники. В качестве второстепенных членов могут присутствовать паттумы, мелкозернистые песчаники и алевролиты, глины, глыбники, биогенные известняки. Состав грубообломочных формаций тесно связан с составом пород размывающейся суши. Наиболее широко распространены полимиктовые грубообломочные формации, но среди формаций морского генезиса нередки олигомиктовые кварцевые грубообломочные.

Внутреннее строение грубообломочных формаций обычно толсто-грубослоистое, ритмичное, линзовидно-слоистое. Формации содержат многочисленные поверхности размывов. Вблизи конседиментационных антиклиналей проявляются внутриформационные угловые несогласия. Каждый ритм отделен от подстилающего поверхностью размыва. В сторону внешнего края формационных залежей, по мере уменьшения гранулометрии пород, ритмичность более отчетливая. Одновременно возрастает содержание пород «чуждых» формации, второстепенных членов, присущих смежным формациям. Характерно, что от внутреннего (примыкающего к области сноса) края формационого тела к его внешней части может изменяться цвет пород формации. Например, сероцветная окраска грубообломочных неогеновых моласс в Придарвазье сменяется пестро- и красноцветной в Афгано-Таджикской впадине при увеличении содержания мелкообломочных и глинистых пород.

Грубообломочные формации накапливаются вблизи горной суши. Генетически они образованы пролювиальными, аллювиальными, озерными и прибрежно-морскими отложениями. Изучение состава грубообломочных формаций имеет первостепенное значение для палеогеографических и палеотектонических реконструкций.

Среди грубообломочных формаций выделяются две группы на уровне «рода»: полимиктовые и моно-олигомиктовые. Группа полимиктовых формаций развита в разрезе орогенных комплексов складчатых областей, выполняя межгорные и краевые прогибы, наложенные впадины. Типичными представителями этой группы формаций являются: неогеновые конгломератовые серии Предкарпатья, Альп, сакмарско-артинская конгломератовая толща Предуральского прогиба, юрские битакские конгломераты Крыма, девонские грубообломочные красноцветные толщи Казахстана, неогеновые конгломераты Дарваза и др.

Группа моно- и олигомиктовых грубообломочных формаций более характерна, для древних платформ, срединных массивов. Она широко развита в составе докембрийских отложений протоплатформенных чехлов вместе с кварцитовыми и железисто-кварцитовыми сериями. С грубообломочными формациями полимиктового и моно-олигомиктового состава связаны крупные месторождения золота, урана.