Приемы типизации структурных форм

На примере неотектонических структурных форм, выраженных в рельефе поверхности земной коры поднятиями и прогибами, устанавливаются взаимоотношения типов структурных форм и комплексов отложений, которые могут накапливаться в их пределах. На основе изучения взаимоотношений новейших структурных форм и геологических формаций устанавливаются формации-индикаторы типов структур. Формации-индикаторы также выявляются при изучении последовательности отложений в хорошо изученных структурных формах на платформах и в складчатых областях. На этой основе создаются тектонические классификации формаций. Тектонические классификации формаций предусматривают разделение всего многообразия типов формаций в зависимости от их пространственной приуроченности к типам тектонических форм. В некоторых случаях можно говорить о приуроченности типов формаций к этапам эволюции крупнейших структурных форм.

Н.С.Шатский и Н.П.Херасков выделяли три тектонических класса формаций: платформенный, геосинклинальный и орогенный. Это группы формаций, которые типичны для областей с т.н. платформенным, геосинкли­нальным и орогенным режимами. В.И.Попов наряду с указанными классами выделял океанические формации.

В зависимости от типов структур на платформах различаются формации, образующиеся на щитах и на плитах. Для щитов характерны различные коры выветривания, обломочные красноцветные и сероцветные толщи континентального происхождения, вулканиты кислого и щелочного состава. Плиты в истории представляли собой шельфовые бассейны, в которых, в зависимости от климата и степени изолированности бассейна, могли накапливаться различные типы обломочных, карбонатных, сульфатно-хлоридных и смешанных формаций. Важнешим признаком, свидетелствующим о принадлежности формации к классу платформенных, является плащеобразная форма их залежей, устойчивость внутреннего строения на больших площадях. Индикаторами платформенного режима являются мелкообломочные кварцевые и кварц-каолиновые формации, формации глауконит-гидрослюдистых глин с желваковыми фосфоритами, формации слоистых биогенных известняков, глинисто-опоковые формации и многие другие.

Для орогенных областей наиболее характерны грубообломочные толщи, получившие в литературе наименование моласс. Молассы представляют собой продукт размыва растущих горных поднятий и их возраст определяет время горообразования. Наряду с грубообломочными толщами в орогенных областях в изолированных и полуизолированных прогибах (предгорные, межгорные, внутригорные впадины) нередко накапливаются сульфатно-хлоридные, терригенные мелкообломочные полимиктовые, в том числе угленосные, глинисто-кремнистые формации. Иногда присутствуют карбонатные формации. Обычны вулканогенные формации приемущественно кислого состава. Форма тел орогенных формаций обычно асимметричная, размеры бассейновых комплексов небольшие, распространение на площади прерывистое.

Особое место отводится т.н. рифтогенным формациям. Они также накапливаются в обстановке резко расчлененого рельефа поверхности земной коры. Состав осадочных формаций орогенных и рифтогенных структур примерно одинаков. Отличия могут быть установлены при анализе вертикальных и латеральных рядов формаций указанных типов структур.

Черты сходства и различий между формациями рифтов и орогенных впадин выявляются при рассмотрении хорошо известных современных рифтов на континентах, впадин Альпийской орогенной области, а также впадин областей неоген-четвертичной активизации центральной части Азии. Надо подчеркнуть, что задача разделения рифтовых и нерифтовых грабенообразных структур чрезвычайно сложная. Классическими рифтами, возникшими в результате раскалывания сводообразных поднятий и растяжения земной коры являются: Рейнский, Ронский, Восточно-Африканская система, Аденский, Красноморский, Калифорнийский, Байкальский и др. Среди впадин орогенных областей выделяют две категории: межгорные и предгорные. Их наименование свидетельствует о том, что разделение впадин основано на принципе их положения относительно горных поднятий и только. Природа этих впадин может быть различной. Не исключено, что некоторые из них имеют рифтовую природу. Например, Предальпийский прогиб продолжается Ронским рифтом, Предрифский прогиб, нередко именуемый «Предрифским корридором», вероятно имеет рифтовую природу. Верхнеангарская, Чарская рифтовые структуры являются типичными внутригорными впадинами. Можно привести множество примеров впадин, природа которых неясна.

В орогенных поясах рифтовым зонам соответствуют протяженные узкие, так называемые внутригорные впадины. Типичные межгорные впадины крупнее внутригорных, они разделяют сводово-глыбовые поднятия, выраженные несколькими хребтами. Межгорные впадины нередко имеют изометричную форму в плане и бывают сопряжены с рифтами. В Альпийской орогенной области это Куринская, Рионская, Западно-Туркменская, Венгерская и многие другие впадины. Это Афгано-Таджикская, Ферганская, Иссыккульская, Алакольская, Зайсанская, Убсу-Нурская, Верхнезейская и многие другие - в области неоген-четвертичной активизации Средней и Центральной Азии.

Ассоциации рифтовых формаций определяются положением рифтов в соответствующих ландшафтных зонах: гумидных, аридных, высокогорных, низкогорных, гипсометрическим положением днища рифтовых долин и их связью с морскими бассейнами. Процессы вулканизма не повсеместно сопровождают рифтогенез. Однако для многих рифтов характерны вулканические формации от основного до кислого состава повышенной щелочности. Обстановки осадконакопления в рифтовых структурах чрезвычайно разнообразны. В обстановке удаленной от морского побережья рифтовая ложбина обычно заполняется ассоциацией аллювиальных, пролювиальных, склоновых, местами ледниковых обломочных накоплений. Иногда здесь же присутствуют глинистые и кремнистые озерные осадки. В зонах гумидного климата типичны болотные торфяники. Вся эта совокупность типов отложений соответствует понятию «моласса» – продукту размыва и разрушения прилежащих относительных горных поднятий. Вблизи морского побережья ингрессии в рифтовые ложбины приводят к накоплению морских отложений от мелководных до глубоководных (Аденский, Красноморский, Калифорнийский рифты) с разнообразными типами осадков (глинистыми, кремнистыми, карбонатными, сульфатно-хлоридными). Это обуславливает разнообразие спектра осадочных формаций, характеризующих рифтовые структуры.

На примере краевых прогибов Альпийской складчатой области автором ранее была показана палеогеографическая обстановка и характер осадконакопления в структурах орогенных (коллизионных) областей. Межгорные впадины в Альпийской складчатой области а также в области неоген-четвертичной активизации имеют крупные размеры. Они обладают нередко овалообразной формой в плане и разделяют крупные сводово-глыбовые поднятия, выраженные несколькими горными хребтами. Положение впадин в различных климатических зонах, по отношению к побережьям морей, различия в гипсометрических отметках днищ впадин и окружающих хребтов, размеры впадин – все это определяет своеобразие обстановок осадконакопления в них. В целом это повсеместно ассоциации озерных, аллювиальных, пролювиальных, склоновых, эоловых, болотных типов отложений. В некоторых случаях они сопряжены с морскими и лагунными отложениями. Обломочный материал преимущественно полимиктовый, глинистый – гидрослюдистый. Типы пород и строение толщ также отвечает понятию «моласса».

Сравнение ассоциаций осадочных формаций рифтовых структур и впадин орогенных (коллизионных) поясов свидетельствует о том, что принципиальных различий между ними нет, поскольку обстановки осадконакопления одинаковы. Перечень формаций, встречающихся в рифтовых структурах и во впадинах орогенного этапа един. Поэтому Н.П.Херасков включил их в один «орогенный класс» формаций. Тем не менее, при общем сходстве перечня формаций, существуют черты различия в строени ассоциаций формаций рифтов и впадин коллизионных областей, обусловленные природой самих структур.

Во впадинах орогенных областей, унаследовавших структуры предшествующего этапа в основании разреза молассового комплекса нередко присутствуют отложения морского генезиса. В рифтовые структурах, возникших на сводах поднятий, в основании разреза залегают континентальные отложения, иногда это коры выветривания.

Среди впадин орогенных областей наряду с линейными нередки крупные изометричные прогибы, что предопределяет разнообразие форм тел залежей. Рифтовые долины всегда имеют линейную форму, а поэтому тела формаций обладают шнуровидной, лентовидной формами.

В основании разреза рифтов нередко присутствуют формации кварцевые, кварцево-аркозовые, кварцево-каолиновые. В основании разрезов орогенных впадин обломочные формации грауваккковые, полимиктовые.

В связи с последовательным расширением рифта, вверх по разрезу поперечные размеры формационных залежей увеличиваются, каждая вышележащая формация залегает трансгрессивно, переходя в краевых частях на дорифтовое основание. В орогенных областях в результате общего поднятия площади осадконакопления в межгорных впадинах сокращаются, краевые части впадин вовлекаются в поднятие, слои нижних горизонтов разреза деформируются. Поэтому каждая более молодая формация занимает меньшую площадь и обычно имеет регрессивное строение.

При заложении рифтовой долины в обстановке слабо расчлененного рельефа во впадину сносится мелкообломочный материал. Углубление рифтовой долины и формирование расчлененного рельефа на ее бортах приводит к поступлению грубообломочного материала, что одновременно сопровождается расширением долины. В результате, наряду с появлением грубообломочных пород вверх по стратиграфическому разрезу рифта в его прибортовых частях, в осевой зоне рифта появляются отложения глинистые, кремнистые, мергельные и проч. В рифтовых долинах число формаций в латеральном ряду вверх по разрезу увеличивается

В связи с ростом горных поднятий и сокращением площадей межгорных впадин в ходе орогенного этапа поперечные размеры предгорных шлейфов, образованных выносами с горных поднятий, увеличиваются. Постепенно шлейфы противолежащих склонов гор сливаются, число формаций в их латеральном ряду сокращается. Отмеченные различия в строении ассоциаций формаций могут быть по-разному проявлены в различных регионах.

Для областей, которые называют геосинклинальными (вероятно это былые окраины континентов с впадинами типа современных окраинных морей, глубоководными желобами разных типов, линейными подводными и надводными поднятиями типа островных дуг, крупными поднятыми и опущенными массивами), характерен свой набор формаций.

Прогибы выделяются карбонатно-кремнистыми и глинисто-кремнистыми, яшмовыми, мелкообломочными граувакковыми и глинистыми формациями нередко с вулканитами основного и среднего состава. На погружен­ных поднятиях нередки карбонатные формации рифогенного типа. Широко развиты андезитовые формации и андезибазальтовые формации, а также спилит-диабазовые. Характерны формации флишевые разного состава. Большиство формаций имеют линейную форму тел. Внутреннее строение обычно резко меняется на коротком расстоянии.

Внутри областей, относимых к геосинклинальным (подвижным поясам), встречаются формации, которые по изометричо-уплощенной форме тел и вещественному составу почти не отличаются от платформенных. Это формации чехлов срединных массивов – былых микроконтинентов, расположенных внутри подвижного пояса

Структурно-тектонические классификации формаций опубликованы разными авторами. Они близки по своей сути, т.к. представляют собой группирование формаций применительно к известным типам тектонических структур. На таких классификациях основаны ретроспективные построения.

Сложнее обстоит вопрос с ретроспективными реконструкциями, основанными на классификациях, учитывающих заранее выделенные этапы тектоно-седиментационных циклов (начало, середина, окончание).

А. И. Бурдэ /2/ сгруппировал ассоциации осадочных горных пород в Тихоокеанском подвижном поясе по их приуроченности к главным морфоструктурам дна морей и океанов и окраин континентов. В его классификации в качестве индикаторов морфоструктур выступают разноранговые ассоциации горных пород. Многие из них - общие для разных типов морфоструктур (см. тектонические классификации формаций, стр. 78).

Таким образом, типизация палеоструктур на основе формационного анализа – по их вещественному выражению в разрезе земной коры, обосновывается имеющимися тектоническими классификациями формаций, в которых типы формаций сгруппированы по типам выделяемых структурных элементов земной коры. Тектонические классификации во многом отражают субъективные представления их авторов. Несмотря на то, что большинство классификаций претендует на универсальность, не следует забывать, что они все составлены на примере отдельных регионов, отражают специфифику регионов и не могут быть приложимы к любым объектам.

Использование геологических формаций в качестве индикаторов тектонических режимов и типов тектонических структур позволяет районировать территории, выявлять различные типы палеоструктур.

М. В. Муратов, анализируя парагенезисы формаций в отдельных зонах Альпийской складчатой области, выделил типы и разновидности прогибов по возрасту формаций-индикаторов и по составу отложений. Юрские прогибы им названы начальными (инициальными), возникшими в начале альпийского этапа; мел-палеогеновые - вторичными, возникшими в более позднюю его стадию. Начальные прогибы им разделены на два типа: вулканогенные и карбонатогенные; среди поздних прогибов выделены флишегенные и карбонатогенные. Каждая группа прогибов выражена разновидностями. М.В. Муратов полагал, что подобные типы прогибов, особенно инициальные и поздние, могут быть выделены также для байкальского, каледонского, герцинского, киммерийского этапов.

Подобная типизация прогибов важна для минерагенической оценки территорий, но в тектонике имеет скорее региональное значение. На примере впадин Предуральского краевого прогиба легко показать, что генетически одинаковые прогибы могут быть выполнены различными формациями. В Коротаихинской и Косью-Роговской впадинах в перми присутствуют угленосные сероцветные обломочные формации, в Соликамской и Бельской впадинах развиты сульфатно-хлоридные. Это обусловлено тем, что цепочка впадин краевого прогиба располагалась поперек климатическим зонам. Различия в осадочном выполнении генетически одинаковых прогибов на западе Тихоокеанского пояса определяются: удаленностью желоба от материковой суши, положением относительно устьев крупных речных систем, наличием барьеров между материковой сушей и желобом и т. п.

Типизация прогибов (поднятий) на основе анализа формаций позволяет выделить их разновидности в конкретном регионе. Выделяя разновидности прогибов, необходимо учитывать положение частного прогиба (поднятия) в более крупной структуре, в климатической зоне.

Типизация тектонических структур возможна также на основе стратиграфической последовательности формаций одного тектонического цикла, т. е. на основе сравнения их вертикальных формационных рядов. В. Е. Хаин, опираясь на свою классификацию формаций, выделял складчатые системы полного и неполного развития, молассовые прогибы полного и неполного, сквозного, остаточного, прерванного раз-

вития.

Использование «общемирового» эталона для типизации конкретных структур может привести к неправильным выводам, так как каждый прогиб является частью более крупного седиментационного бассейна. Особенности осадконакопления, присущие этому крупному бассейну, определяют состав формаций в частном прогибе независимо от природы самого црогиба (рис. 7).