Фациальный анализ

Все осадочные породы образовались в результате геологических процессов, происходивших в определенной физико-географической об­становке. Особенности этих процессов и обстановки отражены в пале­онтологических и литологических особенностях пород.
Под палеонтологическими особенностями понимают характер органических остатков: видовой и родовой состав, разнообра­зие этого состава, абсолютные и относительные размеры и толщину раковины, степень сохранности и другие.
Разнообразие видового и родового состава означает, что порода накапливалась в условиях неглубокого, сравнительно теплого моря с нормальной соленостью и нормальным газовым режимом. Мелкая фауна обычно характерна для бассейнов с ненормальной соленостью, массивные же раковины имеют организмы, живущие на небольшой глубине в тепловодных морских бассейнах и т. д.
Под литологическими особенностями понимают: цвет породы, ее минеральный, химический и гранулометрический состав, структуру, текстуру, неорганические включения (стяжения, конкреции), форму осадочного тела и некоторые другие особенности. Изучение всех этих особенностей начинается в полевых условиях, так как образец по­роды никогда не может дать полного представления о ее происхожде­нии.

Все осадочные породы образовались в результате геологических процессов, происходивших в определенной физико-географической об­становке. Особенности этих процессов и обстановки отражены в пале­онтологических и литологических особенностях пород.
Под палеонтологическими особенностями понимают характер органических остатков: видовой и родовой состав, разнообра­зие этого состава, абсолютные и относительные размеры и толщину раковины, степень сохранности и другие.
Разнообразие видового и родового состава означает, что порода накапливалась в условиях неглубокого, сравнительно теплого моря с нормальной соленостью и нормальным газовым режимом. Мелкая фауна обычно характерна для бассейнов с ненормальной соленостью, массивные же раковины имеют организмы, живущие на небольшой глубине в тепловодных морских бассейнах и т. д.
Под литологическими особенностями понимают: цвет породы, ее минеральный, химический и гранулометрический состав, структуру, текстуру, неорганические включения (стяжения, конкреции), форму осадочного тела и некоторые другие особенности. Изучение всех этих особенностей начинается в полевых условиях, так как образец по­роды никогда не может дать полного представления о ее происхожде­нии.
Цвет породы нередко является важным показателем условий ее образования. Например, красноцветные породы континентального про­исхождения обычно отлагаются в субтропическом или тропическом поя­сах при чередовании дождливых и засушливых периодов. Черная и тем­но-серая окраска связана с наличием битумов   и сернистого железа и возникает в условиях восстановительной среды в море, или в лагунной обстановке, или в озере, болоте.
Минеральный и химический состав позволяют выяснить не только характер среды осадконакопления, но и характер разрушающихся мате­ринских пород и тем самым установить область сноса, а также выяснить, как долго переносился осадочный материал. Например, чем дальше пе­реносится материал, тем однороднее его минеральный состав, так как неустойчивые против выветривания минералы при длительном перено­се разрушаются.
 
Типы слоистости
Рис. 70. Типы слоистости:
а — перекрестная слоистость прибрежного типа; б — косая од­нонаправленная речного типа
 
Очень хорошими показателями условий образования пород являются некоторые минералы. Например, глауконит, фосфорит, монтмориллонит, гидрослюды, бейделлит являются очень важным признаком морской среды осадконакопления. Доломиты, соли, гипс указывают на то, что от­ложения накапливались в замкнутых водоемах с повышенной соле­ностью, а сидерит и пирит — на наличие восстановительной среды и сероводородное заражение.
Гранулометрический состав и структура позволяют выяснить ха­рактер и скорость движения среды осадконакопления, глубину бассей­на, длительность переноса и переотложения материала. Общеизвестно, что, при прочих равных условиях, ближе к берегу отлагается более крупнозернистый материал и что водные потоки, имеющие большую ско­рость движения, способны переносить более крупные обломки. Можно по преобладающему размеру этих обломков определять скорость дви­жения, а по ориентировке удлиненных обломков и некоторым другим особенностям — направление движения. Очень хорошая сортировка и окатанность зерен песка указывают на длительное взмучивание и пе­реотложение, что чрезвычайно характерно для прибрежной зоны моря.
Текстурные особенности. К числу наиболее важных текстурных осо­бенностей относятся слоистость, знаки ряби, различные знаки-слепки и некоторые другие особенности.
Тип слоистости характеризует динамику среды осадконакопления (спокойная, однонаправленное движение, волнения и т. д.), а также позволяет выяснить направление приноса обломочного материала (по господствующему уклону слойков). Так, слоистость горизонтальная тонкая наиболее характерна для умеренно-глубоководных глин (100 — 500 м) и для озерных отложений, перекрестная (рис. 70, а)—типична для обломочных отложений мелководной зоны моря (до 70—100 м), ко­сая однонаправленная (рис. 70, б) для русловых потоков и т. д.
Конкреции сингенетические, т. е. образующиеся одновременно с накоплением осадочной толщи (слойки породы огибают такую конкре­цию сверху и снизу), также помогают определять характер среды осад­конакопления. Для мелководных морских отложений характерны бокси­товые, железистые (шамозитовые), марганцовистые, фосфатные конкре­ции. Карбонатные конкреции нередко встречаются в озерных отложе­ниях, марказитовые и пиритовые — в угленосных толщах.
Форма осадочного тела. Морские отложения обычно образуют бо­лее или менее выдержанные пласты, речные — узкие линзы, ле­жащие среди других пород, озерные — линзы во впадинах древнего рельефа. Отложения значительной мощности в пределах узких вытяну­тых зон обычно образовываются в геосинклинальном бассейне. Напро­тив, отложения небольшой мощности, развитые на большой площади,, чаще характерны для платформенных областей.
Изучение литологических и палеонтологических особенностей позво­ляет определить: 1) характер среды отложения (водная или воздуш­ная), 2) физико-химические свойства водной среды — степень солено­сти, наличие свободного кислорода и других газов (сероводорода, угле­кислоты и др.), 3) характер движения среды отложения, скорости и направления движения, 4) глубину бассейна, 5) рельеф области отложе­ния, 6) характер пород, слагающих область сноса, 7) климатические условия и некоторые другие особенности среды и эпохи осадконакоп-ления.
Понятие о фациях. Обстановку, среду осадконакопления в на­стоящее время называют словом фация. Этот термин введен в науку к 1838 г. А. Грессли.
Учение об условиях образования осадочных пород получило наз­вание учения о фациях. Методы и приемы, с помощью которых восстанавливаются эти условия, называются фациальным анали­зом. Условия образования осадочных пород называют фациальны-ми условиями, первичные признаки пород, характер которых оп­ределяется этими условиями, — фациальными признаками,, или фациальными особенностями, а их изменения — ф а ци-альными изменениями.
Процессы осадконакопления происходили на Земле в течение всей ее геологической истории, они происходят и в настоящее время. В свя­зи с этим принято различать фации современные и ископаемые.
Под современной фацией понимают часть земной поверх­ности, которая на всем своем протяжении обладает одинаковыми фи­зико-географическими условиями и одинаковой фауной и флорой.
Ископаемая фация — это часть пласта, пласт или даже не­сколько пластов (пачка, свита), характеризующиеся одинаковыми пер­вичными литологическими и палеонтологическими особенностями, в кото­рых отражены условия образования этих отложений.
Методы фациального анализа. В основе фациального анализа лежит сравнение палеонтологических и литологических при­знаков древних пород и современных отложений, т. е. принцип актуа-лизма, сформулированный еще Ч. Ляйелем. По этому принципу сход­ство признаков древних пород и современных отложений говорит о сход­ных условиях их образования.
Последующее изучение древних пород и современных отложений по­казало, что они не имеют абсолютного сходства и что характер процес­сов осадконакопления с течением времени изменялся, так как изменя­лись состав атмосферы и гидросферы, строение земной коры и характер органического мира, рельеф и другие условия разрушения пород, пере­носа материала и его отложения. Например, более высокое содержание углекислого газа в атмосфере Земли в докембрийское время обусловли­вало более широкое развитие процессов химического выветривания, ко­торое, кроме того, происходило в восстановительной среде, так как кис­лород отсутствовал.
Таким образом, нельзя ныне действующие закономерности механи­чески переносить в прошлое. Поэтому принцип актуализма в настоящее время дополняется принципом эволюции фаций в истории Зем­ли, который учитывает развитие и изменение геологических процессов. Принцип актуализма и принцип эволюции фаций вместе составляют тео­ретическую базу сравнительн о-л итологического метода — основного метода фациального анализа, разработанного А. Д. Архан­гельским и особенно Н.   М.   Страховым.
Поскольку выяснение условий образования древних пород произ­водится путем сравнения их с современными отложениями, ниже приве­дено описание основных типов последних.