Билет № 20

1.Понятие стратиграфического подразделения и его временного аналога. Типы стратиграфических единиц и критерии их выделения. Стратотипы и их роль в стратиграфии.

Стратон (стратиграфическое подразделение) - это группа слоёв, обладающих общими свойствами и залегающих в разрезе в определённой последовательности, отделённых стратиграфическими границами.

Основные таксоны:

1. Общие выделяются только по морской фауне планетарного распространения!!!

• Акротема (Акрон)

• Эонотема (Эон)

• Эратема (Эра)

• Система (Период)

• Отдел (Эпоха)

• Ярус (Век)

• Хронозона (Фаза) (присутствует только в ОСШ)

2. Региональные

• Региоярус (толщи слоёв)

• Горизонт

• Слои с географическим названием. Например: паршинские слои.

Горизонты могут являться картируемыми подразделениями при среднемасштабной геологической съемке.

3. Местные (литостратиграфические)

Разрез отложений хумаринской свиты (нижняя юра Кавказа) у а. Нижняя Теберда (Карачаево-Черкессия)

• Комплекс

• Серия

• Свита

• Пачка

Местные стратиграфические подразделения выделяются в основном по литолого-петрографическим данным для удобства картирования, палеонтологическая характеристика в данном случае имеет подчиненное значение, из-за этого их часто называют литостратиграфическими подразделениями.

2. Биофациальный анализ. Абиотические и биотические факторы среды обитания. Понятие о эври- и стенофациальных организмах. Космополиты и эндемики. Ископаемый биоценоз и палеотанатоценоз.

Биофациальный анализоснован на определении фации по остаткам в гп

Абиотические:

• Солёность

• Глубина

• Свет

• Температура

• Газовый режим

• Движение воды

• Характер грунта

Каждый из этих факторов отражается: в морфологии организма (т.е. размерах раковины, её скульптуре, толщине и т.п.), в многообразии видов, влияет на расселение организмов по площади водоёма.

Биофациальный анализ начинают с определения характера захоронения ископаемых остатков. Они бывают двух типов:

Ископаемый биоценоз (палеобиоценоз) – захоронение на месте обитания самих организмов.

Танатоценоз – место захоронения удалено от места обитания.

Тип захоронения определяется по сохранности органических остатков, их ориентировке, сортировке и видовому комплексу. Признаками танатоценоза при переносе являются: разрушение скелетных элементов, сортировка особей по размеру и весу, ориентировка скелетных элементов – по течению и т.п. При танатоценозе в одном месте могут находиться виды, обитающие в разных фациальных условиях (так вместе с остатками бентоса могут находиться наземные растения или нектонные).

Наиболее важен для биофациального анализа – ископаемый биоценоз, по которому восстанавливают условия обитания. Тогда как по танатоценозу – обстановку захоронения.

Эврифациальные организмы, обладающие широкой экологической валентностью, способны приспособляться к изменениям факторов среды, стенофациальные же узковалентные формы при их изменении погибают. Поэтому ископаемые остатки раз

личных групп древних организмов имеют неодинаковую ценность для фациального анализа и палеогеографических обобщений. Более высокую палеогеографическую ценность имеют остатки древнихстенофациальных форм, существовавших лишь в определенных условиях, показателем которых являются их ископаемые остатки.

Эндемиками называются таксоны (животных или растений) представители которых обитают на относительно ограниченном ареале. Такая характеристика таксона — как обитание на ограниченном ареале называется эндемизмом. Эндемизму противопоставляется космополитизм. Ареалы эндемиков ограничены биотическими, климатическими или геологическими барьерами. Наиболее богаты эндемичными формами океанические острова, изолированные горные долины и водоёмы, изолированные от других аналогичных по биотическим характеристикам водоёмов.

Космополити́зм — широкое распространение представителей вида или более крупного таксона по территории Земли. Космополитизм противопоставляется эндемизму. Виды, или группы более высокого ранга с космополитичным распространением называются космополитами.

3. Движения орогенические (складкообразовательные). Определение характера орогенических движений путем изучения складчатых структур и разрывных нарушений.

Конспект

Значительно труднее изучать тектонические движения прошлых геологических эпох. Метода­ми изучения этих движений являются: 1) анализ стратиграфического разреза; 2) анализ литолого-палеогеографических карт; 3) анализ мощностей; 4) анализ перерывов и несогласий; 5) структур-цый анализ; 6) палеомагнитный анализ; 7) формационный анализ.

1) Анализ стратиграфического разрезапозволяет проследить тектонические движения не­ большого участка земной коры в течение длительного времени. Исходным материалом для анализа является стратиграфический разрез (колонка), который необходимо исследовать с позиций измене­ ния обстановки накопления пород в их стратиграфической последовательности. Изучая веще­ственный состав, структурные и текстурные особенности пород, заключенные в них окаменелос­ти, удается выделить типы отложений, которые накапливаются на различных гипсометрических уровнях относительно уреза воды морского бассейна и соответственно охарактеризовать обстанов­ку осадконакопления. Отрицательные тектонические движения в условиях стабильного выноса обломочного материала в бассейн приводят к углублению его дна и смене вверх по разрезу мелковод­ных отложений более глубоководными. Наоборот, положительные тектонические движения приводят к обмелению бассейна и смене по разрезу глубоководных отложений мелководными, наземными идалее размывом ранее накопившихся отложений. Отрицательные тектонические движения способствуют развитию морских трансгрессий, а положительные вызывают регрессию.

2) Литолого-палеогеографический анализ.Анализ литолого-палеогеографических карт позволяет судить о направленности движений и распределении прогибов и поднятий на площади. Обычно области аккумуляции отложений соответствует отрицательная структура, области денудации - положи­ тельная. В связи с дифференцированностью движений на фоне крупной отрицательной структуры могут выделяться участки относительных поднятий с морскими мелководными отложениями среди более глубоководных. Такой участок представляет собой подводное поднятие - отмель и может соответ­ствовать растущей антиклинальной структуре. Участок распространения относительно глубоководных отложений среди мелководных должен отвечать впадине на дне бассейна.

Обычно характер тектонических движений более отчетливо выявляется при анализе литолого-палеогеографических карт, составленных для нескольких последовательных отрезков времени.

3) Анализ мощностей.На участках ускоренного прогибания накапливаются осадки большей мощности, на участках замедленного прогибания - меньшей мощности, в областях воздымания - мощности равны нулю.

Данные о мощностях одновозрастных отложений наносят на карты; точки равных мощностей соединяют линиями - изопахитами (рис. 23). По картам с изопахитами можно судить о распреде­лении участков относительных прогибов и поднятий. Однако анализ мощностей необходимо совмещать с анализом фациаль-

Рис. 23. Карта равных мощностей одновозрастной песчано-глинистой толщи (изолинии мощностей намечают положение прогиба, формировавшегося во время осадконакопления): / - точка замера и мощность (в м); 2 - изолинии мощностей (изопахиты). (Заимствовано у Г.И.Немкова и др., 1986)

ной обстановки накопления осадка, т.к. он применим только для определенных условий осадконакопления, когда скорость про­гибания ложа компенсируется скоростью накопления на нем

осадков. В случае декомпенсированного разреза в течение огромных промежутков времени может

накопиться незначительный по мощности слой осадка.

4) Анализ перерывов и несогласий.Положительные тектонические движения в стратигра­фическом разрезе выражаются сменой относительно глубоководных отложений мелководными, мелководных — прибрежными и континентальными. В таком случае, если эти движения привели к подъему накопившихся осадков выше уровня моря, начинается их размыв. При последующем по­гружении новая серия осадков ложится на размытую поверхность, которая называется поверхнос­тью перерыва или поверхностью несогласия. Эти поверхности фиксируются выпадением из нор­мальной последовательности тех или иных стратиграфических подразделений, присутствующих там, где положительные движения не проявлялись. Если отложения выше и ниже поверхности, фиксирующей перерыв в осадконакоплении, залегают с одинаковыми углами наклона (стратиграфическое несогласие), можно говорить о медленных положительных движениях, охвативших большие площади. Если наблюдаются резко отличные углы наклона (угловое несогласие), то ранее накопившиеся осадки к моменту нового погружения и осадконакопления испытали складкообразование, могли быть нарушены разрывами (рис. 24). Глубина размыва подстилающей толщи и продолжительность перерыва в осадконакоплении свидетельствуют об амплитудах

Рис. 24. Стратиграфическое (а) и угловое (б) несогласия Последовательность событий: а - накопление осадков нижней пачки, поднятие, размыв кровли нижней пачки, погружение, накопление осадков верхней пачки; б - накопление осадков нижних пачек, поднятие, складкообразование и перемещение блоков по разлому, размыв, накопление осадков вевхней пачки (заимствовано у Г.И.Немкова и др., 1986)

тектонических движений, приведших к не­согласию между толщами пород. Толщи пород, отделенные от подстилающих и по­крывающих отложений поверхностями уг­ловых несогласий, называются структур­ными этажами. Каждый структурный этаж отвечает естественному историко-тектоническому этапу развития территории, кото­рый начался трансгрессией и осадконакоплением во время отрицательных движений и завершился подъемом территории и складчатостью. Каждый структурный этаж характеризуется специфичными формами залегания слоев.

5) Структурныйанализимеет важное значение при изучении горизонтальных движений, так как позволяет качественно и количественно оценить величину горизонтальных движений во

 

Рис. 25. Слой, смятый при боковом сжатии д - длина крыла складки, ш - ширина складки, а -угол складки (заимствовано у Г.И.Немкова и др., 1986)

время деформации слоев. Если мысленно распрямить слой, смятый в складки, образовавшиеся при боковом сжатии, протяженность такого выпрямленного слоя будет соответствовать первона­чальной ширине прогиба до момента деформации слоя. Разность между суммой длины крыльев скла­док исуммой ширины тех же складок составит ве­личину горизонтального сжатия слоя (рис. 25). Пользуясь графическим способом или геометри­ческими формулами, можно оценить амплитуду го­ризонтальных движений, приведших к образова­нию складок. Например, по рис. 25 можно предста­вить, что, если средние углы складок равны 60°, горизонтальное сокращение поверхности было двукратным.

6) Палеомагнитный анализ.Способность горных пород намагничиваться во время своего образования в соответствии с направлением геомагнитного поля и сохранять эту намагниченность позволяет не только создать палеомагнитную геохронологическую шкалу, но и использовать дан­ные палеомагнитного анализа для выявления горизонтальных тектонических движений. Определив среднее направление намагниченности пород определенного возраста, взятых из какого-либо пункта на поверхности Земли, можно рассчитать положение магнитного полюса того времени в

координатах. Исследуя породы в их стратиграфической последовательности, по координатам вычерчивается траек­тория относительного перемещения полюса за время, соот­ветствующее изученному интервалу стратиграфического разреза. Проделав такое же исследование по образцам, взя­тым из другого пункта, вычерчивается траектория переме­щения полюса относительно пункта за тот же период вре­мени.

Рис. 26. Траектория движения Северного полюса относительно Европы и Северной Америки за последние 400 млн. лет (заим­ствовано у Г.И.Немкова и др., 1986)

Если обе траектории совпадают по форме, то обе точ­ки сохранили постоянное положение относительно полю­сов. Если траектории не совпадают, то обе точки по-разно­му изменили свое положение относительно полюса. Так, например, траектории движения Северного полюса, рас­считанные для территории Северной Америки и для Евро­пы за последние 400 млн. лет, существенно отличны (рис. 26). Это позволяет сделать вывод о горизонтальных перемещениях континентов в указанное время.

7) Формационныйанализявляется методом исследования строения и истории развития земной коры на основе изучения пространственных взаимоотношений ассоциаций горных пород - геологических формаций.

Геологическая формация представляет вещественную категорию, занимающуюопределенное положение в иерархии вещества земной коры: химический элемент- минерал - горная порода -геологическая формация - формационный комплекс-оболочказемной коры, -к Под формациями понимается совокупность фаций,которые образовались на более или менее значительном участке земной поверхности при определенных тектонических и климатических ус­ловиях и отличаются от других особенностями состава и строения. Отдельные фации могут быть образованы на различных участках земной поверхности. Однако их устойчивые и длительные со­четания, которые позволяют сгруппировать их в формации, возникают только в строго определен­ных тектонических и климатических условиях. По другому определению, геологической формацией можно называть закономерные ассоциации горных пород, связанные единством вещественного состава и строения, обусловленные общностью их происхождения (или сонахождения).

Термин "формация" был введен известным немецким геологом А.Г.Вернеромеще в XVIII в. Долгое время до начала XX в. его употребляли в качестве стратиграфической категории, как и предложил автор. До сих пор в США для обозначения стратиграфических единиц употребляется термин "формация". В нашей стране формационный анализ нашел широкое применение в связи с тектоническим районированием и прогнозом полезных ископаемых. Заслуга в его развитии при­надлежит многим русским ученым, в частности Н.С.Шатскому, Н.П.Хераскову, В.Е.Хаину, В.И.Попову, Н.Б.Вассоевичу, Л.Б.Рухину и другим исследователям.

Различают три типа формаций: осадочные, магматические и метаморфические. Приизучения формаций выделяют главные (обязательные) и второстепенные (необязательные) члены ассоциа­ции. Главные члены ассоциации характеризуют определенную формацию, т.е. устойчивую ассоци­ацию, повторяющуюся в пространстве и во времени. По названию главных членов ассоциации да­ется название формации. Набор второстепенных членов подвержен существенным изменениям. В зависимости от вещественного состава типы формаций делятся на группы. Например, среди оса­дочных формаций можно выделить группы глинисто-сланцевых, известняковых, сульфатно-гало­генных, кремнистых, мелкообломочно-кварцевых, мелкообломочных полимиктовых и др.; среди вулканогенных - группы базальтово-диабазовых (трапповых), липарито-дацитовых, андезитовых формаций и др.

Главными факторами, определяющими формирование устойчивых ассоциаций осадочных горных пород, являются тектонический режим и климат, а магматических и метаморфических по­род - тектонический режим и термодинамическая обстановка.

Основными признаками осадочных формаций являются: 1) набор слагающих их ассоциаций главных горных пород, которые совместно отвечают фациям или генетическим типам; 2) характер переслаивания этих пород в вертикальном разрезе; ритмичное строение; 3) форма тела формации и его мощность; 4) наличие в ней каких-то характерных аутигенных минералов, своеобразных горных пород или руд; 5) преобладающая окраска, в той или иной степени несущая генетическую информацию; 6) степень диагенетических или метаморфических изменений.

Названия осадочным и осадочно-вулканогенным формациям обычно даются по преобладающим литологическим компонентам (песчано-глинистая, известняковая, доломитовая, эвапоритовая) с одно­временным указанием физико-географической обстановки образования (морская, континентальная, лимническая), нередко за многими формациями закрепились названия по присутствию акцессорных минералов (глауконитовая) или полезных ископаемых (угленосная, бокситоносная).

Главными факторами, определяющими облик осадочных формаций, являются следующие: 1) характер тектонического режима в областях размыва и накопления; 2) климатические условия; 3) интенсивность вулканизма. От многократного сочетания перечисленных условий и быстрой из­менчивости в пространстве и во времени создается чередование генетических типов пород, входя­щих в состав формаций. От этих же факторов зависит и общее распределение формаций на зем­ной поверхности.

В зависимости от тектонического режима выделяются три класса формаций: платформенный, геосинклинальный, орогенный. Большинство осадочных формаций могут служитьнадежны­ ми индикаторами тектонического режима. Например, формации мергелисто-меловые, каолиновых глин, кварцевых песчаников, глинисто-опоковая свидетельствуют о платформенном режиме осад- конакопления, а осадочные флишевые, кремнисто-карбонатные, кремнисто-сланцевые, яшмовые формации являются индикаторами геосинклинального режима. Широкое развитие осадочных гру- бообломочных формаций указывает на орогенный режим.

Еще более определенное заключение о тектонических режимах можно сделать на основе ана­лиза магматических формаций, если иметь в виду, что ряд пород: основные - средние - кислые ~

 

щелочные соответствуют последовательности развития магматических извержений при смене гео­синклинального режима орогенным и далее платформенным.

Площади распространения определенных формаций контролируются тектоническими струк­турами, развитием которых обусловлено пространственное ограничение формаций. Поэтому, изу­чая закономерности распространения формаций в пространстве, мы тем самым устанавливаем размещение тектонических структур во время образования формаций. Эволюция тектонического режима приводит к последовательной смене в разрезе геологических формаций. Располагая дан­ными об условиях формирования комплексов горных пород, сменяющихся по вертикали, можно сделать вывод об изменении тектонического режима.

Так, например, если мощная толща флишевых формаций с характерными тонкими, законо­мерно ритмично переслаивающимися пластами песчаников, алевролитов и аргиллитов, перекрыта толщей грубообломочных морских и континентальных отложений - молассами, делается вывод, что геосинклинальные условия сменились орогенными. Этот вывод основан на существующих представлениях о тектонических условиях накопления флишевых и молассовых формаций.

Анализ формаций дает возможность классифицировать тектонические структуры, выделяя , их особые типы, например, типы прогибов. Повторяемость типичных формаций в пространствен­но разобщенных структурах позволяет наметить общую этапность в истории тектонического раз­вития структур, сравнить наборы формаций близких по типу структур разного возраста и т.д.

Особое направление в изучении и классификации осадочных формаций составило направле­ние, основанное на учете содержания в них промышленных концентраций определенных видов полезных ископаемых. На этом основании выделяются угленосные, соленосные, фосфоритонос-ные, бокситоносные, железорудные, латеритные, нефтеносные и целый ряд других формаций.

Последовательность при изучении и выделении формаций следующая. Вначале в разрезе производится выделение толщ пород, отличающихся по литологическому составу, разделенныхчетко выраженными поверхностями напластования, границами перерывов или размывов (стратиг­рафический перерыв и несогласия). Затем проводится изучение группы пород (ассоциации), вхо­дящих в состав выделенного естественного комплекса, т.е. парагенетический анализ. Одновре­менно определяются и изучаются цикличность строения формации или иные структурно-текстур­ные признаки. Далее выясняются фациальная природа каждого входящего в состав формации типа пород и их сочетание в разрезе, т.е. осуществляется фациальный анализ. На этом основании определяется генетический тип отложений, устанавливается физико-географическая (ландшафт­ная) обстановка формирования формации. В заключительной фазе формационного анализа опре­деляются климатический и тектонический режимы времени и места формирования формаций. Та­ким образом проводятся палеоклиматический и формационно-тектонический анализы.

Теоретическое значение изучения осадочных и осадочно-вулканогенных формаций состоит в возможности восстановления по ним древней тектонической, климатической и ландшафтной зо­нальности. Практическое значение формационного анализа обусловливается приуроченностью к определенным формациям соответствующих видов полезных ископаемых.