О геологических формациях

ОСНОВЫ ФОРМАЦИОННОГО АНАЛИЗА

Рекомендовано УМО по геологическим специальностям

в области прикладной геологии Министерства образования РФ

в качестве учебного пособия для студентов и магистрантов

специальностей 080600 и 080100

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

УДК 551.263 (075.80)

ББК 26.33

М263

Изложены общие сведения о принципах, подходах и методах формационного анализа, дан обзор основных терминов и понятий, приведены классификации и краткие характеристики важнейших магматических, осадочных, метаморфических и метасоматических формаций.

Учебное пособие является основным по курсу «Основы формационного анализа» и будет полезно студентам и магистрантам специальностей 080600 «При­кладная геохимия, петрология, минералогия» и 080100 «Геологическая съемка, по­иски и разведка месторождений полезных ископаемых» при курсовом и дипломном проектировании.

Пособие издается при поддержке российско-американской программы «Фундаментальные исследования и высшее образование» (BRHE) Американского фонда гражданских исследований и развития (АФГИР) и Министерства образова­ния РФ в рамках гранта ST-015-02.

Рецензент - академик РАН Д. В.Рундквист

Марин Ю. Б.

М263. Основы формационного анализа: Учеб. пособие / Ю. Б.Марин. Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет). СПб, 2004. 138 с.

ISBN 5-94211-247-9

УДК 551.263 (075.80)

ББК 26.33

ISBN 5-94211-247-9

© Санкт-Петербургский горный

институт им. Г. В.Плеханова, 2004 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Учебное пособие подготовлено в рамках читаемого в Санкт-Петербургском государственном горном институте курса лекций «Основы формационного анализа» для студентов пятого курса спе­циальности 080600 «Минералогия, геохимия, петрология». Ранее материалы этого курса входили в дисциплины «Магматические формации и их рудоносность» и «Метасоматические формации и их рудоносность», предназначенные для студентов специальностей 080100 и 080600 в качестве факультативных курсов, а позже дисци­плин по выбору, и частично в базовые дисциплины «Литология» и «Петрография магматических и метаморфических пород».

В настоящее время учение о геологических формациях в ви­де самостоятельной дисциплины «Основы формационного анализа» («Формационный анализ») вошло в планы подготовки специалистов в инженерно-технических вузах России и СНГ. Необходимость кур­са при подготовке инженеров-геологов предопределена уровнем развития современной геологической науки и широким практиче­ским использованием карт геологических формаций как геологиче­ской основы для структурно-тектонического, инженерно-геоло­гического районирования, прогноза полезных ископаемых.

В учебном пособии изложены наиболее общие сведения о принципах и методах формационного анализа, дан обзор основных терминов и понятий, проанализированы основные подходы к клас­сификации геологических формаций, дана краткая характеристика магматических, осадочных, метаморфических и метасоматических формаций. В рамках учебного пособия, разумеется, невозможно ох­ватить весь обширный материал, накопленный к настоящему време­ни в области формационного анализа, поэтому при изучении данного курса можно и нужно использовать целый ряд опубликованных учебников, учебных пособий и монографий, список которых приве­ден в конце данной книги.

Автор признателен С. М.Бескину, Е. В.Плющеву, Д. В.Рундквисту, В. С.Попову и В. М.Цейслеру за обсуждение общих проблем формационного анализа и ряд предложений, сделанных ими в ходе работы над учебным пособием.

ВВЕДЕНИЕ

Анализ пространственного размещения горных пород свиде­тельствует о том, что многие из них образуют закономерные ассо­циации, объединяющие разности, близкие по условиям образования и вещественному составу, или же наборы пород, возникшие при по­вторяющихся изменениях условий образования, что выражено их закономерным чередованием. Устойчивые во времени и в простран­стве закономерные ассоциации горных пород, связанные единством вещественного состава и строения, обусловленным общностью их происхождения или сонахождения, получили название геологиче­ских формаций. В разрезе земной коры они слагают различные гео­логические тела: толщи, комплексы, массивы.

Изучение состава и строения земной коры проводится на не­скольких уровнях познания: геохимическом, минералогическом, петрографическом, формационном, оболочечном. Исследованием распределения в земной коре химических элементов занимается гео­химия; минералогия анализирует земную кору с позиций распреде­ления в ней минералов; закономерности размещения в земной коре горных пород рассматривают петрография и литология. Учение о геологических формациях ставит перед собой задачу исследовать земную кору на уровне тел ассоциаций горных пород – формаций и ассоциаций формаций. Более крупные структурно-вещественные ка­тегории: структурно-формационные зоны и слои земной коры, – изу­чают геотектоника и геофизика. В последние десятилетия выделение и анализ геологических формаций прочно вошли в практику геоло­гических исследований. Наличие той или иной ассоциации горных пород свидетельствует о возможности обнаружения определенного типа полезного ископаемого, служит индикатором палеогеографиче­ской, палеотектонической, палеогеодинамической обстановок.

Учение о геологических формациях создавалось усилиями литологов, стратиграфов, тектонистов, петрологов, специалистов по полезным ископаемым. При выяснении общих закономерностей строения и истории развития земной коры, эволюции магматизма, палеогеографических обстановок, размещения месторождений по­лезных ископаемых оказалось удобнее оперировать не отдельными типами горных пород, а целостными комплексами однотипных гор­ных пород, получивших в общем случае наименование геологиче­ских формаций. Действительно, только обратившись к природным ассоциациям горных пород как целостным геологическим системам, становится возможным решать задачи, связанные с палеотектоническими реконструкциями, тектоническим районированием, минерагеническим прогнозом. Ныне учение о геологических формациях представляет собой самостоятельное научное направление – учение об осадочных толщах, магматических и метаморфических комплек­сах. Учение о геологических формациях вобрало в себя элементы стратиграфии, литологии, петрографии, структурной геологии, уче­ния о полезных ископаемых подобно тому, как петрография, напри­мер, включила в себя элементы минералогии, кристаллографии, фи­зической химии. Геологические формации в земной коре образуют крупные геологические тела. При изучении их вещественного соста­ва и внутреннего сложения применяются методы литологии, петро­графии, структурной геологии, при оценке возраста – методы стра­тиграфии, при выявлении обстановки образования – методы генети­ческого анализа.

В учении о геологических формациях намечаются две по­следовательно решаемые группы задач. Первая предусматривает выделение формаций, их изучение, типизацию, установление корре­лятивных связей между типами формаций и тектоническими струк­турами, палеогеографическими обстановками, полезными ископае­мыми. Вторая группа задач сводится к ретроспективным построени­ям на основе выявленных особенностей состава и структуры форма­ций, их пространственных и временных взаимоотношений с тектоническими структурами, а также осуществлению разных видов районирования и прогнозной оценки территорий.

ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ УЧЕНИЯ

О ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ФОРМАЦИЯХ

Термин «формация» (от латинского formatio – образование, возникновение) используется в геологии уже около 200 лет. Осно­вы учения о геологических формациях заложены еще трудами зна­менитого А. Вернера, однако сформировались в достаточно строй­ную систему лишь к 50-м годам XX столетия, преимущественно благодаря трудам отечественных ученых. Большой вклад в разви­тие учения о геологических формациях внесли Ф. Ю.Левинсон-Лессинг, Ю. А.Билибин, Н. С.Шатский, Ю. А.Кузнецов, Ю. А.Косыгин, М. А.Усов, Н. П.Херасков, В. И.Попов, В. Е.Хаин, А. Л.Яншин и дру­гие ученые.

В развитии представлений о геологических формациях мож­но наметить два этапа: с середины XVIII в. до начала XX в. и с сере­дины 30-х годов XX в. до настоящего времени. Первый этап отвеча­ет времени появления и истории использования термина «геологи­ческая формация»; второй этап – становлению самого учения о гео­логических формациях. Появление термина «геологическая формация» связывают с именами Г. Фюкселя (1722-1773) и А. Вернера (1749-1817). Г. Фюксель и А. Вернер в качестве формаций выделяли толщи горных пород по вещественному составу (форма­ции медистых сланцев, раковинного известняка и др.), которые вы­страивались в определенном порядке в стратиграфической схеме. На II сессии Международного геологического конгресса, состоявшейся в 1881 г., термин «геологическая формация» был официально ис­ключен из стратиграфической номенклатуры и рекомендован для использования при характеристике генезиса толщ.

На рубеже XIX и XX веков термин наполняется новым со­держанием. М. Бертран, изучая геологию Альп, применил термин «формация» для обозначения крупных комплексов горных пород, выделяемых в разрезах разновозрастных геосинклинальных облас­тей. Идея о формациях как крупных комплексах пород получила развитие в работах Л. Кобера, а также в трудах многих российских тектонистов. Таким образом, в начале XX в. этот термин использо­вался в нескольких значениях: вещественном, генетическом, стратиграфическом, тектоностадиальном. Одновременно с перечисленны­ми четырьмя значениями развивалось пятое – прикладное, минерагеническое, возникшее с момента появления самого термина (на­именования: формация медистого сланца, формация бурого угля в работах А. Вернера).

Середина 30-40-х годов XX в. соответствует началу ново­го этапа в развитии представлений о геологических формациях и связана с появлением публикаций Н. Б.Вассоевича, В. И.Попова, М. А.Усова, Н. С.Шатского. В 1953 г. в Новосибирске состоялась 1-я Всесоюзная конференция по геологическим формациям, про­ведению которой способствовал интерес, проявленный к форма­циям со стороны ведущих геологов. В резолюции этой конферен­ции было отмечено существование нескольких направлений в подходе к выделению, изучению и определению геологических формаций. Была рекомендована формулировка, предложенная Н. С.Шатским, Н. П.Херасковым, Б. М.Келлером, Н. А.Штрейсом, в соответствии с которой формациями являются естественные со­общества горных пород и других минеральных образований, от­дельные члены которых (породы, слои, толщи и т. д.) парагенетически связаны друг с другом как в пространственном, так и в воз­растном отношении. Этот подход получил название парагенетического, он противопоставлен генетическому, развиваемому литологами (Н. М.Страхов, Ю. А.Жемчужников, В. И.Попов и др.), которые рассматривали формации как совокупность определен­ных генетических типов (фаций).

С начала 70-х годов работы по изучению геологических формаций проводились в соответствии с программами межведом­ственных тектонического, литологического и петрографического комитетов при АН СССР. В это время появляются труды с обосно­ванием принципов выделения формаций и методологии формационных исследований (В. И.Драгунов, Ю. А.Воронин, Э. А.Еганов и др.), с характеристикой методики анализа геологических формаций (В. М.Цейслер, К. В.Боголепов, Д. С.Харкевич и др.). В двухтомной монографии В. И.Попова «Опыт классификации и описания геоло­гических формаций» [12] обобщены сведения по типам формаций. Изданы: Карта осадочных и вулканогенных формаций территорииСССР, Карта магматических формаций СССР, двухтомная моно­графия «Магматические формации СССР» [5], серия коллективных монографий сотрудников ВСЕГЕИ «Принципы и методы оценки рудоносности геологических формаций» [4, 8, 13], двухтомный терминологический справочник «Геологические формации» [1] и многочисленные монографии, посвященные отдельным группам магматических, осадочных и метасоматических формаций [3, 9-11]. И, наконец, в 80-90-е годы появляется первая учебная литература [2,6,7,15].