Фациальный анализ – восстановление обстановок осадконакопления по свойствам горных пород (литофациальный анализ) и палеонтологической характеристике (биофациальный анализ).

Фациальный анализ проводят, опираясь на принцип актуализма и знание современных геологических процессов и обстановок осадконакопления.

2.3.1.1. Особенности современного осадконакопления

Особенности осадконакопления на суше

На поверхности Земли постоянно происходит разрушение (благодаря выветриванию) и образование новых горных пород. Выветривание начинается с растрескивания пород под воздействием смены температуры (физическое выветривание). Рыхлые продукты выветривания обычно уносятся водой или ветром, но на водоразделах или выположенных участках склонов они могут сохраняться, образуя коры выветривания, сложенные обломочными породами. В жарком влажном климате после этого проходят процессы химического выветривания, и в результате формируются коры выветривания полного профиля, сложенные внизу обломочными породами, вверху глинистыми породами и окислами железа и алюминия. Породы белые, желтые, розовые, красные, бурые, без четкой слоистости, обычно лишенные палеонтологических остатков.

Делювиальные и другие склоновые образования в дочетвертичных отложениях редки. Овражные и речные отложения, напротив, очень широко распространены. Овражные (пролювиальные) и аллювиальные (русловые и косовые) отложения формируются в условиях интенсивного однонаправленного движения воды. Они представлены обломочными породами. В овражных отложениях много плохо окатанных крупных обломков пород. В аллювиальных отложениях вниз по течению реки размер обломков уменьшается, их окатанность увеличивается. Преобладают пески, в оврагах и верховьях рек полимиктовые, ниже – преимущественно и даже чисто кварцевые. Форма галек изометричная. Слоистость косая. В овражных отложениях палеонтологические остатки крайне редки, в русловых и косовых – встречаются остатки двустворок, рыб, стволов деревьев.

Во время паводков воды вышедших из берегов рек затапливают поймы и иногда низкие террасы. На них отлагаются глины и алевриты с параллельной слоистостью, с прослоями и линзами обломочных пород. После схода воды на этих частях долин формируется растительный покров, и остатки растений могут захораниваться осадками следующих паводков. В старицах и небольших озерах на поймах отлагаются глины, алевриты, мелкозернистые пески с параллельной слоистостью, сапропелиты, торф. В них часто многочисленны остатки растений, насекомых, гастропод, двустворок, рыб, птиц, наземных позвоночных.

В больших озерах отлагаются преимущественно обломочные породы. Волновое движение воды приводит к образованию знаков волновой ряби на плоскостях напластования, волнистой и линзовидной слоистости, галек уплощенной формы.

Особенности осадконакопления на суше в различных климатических зонах

Во влажном тропическом климате (и только в нем) формируются коры выветривания полного профиля. Физические коры выветривания более мощные. Как во влажном, так и в сухом жарком и теплоумеренном климате породам часто свойственна красная окраска. В больших озерах тропиков и теплых субтропиков в сухом климате часто отлагаются соли: карбонаты (обычно сода), сульфаты, хлориды. Для умеренного климата характерны сероцветные породы, часто с углями. В областях холодного климата часты отложения, связанные с деятельностью ледников: моренные отложения (серые и бурые суглинки с валунами), озерные ленточные глины, песчаные и валунно-галечные флювиогляциальные (водно-ледниковые) отложения. Характерны гальки, пришлифованные с одной стороны («утюговидные»).

Особенности вулканогенного осадконакопления на суше

В областях вулканизма выделяются приканальные и удаленные обстановки осадконакопления. Первые представлены грубыми туфами и лавами, вторые – пепловыми туфами, туффитами, туфогенно-осадочными и вулканомиктовыми породами. Палеонтологические остатки в приканальных обстановках редки и представлены почти исключительно остатками растений. В удаленных обстановках часты остатки растений, двустворок, гастропод, остракод, конхострак, рыб.

Особенности осадконакопления в прибрежной зоне моря

В прибрежной зоне моря накапливаются обломочные породы: у пологого берега – кварцевые пески с хорошо окатанными зернами, у крутого – галечники и валунники (преимущественно из обломков пород), полимиктовые пески. Гальки уплощенные. Слоистость преимущественно линзовидная. Мощность отложений часто очень велика. Это первый (верхний) уровень лавинной седиментации. Характерны остатки ракообразных, двустворок, гастропод (обычно с толстостенной раковиной), зарывающихся брахиопод, рыб, птиц, четвероногих.

Лагунам свойственны пески, алевриты, глины, известняки, доломиты, сульфаты, хлориды с параллельной или косо-волнистой слоистостью, знаками ряби, глиптоморфозами по галиту. Характерны брюхоногие и двустворки, гигантостраки, мелкие ракообразные, рыбы, четвероногие.

Особенности современного морского осадконакопления

На внутреннем шельфе отлагаются пески и алевриты (кварцевые, нередко с глауконитом), глины (часто слюдистые), на внешнем шельфе – глины, в меньшей степени известковые илы. Слоистость параллельная. Фауна чрезвычайно разнообразна.

Особенности морского осадконакопления в различных климатических зонах

Основной особенностью морского тропического осадконакопления является чрезвычайно широкое распространение известняков. Вне тропиков часты лишь карбонатные конкреции в глинах. Только тропикам свойственны рифы – возвышенности на морском дне, построенные скелетными образованиями рифостроящих организмов. Рифы в значительной части находятся в зоне активного волнового воздействия. У их подножий формируются обломочные породы с косой и косоволнистой слоистостью (галечники, гравелиты, пески), но известняковые, органогенно-обломочные. Если рифы изолированные, они никак не влияют на осадконакопление в соседних областях шельфа. Но нередко образуются барьерные рифы – цепи рифов, параллельные берегу или бровке континентального склона. В этом случае между ними и берегом или, наоборот, бровкой континентального склона формируются особые типы бассейнов.

Зарифовые бассейны – это бассейны между берегом и проходящими на некотором расстоянии от него барьерными рифами, которые ограничивают сообщение бассейна с открытым морем. Соленость бассейна существенно отличается от нормально-морской. В сухом жарком климате соленость гораздо выше нормальной в результате активного выпаривания, во влажном (или в периоды активного выпадения осадков) – существенно ниже нормальной за счет разбавления пресными водами. Здесь образуются известняки, доломиты, мергели, доломитовые мергели, глины, обычно карбонатные. В них содержатся остатки брюхоногих и двустворчатых моллюсков, ракообразных, рыб.

Особенности современного океанического осадконакопления

Напомним, что в пределах океанических впадин выделяют батиаль (область дна океана, включающая континентальный склон и его подножие) и абиссаль (область дна океана).

Когда вблизи бровки континентального склона проходят барьерные рифы, вблизи них на окраинах шельфа и в верхней части батиали образуются предрифовые бассейны. В их пределах отлагаются глины, реже карбонатные илы. Характерны черные и темносерые битуминозные породы с остатками рыб, головоногих, планктонных фораминифер.

На разных уровнях континентального склона (от 3,5 до 6 км) проходит уровень карбонатной компенсации, ниже которого выпадение карбоната кальция из морской воды не происходит.

Континентальный склон имеет небольшой (обычно первые градусы, редко до 20°) наклон в сторону океана. Благодаря этому в случае гидродинамических ударов или сейсмических толчков нередко образуются мутьевые потоки, перемещающие осадки к подножию континентального склона. Мощность отложений здесь очень значительна. Это второй уровень лавинной седиментации. Образующимся здесь осадкам свойственна так называемая градационная слоистость: однонаправленная смена размера частиц в слое от гравийного через псаммитовый к алевритовому и пелитовому.

До океанического ложа денудационный материал не доходит. Известковые скелетные остатки планктонных организмов растворяются, не достигнув дна. Здесь накапливаются осадки, состоящие из продуктов пыльных бурь, тонкие вулканические пеплы, скелеты планктонных организмов, состоящие из кремнезема или органического вещества (радиолярии, некоторые водоросли).

В срединно-океанических хребтах образуются базальты с шаровой, подушечной, матрацевидной отдельностью.

2.3.1.2. Восстановление обстановок осадконакопления

Опираясь на принцип актуализма, по аналогии с современными обстановками осадконакопления по свойствам пород определяют обстановки осадконакопления прошлого.

2.3.1.3. Восстановление обстановок размываемой суши

Поскольку осадков в областяхразмываемой суши нет, ее особенности определяют по денудационному материалу в прилегающих участках областей осадконакопления.

Контуры суши устанавливаются по отсутствию отложений. Принимаются во внимание только контуры, согласующиеся с границами обстановок. Если границы областей, на которых отложения отсутствуют, не согласуются с границами обстановок, они объясняются размывом в последующее время.

Рельеф и состав размывавшихся пород восстанавливаются условно с учетом состава и крупности обломочного материала в прилегающих участках областей осадконакопления и знаний о геологическом строении водоразделов.

2.3.2. Построение палеогеографических карт

Палеогеографическая карта – карта на которой показывается палеорельеф и особенности осадконакопления для некоторого момента или отрезка геологического времени.

На палеогеографической карте изображаются палеорельеф, основные обстановки осадконакопления, состав и мощность осадков, состав субстрата. Они могут составлятьсяна обычной или палинспастической основе. В последнем случае на карте восстанавливается топография времени осадконакопления.