Анализ формаций. Литодинамические комплексы
Важное место среди методов палеотектонического анализа в нашей стране занял анализ формаций. Формация (геоформация) — это закономерное и устойчивое сочетание (парагенез) определенных генетических типов горных пород, связанных общностью (близостью) условий образования и возникающих на определенных стадиях развития основных структурных элементов земной коры. Понятие формации приложимо ко всем типам горных пород — осадочным, вулканогенным, интрузивно-магматическим, метаморфическим1. Сочетание осадочных и вулканогенных, вулканогенных и плутонических пород называют литологическими ассоциациями (например, трапповая, офиолитовая ассоциации; см. ниже). В относительно редких случаях формация бывает сложена какой-то одной породой (например, формации писчего мела, кварц-глауконитовых песков, толеитовых базальтов, гранитоидов). Обычно число породных компонентов составляет три-четыре, реже больше. Помимо основных «формациеобразующих» пород в сложении формаций могут участвовать другие, подчиненные (акцессорные), компоненты, иногда настолько характерные и важные, что формация по ним получает название, например угленосная формация.
1 Применительно к метаморфическим породам необходимо учитывать как их первичный состав, так и тип наложенных метаморфических преобразований (фации метаморфизма).
Каждая порода, входящая в состав осадочной формации, отвечает определенной фации, точнее генетическому типу отложений, и, таким образом, осадочная формация (литоформация) — это комплекс фаций (генетических типов). Но если облик фации (генетического типа) определяется физико-географической обстановкой ее образования, то основным фактором обособления формаций служит тектонический режим, проявленный через форму тела формации (мощность, площадь распространения), набор и характер переслаивания слагающих ее пород. Существенно влияют на облик осадочных формаций, особенно континентальных и мелководно-морских, и климатические условия, а также состав пород (петрофонд, по И.В. Хворовой) и тип их выветривания в области сноса, а иногда и вулканизм. Области распространения отдельных типов осадочных формаций отвечают областям осадконакопления — бассейнам разного типа, например эпиконтинентальным, внутренним или окраинным морям, межгорным котловинам, аллювиальным равнинам, пустыням, одновременно являющимся крупными геоструктурными зонами или их частями.
Рис. 9.7. Первоначальное размещение формаций палеозоя в Уфимском амфитеатре Среднего Урала (латеральные и вертикальные ряды) и их последующее шарьяжное перемещение. По А.Е. Живковичу, П.А. Чеховичу (1985), с изменениями:
1—11 — формации: эпиконтинентальных шельфовых морей и внутреннего шельфа (1), рифовая (2), ранней стадии развития континентальной окраины (3), континентального склона и его подножия (4), склона глубоководного передового прогиба (5), соленосная передового прогиба (6), платформенная поритово-красноцветная (7), флишоидная (8), нижняя молассовая (9), верхняя молассовая (10), базальтоиды среди формаций континентальной окраины (11); 12—13 — комплексы основания: континентального (12) и океанского (13); 14 — важнейшие несогласия; 15 — направление сноса осадочного материала; 16 — тектоническое перемещение (шарьирование): паравтохтоны (С — Сергинский, К — Каменско-Демидский, У — Уткинский), Бардымо-Киргишанский аллохтон (Б1, Б2, Б3 — нижняя пластина, зона меланжа, верхняя пластина), Полуденский офиолитовый аллохтон (П)
Поскольку именно тектонический режим является определяющим фактором обособления формаций, причем всех их типов, сами формации являются показателями определенных тектонических режимов, и в этом их значение для геотектоники. Правильно установив принадлежность той или иной формации к определенному типу, мы тем самым можем решить, какой из основных геоструктурных зон (платформа, геосинклиналь — ее внешняя или внутренняя зона, ороген и т.п.) принадлежала область ее накопления и на какой стадии развития она находилась. Следует подчеркнуть, что для правильного определения типа формации надо выяснить ее вертикальные и латеральные связи, ее положение в вертикальном и латеральном рядах. Формации, характерные для крупных геоструктурных зон, образуют по вертикали (разрезу) определенные формационные ряды, отвечающие последовательным стадиям их развития. Формационный ряд, типичный для геосинклиналей, впервые был установлен еще в конце прошлого века французским геологом М. Бертраном, а его повторение в разрезе разновозрастных геосинклиналей дало ему основание для выделения тектонических циклов — гуронского (докембрийского), каледонского, герцинского, альпийского. Формационные ряды свойственны каждому из основных типов структурных элементов земной коры. Кроме вертикальных формационных рядов формации образуют и латеральные ряды, характеризующие переход от одной геоструктурной зоны к другой, на площади. Сочетание вертикальных и латеральных рядов может быть изображено на формационных профилях (рис. 9.7).
Карты формаций определенных геохронологических интервалов используются, в сочетании с картами их мощностей, в качестве основы для построения палеотектонических карт, например Атласа литолого-палеогеографических карт СССР (1967—1969) или специального Атласа палеотектонических карт СССР (1977) под редакцией Т.Н. Спижарского. На картах атласов основными цветовыми обозначениями показано распределение главных структурных элементов земной коры (платформ, внешних и внутренних зон геосинклиналей, орогенов), на картах под редакцией Т.Н. Спижарского — стадий их развития. Атласы составлены с фиксистских позиций и сохраняют свое значение в основном для платформ.
В составе формаций часто выделяют, обычно по латерали, субформации, или градации. Например, в составе платформенной карбонатной формации можно различить массивно-известняковую (биогермовую, рифовую), обломочно-известняковую (склоны рифов), слоисто-известняковую, мергельную субформации. Их нередко рассматривают в качестве самостоятельных формаций.