Границы формационных залежей
Границы формационных тел определяются поверхностями, по которым происходит разрыв однородности свойств формации: ее состава или внутреннего строения. Проведение границ формаций представляет достаточно сложную задачу, так как смежные формации по латерали и вертикали нередко связаны постепенными переходами, поскольку смежные парагенезисы имеют общие члены. Две одновозрастные смежные формации обычно резко различаются по наборам пород в удаленных друг от друга разрезах, но при приближении точек наблюдений различия в составе могут сглаживаться за счет фациальных взаимопереходов. То же самое наблюдается при проведении стратиграфических границ. В средних частях тела смежные формации резко отличаются друг от друга, но около кровли или подошвы нередко близки по составу (или строению).
Когда происходит направленное, последовательное изменение в соотношении содержания пород - главных членов парагенетической ассоциации, приводящее к полному изменению состава самой ассоции, мы вынуждены, отделить одну ассоциацию от другой условной границей. Невозможно обойтись без условностей при обособлении формаций в разрезе осадочной оболочки. В петрографии также условно проводятся границы между породами: известняк—глинистый известняк— мергель — известковистая глина — глина(по составу), или же алевролит — песчаник — гравелит(по структуре).
Изучение взаимоотношений тел смежных формаций по вертикали и горизонтали позволяет выделять четыре типа границ: границы стратиграфические, фациальные, интрузивные, тектонические
Тектонические границы, выраженные линиями разрывных нарушений, позволяют наиболее определенно разграничить смежные формации, поскольку по разрывам в соприкосновение обычно приводятся удаленные части тел смежных формаций, отчетливо различающиеся особенностями состава и внутреннего строения. В большинстве случаев это вторичные границы.
Стратиграфические границы обособляют тело формации в конкретных разрезах по вертикали. Наиболее четким ограничением являются стратиграфически несогласные контакты. Наблюдаемые на границе двух смежных формаций следы размыва облегчают восприятие формации как обособленного геологического тела, однако, границы такого типа представляют собой частный случай взаимоотношения смежных формаций. Граница, характеризующая постепенный переход между смежными формациями, является общим случаем их взаимоотношения. Предлагается проводить условные границы на основе процентного содержания пород — главных членов в смежных парагенетических ассоциациях. Например, граница между глинистой и известняковой формациями должна быть проведена там, где содержание известняков и глин в разрезе примерно равно и составляет 40—60%. В ряде случаев эту границу нельзя выразить одной линией и в разрезе выделится широкая «переходная» зона.
Фациальные границы также часто невозможно провести на карте в виде одной линии, так как в условиях невысокой контрастности тектонических движений формации связаны широкими зонами взаимопроникновения. Такие взаимоотношения очень часты среди формаций в чехле платформы. Постепенная смена формаций по латерали свидетельствует о тесных парагенетических связях смежных формаций, обусловленных родством смежных структур, общей областью питания и т. д. В результате граница смежных формаций «расплывается» в широкую зону. Если ширина зоны взаимопроникновения соизмерима с величиной тел смежных сравниваемых формаций в их «чистом виде», вероятно, необходимо выделить между ними самостоятельный промежуточный парагенезис.
При проведении границ между формациями можно использовать критерии, которыми пользуются при систематике глинисто-карбонатных или известняково-доломитовых пород. В таком случае можно принять следующие соотношения пород — главных членов в разных зонах смежных формаций (таблица):
| Зоны формационного тела | Содержание (в %) главных членов формации | |
| А | Б | |
| Формация А | ||
| Центральная | 100—80 | 0—20 |
| Краевая | 80—60 | 20—40 |
| Граничная зона смежных формаций А и Б | 60—40 | 40—60 |
| Формация Б | ||
| Центральная | 40—20 | 60—80 |
| Краевая | 20—0 | 80—100 |
Безусловно, при выделении и определении формации необходимо опираться на состав (и строение) центральной части тела симметрично построенных формаций и наиболее мощной, краевой части асимметрично построенных формаций, где особенности состава и строения выражены наиболее четко. В составе краевых частей тел симметрично построенных формаций появляются породы, характерные для смежных сопряженных формаций.
Оконтуривание формационных тел по признакам вещественного состава и строения возможно при четком определении параметров каждого типа формаций, которые, как правило, основываются на результатах изучения конкретных формаций, принимаемых за эталоны.
5.4. Проблемы объема и наименования формаций
Объем единичной формации. При выделении в разрезе земной коры геологических формаций перед исследователем всегда стоят определенные задачи, связанные с необходимостью решения на основе анализа формаций конкретных палеогеографических, палеотектонических, минерагенических задач. Этими задачами определяются номенклатура горных пород, обединяемых в единую ассоциацию – формацию. Выбор видов горных пород, для которых устанавливается парагенез, определяет стратиграфический объем толщи, выделяемой в ранге формации. Поэтому сколько бы не говорилось о том, что формации – это естественные парагенезисы горных пород, при их выделении всегда имеет место т.н. целевой подход, которым определяется объем тела единичной формации (объем парагенетической ассоциации).
В работах Н.С. Шатского, Г.Ф. Крашенинникова, Н.П. Хераскова, К.В. Боголепова, О.А. Вотаха, Ю.А. Косыгина, В.И. Драгунова, В.М. Цейслера, В.Б. Караулова и других исследователей рассматриваются вопросы соотношения природных вещественных геологических комплексов. Наиболее последовательно их иерархия отражена в терминологическом справочнике, посвященном формам геологических тел /3/, где подчеркнуто, что некоторые понятия объективно существуещей иерархии еще не разработаны. При оценке иерархических отношений парагенетических ассоциаций горных пород и тел, которые они слагают, возникает много вопросов. В качестве парагенетических ассоциаций осадочных горных пород могут быть выделены подразделения различного объема и ранга от многослоя флиша («элементарный набор», «элементарный парагенезис») до осадочной оболочки земной коры. Последняя также представляет собой ни что иное, как парагенезис разнообразных осадочных и магматических горных пород. Ранг парагенетической ассоциации горных пород, который именуется формацией, условен. Условны объемы (ранги) парагенезисов, именуемых подформациями, надформациями.
Необходимость четкой иерархии среди формационных подразделений вряд ли вызывает сомнение. Каждая ассоциация горных пород находится в тесной связи с другими, смежными ассоциациями, объединяет ассоциации более низкого и входит в состав ассоциаций более высокого ранга. Для того чтобы разобраться в генетической природе любой ассоциации пород, необходимо найти ее место в цепочке связанных с ней по латерали и вертикали ассоциаций того же ранга и определить этот ранг. Безусловно, сравнительный анализ двух ассоциаций будет продуктивен в том случае, если они обе занимают одинаковое положение на иерархической лестнице как два объекта, сравнимые по масштабу. Не имеет особого значения, какому иерархическому уровню будет присвоено наименование «формация», какому — «подформация», «надформация», но обязательно, чтобы все исследователи соответствующие категории называли одинаково, несмотря на то, какие задачи они решают с помощью формационного анализа.
К сожалению, разные по объему и содержанию толщи обозначаются одним и тем же наименованием – «формация». Объемы толщ, называемых формациями, у Н.С. Шатского и Н.М. Страхова, В.И. Попова и Л.Б. Рухина, В.Е. Хаина и Ю.А. Косыгина, а также других исследователей - разные. Одна группа исследователей призывает в качестве формаций выделять максимально крупные сообщества горных пород, другая — каждую литологическую пачку именует формацией.
Объемы парагенетических ассоциаций, которыми оперируют исследователи при формационном анализе, не могут не различаться, поскольку с помощью формационного анализа решаются различные задачи, реконструируются разнопорядковые тектонические структуры и палеогеографические ландшафты. Целью исследования определяется размеры «кирпичика», принятого за единицу, при анализе архитектуры земной коры. Несопоставимые по своим объемам формационные категории не следует называть одинаково.
Одна из причин разновеликих объемов толщ, именуемых формациями, заключается в разном масштабе карт и профилей, на которых изображаются ассоциации горных пород. Отсутствие соответствующих терминов для наименования ассоциаций горных пород 1, II, III рангов приводит к тому, что тела, выделенные на крупно- и мелкомасштабных картах, именуют также одинаково — геологическими формациями.
Следующая важная причина — неодинаковая степень изученности разреза с позиций вещественной характеристики и строения парагенезисов горных пород. Объемы толщ, выделяемых в роли единичных парагенезисов, резко возрастают, когда это делается на основе общих описаний без специальных исследований.
Не менее важная причина разновеликих объемов заключается в определении формаций, которые принято считать классическими, например: «Осадочными формациями называются естественные комплексы (сообщества, ассоциации) горных пород, отдельные части которых (породы, слои, отложения) парагенетически связаны друг с другом...» /36/. Ссылаясь на данное определение, исследователь имеет основание в качестве формации выделить и ассоциации пород, и свит, и отложений.
Проблема единичной формации решается на основе выбора исходной номенклатуры горных пород, группируемых в устойчивые парагенетические ассоциации. В зависимости от того, какие типы пород различать в парагенезисах, таков будет объем парагенезиса. Например, если при обособлении парагенезисов в разрезе палеогена Средиземноморья качестве исходных (формациеобразующих) пород принимать «мшанково-криноидные известняки», стратиграфический объем толщи – единичной формации будет соответствовать нижнему палеоцену, при исходных породе - «известняк» – стратиграфический обем толщи увеличится вдвое, а при наименовании – «карбонатная порода» объем будет соответствовать всему палеоцену и верхнему мелу.
Таким образом, когда исследователь ограничивался обобщенной характеристикой состава и строения парагенезиса, в роли формаций выступали крупные осадочные комплексы (терригенная, карбонатнаая «формации»). Детальное изучение этих комплексов вынуждало выделять в их строении «подформации», «субформации» (Л.Б. Рухин, В.Е.Хаин и многие другие). Большинство крупных осадочных комплексов не могут служить индикаторами палеогеографической обстановки, а также отдельных структурных форм. Индикаторами тектонического режима при этом выступают те толщи, что именуется «подформациями».
Для того, что бы парагенезис (толща) могла служить одновременно индикатором тектонического режима, характеризующего ту или иную структурную форму, индикатором палеогеографической обстановки осадконакопления, иметь прогностическое содержание, в парагенезис должны объединяться породы, накопление которых возможно в относительно узких пределах изменения палеогеографической обстановки. Это значит, что парагенезисы по своему объему должны быть небольшими. В конкретных регионах это толщи близкие по объему к свитам, о чем уже говорилось ранее. Именно с такими подразделениями приходится работать геологу. Они картируются как свиты, коррелируются по возрасту как стратиграфические горизонты. На основе такого типа парагенезисов осуществляется построение прогнозных карт для большинства полезных ископаемых. Вполне естественно, что именно такие по объему парагенезисы удобно рассматривать в качестве «единичных» формаций.
Анализ соответствия осадочных геологических формаций общим стратиграфическим подразделениям показывает, что геологические формации являются ассоциациями горных пород, накопившихся в интервале времени 3—12 млн. лет. В хорошо изученных районах возрастной диапазон формаций отвечает интервалу от подъяруса до отдела (редко) международной стратиграфической шкалы.
Если перед исследователем стоят задачи, требующие решения глобальных проблем, он будет оперировать в качестве «единицы» ассоциациями формаций разных рангов.
Наименование формаций. В настоящее время актуальна проблема наименования формаций. Известные из литературы наименования: флишевая, аспидная, молассовая, спилито-кератофировая, известняковая, терригенная и многие другие невозможно использовать по той причине, что они обозначают очень крупные осадочные (осадочно-вулканогенные) комплексы. Эти комплексы выделены по разным признакам. Флишевая «формация» объединяет толщи с характерной тонкой флишевой ритмичностью. Флишевые толщи нередко существенно отличаются по вещественному составу (карбонатные, терригенные, вулканогенно-терригенные). К аспидной «формации» относят глинисто-песчаниковые толщи, иногда претерпевшие слабый метаморфизм, содержащие прослои основных вулканитов, существенно отличающиеся строением, но залегающие в основании разреза тектоно-седиметационного цикла. Молассовая «формация» также объединяет различные по составу толщи, в существенной мере грубообломочные, заполнившие отрицательные структуры орогенных областей. Некоторые видят в них обязательно континентальные образования. Таким образом, известные термины относятся к ассоциациям формаций, выделенным по разным признакам.
Конкретные единичные формации обычно именуют перечислением пород, входящих в парагенезис, в порядке возрастания их значимости, отмечая при этом структуру парагенезиса и какие-лилбо еще характерные признаки. Например «мелкообломочная кварц – каолинитова тонкослоистая пестроцветная» или «крупнообломочная полимиктовая грубослоистая красноцветная». При этом в название вводятся основные – ведущие члены парагенезиса. Названия нередко получаются очень громоздкими, особенно если парагенезис включает несколько типов пород, с приблизительно равным содержанием в разрезе. Подобных громоздких определений вещественных категорий не избежать до тех пор, пока не будет разработана необходимая терминология.
Попытки использования сокращенных буквенных /14/ и буквенно-цифровых /37/ обозначений для выражения состава, строения и названия формаций признания не получили.
С целью упрощения вероятно следует принять предложение об использовании региональных эталонов для наименования типов формаций. Например, говоря об «известняковой формации белгородского типа» мы подразумеваем толщу, сложенную преимущественно писчим мелом с отдельными прослоями кварц-глауконитовых песков, мергелей, с включениями желваковых фосфоритов, толщу грубослоистую. Под «известняковой формацией туапсинского (новоросийского) типа» подразумевается мощная толща мелоподобных известняков, мергелей с флишевой ритмичностью.
Аналогичным образом получают наименование все типы формаций по опорным регионам, где они впервые наиболее подробно охарактеризованы и их характеристики могут быть приняты как типовые.