Расчленение отложений биостратиграфическим методом
Расчленение разреза биостратиграфическим методом заключается в определении рубежей, на которых происходит изменение состава ископаемых остатков организмов, и в выделении интервалов, содержащих характерные комплексы органических остатков. Намеченная таким образом последовательность смены органических остатков или их комплексов в разрезе служит основанием для его расчленения.
Комплексы ископаемых остатков, характерные для того или иного биостратиграфического подразделения, представлены формами, по-разному распределяющимися в разрезе и имеющими различное стратиграфическое значение. Среди них могут быть (рис. 8.4):
1) формы, стратиграфическое распространение которых ограничивается возрастными пределами данного подразделения, т. е. формы, не выходящие за его нижнюю и верхнюю границы. Такие формы особенно важны. Среди них обычно выбираются так называемые руководящие формы или зональные роды или виды;
2) формы, встречающиеся преимущественно в данном стратиграфическом подразделении, а также редко в ниже и вышележащих отложениях. Такие формы могут служить лишь указанием на возможность (вероятность) принадлежности отложений к тому или иному стратиграфическому подразделению;
3) формы, встречающиеся в нижележащих отложениях и исчезающие около верхней границы данного стратиграфического подразделения, а также формы, которые появляются около его нижней границы и переходят в вышележащие отложения. Сочетание таких форм имеет большое значение в биостратиграфии, поскольку оно позволяет установить полный объем соответствующего подразделения;
4) транзитные (проходящие) формы, одинаково часто встречающиеся как в самом стратиграфическом подразделении, так и в подстилающих и перекрывающих отложениях. Эти формы не имеют стратиграфического значения и могут быть использованы лишь для общей характеристики соответствующего стратиграфического подразделения.
В практике биостратиграфических исследований при расчленении отложений встречаются и используются все эти случаи. Наибольшее значение для установления границ биостратиграфических подразделений имеют рубежи массового появления, а иногда и массового исчезновения (обусловленного вымиранием) таксонов, поскольку эти границы, помимо того, что они фиксируются эволюционным развитием определенных групп фауны или флоры, связаны обычно с крупными геоисторическими этапами: трансгрессиями и регрессиями бассейнов, климатическими изменениями и др. Поэтому с подобными границами часто соотносятся границы стратиграфических таксонов регионального значения — горизонтов и лон, а иногда и подразделений общей шкалы.
Например, пласт монотисовых ракушечников норийского возраста, во многих районах Северо-Востока России отвечающий по объему двум лонам, соответствует определенному геоисторическому этапу и четко выделяется по массовому появлению и массовому вымиранию этого таксона двустворок. Массовое исчезновение из разрезов юрских митилоцерамов на Северо-Востоке России приходится на границу слоев с Mytiloceramus vagе и Meleagrinella ovalis, проходящую в нижней части келло-вейского яруса. Эта граница принята за границу горизонтов москальского и ненкальского. Обилие впервые появившихся отпечатков листьев платанов (Platanus lafior, P. cuneiformis, Р. cuneifolia) в алтыкудукской свите Северного Приаралья и в других одновозрастных свитах в Казахстане является хорошим индикаторов основания сеноман-ского яруса верхнего мела.
Предпочтение при проведении биостратиграфических границ обычно отдаётся не исчезновению в разрезах тех или иных форм, связанному с их вымиранием, а появлению или массовому распространению отдельных таксонов, сообществ или их комплексов (рис.8.5). Последнее особенно важно, так как часто только при массовом распространении и широком расселении соответствующие формы или комплексы приобретают определенное корреляционное значение.
В некоторых случаях первое появление в разрезах определенных таксонов (руководящих или зональных) служит основанием не только для проведения границ, но и для выделения соответствующих биостратиграфических подразделений. Полный объем таких подразделении определяется интервалом, ограниченным уровнями появления зональных таксонов двух смежных зон (рис. 8.5).
Так выделяются многие зоны, лоны и биостратиграфические подразделения по конодонтам и другой микрофауне (рис. 8.6).
Наиболее надежно расчленение отложений по фауне или флоре осуществляется в том случае, когда оно опирается на изменения в составе комплекса, обусловленные необратимостью эволюции фауны или флоры, т. е. на филогенетическую основу. В наиболее чистом виде они проявляются в однородных по вещественному составу толщах, свидетельствующих о стабильности условий, на фоне которых эволюционирует та или иная группа фауны или флоры. Особенно ценно в этом отношении изучение последовательности в пределах отдельных таксонов ортостратиграфических групп, если в результате удается наметить смену фаунистических зон, отражающую эволюцию соответствующей группы организмов.
43 Наиболее древние отложения платформенного чехла- породы верхнекарельского комплекса протерозоя - залегают в узких грабенах фундамента Балтийского щита. Здесь же находятся и отложения иотния. Характерно, что низы чехла Восточно-Европейской платформы прорваны интрузией гранитов рапакиви, возраст которых 1,61-1,67 млрд. лет. В закрытых районах платформы низы чехла изучены лишь по данным бурения - это так называемый рифейский комплекс. Сложен он обломочными красноцветными породами- гравелитами, песчаниками, аргиллитами, иногда с прослоями базальтов и вулканических туфов. Рифейские отложения развиты в пространстве спорадически (пятнисто) и приурочены опять-таки к грабенам фундамента, которые называются авлакогенами. Такая особенность залегания ранних комплексов чехла позволяет рассматривать начальный этап развития платформы как авлакогенную, или доплитную, стадию.
Начиная с вендского времени, осадочный чехол почти полностью перекрывает территорию Восточно-Европейской платформы, исключая Балтийский и Украинский щиты и некоторые районы Тиманского кряжа. Фундамент платформы испытывает почти повсеместно тенденцию к прогибанию, что в конечном итоге приводит к широкому развитию осадочного чехла и к образованию плиты. Поэтому-то второй этап в геологической истории развития платформы рассматривают как плитную стадию.
В составе осадочного чехла можно выделить отложения всех возрастов палеозойской, мезозойской и кайнозойской эр. Наиболее широко в пространстве распространены породы палеозоя. Сложены они преимущественно морскими осадками: песчаниками, глинами, известняками, доломитами. В верхней части разреза (пермь) появляются континентальные красноцветные песчаники и конгломераты, а также каменная соль, гипс и ангидрит. Общая мощность палеозойских образований 3,0-3,5 км, а в Прикаспии она достигает 10 км и более.
Мезозойские отложения выполняют в основном южные и крайние северо-восточные районы платформы, образуя небольшие пятна и в центре ее. Начинаются они с красноцветных триасовых песчаников, далее идут преимущественно морские юрские и меловые слои, представленные песчаниками, глинами, известняками. Суммарная мощность отложений в среднем 0,5 - 2,0 км; в Прикаспии же только толща триаса составляет почти 3 км.
Кайнозойские породы известны лишь на юге платформы - это морские пески, глины и органогенные известняки палеогеновой и неогеновой систем. Широко распространены в пространстве четвертичные осадки (отложения рек, озер, ледников). Общая мощность отложений кайнозоя 1,0 км, в Прикаспии - более 3,0 км.
Как видим, разрез осадочного чехла Восточно-Европейской платформы сложен породами преимущественно морскими. Мощность его не превышает 3-5 км. Исключение составляет Прикаспийская низменность, где мощность чехла увеличивается до 20-22 км, а в его составе появляется мощная толща каменной соли раннепермского возраста.
Тектоническое строение Восточно-Европейской платформы определяется тремя крупнейшими элементами: Балтийским и Азово-Подольским щитами и Русской плитой. Первые два элемента, как структуры фундамента, рассмотрены выше. Остановимся на строении Русской плиты, занимающей большую часть территории платформы. В тектоническом строении ее принимает участие гряды, массивы, антеклизы, своды, валы, синеклизы, авлакогены, впадины и т. п. (рис. 5). Характерно, что заложение и развитие структурных элементов осадочного чехла платформы совершенно не согласуется с положением структурных элементов геосинклинального этапа развития. Из рис. 6 видно, что структуры фундамента, т. е. геосинклинальные структуры, вытянуты в субмеридиональном направлении, а платформенные элементы имеют близширотную ориентацию. Несовпадение структурных планов геосинклинального и платформенного этажей - типичная черта докембрийских платформ.
Рис. 5. Схема региональной тектоники Восточно-Европейской платформы. 1 - щиты: А - Балтийский, Б - Украинский, или Азово-Подольский; 2 - региональные поднятия: I - Тиманская гряда, II - Воронежский массив, III - Белорусский массив, IV - Волго-Уральская антеклиза; 3 - границы синеклиз; 4 - передовые прогибы: а - Предуральский, б - Преддонецкий, в - Предкарпатский; 5 - южная граница платформы; 6 - Урал.
Наиболее крупными положительными тектоническими элементами Русской плиты являются Тиманская гряда, Воронежский и Белорусский массивы, Волго-Уральская антеклиза. Строение последней изучено лучше других. Она представляет собой сложно построенную положительную структуру, состоящую из поднятий и депрессий. Мощность чехла соответственно колеблется от 1-1,5 км до 4-6 км. К поднятиям антеклизы относятся Токмовский, Котельничский, Татарский и Оренбургский своды; к депрессиям - Бузулукская впадина, Верхнекамский и Серноводско-Абдулинский прогибы. Строение других положительных структурных элементов Русской плиты во многом сходно со строением Волго-Уральской антеклизы. Отличаются они лишь более приподнятым залеганием фундамента, а в ряде мест и выходом его на дневную поверхность, в связи с чем выделяются как массивы и гряды, хотя принципиальная разница между терминами "массив" и "антеклиза" отсутствует.
Крупные отрицательные структуры - Московская, Мезенская, Балтийская, Печорская, Украинская и Прикаспийская синеклизы и Рязано-Саратовский прогиб - занимают большую часть территории Русской плиты и характеризуются максимальной мощностью чехла. Геологическое строение их весьма разнообразно. В нем принимают участие поднятия (своды, валы), впадины и прогибы.
Тектоническое строение краевых областей Восточно-Европейской платформы осложнено рядом передовых прогибов, имеющих либо герцинский (Предуральский прогиб), либо альпийский (Предкарпатский прогиб) возраст заложения. Часто вместе с прогнутыми моноклинальными склонами платформы (перикратонными опусканиями) эти прогибы образуют краевые системы (по Е. В. Павловскому) - области наиболее погруженного залегания фундамента.
При рассмотрении тектонического строения Восточно-Европейской платформы в региональном плане привлекает внимание закономерная группировка крупных поднятий в пояса поднятий и крупных депрессий в пояса прогибаний (см. рис. 5). Так, на северо-западе платформы располагается крупнейшая область поднятий - Балтийский щит, в пределах которого осадочный чехол практически полностью отсутствует. К востоку и югу от него в виде дуги прослеживается внутренний региональный пояс прогибания, включающий Мезенскую, Московскую и Балтийскую синеклизы. Фундамент здесь погружен на глубину до 3,5 км. Далее к востоку и югу пояс прогибания сменяется новым региональным поясом поднятий, в состав которого входят Тиманская гряда, Волго-Уральская антеклиза, Воронежский массив, Азово-Подольский щит и Белорусский массив. В ряде мест этого пояса фундамент выходит на дневную поверхность, в большинстве случаев он погружен в среднем до глубины 1 км. Пояс поднятий к востоку и югу сменяется окраинным региональным поясом прогибания, охватывающим Печорскую синеклизу, Предуральский передовой прогиб, Прикаспийскую и Украинскую синеклизы. Этот пояс прогибания характеризуется наиболее глубоким залеганием фундамента - до 20 км.
Рис. 6. Простирание структурных элементов (заштрихованы) в раннепротерозойское время на юге Восточно-Европейской платформы (по В. Б. Сологубу, А. В. Чекунову и Е. В. Павловскому) и положение современных структур (выделены крапом).
Образование региональных поясов поднятий и опусканий, вероятно, обусловлено существованием сети глубинных разломов, разбивающих фундамент на геоблоки. Активно развивавшиеся в палеозое геосинклинальные системы, окаймлявшие Восточно-Европейскую платформу с востока и юга, втягивали в погружение и прилегающие области докембрийской платформы. Причем наиболее интенсивное прогибание испытывал край платформы, непосредственно контактирующий с геосинклиналями, что предопределило максимальное погружение фундамента окраинного регионального пояса прогибания. Таким образом, произошло ступенчатое погружение фундамента Восточно-Европейской платформы по системе разломов от Балтийского щита в сторону палеозойских геосинклиналей Урала и Предкавказья, в этом же направлении отмечается и нарастание мощности осадочного чехла платформы от 0 до 20 км.
В тектоническом строении осадочного чехла Восточно-Европейской платформы, так же как и в строении фундамента, большую роль играют разломы. Несмотря на то, что в осадочный чехол "пробиваются" далеко не все разломы фундамента, все же влияние их на формирование структур чехла весьма велико. Мы уже указывали на это при рассмотрении региональных поясов поднятий и опусканий. Прослеживается влияние разломов и на образование подчиненных поясам структурных элементов. Чаще всего разломы выступают как естественные границы между поднятиями и опусканиями. В качестве одного из многочисленных примеров этого рассмотрим следующий.
Долгое время геологи спорили о границах Прикаспийской синеклизы. Одни считали, что границей является крупный разлом, окаймляющий депрессию по всему периметру; другие утверждали, что граница синеклизы тектонически не выражена и проводится по появлению в разрезе мощных соленосных толщ. Дешифрование сканерного изображения Нижнего Поволжья - пограничного района между Прикаспийской синеклизой и Воронежским массивом, полученного с американского спутника "Ландсэт-I" в июне - июле 1973 г., помогло решить затянувшуюся дискуссию. П. В. Флоренский и А. С. Петренко, анализировавшие космические снимки, выделили в этом районе целую серию разломов, ориентированных преимущественно в северо-западном и северо-восточном направлениях (рис. 7). Границей, разделяющей различно ориентированные разломы, оказалась долина Волги. Эти авторы пишут, что "...разломы образуют как бы ветви елки, стволом которой является долина Волги...". Итак, разломная граница синеклизы доказана. Более того, напрашивается еще один интересный вывод о связи глубинной структуры коры с гидросетью, ведь неспроста Волга течет вдоль крупных разломов.
Рис. 7. Сканерное изображение Нижнего Поволжья, полученное с американского спутника 'Ландсэт-1' (а) и схема разломов этого района (б), отдешифрированных по космическому снимку (упрощено). 1 - пойма Волги; 2 - разломы, хорошо и слабо выраженные.
Кроме функции разграничения разломы выполняют также роль структурно-формирующего фактора. В чехле над разломами возникают флексурно-разрывные зоны, структурные террасы, валы и локальные поднятия.
Развитие разломов Восточно-Европейской платформы имеет сложную историю. Исследователи (А. М. Бельков, 1972 г.) выделяют различные категории разломов. Разломы, закончившие свое развитие в дорифейское время, можно рассматривать как разломы, не развивавшиеся на платформенном этапе. Разломы раннего проявления развивались только в начальный период формирования чехла (рифей, ранний палеозой). Третьи разломы возникли и развивались лишь в альпийскую эпоху тектогенеза - это разломы позднего проявления. Такие молодые разломы часто возникали на месте древних расколов фундамента. Наконец, выделяется еще одна очень интересная категория разломов - непрерывного развития, которые проявлялись в течение палеозойской, мезозойской и кайнозойской эр. С такими разломами связаны флексурно-разрывные зоны, затрагивающие весь осадочный чехол (Степановско-Фурмановкая, Советско-Луговская флексуры в Нижнем Поволжье).
44 Все методы определения возраста горных пород делятся на две группы: 1) методы определения относительного возраста и 2) методы определения абсолютного возраста.