ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИХ ОБСТАНОВОК

2.3.1 Понятие «фация». Фациальный анализ

Освещая геологическую историю Земли невозможно не рассказать о ее древней географии. Поэтому одна из основных задач исторической геологии – восстановление физико-географических обстановок прошлого и их изменений во времени. Решением этой задачи занимается наука палеогеография(«древняя география»). Для этого она использует несколько методов, основным из которых является метод фациального анализа.

Фациальный анализ – это метод восстановления древней географической обстановки по осадочным породам и содержащимся в них окаменелостям.

Понятие «фация»(от франц. facies – лицо, облик) впервые ввел в науку швейцарский геолог А.Грессли (1938). По фацией А.Грессли понимал конкретные участки любого слоя одновозрастных пород, отличающихся от соседних участков как составом, так и окаменелостями.

Фация понятие двойственное. С одной стороны оно выражает физико-географическую обстановку осадконакопления (современного или древнего), а с другой – представляет осадок или породу, содержащие в себе признаки обстановки, в которой они накапливались. Т.е. фация – это обстановка осадконакопления, овеществленная в осадке или горной породе.

Основная задача учения о фациях состоит в реконструкции природных условий осадконакопления.

Различают фации современных осадков и фации ископаемые. Первые мы имеем возможность изучать всесторонне, т.е. исследовать сейчас обстановку и возникший в этой обстановке осадок. Фации ископаемые – это обстановки и процессы осадконакопления геологического прошлого, запечатленные в некогда образовавшихся осадочных породах, в их палеонтологических и литологических особенностях.

Т.е. фации ископаемые мы восстанавливает, изучая горные породы и органические остатки, которые в них сохранились. В итоге можно выявить

- физико-географические условия образования пород (климат, ландшафт),

- топографические условия (место образования осадка на суше или море),

- динамику и физико-химические условия среды (заболоченная прибрежная часть пресноводного озера или береговой вал на пляже),

- условия существования организмов (прикрепленные ко дну, зарывающиеся в ил и т.п.).

В основе палеогеографических реконструкций лежит принцип актуализма, введенный в геологию К. фон Гоффом (1824) и Ч.Лайелем (1833). В своих трудах Ч.Лайель отмечал, что настоящее – есть ключ к пониманию прошлого. Т.е. для познания прошлого Земли нужно изучать современные процессы, а условия образования древних осадочных пород определять, сравнивая их с современными отложениями.

Однако изучение древних пород и современных отложений показывает, что они не имеют абсолютного сходства во всем. Так, изменялись состав воздушной и водной среды, изменялись организмы и пр. Например, в досилурийское время не было наземной растительности, а в докембрийское – был другим состав атмосферы, что естественно сказывалось на процессах осадкообразования.

Таким образом, нельзя ныне действующие закономерности механически целиком переносить в прошлое. Поэтому предложенный в позапрошлом веке принцип актуализма дополнен принципом эволюции фаций в истории Земли, который учитывает развитие и изменение геологических условий во времени. В разработку принципа большой вклад внесли русские ученые А.Д.Архангельский, Н.М.Страхов, В.Я.Самойлов. Эти принципы вместе составляют теоретическую базу сравнительно-литологического метода – основного метода изучения фаций. Этот метод основан на признании направленного, необратимого процесса развития Земли.

Фациальный анализ слагается их литофациального и биофациального анализов, а также из изучения общегеологических данных (площади распространения отложений, их мощности, переходов по простиранию).

Литофациальный (литологический)анализ заключается в определении фаций и восстановлении палеогеографической обстановки по литологическим особенностям пород: цвет породы, ее размерность (гранулометрический состав), минеральный и химический состав, структуры и текстуры, неорганические включения (стяжения, конкреции), форма осадочного тела и некоторые другие. Изучение этих особенностей начинается в полевых условиях, а затем продолжается в лабораториях на образцах пород.

Цвет породы нередко является важным показателем среды и условий образования. Черный и темно-серый цвет часто имеют отложения, включающие углеродистое вещество или сернистое железо и образовавшиеся в восстановительных условиях в море или лагуне. Ископаемые песчаники и песчано-глинистые отложения засушливых областей суши нередко бывают красноцветными (красные, бурые, коричневые).

Гранулометрия (зернистость) и структура породы позволяют судить о

- рельефе и удаленности области питания,

- характере и скорости движения водной или воздушной среды накопления отложений,

- длительности переноса и переотложениях материала.

Например, ближе к берегу отлагается более крупнозернистый материал; водные потоки, имеющие большую скорость движения, способны переносить более крупные обломки. Можно по преобладающему размеру этих обломков определять скорость движения, а по ориентировке удлиненных обломков и другим особенностям – направление движения. Очень хорошая сортировка и окатанность зерен песка указывают на длительность переноса и неоднократное переотложение материала, что характерно для прибрежной зоны моря.

По типам слоистости (горизонтальная, волнистая) можно восстановить динамику среды осадконакопления, а по господствующему уклону слойков – направление передвижения материала.

Биофациальный (биономический) анализ заключается в определении фаций и восстановлении палеогеографической обстановки на основе изучения органических остатков и следов жизнедеятельности организмов. Для проведения такого исследования необходимо иметь представление об условиях жизни растений и животных, об основных факторах, определяющих их распространение и развитие. Этому помогают экология и палеоэкология, выясняющие взаимоотношения организмов друг с другом и с окружающей их средой.

Наилучшие условия для захоронения и сохранения остатков организмов создает водная среда. Поэтому большая часть органических остатков принадлежит организмам, обитавшим в воде. Условия обитания влияют на видовой и родовой состав организмов, разнообразие этого состава, на относительные и абсолютные размеры организмов, на степень сохранности остатков и пр. По этим особенностям восстанавливаются следующие условия среды: соленость вод, глубину бассейна, освещенность, температуру, газовый режим, движение воды, характер грунта.

Например, разнообразие видового и родового состава означает, что порода накапливалась в условиях неглубокого, сравнительно теплого моря с нормальной соленостью и нормальным газовым режимом. Мелкая фауна обычно характерна для бассейнов с ненормальной, повышенной, соленостью; массивные же раковины имеют организмы, живущие на небольшой глубине в тепловодных морских бассейнах и т.д.

Форма осадочного тела, его мощность и протяженность также указывают на характер среды образования.

Так, морские или пустынные отложения характеризуются огромными площадями распространения, но в то же время отличаются по мощности: морские имеют большие, а пустынные – незначительные мощности. Речные (аллювиальные) накопления имеют форму узких линз, лежащих среди других пород, но они объединены в протяженные ленты, а озерные образуют те же линзы, но единичные и разобщенные.