Содержание и назначение учения о фациях. Морские отложения. Основы генетического анализа.
1. Появление и развитие понятия „фация"
Появление понятия «фация». Слово фация происходит от латинского fades. Буквально оно означает - лицо, облик. В геологии это слово впервые употребил около 300 лет тому назад датский ученый Н. Стено. Он обозначил так пачки слоев в изученном им районе Флоренции. То, что теперь называется стратиграфическим горизонтом, у него было «фацией». В таком смысле этот термин не укоренился.
Основоположником современного понимания термина «фация» справедливо считают швейцарского геолога А. Грессли (A. Gressly).
В первой половине XIX в. он занимался изучением Юрских гор в Швейцарии и заметил, что в отложениях каждого стратиграфического горизонта, если его прослеживать от места к месту, можно увидеть изменения петрографического состава слагающих этот горизонт пород и находящихся в них органических остатков. Например, там, где горизонт сложен известняками, в нем заключены разнообразные оранизмы — кораллы, иглокожие, мшанки, устрицы и многие другие, там, где известняки сменяются глинистыми породами, в нем присутствует однообразная фауна (рис. 1).
Такие наблюдения шли вразрез с господствовавшими в то время представлениями о том, что одно-возрастные отложения везде должны иметь одинаковый петрографический состав и содержать одинаковые органические остатки. Однако для Юрских гор подмеченные изменения оказались настолько обычными, что Грессли применил даже новый для того времени метод полевых исследований: кроме изучения и описания вертикальных разрезов, он прослеживал каждый стратиграфический горизонт как можно дальше в горизонтальном направлении, улавливая все изменения его петрографического состава и заключенных в нем окаменелостей. При таком подходе ему удалось на площади распространения каждого горизонта выделить участки, отличающиеся друг от друга составом пород и заключенных в них органических остатков. Эти участки, сложенные отложениями одного возраста, но разного петрографического состава и с разными органическими остатками, представляющие собой (по выражению Грессли) «модификации» данного стратиграфического горизонта, он назвал фациями, или обликом отложений. Одна из карт распространения портландских слоев юрской системы и разрез к этой карте представлены на рис. 2. Соотношения между фациями юрских слоев в более общем разрезе, как они были предположены Грессли, показаны на рис. 3.
|
Происхождение фаций Грессли связывал с различиями в условиях образования пород. Он пишет по этому поводу, что «модификации, как петрографические, так и палеонтологические, обнаруживаемые стратиграфическим горизонтом на площади его распространения, вызваны различиями местных условий и другими причинами, которые и в наши дни оказывают такое сильное влияние на распределение живых существ на морском дне.
Во всяком случае я нередко бывал удивлен, находя в распределении наших ископаемых форм те же законы биологических ассоциаций, а в совокупности соответствующих петрографических и геологических черт те же соотношения, как они господствуют в современном подводном мире». Таким образом, Грессли обнаружил в распределении ископаемых организмов юрского возраста черты, сходные с современными биоценозами, а в литологических признаках заключающих их пород заметил такие закономерности, которые имеют место на современном морском дне. Так, известняковая фация коралловых полипняков характеризует самые мелкие участки юрского моря, а глинистая фация с пелециподами— более глубоководные участки.
|
В отложениях портландских слоев верхней юры, обладающих наиболее ясной изменчивостью, Грессли выделил ряд фаций и среди них следующие:
1 — коралловая, особенно изменчивого петрографического состава и с обильной разнообразной фауной;
2— литоральная илистая с устрицами;
3 — литоральная илистая с губками;
4 — полупелагическая
5 — пелагическая.
Две последних ф,ации представлены чистыми, плотными и однородными известняками и доломитами с редкой фауной.
Грессли удалось подметить несколько характерных особенностей выделенных им фаций.
Первая особенность заключается в том, что определенному петрографическому составу пород соответствует свой особый комплекс ископаемых организмов, т. е. существует определенная связь между составом породы и заключенными в ней органическими остатками.
Вторая особенность состоит в том, что в комплексе органических остатков одной фации обычно не встречается родов и видов, характерных для другой фации, если же они и присутствуют, то в ограниченном количестве. Грессли заметил также, что породы одинакового литологического состава даже на разных стратиграфических уровнях содержат весьма сходные остатки организмов. В породах разного состава на одном стратиграфическом уровне находятся различные комплексы окаменелостей. Им сформулировано и еще несколько положений, касающихся распределения выявленных им фаций на площади и в вертикальном направлении. Итак, Грессли ввел в науку понятие о фациях, установил ряд важных особенностей их и впервые применил сравнительный метод полевых геологических исследований, полностью сохранивший значение до наших дней. Он является основоположником научной палеогеографии, Фундаментом для палеогеографических выводов ему послужило выявление пространственного распределения выделенных им фаций и генетическое истолкование этих фактов.
|
Следует отметить, что сходные мысли были высказаны независимо от Грессли и в то же время французским ученым К. Прюво (Const. Pruvost, 1837—1838), однако они не получили широкой известности. Прюво возражал против господствовавших представлений о постоянстве состава стратиграфических горизонтов на площади, он указывал, что с того времени, как на поверхности Земли появились моря, должны были существовать и: отложения рек и дельт и пляжей и т. д. Каждому пелагическому морскому осадку должны соответствовать одновозрастные литоральные и иные отложения.
В русскую науку понятие о фациях проникло во второй половине XIX в. Оно не сразу завоевало широкое признание. Н. А. Головкинский писал по этому поводу: «Как ни проста мысль, что в одно и то же время в разных местах могли совершаться различные процессы, но понятие о facies, это первоклассное геологическое понятие, вырабатывалось чрезвычайно медленно, и мы до сих пор, в современной научной литературе, весьма часто можем заметить недостаточное к нему внимание». Сам Головкинский успешно потрудился над тем, чтобы изменить такое положение, и в 1868 г. опубликовал работу, в которой впервые в русской геологии практически использовал понятие-
Понимание фаций как генетических комплексов отложений.
В предыдущем разделе показано, что понятие о фациях было введено в геологию для выражения изменений состава отложений определенного стратиграфического отрезка на площади его распространения. Эти изменения вызваны различиями физико-географических условий накопления соответствующих отложений в разных местах морского дна или на суше.
В дальнейшем не все геологи пошли по этому пути и многие стали применять термин «фация» для обозначения генетических комплексов отложений, не ограничивая этого понятия конкретными стратиграфическими рамками. Иными словами, одновозрастность отложений перестала быть обязательным условием при выделении фаций.
Содержание и назначение учения о фациях
Сущность и определение понятия «фация». Если вникнуть в смысл понятия «фация», какой в 'него вложил А. Грессли, то можно убедиться в том, что фации выделяются по литологическому составу пород и заключенным в них ископаемым организмам. По этим особенностям данная фация отличается от соседних одновозрастных фаций. Именно по этим признакам Грессли и называл выделенные им фации «коралловыми», «илистыми», «полуилистыми» и т. д. Таким образом, первый признак фаций — вещественный: он отражает литологический состав пород и органических остатков.
Фации всегда связаны с определенным стратиграфическим горизонтом и по определению Грессли — это модификации стратиграфического горизонта на площади его распространения. Следовательно, фации нужно всегда рассматривать в определенных стратиграфических границах и относительно соседних одновозрастных «модификаций», т. е. относительно соседних фаций. Следовательно, второй признак фации — ее принадлежность к определенному стратиграфическому горизонту, ее стратиграфическое положение.
Фации должны иметь генетическое содержание. Выше были приведены высказывания Грессли, в которых он сравнивал обнаруженные им соотношения в отложениях юрского возраста с теми, которые и в настоящее время наблюдаются на морском дне.
В основу классификации фаций Грессли положил генетический принцип.
Им выделены «литоральные», «полупелагические», «пелагические», а среди третичных отложений еще и «морские фации зоны прибоя и скалистых берегов», «солоноватоводные фации», обнаруживающие тесную связь с морскими и с пресноводными водоемами, а также «фации пресных вод».
Генезис Грессли устанавливал на основании исследования вещественного состава пород и органических остатков, выяснения пространственных соотношений с соседними отложениями и сравнения всех этих данных с тем, что можно видеть сейчас на дне моря. Следовательно, третий признак фаций — генетический, а точнее — палеогеографический. Фации выражают определенные физико-географические обстановки прошлого, а их совокупность— изменения этой обстановки на площади развития того стратиграфического горизонта, в пределах которого данные фации выделены.
Сходное понимание фации мы находим у Н. А. Головкинского и в более поздних работах как русских, так и иностранных геологов. Так, в конце XIX в. А. А. Иностранцев указывал в учебнике геологии, что под фациями понимают различия как петрографического состава, так и палеонтологических остатков одновозрастных отложений, наблюдаемых в горизонтальном направлении. Например, геологические образования одного возраста могут включать наземную, пресноводную, береговую, морскую, океаническую фации и т. д. Так, в каменноугольных отложениях северного крыла Московского бассейна (по современной терминологии — Московской синеклизы) наблюдается весьма постепенный переход с севера на юг от прибрежных фаций к фациям открытого моря.
В соответствии с изложенным выше, фация — это комплекс отложений, отличающихся составом и физико-географическими условиями образования от соседних отложений того же стратиграфического отрезка. В данном определении прежде всего фация — это комплекс отложений, реально существующих в природе, следовательно, имеющих определенный вещественный состав (литологический и палеонтологический), протяженность, мощность, форму в плане и геологический возраст.
Фации выделяются геологами в поле на основании специфических особенностей литологического состава, текстур пород, по заключенным в них органическим остаткам, по форме тел и по другим объективным признакам. Следует отметить, что выделение фаций иногда затрудняется отсутствием резких границ между соседними отложениями, поэтому в проведении границ таких фаций могут быть разные варианты.
Из определения следует, что фации представлены комплексом отложений. Под «отложениями» при этом понимается совокупность пород с заключенными в них органическими остатками и новообразованиями (конкреции, заполнения трещин и т. л.). Новообразования в некоторых случаях связаны с первичными условиями осадконакопления и помогают, следовательно, эти условия восстановить.
Комплекс отложений, относимых к одной фации, характеризуется общностью физико-географических условий образования. Применительно к ископаемым фациям, впрочем, точнее говорить об общности палеогеографических условий образования. Это значит, что отложения объединяются в фации на основании признаков, имеющих генетическое значение, т. е. связанных с условиями образования этих отложений.
Из приведенного выше определения следует, наконец, что физико-географическая обстановка, в которой образовались отложения данной фации, отличается от соседних обстановок. Это значит, что любая фация должна выделяться и рассматриваться сравнительно с соседними одновозрастными отложениями. Иными словами, фация есть участок, выделяемый в пределах определенного стратиграфического отрезка на основании его отличий от соседних участков того же отрезка. Методическая важность и практическая ценность сравнительного метода изучения фаций очевидны.
Необходимо особенно подчеркнуть, что существует неразрывная связь между отложениями (породами, осадками) и условиями их образования. Выделение и исследование фаций как раз и помогает выявлению этих связей и использованию их для восстановления условий образования отложений изучаемого горизонта.