Понимание фаций как генетических комплексов отложений.

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.