Формации. 
Построение тектонических карт

Раздел посвящается определению и описанию формационной принадлежности пород, слагающих поверхность земной коры данного района. Ваша задача проследить последовательность вертикального ряда формаций. Как показывает опыт, выполнение этого раздела встречает наибольшие затруднения у студентов. Конечно, формационный анализ, важнейший из палеотектонических методов, требует, помимо безусловного знания основ геотектоники и смежных дисциплин, большого геологического опыта. Формационный анализ — прерогатива специалистов, владеющих не только теоретическим, но и фактическим материалом, и имеющих практический опыт работ в исследуемых регионах.

Полноценный формационный анализ проводится как по латерали, так и по вертикали, и, в любом случае, требует обобщения материала по всему региону (по всей территории палеобассейна) и сопредельным регионам.

В случае лабораторных занятий по геотектонике выделение и анализ латерального ряда формаций исключается, т.к. на учебных картах представлена малая, по региональным меркам, территория. Таким образом, у Вас имеется принципиальная возможность выделить и проанализировать только вертикальный ряд формаций. Но и эта задача, строго говоря, не может быть решена корректно на примере единичного разреза.

Тем не менее, несмотря на все вышеперечисленные препятствия, Вам предлагается, в первом приближении, установить вертикальный ряд формаций. На многих учебных картах можно уверенно выделить типичнейшие формации, соответствующие основным стадиям развития платформ или геосинклиналей. Однако, часто определение границ, объемов и, даже, идентификация формационных комплексов можгут оказаться неоднозначными. В таких случаях нужно честно констатировать имеющую место неопределенность и написать в объяснительной записке, что Ваш вариант принадлежности данного комплекса пород к той или иной формации носит предположительный характер, а для более корректных выводов необходим анализ геологического строения сопредельных территорий.

Когда территория кратона вследствие тектонической активизации находится выше уровня моря, естественно, на ней формируется континентальная формация. Из-за отрицательных движений земной коры район погружается, примерно на уровень мирового океана, и представляет собой, в палеогеографическом плане, сеть мелководных бассейнов (лиманы, лагуны или болота, в зависимости от климата). Соответственно на этом этапе формируется лагунная (в аридном климате) или паралическая (в гумидном климате) формация. Увеличение интенсивности нисходящих движений приводят к тому, что территория платформы все более значительно опускается ниже мирового океана, что приводит, разумеется, к морской трансгрессии. И формация, соответствующая этой стадии, так и называется — морская терригенная трансгрессивная. Наконец, темп тектонического погружения достигает максимума, вследствие чего морской палеобассейн становится наиболее глубоким, и в нем формируются наиболее глубоководные (для шельфа) осадки, как правило, карбонатные. Формации соответствующие этой стадии тектонического развития, чаще всего, представлены мощными толщами известняков или мергелей и называются карбонатными. Затем тектонические движения меняют свой знак и палеогеографическая обстановка, и набор формаций повторяются в обратной последовательности. Эта периодическая закономерность проявляется на протяжении каждого главного цикла тектогенеза — каледонского, герцинского, альпийского, хотя при этом каждый цикл имеет и свои особенности.

Такой ход событий в складчатых областях может повторяться на протяжении каждого геотектонического цикла. Но возможен и иной путь развития складчатой области — по завершению одного из тектонических циклов, территория вступит в плитный этап развития (подобная ситуация смоделирована на рис.2). В этом случае, в осадочном чехле следует выделять формации, характерные для платформ. Территория молодой платформы может затем испытать тектоническую активизацию, в результате которой образуется горный рельеф и появятся формации, типичные для эпиплатформенных орогенов (континентальные молассы в межгорных прогибах) Теперь, зная характерную вертикальную последовательность формаций для того или иного геоструктурного элемента земной коры и примерное время проявления основных циклов тектогенеза, можно и нужно обратиться к литологической колонке для определения границ формационных комплексов и их названий.

Задача решалась проще, если бы Вы располагали стратиграфически полным сводным разрезом, в котором были бы обобщены данные по большой площади (например, для всей древней платформы). Однако, реальный разрез весьма ограниченного района, представленного на учебной карте, как правило, далек от идеальной картины непрерывной геологической последовательности — он изобилует многочисленными явными и скрытыми перерывами в осадконакоплении. Кроме того, часто облик формации в конкретной литологической колонке искажен из-за локальных тектонических движений. Например, в разрезе вполне может быть зафиксирована явная регрессивная последовательность фаций, соответствующая тому времени, когда, казалось бы, должна накапливаться морская трансгрессивная формация. Ничего удивительного в этом нет, т.к. формационный комплекс — это понятие, применимое к обширной территории, в пределах которой могут существовать участки, отличающиеся от общего палеотектонического и палеогеографического плана. Так, даже в эпохи максимальных трансгрессий, территория платформы может быть не полностью покрыта морем. В палеобассейне существуют отмели, острова, возникающие вследствие местных восходящих движений, на фоне общего погружения земной коры.

Итак, в общем случае, Вы имеете для формационного анализа разрез, который, во-первых, неполон, а во-вторых, может содержать вертикальные литологические последовательности, существенно отличающиеся от идеальной картины тектонического развития геоструктурного элемента в целом. Типичным, в этом смысле, является разрез осадочного чехла Саратовского района (рис.4). Попытаемся ниже, для примера выделить в нем формационные комплексы.

В палеозойской части разреза ситуация достаточно проста. Мощная толща фаменского яруса — среднего карбона, сложенная преимущественно известняками и доломитами, безусловно, соответствует карбонатной формации. Доказательством тому служит и состав (доминирование карбонатных пород), и время формирования отложений (приблизительно, середина герцинского цикла). В идеальных рядах формаций для древних платформ (Хаин, Михайлов, 1985; Хаин, Ломизе, 1995) карбонатная формация следует после морской трансгрессивной терригенной формации. Поэтому логично предположить, что нижележащие, преимущественно терригенные, отложения среднего девона являются частью именно этой формации. Этот вывод надежно подтверждается фациальными признаками — в разрезе четко зафиксирована трансгрессивная последовательность (в низах разреза доминируют мелководные песчаники, которые вверх по разрезу закономерно сменяются более глубоководными отложениями — глинами с прослоями карбонатных пород). Других формаций, соответствующих герцинскому циклу тектогенеза, в разрезе палеозоя Саратовского района не сохранилось.

В мезозой-кайнозойской части разреза выделение формаций сопряжено с некоторыми трудностями. Однако они легко преодолимы на том уровне, который соответствует требованиям Вашего практикума по геотектонике. От сантона до сызранского горизонта палеоцена включительно разрез сложен, в основном, максимально глубоководными (для платформы) образованиями — кремнистыми (сантонские и сызранские опоки) и карбонатными (маастрихтские карбонатные глины, мергели). Логично предположить, что этот комплекс соответствует максимальному тектоническому погружению территории и, следовательно, карбонатной формации. (Допустимо назвать в данном случае формацию кремнисто-карбонатной). Нижележащие слои юры и мела (от байоса до сеномана включительно) представлены исключительно терригенными образованиями — чередованием глин и песков, песчаников, которые в совокупности не создают убедительного впечатления о регрессивной или, наоборот, трансгрессивной последовательности в целом для байос-сеноманского времени. Но, учитывая типичную последовательность формаций для Восточно-Европейской платформы, Вы обязаны назвать байос-сеноманский комплекс морской терригенной трансгрессивной формацией. В данном случае нужно оговорить, что для корректного определения границ формационных комплексов, соответствующих альпийскому циклу, необходим анализ материалов по сопредельным территориям. (В сводном разрезе мезозоя Русской плиты трансгрессивная последовательность в вертикальном ряде фаций юры-мела, безусловно, проявилась бы отчетливо.) Залегающие на сызранских опоках пески саратовского горизонта, фиксирующие тектоническое поднятие и связанное с ним падение уровня моря, очевидно, следует соотнести с морской терригенной регрессивной формацией.

Формации следует описывать снизу-вверх по разрезу, согласно следующему плану:

название формации;

стратиграфический объем;

литологическая характеристика;

мощность (видимая мощность);

аргументация формационной принадлежности пород (если границы формационного комплекса не могут быть надежно определены, то следует указать на это обстоятельство).