Мелкообломочные (песчаниковые и песчаниково-алевролитовые) формации.

Пользуются широким распространением в разрезе осадочного слоя земной коры. На платформах они начинают и завершают крупные седиментационные мегаритмы, сложенные в середине комплексом глинистых и карбонатных формаций, в геосинклинальных областях оконтуривают зоны поднятий, в орогенных — вместе с грубообломочными формациями составляют молассы, выполняющие межгорные впадины и краевые прогибы.

Песчаниково-алевролитовые формации различаются по составу и строению. Среди них встречаются формации тонкоритмичного флишевого строения (песчаниково-алевролитовый.флиш Туркестанского хребта) и грубослоистые толщи глауконитово-кварцевых песчаников альба — сеномана Мангышлака, Северо-Западного Кавказа; толщи косослоистых протерозойских красных и розовых кварцитов Прионежья, Башкирского антиклинория Урала; полимиктовые песчаники и алевролиты неокома юго-востока Средней Азии и др. Мелкообломочные формации были распространены в различных структурных зонах на всех исторических этапах эволюции Земли.

Главными членами парагенезов этой группы формаций являются различные по минеральному составу песчаники и алевролиты. Второстепенными членамиов могут быть глины, паттумы, мергели, хемо- и биогенные известняки, железистые породы, трепелы и опоки, фосфориты, угли, гипсы и др. Накопление формаций происходит в различных обстановках: от субаэральных эоловых, речных дельтовых и озерных до морских относительно глубоководных во внешней части шельфа и в подножье континентального склона, в зонах выноса крупных речных систем.

Морфологическая характеристика формационных тел: от шнуровидной и лентообразной линзовидной до плащеобразной. Существенно меняются мощности формаций — от первых десятков до нескольких сотен метров и первых километров.

По латерали песчаниково-алевролитовые формации замещаются грубообломочными, глинистыми, смешанными — песчаниково-глинистыми, карбонатными, сульфатно-галогенными и другими формациями.

Минеральный состав обломочного материала позволяет выделить три родовые группы формаций: кварцевые, аркозовые, граувакковые. Они характеризуют степень «зрелости» обломков – степень химического разложения первичных силикатов, что представляет важный показатель при палеогеографических и палеотектонических реконструкциях.

Форма нахождения железа, определяющая цвет толщ, нередко имеет большой генетический смысл. Этот показатель позволяет выделять группы на уровне подсемейств — сероцветные, пестроцветные и красноцветные мелкообломочные формации.

Мелкообломочные кварцевые формации типичны для платформ. Они образовались за счет размыва и переотложения материала кор выветривания. В процессе транспортировки материала из него удаляется глинистая составляющая и он оказывается обогащенным устойчивыми к разрушениям минералами титана, циркония, алмазами, золотом и т. д.

Мелкообломочные кварцевые формации вместе с олигомиктовыми (полевошпат-кварцевыми) нередко именуют (по Б.М. Келлеру) фаллаховыми формациям, образовавшимся за счет размыва кристаллических пород фундамента платформ. Формируясь в условиях теплого гумидного климата, спокойной тектонической обстановки, эти формации являются надежным индикатором платформенного режима.

Кварцевые мелкообломочные формации особенно широко распространены в разрезе докембрия. А.А. Константиновский, проанализировав стратиграфическую приуроченность кварцево-песчаниковых формаций, выделил несколько эпох их широкого распространения. К подобным формациям относятся нижние свиты криворожской и курской серий в парагенезисе с формациями железистых кварцитов, углеродистых филлитов и др. К этой же группе формаций относятся толщи овручских, шокшинских, петрозаводских песчаников на Украинском и Балтийском щитах.

Рифейские песчаниково-кварцевые формации (мукунская, гонамская свиты Сибирской платформы, зильмердакская — Урала, иотний—Балтийского щита) характеризуются красноцветной окраской, наличием в цементе песчаников лимонита, тесной парагенетической связью с углеродисто-сланцевыми, песчаниково-глинистыми (сланцевыми), терригенно-карбонатными толщами.

В разрезе фанерозойского чехла Восточно-Европейской платформы к мелкообломочным сероцветным кварцевым формациям относятся: толща гдовских песчаников венда, ижорские (тискреские) песчаники кембрия, песчаниковые толщи волжского яруса, палеогена, неогена Украины. Песчаники и алевролиты кварцевые и глауконит-кварцевые. Нередко в разрезе присутствуют глинистые пачки.

Мелкообломочные кварцевые формации парагенетически тесно связаны с формацией каолиновых глин, нередко образуя в зонах смыкания кварцево-каолиновые формации. В некоторых случаях отмечается парагенезис с трахириолитовыми и трахибазальтовыми формациями.

Обломочный материал аркозовых мелкообломочных. формаций обладает меньшей степенью «зрелости». По сравнению с чисто кварцевыми они распространены меньше; нередко выделяются аркозово-кварцевые формации. По тектонической приуроченности общей характеристики они мало отличаются от чисто кварцевых.

В геосинклинальных и орогенных комплексах складчатых областей, в чехлах молодых платформ на уровнях, отвечающих эпохам тектонической активизации, распространены мелкообломочные полимиктовые и граувакковые формации.

Полимиктовыми формациями образованы верхнепермские серии Северного Приуралья, неокомские красноцветные формации юго-востока Туранской плиты. Ферганской впадины. Характерно, что с граувакковыми формациями в парагенетических взаимоотношениях находятся глинистые гидрослюдистые, монтмориллонитовые, а также различные типы формаций смешанного осадочного и осадочно-вулканогенного составов.

Разнообразие форм и внутренней структуры залежей определяется различиями в морфологии конседиментационных структур, палеогеографической обстановки накопления, тектоническом режиме. Удаленные части шлейфов конусов выноса, подводные и надводные дельты, пляж и шельф, эоловые равнины — это небольшой перечень обстановок накопления алевро-песчаных толщ соответствующего минералогического состава.

Глинистые формации. Группа глинистых (глинисто-сланцевых) формаций пользуется весьма широким распространением на платформах и в складчатых областях. Глинистые формации образуют средние части крупных тектоно-седиментационных ритмов, формировавшихся в бассейнах высоких широт. Они могут присутствовать в разрезе нижних и верхних частей мегаритмов в бассейнах низких широтах. По латерали их замещают различные типы мелкообломочных, карбонатных, кремнистых формаций.

Выраженные толщами глинистых пород (глины, аргиллиты, глинистые сланцы) глинистые формации всегда в том или ином количестве содержат прослои или включения песчаников и алевролитов, мергелей, известняков, кремнистых пород, туфов, гипсов. Нередко они существенно обогащены органическим веществом, образуя углеродисто-глинистые формации — так называемые «черносланцевые толщи» в складчатых палеозойских областях.

В чехле Восточно-Европейской платформы глинистые формации известны в разрезе венда (ламинаритовые глины), нижнего кембрия (онтовасская свита), нижнего ордовика (диктионемовые сланцы), силура, верхней юры, эоцена, олитоцен-миоцена, плиоцена. В разрезе мезозойских-кайнозойских отложений альпийской складчатой области юга бывшего СССР глинистые формации известны в аалене, бат-келловее, нижнем мелу, нижнем эоцене, олигоцене. Широким распространением пользуются глинистые формации в разрезе палеогена юго-востока Средней Азии (сузак-ские, туркестанско-ханабадские слои Афгано-Таджикской впадины), в Восточных Карпатах. Типичным представителем этой группы формаций являются оксфордско-нижневолжские глины в Подмосковье. Областью, где глинистые формации распросгранены очень широко, является Западно-Сибирская плита.

Разнообразна форма залежей глинистых формаций: от серповидной, лентовидной до амебообразной. Мощности формаций измеряются обычно десятками и сотнями метров. Внутреннее строение формации определяется изменением минерального состава глин по разрезу, наличием прослоев второстепенных членов. Иногда это неслоистые толщи массивного сложения, но чаще слоистость подчеркивается желваковыми включениями мергелей, глинистых сидеритов, фосфоритов, линзочками обломочного материала. В ряде случаев тончайшая алевритовая примесь, прослойки алевролитов, органическое вещество обусловливают тонкую слоистость и даже листоватость.

Глинистые формации, вероятно, целесообразно делить на три группы (подсемейства): 1) темноцветные, богатые органическим веществом;

2) светлые, бедные органическим веществом и неокрашенные гидроокислами железа; 3) красноцветные. Таким образом, наряду с содержанием гидроокислов железа для систематизации глинистых формаций предлагается использовать, как показатель, содержание рассеянного органического вещества. Указанные критерии в совокупности с другими позволяют провести границы между глинистыми толщами разного происхождения.

Для глинистых формаций также важным показателем является их карбонатность, позволяющая разделить глинистые формации на две группы: карбонатных и бескарбонатных. Карбонатные и бескарбонатные глинистые формации известны среди групп красноцветных, светлых. Темноцветные высокоуглеродистые формации по преимуществу бескарбонатны.

Важным признаком, позволяющим систематизировать глинистые формации, является минеральный состав глинистых минералов, в зависимости от которого в качестве родовых групп выделяются формации каолиновые, гидрослюдистые, монтмориллонитовые и смешанные. Эти группы формаций, как правило, различаются по обстановке накопления — тектоническому режиму, по парагенезисам со смежными формациями, по минерагении.

В целом формирование большинства глинистых формаций происходит, по-видимому, в различной обстановке: от морской глубоководной до субаэральной озерной. Нередко глинистые толщи формируются в полуизолированных как опресненных, так и осолоненных водоемах. Формации каолиновых глин обычно встречаются в ассоциации с формациями кварцевых песчаников и являются надежным индикатором платформенного режима. Толщи гидрослюдистых глин формируются в различной тектонической обстановке; толщи монтмориллонитовых глин нередко встречаются в ассоциации с кремнисто-карбонатными сериями, вулканитами.

Характерным примером группы формаций гидрослюдистых известковистых глин является келловей—оксфордская часть разреза верхней юры центральной области Западно-Сибирской плиты. В центральной части плиты формация гидрослюдистых известковистых глин образует огромное изометричное в плане тело мощностью 10—15 м. Она согласно залегает на среднеюрских толщах, трансгрессивно переходя на более древние отложения. Ее возрастной объем на площади изменяется. Повсеместно она перекрыта керогеново-гидрослюдистой формацией волжского яруса. Главными членами являются карбонатные гидрослюдистые глины, иногда аргиллитоподобные. Второстепенные члены — кварцевые алевролиты, оолитовые известняки, сидериты. В нижней части разреза отмечаются прослои песчаников. Строение формации: тонко и среднеслоистое, ритмичное. Ритмы трансгрессивные. Ритмичность наиболее четко выражена в восточной и юго-восточной частях залежи в связи с увеличением содержания песчаных прослоев. Вышележащая киммеридж-волжская гидрослюдистая формация отличается повышенным содержанием керогеновых веществ.

На востоке Русской плиты отложения волжского яруса выделяются А.В. Туровым как формация монтмориллонит-гидрослюдистых глин и сапропелитов. Она представлена несколькими, ныне разобщенными залежами Ульяновско-Саратовского, Рязано-Костромского и Сысольского прогибов. В центральной части бывшего формационного тела в строении формации участвуют серые известковистые глины некерогеновые (68—78%), керогеновые (15%), горючие сланцы (14%) и мергели (7%). Сапропелевые горючие сланцы сосредоточены в верхней части разреза формации. Глины в разной степени алевритистые с отдельными горизонтами желваковых фосфоритов присутствуют по всему разрезу. Мергели образуют тонкие линзы и прослои мощностью около 0,2 м и до 1,0м. Мощность слоев глин от 0,5 до 3,5 м, горючих сланцев — от первых сантиметров до 1,1 м, т. е: структура толщи неравномернослоистая, средне- и мелкослоистая.

Формацией монтмориллонитовых глин представлены нижне-среднемиоценовые отложения на юге Западно-Сибирской плиты (таволжанская, калкаманская свиты). Глины зеленовато-серые, темные, темно-коричневые. В качестве второстепенных членов ассоциации присутствуют серые и серо-желтые аркозовые пески, железо-марганцевые породы, гипс. Строение формации однородное, неритмичное, средне-мелкослоистое. формационная залежь в плане имеет овалоподобную форму. Мощность толщи около 80 м. Условия накопления — озерные. Глинистой формацией монтмориллонитового состава представлен миоцен Кустанайской седловины (аральская свита). Это оливково-, серовато-зеленые и пестрые глины с редкими прослоями мергелей, известняков, песков, гипсов. Аналоги аральской свиты в Чуйской впа­дине выражены красноцветными монтмориллонитовыми глинами. Широким распространением пользуются формации монтмориллонитовых глин в разрезе эоцена Туранской плиты и Копет-Дага. Формации каолиновых глин вместе с аркозово-кварцевыми песчаниками известны в разрезе нижней-средней юры и в олигоцене Турана.

Смешанные песчаниково-глинистые (глинисто-песчаниковые) формации. Это наиболее многочисленная, разнообразная по минеральному составу и строению группа алюмосиликатного класса формаций. В бассейнах, примыкавших к материковой суше, она пользовалась наиболее широким распространением во всех типах структур и на всех этапах их развития. Особенно характерны эти формации в бассейнах высоких широт. В разрезе мезозойско-кайнозойских отложений альпийской складчатой области юга бывшего СССР и на плитах, занятых в мезозое и палеогене окраинными морями океана Тетис, песчаниково-глинистые формации начинают и завершают седиментационные мегациклы. В структурах, тяготеющих к Бореальному бассейну и северной части Тихоокеанского, глинисто-песчаниковые формации типичны для всего сложного мезозойско-кайнозойского мегацикла (Западно-Сибирская плита, Верхояно-Чукотская область и др.).

Главные члены парагенезиса: разнообразные по минеральному составу песчаники, алевролиты, глины (аргиллиты). Соотношение обломочных и глинистых пород непостоянно. Второстепенные члены: карбонатные, кремнистые, сульфатно-галогенные, железистые, углеродистые породы. Набор второстепенных членов зависит от положения конкретной формации в теле более крупной ассоциации и от состава смежных формаций.

Присутствие пластов углей в песчаниково-глинистых формациях позволяет среди них выделить угленосные формации, наличие бокситов — бокситоносные, фосфоритов — фосфоритоносные, пластов каменной соли—соленосные (обычно красноцветные). Правильное ритмичное чередование обломочных и глинистых пород позволяет выделять терригенные флишевые и флишоидные формации. В каждом конкретном случае группирование песчаниково-глинистых формаций осуществляется по разным критериям.

Наличие тех или иных второстепенных членов ассоциации, тип чередования наборов слоев — все это важные генетические характеристики песчаниково-глинистых формаций. В этой группе формаций отчетливо проявляется асимметрия тел, связанная с их промежуточным положением в пространстве: между относительно более мощными обломочными формациями, приближенными на континенте к источникам сноса, и глинистыми формациями удаленной части терригенного приконтинен-тального шлейфа. В разрезе глинисто-песчаниковых формаций всегда отмечается определенная направленность изменения состава, в зависимости от положения формации в разрезе крупного седиментационного мегаритма (трансгрессивное, регрессивное, симметричное строение). Мощности формаций и объемы их тел изменяются в широких пределах в зависимости от типа, формы и размеров конседиментационного прогиба.

Среди смешанных глинисто-песчаниковых формаций в литературе много внимания уделялось так называемой «аспидной формации», в состав которой включались терригенные толщи нижней части разреза геосинклинальных комплексов. В действительности под этим наименованием скрываются различные по составу и строению парагенетические ассоциации пород от чисто глинистых (сланцевых) до терригенных флишевых и даже песчаниковых полимиктовых. М.Г. Ломизе описал терригенный флиш в разрезе ааленской части «аспидной формации» Большого Кавказа; тер-ригенным флишем выражена таврическая серия Крыма, песчаный флиш описан В.Н. Швановым в «аспидной формации» ордовика-силура Туркестанского хребта. В.Н. Шванов /38/ отметил, что разрез нижнего силура сложен песчаниками (кварцево-аркозовые и кварцевые граувакки), чередующимися с темными аргиллитами, переходящими в алевритовые аргиллиты и алевролиты. Песчаники и аргиллиты образуют правильные чередования со средними мощностями 0,3—0,5 м. Максимальные мощности слоев песчаника 2,5 м, аргиллита — 2,0 м. В толще обычны для флишевых серий текстуры.

Вопросам строения и условиям формирования флишевых формаций посвящено много работ. Как известно, вначале было принято считать, что флишевые толщи характерны только для определенного отрезка времени истории развития Альпийской складчатой области (мел, мел-палеоген). Потом появились работы с описаниями флишевых серий в верхнем палеозое, в нижнем палеозое, в докембрии, но до сих пор некоторые исследователи считают, что флишевые серии в разрезе разновозрастных складчатых областей получают развитие на строго определенном этапе — во вторую половину тектонического цикла, перед началом орогенеза.

И.В. Архипов показал, что в Альпийской геосинклинальной области флиш формировался в разное время и, если рассматривать альпийскую геосинклинальную область как единое целое, можно с уверенностью говорить, что флиш в ее пределах накапливался с начала до конца геосинклинального цикла (с позднего триаса по олигоцен).

С нашей точки зрения флиш не представляет определенной формации — геогенерации в понимании Н.Б. Вассоевича. Это группа различных по вещественному составу формаций, но сходных по внутренней упорядоченности строения. Есть все основания считать, что осадочные серии, обладающие всеми признаками флиша, могут накапливаться в различной палеогеографической обстановке. Известны терригенные флишевые серии нижнего протерозоя в Приладожье, рифея - на Енисейском кряже, ордовика — в Центральном Казахстане, силура — на Южном Тянь-Шане, в Западном Саяне, девона — раннего карбона — на Урале и Алтае, среднего — верхнего карбона — на Южном Тянь-Шане, нижней перми — на Памире, триаса — нижней юры — в Горном Крыму, мела — палеогена — в Карпатах, Альпах, на Кавказе.