Глава 11. Тектонический анализ геологических формаций

Одним из методов тектонических исследований является метод анализа геологических формаций, или т.н. формационный метод. Применение формационного метода способствовало развитию и углубления многих геотектонических идей. Идеи цикличности и направленности в развитии земной коры обосновывались с помощью формационного метода. Формационный метод вместе со структурным позволили осуществить тектоническое районирование земной коры на материках. Использование формационного метода способствовало выявлению палеотектонических структур на разных этапах эволюции земной коры, позволило детализировать одни положения классической геосинклинальной концепции и увидеть несостоятельность других.

Тектонический режим области осадконакопления запечатлен в вещественном составе толщ, но, прежде всего он проявляется в сложении формаций, в строении наборов пород и характере их повторяемости в разрезе формационной залежи. Тектонический режим бывает отчетливо проявлен в особенностях формы тел геологическихформаций.

При тектонической интерпретации отдельных осадочных геологических формаций не следует забывать, что их вещественный состав в конкретном бассейне (или на его значительной части) зависит как от размеров бассейна, так и от его положения в климатической зоне, а также от состава материала, поступающего с суши. Поэтому смена одного типа формаций другим по латерали и по вертикали может быть объяснена не только тектоническими причинами. Более того, тектонический фактор, контролирующий размещение формаций в бассейне, в значительной степени бывает обусловлен развитием структур глобальных, на 1-2 порядка крупнее, чем сам бассейн и присутствующие в нем локальные структурные формы. Развитие локальных структурных форм приводит к искажению общей картины пространственного и временного распределения осадочных толщ, предопределенной разви­тием бассейна как целостной тектоничческой структуры. Поэтому при тектонической интерпретации формаций необходимо учитывать специфику осадконакопления в конкретном бассейне, как в самостоятельной системе. Локальные конседиментационные структуры обычно выделяются как аномалии общего «седиментационного фона» в бассейне.

Результаты тектонической интерпретации формаций зависят от нескольких предпосылок: от используемой тектонической классификации формаций, от объема толщ, выделяемых в ранге формационной единицы, от соответствия рангов анализируемых вещественных и структурных объектов.

11.1. Задачи и методы тектонического анализа формаций

Тектонический анализ геологических формаций осуществляется на основе выявления, сравнительного изучения и интерпретациии вещественных неоднородностей, наблюдаемых в земной коре. Основными задачами тектонического анализа являются:

1. Разграничение областей, отличающихся типами структурных форм и историей развития последних — тектоническое районирование.

2. Установление времени заложения крупных структурных форм, этапов их развития, последовательности преобразований.

3. Типизация структурных форм и их систем по вещественному выражению в разрезе.

4. Установление времени проявления и качественная оценка амлитуд перемещений (вертикальных и горизонтальных) смежных тектонических структур.

5. Глобальная корреляция тектонических движений.

6. Определение возрастных и пространственных связей тектонических движений и магматических процессов.

Основным методом решения поставленных задач является сравнительный анализ на основе широкого использования принципа актуализма. Сравнительный анализ осуществляется двумя приемами, известными в литера­туре как анализ латеральных и вертикальных рядов формаций.

Анализ латеральных рядов используется при палеотектонических реконструкциях земной коры на определенный этап времени, соответствующий веку, несколькими векам, эпохе. Для этого строится профиль вкрест простирания структурных форм. На профиле изображаются одновозрастные ассоциации горных пород со всеми присущими им характеристиками состава, сложения, формы (мощности) генетическими признаками, фациальными и стратиграфическими границами. Составление профиля с изображением фациальных взаимоотношений толщ, сравнение всех их параметров (как формационных категорий) при переходе от одной современной структурной формы к другой, изучение зон сочленения смежных одновозрастных толщ — все это позволяет выявить конседиментационные тектонические структуры (прогибы, поднятия, разломы) и их типизировать.

Анализ фациальных взаимоотношений иногда выполняется для ассоциаций горных пород разного иерархического уровня. Это могут быть части одной формации, смежные по латерали конкретные формации, смежные части латерального ряда, в которых формации объединяются по структурным и вещественным признакам (флишевые формации, карбонатные формации и проч.). В зависимости от объема сравниваемых «единиц» с помощью латеральных рядов выявляются различные по иерархии конседиментационные структуры — от локальной антиклинали до крупного седиментационного бассейна. Наибольший эффект может быть получен при составлении профиля, изображающего фациальные взаимоотношения формаций «от берега до берега» палеобассейна.

Анализ латеральных рядов формации позволяет выявить конседиментационные структурные формы (складки, разрывы), провести их типизацию, оценить масштабы последующих горизонтальных перемещений (в случае локальных нарушений строения латерального ряда формаций), провести палеотектоническое районирование, увязать типы разрезов с типами структурных форм. На основе латеральных формационных рядов составляются палеотектонические профили на соответствующие временные интервалы. Серия параллельных формационных профилей позволяет составить формационную карту, на которой выделяются конседиментационные прогибы и поднятия.

Анализ вертикальных рядов заключается в изучении стратиграфической последовательности ассоциаций горных пород на площади произвольно выбранной структурной формы (антиклинорий, синклинорий, массив, структурная зона). Объем стратиграфической последовательности формаций в конкретной зоне может быть разной. Выделяют тектонически полные и неполные вертикальные ряды. Полный ряд – это стратиграфическая последовательность формаций одного тектонического цикла, в которых формации последовательно сменяются, фиксируя крупный седиментационный мегаритм. Каждая формация в такой последовательности выступает как элемент мегаритма. Неполные ряды связаны с выпадением из разреза отдельных элементов мегаритма, с последующим размывом.

Установленная стратиграфическая последовательность формаций сравнивается с последовательностью формаций на соседних структурах или с заранее выбранным эталоном. Сравнительный анализ позволяет выявить время заложения, отмирания и этапы в истории развития структурных форм. На этой же основе проводится тектоническое районирование с использованием историко-геологического принципа, коррелируются тектонические движения, устанавливается связь магматических проявлений с этапностью в развитии конседиментационных структур. Анализ вертикальных рядов формаций предусматривает одновременно изучение взаимоотношений формаций в разрезе, т.е. анализ перерывов и несогласий.

Тектоническая интерпретация формаций невозможна без анализа формы тел и их пространственных ограничений. Одним из типов ограниче­ний являются стратиграфические несогласные границы. Анализ несогласий, который нередко выступает в роли самостоятельного метода тектонических исследований, в данном случае используется совместно с анализом вещества, заключенного в пространство между поверхностями несогласий. Это тем более важно, что поверхности несогласий являются антиподами осадочных формаций («антиформациями»), фиксируя при новом прогибании предшествующие положительные движения и соответствующие им положительные структурные формы.

Возрастной диапазон анализируемой стратиграфической последовательности формаций может быть различным. Как правило, рассматривается последовательность формаций внутри объема одного тектонического цикла (байкальского, герцинского, альпийского и др.), но возможно, изучение стратиграфической последовательности в объеме конкретного стратиграфического подразделения (системы, нескольких отделов и т. д.). Можно сравнивать стратиграфическую последовательность частей одной формации (направленность в изменении состава и строения), ассоциаций формаций разных иерархических уровней.

Совместный анализ латеральных и вертикальных рядов позволяет типизировать крупные структурные формы, выделять структурно-формационные зоны, обосновывать структурно-формационное районирование. Анализ вертикальных и латеральных рядов осадочных формаций тесно связаны, поскольку обычно преследуют одну цель – выявить и тектонически проинтерпретировать закономерные связи во взаимоотношениях тел внутри одного объема – тела структурний «мегаформации», соответствующей объему осадочного палеобассейна.