Учение о геологических формациях (стр. 2 )

Предметом учения о формациях являются состав, строение и условия образования формаций. Учение о геологических формациях включает весь комплекс исследований – от обоснования выделения геологических формаций по наборам слагающих их пород до обоснования тектонических режимов и палеогеографических обстановок.

Цель формационного анализа – установление закономерностей состава, строения и истории формирования земной коры, а также закономерностей формирования и размещения полезных ископаемых, на основе изучения геологических формаций.

Задачи учения о геологических формациях – выделение и изучение состава, строения, условий накопления и преобразования формаций для тектонического районирования, палеотектонических и палеогеографических реконструкций и прогнозной оценки территорий на различные виды полезных ископаемых.

2. КРАТКИЙ ОЧЕРК ИСТОРИИ УЧЕНИЯ О ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ФОРМАЦИЯХ

В развитии представлений о геологических формациях условно выделяются два этапа (Цейслер, 1992): 1) с середины XVIII до первой трети XX в.; 2) с середины 30-х гг. XX в. до настоящего времени.

Начало первого этапа соответствует времени оформления геологии как самостоятельной науки, когда впервые в работах немецких геологов (1700-1767), Г. Фюкселя (1722-1773) и А. Вернера (1749-1817) появился термин «геологическая формация».

Член Берлинской академии наук в маленькой книжке «Опыт восстановления истории флецовых гор», опубликованной в 1756 г., выделил в отрогах Гарца две группы пород: жильные, которые он связывал с актом сотворения мира, и залегающие на них флецовые, образовавшиеся в результате Всемирного потопа. Флецовые породы (в современном понимании это каменноугольные, пермские и четвертичные осадочные отложения) он разделил на тридцать слоев, группируя их определенным образом по признаку сходства. Так в литературу были введены названия «мертвый красный лежень» (нижняя пермь), «цехштейн» (верхняя пермь) и другие, обозначавшие определенные, заметные по внешним признакам породные сочетания.

В 1762 г рудольштадский доктор медицины в небольшом сочинении «История Земли и моря, установленная по истории Тюрингских гор» дополнил составленный разрез более высокими горизонтами – до среднего триаса по современному делению. Он описал слои в вертикальной последовательности (сознавая также, что эта последовательность временная), и разработал систему соподчиненных геологических понятий: слой (Strata), залежь (Situs), горная серия (Sеries montana). Горная серия – это группа слоев, занимающих определенное положение в разрезе и возникших в одинаковых условиях. Он называл горными сериями комплексы пластов «образовавшихся непосредственно друг за другом при одинаковых условиях», и считал, что каждая такая серия соответствует определенной эпохе в истории Земли. Девять горных серий, описанных (красный лежень, раковинный известняк и др.) часто считают первыми геологическими формациями в современном понимании.

Термин «формация» для горных серий был впервые введен в употребление А. Вернером, широко известным немецким геологом, главой школы нептунистов, и получил широкое распространение после его работ. Сам термин является производным от латинского слова «Formatio», вошедшего во многие европейские языки и обозначающего “образование, начертание, вид, изображение». Он в качестве формаций выделял толщи горных пород, сходных по вещественному составу (медистый сланец, раковинный известняк, цехштейн и др.), которые выстраивались в определенном порядке в его стратиграфической схеме от пород «первозданных» к «переходным», «флецевым», «новейшим наносам» и вулканическим породам. Вернера состоит в том, что он расширил петрографическое описание, увеличил число выделявшихся подразделений и свел их в единую, по его мнению, глобальную систему.

А. Вернер, в отличие от Г. Фюкселя, вкладывал в понятие формации не только регионально-стратиграфический, но также петрографический и историко-генетический смысл. В отрыве формаций от стратиграфии, в признании за формацией множественности проявления (формаций единичных, представленных в конкретных разрезах и формаций собирательных, формаций вообще) заключался качественно новый, по существу, современный подход А. Вернера к геологическим формациям. Вернера можно назвать основателем формационного учения, так же как иногда его называют отцом геологии вообще и от него начинают отсчет современной геологической науки (Шванов, 1992).

Поскольку для А. Вернера формации, во-первых, понятия вещественные, во-вторых, в каждом конкретном разрезе единицы стратиграфические, в третьих, категории генетические, на чем он строил свою знаменитую теорию нептунизма, то исходное множественное понимание формации породило последующий множественный подход к пониманию, определению и выделению формационных единиц.

С момента возникновения термин «геологическая формация» был литолого-стратиграфическим и приобрел различную смысловую нагрузку: формации выделялись как категории вещественные, петрографические, но использовались как стратиграфические подразделения. Постепенно термин стал использоваться как понятие стратиграфическое. Считалось, что каждая петрографически отличная осадочная формация повсюду имеет определенный и один и тот же возраст, что в масштабах Европы, во всяком случае, в ее изученной в то время части, действительно часто оправдывалось. В дальнейшем, когда в стратиграфии стал утверждаться в качестве руководящего палеонтологический метод, выяснилось, что существует литологическая изменчивость одновозрастных отложений. Появилось учение о фациях, как разновидностях одновозрастных отложений и, вместе с тем, как о генетических их типах, независимых от возраста. Оно появилась уже в конце XVIII в. (А. Лавуазье и др.), вполне определенно было сформулировано А. Броньяром в 1821 г. и особенно К. Прево (1837). Особые же термины для этого понятия – фация и подфация – были введены в науку А. Гресли (1941), который считается основателем учения о фациях. После этого термин «формация» стал утрачивать свой первоначальный стратиграфический смысл и в практике европейских, в том числе русских геологов, перестал встречаться. Решением второй сессии Международного геологического конгресса (Болонья, 1881) его использование в стратиграфическом смысле было запрещено. Было рекомендовано его использовать для характеристики способа образования толщ – их генезиса. Только в Америке, где существуют значительные трудности в использовании мировой биостратиграфической шкалы, разработанной на европейских разрезах, термин «формация» был сохранен в качестве одной из основных единиц местных стратиграфических шкал: формация в понимании американских геологов это местное стратиграфическое подразделение определенного литологического состава.

На рубеже XVIII и XIX вв. в работах И. Гейма, С. Брейслака, К Прево термин «формация» начинает обозначать генетическую совокупность отложений. Г. Пуш в 1826 г констатировал три смысловых значения термина «формация»: генетическое, петрографическое и стратиграфическое.

Фациально-генетическое понимание этого термина было воспринято многими зарубежными геологами и в дальнейшем получило развитие в работах советских геологов (, , и др.).

На рубеже XIX и XX вв. этот термин наполняется новым содержанием. М. Бертран, изучая геологию Альп, применил термин «формация» для обозначения крупных комплексов горных пород, повторяющихся в разрезах разновозрастных геосинклинальных областей и характеризующих отдельные этапы, а вместе – полный цикл орогенеза. Идея о крупных комплексах пород, отвечающих стадиям тектонического развития определенных тектонических зон, получила развитие в трудах П. Арбенца, К. Кобера, А. Гейма, и многих советских геологов (, , и др.).

Первоначальное петрографическое толкование термина «формация» сохранилось в работе -Лессинга, описавшего в 1988 г «олонецкую диабазовую формацию» и получило дальнейшее развитие в трудах и .

Одновременно с перечисленными четырьмя подходами к изучению формаций развивалось и усиливалось пятое, прикладное, минерагеническое направление. По-существу, оно возникло с появлением самого термина, о чем свидетельствуют первые названия формаций типа медистого сланца, бурого угля в работах А. Вернера. В дальнейшем в названии формаций часто стали фигурировать названия содержащихся в них полезных ископаемых и стали выделяться угленосные, золотоносные, железорудные, меденосные, фосфоритоносные и прочие формации и появилось учение о рудных формациях.

С середины тридцатых годов с начала составления обзорных тектонических карт СССР начинается новый этап развития учения о геологических формациях, когда основной вклад в его развитие вносят советские геологи. Первые научные публикации этого периода по формационной проблематике принадлежали , , . Они развивали учение о фациально-динамических комплексах (), об историко-геологических типах осадконакопления ( и др.), о парагенезах горных пород ( и др.).

В 1953 г. в Новосибирске состоялась I Всесоюзная конференция по учению о геологических формациях, которая явилась первым широким совещанием по проблемам новой геологической науки, зародившейся в Советском Союзе и еще находившейся в стадии своего становления. В резолюции этой конференции было отмечено существование нескольких направлений в подходе к выделению, изучению и определению геологических формаций. Стратиграфическое направление было представлено сибирскими геологами (, , и др.), учениками и последователями . Парагенетическое направление представляли , , и конференцией было рекомендовано предложенное ими определение формаций, в соответствии с которым формациями являются «… естественные сообщества горных пород и других минеральных образований, отдельные члены которых (породы, слои, толщи и т. д.) парагенетически связаны друг с другом, как в пространственном, так и в возрастном отношении (переслаивание и другие виды чередования, некоторые направленные ряды пород)». Генетическое направление изучения формаций развивали литологи (, , и др.), которые рассматривали формации в ряду фациально-генетических понятий, как совокупность определенных фаций. Также генетическим было названо направление, отстаивающее выделение формаций как «тектонофаций» ‑ комплексов образований, соответствующих определенным этапам, стадиям геосинклинального цикла (, , ). Фациально-генетическое и стадийно-тектоническое направления попытался объединить .