Палеогеография. Фациальный анализ

1.

2.

Восстановление физикогеографических обстановок
в определенный этап геологического
прошлого
Предмет исследования – фация
Фация (facies – лицо, облик, вид) –
обстановки
осадконакопления,
овеществленные в осадке или горной
породе (Геологический словарь)
2

3. Определение фации

Термин введен А. Грессли
Фация (А. Грессли, 1838) –
конкретные участки любого
слоя одновозрастных пород,
отличающихся от соседних
участков как
петрографическим составом,
так и ископаемыми.
остатками организмов.
Фация (Д.В. Наливкин) –
физико-географическая
обстановка или единица
ландшафта.
Аманц Грессли
3

4.

Сейчас насчитывается более сотни самых различных
определений понятия «фация», данных многими
авторами.
Э. Ог (1914) «под именем геол. фации мы понимаем
совокупность литологических и палеонтологических
особенностей слоя в определенном месте»
Теодорович (1958) «понимание фации только как
совокупности литологических и палеонтологических
признаков отложений, или только как условий
образования осадков, или, наконец, только как участка
земной поверхности, т. е. единицы ландшафта, обедняет
ее содержание»
Крашенинников (1971) «комплекс отложений,
отличающихся составом и физико-географическими
условиями образования от соседних отложений того же
стратиграфического отрезка»
4

5.

• Основа фациального анализа – принцип
актуализма.
• Что это за принцип? Кто его автор?
5

6.

Актуализм (англ. actual, франц. actuel —
настоящий, современный) — одна из форм
исторического метода в геологии.
Актуализм исходит из принципа: «Настоящее есть
ключ к пониманию прошедшего»
6

7.

В 30-х годах XIX в. Ч. Лайель сформулировал
принцип актуализма в следующем виде:
«Если он (геолог) твёрдо
усвоит
верование
в
сходство или тождество
древней и настоящей
системы
земных
изменений, то в каждом
факте, указывающем на
причины,
повседневно
действующие,
увидит
ключ к истолкованию
какой-нибудь тайны в
прошедшем».
7

8. Основные типы седиментогенеза

Самые крупные естественные комплексы
условий и процессов, определяющие
формирование качественно отличных от
производных других типов продуктов —
осадков и пород (Н.М. Страхов).
Главные факторы, влияющие на
осадконакопление?
Вспомнить основные типы осадочных
пород.
8

9. Факторы, контролирующие характер и распространение фаций

1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
процессы осадкообразования,
поступление осадочного материала,
климат,
тектоника,
изменения уровня моря,
биологическая активность,
химия вод,
вулканизм.
9

10. Факторы, контролирующие характер и распространение фаций

Относительная роль каждого из этих
факторов в разных фациальных обстановках
различна.
Универсальными
являются
климат
и
тектоника.
Климат имеет решающее значение для
континентальных и мелководных морских
фаций.
Тектоника очень важна в континентальных
и глубоководных морских обстановках.
10

11. Климатические типы литогенеза

Какие?
1. Гумидный (от лат. humidus — влажный) - по
наиболее характерным, т.е. типоморфным,
производным — гуминовым соединениям
(органическим растительным минералам),
проявляется во влажных зонах Земли.
11

12. Климатические типы литогенеза

2. Аридный (от лат. aridus — сухой) - по аридным
зонам Земли, где недостаточно влаги для
произрастания растений и эти зоны становятся
пустынными, часто без почв и растительного
покрова.
12

13. Климатические типы литогенеза

• 3. Нивальный (от лат. nivalis — снежный,
холодный) (ледовый) - весьма неразвитый
седиментогенез полярных зон, в которых вода
круглый год находится в твердом состоянии и
практически исключена из агентов формирования
осадков.
13

14. Климатические типы литогенеза

• В некоторых зонах климатические черты
становятся нечеткими, что указывает на какой-то
другой фактор, определяющий ход и результаты
осадочного процесса.
• Характерные, типоморфные образования —
туфы, гидротермные осадки, вулканический
элювий, сульфидные и другие руды, лавы и
экструзии —тип вулканогенно-осадочный.
14

15. Типы литогенеза, по Н.М. Страхову (1960)

5 – вулканы
1
2
3
4
области ледового
гумидного
аридного
эффузивно-осадочного
и вулканические
литогенеза;
литогенеза:
области;
алитогенеза;
– водосборная
6 – единичные
часть
извержения;
бассейнов, б –
конечные водоемы стока;
15

16. Гумидный

1. Количество осадков преобладает над испарением. Такие
климаты характерны для умеренной, экваториальной и
влажной тропической зон.
2. При разложении органики образуется большое
количество химически активных веществ – интенсивное
химическое выветривание.
3. Обилие органического вещества - серый или черный
цвет пород.
4. Активный вынос продуктов выветривания – высокие
темпы денудации.
16

17. Гумидный

5. Коры выветривания, в частности, латеритные, бокситы,
железные и отчасти марганцевые руды, первичные
каолины и кварцевые пески, первичные россыпи стойких
тяжелых минералов, торфяники и угли, а также горючие
сланцы, биогенные известняки, силициты, фосфориты.
6. Незрелые обломочные породы (граувакки, аркозы), а
также высокозрелые олигомиктовые и кварцевые пески.
Сортировка их часто хорошая. Широко распространена
косая слоистость. Характерен серый цвет пород и
формаций, которые и называются сероцветными.
17

18. Гумидный тип распространен на большей части площади континентов, и к нему можно отнести и всю поверхность океанов

18

19. Аридный

1. Баланс метеорных осадков отрицательный: осадков
меньше испарения.
2. Не характерны угли, химическое выветривание (лишь
тонкая пленка «пустынного загара».
3. Физическое выветривание, образуются каменистые
развалы.
Обломочные породы незрелые, химически
неизмененные — аркозы и граувакки.
Сортировка их часто плохая.
4. Цвет большинства пород красный, желтый –
окисление, дефицит восстанавливающего
органического вещества.
19

20. Аридный

5. Бессточные впадины, водная поверхность часто ниже
уровня океана (Каспийское море – на 26-28 м,
Мертвое море - на 430 м и падает на 1 метр в год).
Парадокс пустынь: несмотря на дефицит воды, осадки
здесь в основном выпадают из растворов
(эвапориты).
Осадочный процесс становится завершенным: все, что
мобилизовано в пределах аридного типа литогенеза
и в соседних гумидных зонах, осаждается здесь.
6. Обломочные породы – от глыбовых до алевритов.
Глинистые породы практически не образуются, хотя
некоторые глинистые минералы весьма характерны
для аридного типа литогенеза.
7. Красноцветные аридные формации несут нередко
оруденение Cu-Pb-Zn («аридная рудная триада»), а
также U, F, Br, B, Sr, Rb, Cs, J.
20

21.

Аридные формации приурочены к двум широтным поясам,
расположенным к северу и югу от экватора, примерно между 15-20 и
25-35° с. и ю. ш., иногда они сдвигаются к экватору (Перу) или к 40-45°
в Центральной Азии.
21

22. Ледовый

Чем представлен, к чему приурочен?
22

23. Интерпретация первичных признаков пород

24. Состав обломочных пород

• Что
позволяет
выяснить?
24

25. Главные составные части осадочных пород

В осадочных породах присутствуют три главные
составные части.
1. Минералы, существовавшие до образования
данной осадочной породы (унаследованные
минералы).
Они образуются при выветривании материнских
пород, значительно реже – при вулканических
извержениях.
25

26. Главные составные части осадочных пород

В осадочных породах присутствуют три главные
составные части.
2. Минералы, образованные химическим путем
во время переноса и осаждения осадочного
материала, а также во время преобразования
осадков в осадочные породы или во время
дальнейшего изменения.
26

27. Главные составные части осадочных пород

В осадочных породах присутствуют три главные
составные части.
3. Остатки растений и животных, обитавших на
месте образования осадка или принесенных
извне.
27

28. Вещественный состав

•Состав экстракластов
(внебассейновый источник)
•Состав интракластов
(внутрибассейновый источник)
•Состав аутигенных компонентов

29. Реконструкция минерально-петрографических характеристик питающей провинции по составу зерен песчаников

Экстракласты позволяют реконструировать
состав питающей провинции и дальность
транспортировки вещества.
Реконструкция
минеральнопетрографических
характеристик
питающей
провинции по
составу зерен
песчаников

30. Интракласты позволяет реконструировать общие параметры среды и процессы осадконакопления в палеобассейне.

31. Состав аутигенных компонентов позволяет реконструировать физико-химические свойства вод и поровых растворов.

Состав
аутигенных
компонентов
позволяет
реконструировать
физикохимические свойства вод и поровых
растворов.

32. Состав хемогенных и глинистых пород

О чем позволяет
судить?
Глауконит,
фосфорит,
марганцевые
конкреции – только
морские отложения
Глины гумидного
климата –
каолинитовые
Глины аридного
климата –
монтмориллонитов
ые и
гидрослюдистые
32

33. Глауконит (железистая гидрослюда) – образуется в морской воде нормальной солености на окислительно-восстановительных барьерах.

Фосфориты – образуются при подъеме, нагреве и
увеличении pH холодных морских вод,
насыщенных растворенными органическими
веществами.
Сульфиды – образуются в анаэробных условиях
при высоких концентрациях органического
вещества (источник сероводорода).

34. Сидерит (FeCO3) – указывает на восстановительные условия седиментации и обильное поступление с континента вод, содержащих

значительное количество железа.
Кальцит (CaCO3) – указывают на высокие
значения pH грунтовых растворов, которые могли
быть связаны как с морскими водами нормальной
солености, так и с жесткими континентальными
водами.

35. Эвапориты (каменные соли, гипс, ангидрит) – образуются из концентрированных рассолов в условиях сухого жаркого климата. Угли –

образуются в результате преобразования
тканей высших растений в анаэробной среде,
являются
индикатором
влажного
климата.
Бокситы
–
образуются
при
химическом
разложении
алюмо-силикатных
пород
(преимущественно
основных)
в
обстановке
теплого влажного климата.

36. Цвет породы слева – красноцветная толща среднего девона (р. Лемовжа), справа – верхняя часть разреза зеленая глауконитовая

толща нижнего ордовика (р.
Саблинка)
36

37.

• Белый цвет в цементе обломочных пород
– интенсивность химического
выветривания в условиях жаркого климата
• Черный цвет – повышенная концентрация
органического вещества как битуминозного
(возникает при анаэробном разложении
водорослей), так и углистого.
37

38.

• Зеленый цвет – часто связан с присутствием
глауконита, указывающим на морские
отложения нормальной солености.
• Бурый цвет – связан с гидроокислами железа
и характерен для прибрежно-морских и
пресноводных озерных отложений.
• Красный цвет – обусловлен присутствием
гематита, указывающего на окислительную
среду и жаркий, засушливый климат.
• Бледно-зеленые (блеклые тона) – болотные
условия
38

39. Структура

Характеристика размеров и формы
компонентов, образующих породу
• Размер обломков – позволяет оценить
динамику среды осадконакопления.
• Форма обломков (степень окатанности)
– указывает на дальность переноса.
• Сортировка обломков – отражает
свойства транспортирующей среды.

40. Структурные особенности пород: вспомнить какие бывают структуры осадочных пород?

• 1. Размер
• Зависит от рельефа и удаленности от
источника питания, скорости движения
воды
• Где будут располагаться
крупнообломочные отложения в море и
на суше?
40

41. Структуры терригенных пород

Структура
Псефитовые
(>2 мм диаметром)
Псаммитовые
(2-0,1 мм)
Алевритовые
(0,1 – 0,01 мм)
Пелитовые
(<0,01 мм)
Динамика среды,
особенности рельефа
Высокая динамика
среды, расчлененный
рельеф
Высокая динамика
среды, равнинный
рельеф
Низкая, очень
характерны для
эоловых отложений
Низкая
41

42. Слева – крупнозернистые кварцевые песчаники верхнего девона (Лужский район, Ленинградской области) – источник сноса обломочного

материала Балтийский щит; справа – современные склоновые отложения
Северного Тянь-Шаня
42

43. Сортировка обломочного материала

• От чего зависит?
• Отсутствие
сортировки –
осыпи,
глубоководные
брекчии,
обвальные и
селевые
отложения,
морены.
• На снимке – хорошо
отсортированные
алевролиты
среднего франского
подъяруса верхнего
девона (ильменские
слои), южный берег
43
оз. Ильмень

44. Форма обломков

• Чем определяется?
• 1. Составом
• 2. Трещиноватостью
• 3. Сланцеватостью и слоистостью.
• 4. Характером обрабатывающего агента.
Морская, озерная галька – уплощенной
формы, речная – удлиненной,
веретеновидной, пустынная – эоловые
многогранники, ледниковая –
утюгообразная.
44

45. Моренный валун утюгообразной формы в русле р. Оредеж

45

46. Моренный валун на берегу оз. Ильмень

46

47. Степень окатанности обломков

• Чем определяется?
• 1. Составом
• 2. Первоначальная форма обломков
• 3. Скорость и длительность переноса
• Пятибальная шкала окатанности:
наилучшая – морские галечники, плохо
окатанные – конусы выноса временных
потоков, верховья рек, делювий.
47

48. Хорошо окатанная галька на берегу Атлантического океана

48

49.

Хорошо окатанная галька на берегу Черного моря
49

50. Характер поверхности обломков

• Чем определяется?
• 1. Составом
• 2. Средой
• Морская галька – гладкая,
отполированная; ледниковая – борозды,
шрамы, царапины; пустынная – «загар
пустынь».
50

51. Расположение обломочного материала

• Что позволяет установить?
• Направление и характер движения среды.
• В зоне прибоя – обломки параллельно берегу.
В русловых отложениях – черепитчатое
наслоение галек.
• Характеристика цементирующей массы также
является отображением условий образования.
Карбонатный цемент – неподвижные
галечники водных бассейнов.
51

52. Анализ текстур

Какие текстуры осадочных
пород известны?

53.

массивная
градационная
слойчатая
53

54.

Массивная (неслоистая, беспорядочная)
первичная текстура:
1) при лавинной седиментации —из селевых и
других временных потоков, из суспензионных
турбидитных потоков, в обвалах, нередко в
осыпях, оползнях, в туфах и т.д.;
2) при медленной седиментации — постоянном
перемыве или переносе течениями зернистого
материала, а гальки и зерна в основном
изометричные (например, кварцевые), которые
при отложении не обозначают слоистость; тонкий
материал (глинистый или растительный детрит)
вымывается, и поэтому он также не
подчеркивает слоистость;
3) при медленной и равномерной седиментации
глинистого материала.
54

55. Слоистые текстуры - указывают на отложение осадков в среде с менявшимся режимом осадконакопления

Слоистые текстуры указывают на отложение
осадков в среде с менявшимся
режимом осадконакопления

56.

Четыре основных морфологических типа слоистости
(слойчатости):
горизонтальная
волнистая
косоволнистая
косая
Горизонтальная слоистость (слойчатость) спокойная водная среда, отсутствие движения
вещества среды, по меньшей мере у дна (у поверхности
напластования) или при ламинарном движении (вода
движется строго параллельными струями).
56

57.

Четыре основных морфологических типа слоистости
(слойчатости):
горизонтальная
волнистая
косоволнистая
косая
Волнистая слоистость (слойчатость) колебательные (волновыми) или пульсационными
(порывами) движениями воды или воздуха (ветра) у дна.
Чаще всего волнистая слоистость всех типов —
мелководное образование, обусловленное
прерывистым выпадением частиц из взвеси в
условиях низкой гидродинамики.
57

58.

Четыре основных морфологических типа слоистости
(слойчатости):
горизонтальная
волнистая
косоволнистая
косая
Косая — высокодинамичная обстановка,
поступательные, потоковые, направленные движения —
течениями, за исключением очень медленных или очень
быстрых (горные реки в паводок) ламинарных течений.
Косая однонаправленная слойчатость
58

59.

Четыре основных морфологических типа слоистости
(слойчатости):
горизонтальная
волнистая
косоволнистая
косая
Косоволнистая - образуется при сочетании волнения и
течения — наиболее частом проявлении волнения в
природе, формируется в реках, озерах, в морях от
прибойной зоны до океанического дна, а также на суше
как эоловая.
59

60. Градационная слоистость: а — нормальная (прямая градационность); б — перевернутая, или инверсионная (обратная градационность);

в — симметричная
Слоистость, выражающаяся в чередовании пачек осадков, в каждой из которых крупность постепенно уменьшается снизу
вверх. Каждая пачка образуется в результате гранулометрической сортировки оседающих частиц из воды, обогащенной
полифракционной взвесью. Часто пачки залегают с размывом одна на другой. Характерна для турбидитов (мутьевых
потоков ) ниже базы волнений - придонные течения в морях и океанах, характеризуемые повышенной
плотностью. Возникают на склоне морского дна, когда нарушается равновесие больших масс рыхлого донного
осадка и образуются подводные оползни (например, в результате землетрясения). Также возможна у флиша и
некоторых мелководных (напр. дельтовых) отложений.
60

61.

Горизонтальная слоистость в среднефранских алевролитах
Южного Приильменья – образовалась
в спокойных морских условиях
61

62. Косая однонаправленная слоистость в среднедевонских песчаниках (Лужский район) – образовалась в условиях активного морского

мелководья при движении среды в одном направлении
(например, речного потока, морского течения)
62

63.

Косая разнонаправленная слоистость в верхнекембрийских
песчаниках (р. Тосна) – образуется при смене направлений движении
среды (например, движении воздушных потоков, морских течений,
сочетание волнений и течений, зона активных волнений )
63

64.

64

65.

• В каких породах не бывает косой
слойчатости?
65

66. Текстуры поверхности напластования

67.

• Механоглифы – неорганического
происхождения.
• Биоглифы – органического
происхождения (изучает палеоихнология).
• 1. Знаки ряби
– Симметричная – только для водной среды
– Несимметричная – водная (течений,
прибрежной зоны), ветровая (эоловая).
Водная рябь от эоловой отличается по индексу
ряби (отношение ширины валика к его высоте)
5 – 10: водная, 20-50: ветровая.
67

68.

• Рябь течений - валики имеют более
мелкие размеры, с резко выраженными
хребтиками. Валики ориентируются
поперек или вдоль направления течения
и характеризуются чешуйчаточерепитчатым расположением в плане.
• Рябь волнения имеет наименьшие
размеры и асимметричное расположение
валиков, с более крутыми склонами,
обращенными к берегу. Более грубые
зерна осадка в ряби, образовавшейся в
водной среде, накапливаются во
впадинах между валиками.
68

69. Современная рябь морского мелководья (Калининградская область)

69

70.

Рябь (ветровая, течениевая,
волновая)
Рябь не является надежным критерием для отличия подошвы от кровли,
поскольку сложно, а то и невозможно бывает определить: сама это рябь или ее
слепок на подошве перекрывающего слоя.
Рябь на поверхности напластования песчаников.
Верхний девон, франский ярус, Новая Земля
(длина рукоятки молотка 80 см).

71. Эоловая рябь, берег р. Волга

71

72.

• 2.
Многоугольники
высыхания
(трещины
высыхания)
образуются в
наземных
условиях, в сухом,
жарком, реже
умеренном
климате.
• На снимке –
современные
многоугольники
высыхания,
Волгоградская
область
72

73. Современные многоугольники высыхания

73

74. Глиптоморфозы по кристаллам каменной соли

• Сухой
жаркий
климат,
бассейны
повышенно
й
солености.
74

75. Глиптоморфозы

76.

Глиптоморфозы
рельефные отпечатки (слепки) кристаллов главным образом каменной соли на
поверхностях наслоения, выполненные веществом вмещающей породы.
Глиптоморфозы по кристаллам каменной соли

77.

Следы капель дождя
Мелкие ямки, окруженные валиком. В ископаемом состоянии встречаются редко.
Являются надежным признаком кровли.
Следы капель дождя на поверхности лессовидного
77
суглинка

78. Ихнофоссилии (следы жизнедеятельности, биоглифы)

Текстуры, возникающие в результате
механического воздействия организмов
на минеральный субстрат.

79.

79

80.

80

81. Выводы

1. Реконструкция прошлых обстановок
осадконакопления основана на принципе
актуализма.
2. Конкретную обстановку осадконакопления
отражает фация — тело горной породы со
специфическими особенностями.

82. Выводы

3. Фация может быть выделена:
по цвету,
характеру слоистости,
составу,
структуре,
ископаемым остаткам,
осадочным текстурам
и,
конечно,
по
признаков.
совокупности

83. Выводы

Распространение фаций зависит от таких
факторов, как
1) процессы осадкообразования,
2) поступление осадочного материала,
3) климат,
4) тектоника,
5) изменения уровня моря,
6) биологическая активность,
7) химия вод,
8) вулканизм.