Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Структурно-вещественный и литолого-фациальныи анализ 2
1.1. Понятия, термины, специфика проблемы 12
1.2. Вещественная и структурная типизация 38
1.3. Фациально-ландшафтная типизация 3
1.4. Структурно-вещественные и литолого-фациальные модели галогенных формаций V
Глава 2. Литолого-геодинамический анализ
2.1. Геодинамическая классификация 76
2.2. Варианты систематик Ю6
2.3. Диагностические признаки 109
2.4. Литогеодинамические модели 1.19
Глава 3. Историко-геодинамический анализ 136
3.1 О сохранности соляных тел и информативности геологической летописи 136
3.2. Неогеодинамическая позиция современных галогенсодержащих бассейнов. 138
3.3. Палеогеодинамическая история галогенсодержащих бассейнов мира 165
3.4. Палеогеодинамическая позиция и история галогенсодержащих бассейнов Северной Евразии 18М
3.5. Закономерности геодинамического размещения галогенсодержащих бассейнов (итоги историко-геодинамического анализа). 2.16
Глава 4. Минерагеническая специализация ,226
4.1. Галогенная группа 2.29
4.2. Рудная группа 22 5
4.3. Серная группа 2 10
4.4. Полезные компоненты в онтогенезе галогенсодержащих бассейнов 283
Глава 5. Геолого-генетические модели 87
5.1. Состояние проблемы происхождения солей 287
5.2. Регенерационная модель галогенеза 293
5.3. Обсуждение модели 20
Заключение 330
Список литературы
- Фациально-ландшафтная типизация
- Диагностические признаки
- Палеогеодинамическая позиция и история галогенсодержащих бассейнов Северной Евразии
- Серная группа
Введение к работе
Работа посвящена анализу закономерностей строения, размещения, минера генической специализации и генезиса соленосних (галогенсодержащих) осадочно-породных тел, выполненному на базе современных подходов и методов комплексного бассейнового анализа.
Актуальності» научных и прикладных проблем "соляной" геологии традиционно определяется их важностью для обеспечения минерально-сырьевой базы галургического сырья, а также тесными связями с интересами многих дисциплин (геохимии, учения о месторождениях полезных ископаемых, геологии нефти и газа, гидрогеохимии и др).
Разным аспектам геологии солей посвящена обширная литература.
Большой вклад в ее развитие внесли исследования и обобщения
Н.М.Страхова, М.А Жаркова, А.Л.Яншина, М.Г.Валяшко, А.А.Иванова,
С.М.Кореневского, А.И.Азизова, Г.Е.-А.Айзекштадта, А.А.Аксенова,
В.Н.Аполлонова, Ю.В.Баталина, А.А.Байкова, В.В.Благовидова,
В.И.Борисенкова, Р.Н.Валеева, Н.Н.Верчилина, В.И.Виноградова,
М.Л.Вороновой, Э.А.Высоцкого, Л.Г.Гаврильчсвой, В.К.Гавриша,
Р.Г.Гарецкого, С.ДГемпа, Л.М.Гроховского, В.С.Деревятина,
Н.М.Джиноридзе, АИ.Дзенс-Литовского, М.Д.Диарова, Г.Н.Доленко,
Т.М.Жарковой, Ю.А.Иванова, М.К.Калинко, И.Н.Капустина,
Л.Н.Капченко, В.П.Кирикова, Л.Г.Кирюхина, В.З.Кислика, В.И.Китыка,
В.М.Ковалсвича, Ф.И.Ковальского, И.Н.Комиссаровой, В.С.Конищева,
В.И.Копнина, С.С.Коринъ, Г.В.Короткевича, Ю.А.Косыгина,
Н.Я.Кунина, В.В.Куриленко, Ю.Ф.Левицкого, Я.Г.Машовича,
Р.Г.Матухина, В.Вл.Меннера, Г.А.Мершнсова, Л.Н.Морозова,
Н.В.Неволина, А.А.Озола, В.Н.Озябкина, Р.Г.Осичкиной,
О.И.Петриченко, Я.К.Писарчик, В.С.Попова, В.И.Раевского,
В.А.Разницына, И.В.Рубанова, С.А.Свидзинского, В.И.Седлецкого,
В.И.Созанского, Х.Г.Соколина, П.Н.Соколова, Е.Ф.Станксвича,
И.Н.Тихвинского, В.П.Федина, М.П.Фивега, Н.Н.Форша, Г.С.Фрадкина,
А.Е.Ходькова, С.В.Ходьковой, ДП.Хрущева, Э.И.Чечеля,
В.А.Шамахова, В.Н.Шведова, Н.П.Юшкина, Я.Я.Яржемского и других отечественных, а также многих зарубежных ученых. Накоплен и проанализирован огромный материал, освещающий состав и строение соле-носных толщ, палеогеографические и тектонические условия их размещения, генезис.
В последние десятилетия актуальность теоретических и прикладных проблем геологии солей и интерес к ним значительно возросли в результате выявления принципиально новых фактов, требующих корректировки сложившихся представлений о закономерностях размещения и условиях образования соленосных бассейнов, а также о их продуктивности. Так, обоснована возможность соленакоплсния в глубоководно-морских условиях и показана важная роль геодинамически активных режимов; обнаружены залежи хлоридно-магниевых и хлоридно-кальцисвых солей; открыты новые типы месторождений "галофильных" полезных ископаемых, в том числе уникальные по масштабу (сера газовая, сода, полимстальные руды в черносланцсвых комплексах и др.). В России, где галогенные формации имеются в разрезе осадочного чехла на половине территории, их минерагенический потенциал реализован неполно, а многие галофильные полезные ископаемые (сода, сера самородная, рад стратиформных руд и др.) остаются дефицитными.
Актуальность исследований определяется теоретической и практической необходимостью обобщения и систематизации всего материала, касающегося закономерностей строения, размещения, образования и продуктивности галогенсодержащих бассейнов, и проведения целостного научного анализа с привлечением новых методологий.
Цель исследований - с учетом новых геологических данных и на основании концептуальной базы бассейнового анализа охарактеризовать галогенсодержащие тела как целостные осадочные "рудно-породные" системы, раскрыть (или уточнить) закономерности их строения, размещения, эволюции и минерагенической специализации.
Основные задачи исследований. 1. Л иго логические: структурно-вещественная и литолого-фациальная типизация и характеристика галогенсодержащих тел и построение моделей. 2. Литолого-геодинамические: анализ и систематизация геодинамических обстановок формирования галогенсодержащих бассейнов, определение комплекса диагностических признаков бассейнов каждого типа. 3. Историко-геодинамические: анализ современной и палеогеодинамической позиции галогенсодержащих бассейнов мира и более детальный территории Северной Евразии с целью установления закономерностей их пространственного и временного распределения. 4. Минсрагенические: определение закономерностей распределения галофильных полезных компонентов в структуре галогенсодержащих бассейнов, в их геодинамическом и онтогеническом развитии. 5. Геолого-генстические: увязка генетических моделей с эмпирическими выводами.
Методические принципы. Методологическую основу работы составила концептуальная база современного комплексного "бассейнового анализа", сочетающего подходы и методы системных литолого-минерагенических исследований с геодинамическими (Х.Рединг, С.И.Романовский, А.С.Тараканов, В.П.Феоктистов, К.А.Клещсв, [8] и др.). Его главный принцип: изучение осадочных бассейнов как единых рудно-породных систем, формирующихся в функциональной зависимости от контролирующих их геодинамических обстановок. При проведении литолого-минерагенических и сопутствующих видов исследований использовались апробированные методы полевого, лабораторного и камерального изучения осадочных пород и руд, а при систематизации и обобщении материала - подходы и методы литолого-фациального, руд-но-формационного, иалсогидрогеохимического, палеотсктонического и палеогсоморфологического анализов. Теоретическую базу палеотекто-нического анализа составили положения и модели плитной тектоники. Значительное внимание уделено разработке системы графических моделей, отражающих типовые структурно-вещест венные параметры изучаемых объектов, пространственно-временные связи и тенденции развития.
Фактический материал собран автором в качестве соисполнителя и ответственного исполнителя в течение многолетних (с 1965г.) исследований, выполнявшихся во ВСЕГЕИ по отраслевым программам и тематическим планам Мингсо СССР, Роскомнсдра и Министерства природных ресурсов РФ, а также по договорам с территориальными Геологическими Управлениями (Туркменским, Узбекским, Оренбургским). Изучались литологические и геохимические особенности галогенных формаций, закономерности их строения и размещения, а также закономерности размещения, условия образования, критерии и методы прогнозирования связанных с ними месторождений полезных ископаемых (серы самородной, серы газовой, руд Pb, Zn, Си и др.). Главным объектом исследований долгое время (1965-1980) являлись месторождения серы - сначала самородной, а после открытия первых в стране месторождений сероводородсодержащих газов - также и газовой. Полевые работы (25 сезонов) проводились в районах распространения галогенных формаций и локализации связанного с ними оруденения: в Прикаспийском, Волго-Уральском, Амударьинском, Южно-Таджикском, Днепров-ско-Донецком бассейнах, в Срединном, Южном и Юго-Западном Тянь-Шане, Предкарпатье, на Западном Урале, Дарвазе. Широко использованы материалы публикаций, а также геологических съемок.
4 Основные защищаемые положения. 1. Галогенные формации представляют собой упорядоченные системы, состоящие из циклически и фациально взаимосвязанных элементов (парагенераций) трех разновидностей: галогенной (7 геохимических типов), биохемогенной (углеродистые, строматолитовые, доломитовые, биогермные) и "фоновой" (терригенные, карбонатные и др.). Элементы двух первых образуют биохемогенно-галогенные ассоциации (парагенезы). Вертикальное распределение парагенераций в разрезах формаций определяется их цикличностью, а латеральное - фациальной зональностью. Последней соответствует ряд индивидуализированных литолого-фациальных типов разрезов (батиальный, барьерно-рифовый, дспресси-онно- и мелководно-шельфовые, прибрежный сэбхово-лагунный, озерные), опознаваемых по наборам титгоморфных структурно-вещественных характеристик.
-
Галогенные формации избирательно локализуются в геодинамических обстановках следующих типов: рифтогенных внутриконтинен-тальных (рифты, авлакогены, надрифтовыс впадины); рифтогенных межконтинентальных; пассивноокраинных; активноокраинных (задуговые бассейны): коллизионных (краевые прогибы, вігутренние впадины, остаточные бассейны, впадины позднеколлизионных рифтов). Галогенсодержащим бассейнам каждого геодинамического типа присущи свои характерные наборы структурно-вещественных особенностей галогенных и сопряженных формаций, что позволяет использовать их в качестве индикаторов палеогеодинамических обстановок.
-
Между проявлениями галогенеза и геодинамической активностью наблюдаются устойчивые временные и пространственные зависимости: стратиграфические пики галогенеза трех рангов (глобальные, региональные, локальные) отвечают пикам геодинамической активности тех же рангов; на каждом уровне масштабного галогенеза ранжированные системы галогенсодержащих объектов (суперпояса - пояса - бассейны) отвечают системам контролирующих их палеогеодинамических элементов тех же рангов.
-
В широком спектре галофильных полезных компонентов по мине-рагеническим особенностям и характеру связей с членами биохемоген-но-галогенных ассоциаций выделены три группы: собственно галогенная, рудная и серная. Первая группа включает полезные солевые макро-и микрокомпоненты, их распределение подчиняется фациальным и геодинамическим зависимостям, установленным для солей разных геохимических типов. Вторая группа объединяет галофильные разновидности
5 стратиформных руд, которые локализуются в биохемогенных членах ассоциаций и наследуют упорядоченный характер их вертикального и латерального распределения в структуре формаций и бассейнов. Третья группа включает залежи серы самородной, газовой и ряда других типов серосодержащего сырья. Вместе они формируют комплексные аномалии серы, а в сочетании с контролирующими их максимумами галогснеза -единые серно-галогенные аномалии. Глобальные и региональные закономерности размещения концентраций серы самородной и газовой определяются особенностями распространения серно-галогенных аномалий и сходны между собой, а локальные - подчинены внутренней зональности аномалий и существенно различаются.
5. При формировании соленосных бассейнов геологически значимым механизмом, наряду с эвапоритовым, является регенерационный. Последний предполагает ремобилизацию погребенных рассольно-солевых масс, их восходящую разгрузку в седиментационные бассейны, взаимодействие в придонных условиях и включение в новые аккумулятивные циклы. Природа многих галогенных образований гетерогенна.
Научная новизна. На основании подходов и методов бассейнового анализа галогенсодержащис бассейны впервые обозначены как целостные рудно-породные системы, закономерности организации которых и конкретные вещественные, структурные, пространственные и минераге-нические особенности зависят от фациальных и геодинамических обстановок. Элементы новизны содержатся в следующих эмпирических обобщениях, теоретических и методических разработках. 1. Монографическое исследование галогенных формаций Северной Евразии, включающее карту их размещения масштаба 1:10 000 000 [5], представляет собой первую сводную работу, содержащую унифицированную характеристику всех формаций. 2. Разработаны схемы типизации галогенсодсржащих тел по вещественным, структурным и фациальным параметрам; выделены биохемогенно-галогенные ассоциации как их типоморф-ные элементы; определены литолого-фациальные типы и дана их структурно-вещественная характеристика. 3. Предложена геодинамическая типизация галогенсодсржащих бассейнов, установлены диагностические признаки каждого типа. 4. Выполнен историко-геодинамический анализ галогенных формаций мира и Северной Евразии, выявлены закономерности их гсодинамической позиции и эволюции. 5. Раскрыт избирательный и дифференцированный характер связей полезных компонентов с различными элементами биохемогенно-галогенных ассоциаций, уточнено место каждого в структуре и эволюции галогенсодержащих бассей-
нов. Впервые выполнен сравнительный анализ закономерностей размещения разных видов серосодержащего сырья, обосновано наличие комплексных серно-галогенных аномалий, раскрыта их внутренняя зональность и геодинамическая обусловленность размещения. 6. Разработана регенерациоиная модель галогенеза.
Научно-практическое значение и реализации результатов. Для научно-производственной практики имеют существенное значение следующие авторские разработки. Карта галогенных формаций Северной Евразии и их систематическая характеристика 15, 8] могут быть использованы в качестве справочного материала по геологии осадочных бассейнов. Схемы типизации галогенных формаций, реализованные при составлении этой карты, их структурно-вещественные, литолого-фациальные и палеогсодинамические характеристики могут найти применение при картировании, фациальном опознании и решении задач литогеодинамического и минерагенического анализа. Установленные наборы диагностических признаков галогенсодержащих бассейнов каждого геодинамического типа могут служить индикаторами палеогеоди-намических обстановок. Пространственные и хроностратиграфические связи между проявлениями галогенеза и геодинамической активностью [8] могут быть использованы при решении задач палсогеодинамическо-го, а также циклического, корреляционного и событийного анализов. Систематизация галофильных полезных компонентов с определением их места в структуре галогенсодержащих тел. характера связей с разными их геохимическими, фациальными и геодинампческими типами [8] может способствовать прогнозированию этих типов и их комплексному анализу. Критерии прогнозной оценки территорий на газовую серу и комплексной оценки на серосодержащее сырье, реализованные при составлении карт территории СССР и отдельных регионов 11-3, 9, 10, 21], могут быть использованы для работ разного масштаба. Принципы и методы комплексирования различных видов исследований (литолого-фациальных, гидрогеохимических, палсогеоморфологических, палео-гсодинамических), апробированные на типовых объектах [2, 3, 13, 19, 22 и др.], пригодны для всех регионов распространения галогенных формаций. Методы обобщения материала с переводом значительной его части в систему взаимоувязанных графических моделей |7, 8] применимы в разных видах бассейнового анализа.
Результаты исследований вошли в 30 отчетов ВСЕГЕИ. Приняты Мингео СССР к внедрению в отрасли и опубликованы: методические работы [1-3, 6, 8 и др.], карты перспективной оценки территории СССР
7 с рекомендациями по направлению тематических и разведочных работ [9, 10]; информация о состоянии сырьевой базы серосодержащего сырья в СССР и в мире и о вероятных изменениях на перспективу [4 и др.]. Приняты и использованы территориальными управлениями: серия сред-нсмасштабных карт установленного и прогнозного. распространения серосодержащего сырья в пределах Амударьинского и Волго-Уральского нефтегазоносных бассейнов |1 и др.], рекомендации по усовершенствованию методов проведения геолого-съемочных и литолого-минерагенических работ в регионах распространения галогенных формаций, а также по направлению работ на конкретные виды минерального сырья, содержащею: К, S, Sr, Си, Pb, F - в Гаурдак-Кугитангском и других регионах Туркмении, Узбекистана, Таджикистана (1965-1970, 1986-1988), H2S - в Амударьинском, Волго-Уральском, Прикаспийском бассейнах (1974-1978), Pb, F, Hg - в Срединном Тянь-Шане (1987-1988).
Апробация результатов работы. Результаты исследований докладывались на Ученых Советах ВСЕГЕИ, НТС научно-производственных организаций (Ашхабад, Гаурдак, Оренбург, Ташкент, Душанбе, Карама-зар, Карши, Мары, Артемовск), на 30 Всесоюзных и Всероссийских и 8 Международных совещаниях, конференциях, семинарах.
Публикации. По теме диссертации опубликовано около 100 научных работ (35 в соавторстве), втом числе 10 монографий. В публикациях отражены все основные положения работы, наиболее полно в монографиях [1, 5, 8].
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы (287 наименований). Объем работы: 221 страница текста, 11 таблиц, 55 рисунков. Главы диссертации и реферата соотнесены с защищаемыми положениями.
Фациально-ландшафтная типизация
С позиции же геологии и систематики природных солей данное сообщество является более широким и разнородным. Целый ряд минеральных соединений в нем целиком или в значительной мере образует скопления в природных ассоциациях, не связанных с соляными телами (например, квасцы, алуниты, отчасти целестин, барит и др.).
К собственно соляным ныне принято относить лишь основные породообра-зователй природных соляных тел: хлоридные, сульфатные, карбонатные и очень редкие нитратные соединения Na, К, Са и Mg. Величины растворимости большинства из этих соединений весьма близки между собой (100-500 г/л, иногда несколько больше), что, в сочетании с повышенным содержанием солеобразующих ионов в природных подземных и поверхностных водах, определяет широкую распространенность их природных парагенезисов. Значительно более низкие величины растворимости характерны лишь для сульфатов кальция, с чем связано их несколько .особое положение в группе и неоднозначность решения вопроса об отнесении или неотнесении к сообществу солей (s.str.) Карбонаты Са и Mg, величины растворимости которых еще меньше, в сообщество солей обычно не включаются. Бромиды из-за своей высокой растворимости присутствуют лишь в виде изоморфной примеси в составе хлоридных солей. Ряд сЪединений, входящих в две рассматриваемые группы и нередко, хотя и далеко не всегда, сопутствующих галогенным телам: сульфаты Ва и Sr (барит, целестин), фториды Са, реже Mg (флюорит, селлаит), многие бораты - к собственно соляным не относятся.
Итак, мы в работе ограничимся анализом лишь указанного собственно соляного природного сообщества, оконтуренного в таблице 1 утолщенной рамкой.
Теперь о терминах, используемых в литературе для обозначения этого сообщества. Наиболее распространенными являются: "соляные породы", "галогенные породы", "галолиты"и "эвапориты".
Термин "соляные породы", как упоминалось, иногда применяется в качестве собирательного понятия относительно свободного (по объему) пользования, под разумевающего любое природное соляное сообщество. Однако чаще он относится лишь к легко растворимым соединениям, начиная с хлоридов натрия, т.е. не распространяется на сульфатно-кальциевые породы (ангидриты, гипсы).
Термин "галогенные породы", наиболее широко применяемый в отечественной соляной геологии, является производным от греческих корней "гальс" - соль и "генезис" - рождение, происхождение. Его содержание и смысл хорошо передает термин "солерод", предлагавшийся еще в 1831г. русским химиком Г.И.Гессом [95]. Объем этого термина обозначен в литературе наиболее определенно, хотя, как и в случае соляных пород, не всегда понимается однозначно. В соответствии с определением ([95, 220], Геологический словарь, 1973 и др.)? к галогенным относятся все легко растворимые соединения, начиная с сульфатов кальция (ангидрита, гипса), что, таким образом, определяет нижнюю по растворимости границу сообщества. В него включаются: сульфатные, хлоридные и хло-ридно-сульфатные соли Са, Na, К и Mg, сода, нитраты. Верхняя по растворимости граница не лимитируется. Таким образом, термин "галогенный" является обобщающим, охватывающим всю совокупность природных минеральных солей, и потому в наибольшей мере соответствует объему объекта исследования. Существенно также, что он широко используется не только по отношению к породам, но и к образованиям других иерархических уровней: галогенным минералам, па-рагенерациям, формациям, галогенсодержащим осадочным бассейнам.
Термин "галолиты" (перевод - "соляные камни") предложен Л.В.Пустоваловым (1940) в качестве собирательного наименования легко растворимых осадочных соляных пород, исключая сульфаты кальция, т.е. в том же объеме, что и в наиболее распространенном узком значении термина "соляные породы". Термин не получил широкого распространения среди геологов-солевиков. Однако в последнее время он все чаще используется при систематизации соляных пород и осадочных пород в целом (В.Т.Фролов, В.Н.Шванов и др.). При этом наметилась тенденция включать в понятия "галолиты" также и сульфатно-кальциевые породы, в результате чего он становится по существу синонимом термина " галогенные породы". С точки зрения унификации терминологии осадочных пород это представляется весьма рациональным.
Следует обратить внимание, что термины "галогенные породы" и "галолиты" имеют своеобразный "недостаток": наличие у них общего корня "гал" с терминами "галит", "галогениды", "галоидные соединения" (два последних относятся строго к соединениям группы элементов-галогенов - F, О, Вг, I).
Созвучность всех этих терминов нередко определяет смысловую адекватность их восприятия, особенно в неспециальной литературе. В результате чего, понятие "галогенные отложения" иногда неверно отождествляют с понятием "галитовые", тем самым резко сужая объем группы, либо даже с понятием "галоидные", при этом исключая из рассмотрения сульфатные, карбонатные и другие высокорастворимые галогенные (но не галоидные) соединения и одновременно включая все фторидные соли.
Термин "эвапориты" и производные от него, отличающиеся от рассмотренных фонетически и этимологически, широко используются в зарубежной, а отчасти и в русскоязычной литературе. Они происходят от латинского "evaporo" -испарять и обозначают отложения, возникшие эвапоритовым, т.е. испарительным путем. Объем этого термина в литературе также не достаточно определен. Как и в случае соляных пород, одни исследователи относят к эвапоритам только высокорастворимые соли, другие - также и сульфаты кальция, третьи - еще и кальцие-во-магниевые карбонаты (доломит, магнезит). Мы воздержимся от широкого использования этих терминов, поскольку они являются сугубо генетическими, по сути - моногенетическими. Они постулируют, что возникновение соляных пород происходит исключительно эвапоритовым, т.е. испарительным путем. Соответственно, для обозначения пород любой иной генетической природы данные термины не должны быть применены. Между тем, как будет показано ниже, установлена возможность широкомасштабного накопления солей в результате реализации совсем других - не испарительных механизмов, таких как смешение рассолов, перепады физико-химических параметров среды, переотложение и др. ([91, 134 и др.], глава 5). Термин эвапориты, таким образом, не может быть распространен на всю рассматриваемую совокупность пород. По этой причине он используется нами очень ограниченно. Заметим, что А.А.Иванов [95 и др.] считал этот термин (хотя и по другим соображениям) излишним для русской литературы, также полностью отдавая предпочтение термину "галогенный" как в отношении пород, так и формаций.
Диагностические признаки
В ряду "структурно-вещественные параметры - фациально-ландшафтные обстановки - геодинамические обстановки" второе подразделение может служить связующим между первым и третьим, т.е. фациально-ландшафтные показатели -между структурно-вещественными и геодинамическими. Поэтому создание моделей, увязывающих между собой попарно первое подразделение со вторым, а второе - с третьим, является необходимым звеном литолого-геодинамического анализа. Здесь мы попытаемся конкретизировать и формализовав взаимосвязи между показателями первой пары (второй - в следующей главе), отразив их в системе совмещенных структурно-вещественных и литолого-фациалыгых моделей. Создание таких моделей существенно и для минерагенического анализа: у большинства рудных компонентов, ассоциирующих с галогенными комплексами, как правило, наиболее изучены именно их фациальные связи.
За время формирования галогенсодержащего бассейна, т.е. за весь период существования контролирующей его геодинамической обстановки, отвечающие ей фациально-ландшафтные условия, в которых происходил галогенез, изменялись весьма существенно, так что анализ соотношения между ними и структурно-вещественными параметрами галогенсодержащих тел имеет смысл лишь по отношению к телам ранга формаций и в ещё большей мере к образующим их единичным седиментационным макроциклам, но не к осадочным бассейнам в целом. Поэтому ниже рассматриваются объекты именно этих рангов. Анализ меняющихся фациальных обстановок за весь период формирования галогенсодер-жащих бассейнов приводится в главе 2.
Разные стороны проблемы соотношений между структурно-вещественными особенностями галогенных формаций и их частей - с одной стороны, и типами водоемов и их отдельных фациальных подразделений - с другой обсуждались в литературе многими исследователями (М.АЖарков, Я.К.Писарчик, Н.М.Страхов, А.Л.Яншин и др.). Показано, что значительные изменения в галогенных формациях отвечают фациально-ландшафтным границам, а внутри этих границ их осо-бенности близки. Однако систематизация, рассмотрение соотношений и их анализ, способные обеспечить возможность прямых и обратных переходов, до последнего времени не проводились.
В рассмотренной выше таблице 1.5 эта задача решается в общем
виде. Для каждого типа седиментационных бассейнов и фациально-ландшафтных обстановок приведены типовые параметры галогенных формаций и их латеральных частей (градаций): наиболее обычные геохимические типы, общий интервал распространения в пределах фациального профиля, положение максимумов гало-генеза (участков его наибольшей мощности и полноты). Эти данные основываются как на.литературных обобщениях [86, 91, 95, 170, 174, 203, 220, 228], так и на конкретном материале выполненных нами систематических региональных палеогеографических реконструкций для всех галогенных формаций Северной Еразии [191]. В приведенной выше таблице 1.2, суммирующей фактические и интерпретационные характеристики каждой галогенной формации этой территории, в графе 9 обозначены ряды литолого-фациальных комплексов, наиболее выраженных в их разрезах.
Следует подчеркнуть, что фациальные условия в предгалогенное время, в начале галогенеза и к моменту его завершения существенно различаются. Используемые наименования седиментационных обстановок галогенеза отражают и характеризуют прежде всего именно пред(ранне)галогенную ситуацию. Соответственно, при их опознании в реальных палеобассейнах главную роль играли индикаторы фациальных условий предгалогенного времени.
Обзор таблицы 1.5 позволяет сделать два вывода общего характера. 1. Галогенез может реализоваться в бассейнах и фациальных обстановках большинства типов. Среди бассейнов он совсем не характерен лишь для котловин океанов и малых океанических бассейнов, а среди фациальных обстановок - для открытых абиссальных и батйально-абиссальных. Только в бассейнах и обстановках этих типов галогенные формации не установлены. Судя по учтенным в анализе физико-географическим показателям, ограничивающими (запрещающими?) широко масштабное развитие галогенеза среди них могут быть лишь два взаимосвязанных фактора: ограниченное развитие блоков континентальной коры в обрамлениях и открытость бассейна. Во всех остальных типах водных бассейнов и фациальных обстановок галогенные формации известны. 2. Качественное и количественное распределение галогенных комплексов внутри бассейнов и фациально-ландшафтных обстановок носит закономерный характер. А это дает основание для более глубокого исследования вопроса.
Для того, чтобы более детально и наглядно отразить обсуждаемые соотношения и выявить их диагностические возможности построены обобщенные модельные структурно-вещественные и литолого-фациальные (литогенетические) профили галогенных формаций (рис. 1.3, 1.4). При их составлении ставилась конкретная задача: формализовать и суммировать наиболее важные особенности их состава, строения и морфологии в каждом фациальном подразделении и таким образом наметить набор взаимосвязанных литолого-фациальных блоков (литогенотипов) как средства для фациальной диагностики и фациальных палео-реконструкций.
Основой (фоном) модельных профилей служат латеральные ряды фациаль-но-ландшафтных обстановок, условно объединяющие все характерные для галогенеза их типы в морской и континентальной области - от батиальных до горноозерных. На этом фоне даны идеализированные собирательные структурно-вещественные модели единичного макроцикла (рис. 1.3; 1.4, А, Б) и полициклической формации (рис. 1.4, В)и типовой вертикальной последовательности из трех галогенсодержащих бассейнов (рис. 1.4, Г).
На рис. 1.3 представлены относительно более детальные разрезы, отражающие структурно-вещественные особенности блоков масштаба парагенераций, примерно овечающие фациальньї/ м зонам, а на рис. 1.4, А, Б, В - более обобщенные, высвечивающие специфические черты блоков, соразмерных ландшафтным обстановам и областям. На рис 1.4, Г для сравнения приведены также наиболее общие структурно-вещественные особенности галогенсодержащих бассейнов в их типовой последовательности.
Палеогеодинамическая позиция и история галогенсодержащих бассейнов Северной Евразии
Идеализированные пространственно-временные взаимоотношения галогенсодержащих бассейнов разных геодинамических типов. Из t13Hl.
1 - внутристадиальные (малые) тектонические циклы; 2,3 - основные генерации рифтогенных континентальных (2) и океанических (3) систем: а -уровни растяжения и деструкции (заложения или регенерации ), б - уровни сжатия и инверсии (отмирания); 4 - индексы геодинамических типов осадочных бассейнов: а - содержащих галогенные формации (утолщенный контур -наиболее мощные), б - не содержащих; 5 - типы коры: а - океаническая, б -субокеаническая, в - субконтинентальная , г - континентальная, д -континентальная повышенной мощности; 6 -осадочные бассейны, развивающиеся на фоне различных геодинамических напряжений (штриховая линия - границы между суббассейнами одного бассейна, утолщенный контур -бассейны с максимальным развитием галогенеза): а - растяжения, деструкции (рифтогенная группа бассейнов и суббассейнов), б - проседания, активного прогибания, в - сжатия с локальным растяжением (орогенная группа), г -активизации с рассеянной деструкцией и (или) сжатием на фоне прогибания; 7 -общий интервал дискретного возникновения осадочных бассейнов данного геодинамического типа; 8 - резкое несогласие (часто структурное) в основании или кровле осадочного бассейна (а), то же в его части (б); 9 - предрифтовая активизация; 10 - геохимические типы галогенсодержащих бассейнов: а -сульфатно-кальциевый, б - галититовый, в - хлоридно-калиевый, г - сульфатно-калиевый, д - пестрого состава, часто сульфатно-натриевый, содовый; 11 -наличие в осадочном бассейне красноцветных (а), высокоуглеродистых (б) , биогермных разного масштаба (в) комплексов; 12 - типы или серии вулканитов, формирующихся субсинхронно осадконакоплению в пределах седиментационных бассейнов и их обрамлений (утолщенным знаком показаны вулканиты, непосредственно участвующие в строении галогенсодержащих бассейнов): а-базальтовые толеитовые (океанические), б-трапповые, ?-щелочно-базальтовые, г-бимодальные щелочно-базальтово-риолитовые, д, е - известково-щелочные нормальной щелочности (д) и повышенной щелочности (е), ж - кислые, з -щел очно-ультраосновные с карбонатитами, и - л - развитие слабое (и), локальное (А:), на смежных территориях (л), м - отсутствуют; 13 - подстадии рифтовой стадии: К. Р. - континентального рифта, М.Р. - морского рифта, М.О. -микроокеаническая. (Кемпендяйский, D3); Амадиес (R3, ); Высокого Атласа (Т2.3 ) (рис. 2.2-2.6). В качестве самостоятельных типов рассматриваются две генерации рифтогенных структур, различающиеся длительностью перерывов между временем их заложения на континентальной коре и временем завершения предшествующего формирования самой коры. Первый тип (1) - "ранние" генерации, развитие которых следовало непосредственно после времени становления континентальной коры, второй (2) - "поздние", отделенные от него одним или несколькими тектоническими циклами (см. рис. 2.1). В геоструктурах земной коры рифтам первого типа отвечают комплексы доплитных рифтов в основании чехлов платформ (раннеавлакогенные - древних, тафрогенные - молодых), комплексы эпиороген-ных (эпиколлизионных) рифтов складчатых областей, грабеновые фации (постколлизионные генерации) в основании комплексов некоторых пассивных окраин. Рифтам второго типа отвечают комплексы выполнения синплитных рифтогенных систем (иначе: ортоплатформенные, внутриплитной активизации), а также грабеновые фации в основании комплексов пассивных окраин, синхронных плитным комплексам платформ.
Поскольку внутриконтинентальные рифты имеют для галогенеза большое значение, проведено их дополнительное деление с учетом стадиальности развития, полноты раскрытия и геоструктурного положения (рис. 2.1; табл. 2.1). Стадиальность развития рифтогенных структур рассматривалась многими авторами ([49, 50, 75, 109, 114, 144-146, 188, 215, 242] и др.). Приводимые авторами градации, различаясь в деталях, в целом намечают единую схему. Прослеживаются три этапа: предрифтовой активизации, рифтовый и пост(или меж)рифтовый. Для предрифтового этапа депрессионные структуры и отвечающие им осадочные бас-сейны не характерны. С рифтовым этапом связаны наиболее масштабные депрессионные структуры и все бассейны рассматриваемого типа. К пострифтово-му этапу отнесены бассейны надрифтовых впадин (следующего геодинамического типа J). В рифтовом этапе, основном для галогенеза и осадконакопления в целом, выделено 3 стадии [144, 215]: I - собственно рифтовая (заложения или регенерации), в свою очередь включающая три подстадии (континентального рифта, морского рифта и микроокеаническую или красноморскую); II - проседания (синеклизная, эпирифтовая); III - инерсионная (орогенная). Эволюционной последовательности стадий отвечает вертикальный ряд одноименных суббассейнов: собственно рифтовые, 1а и 2а, проседания, 16 и 26 и инверсионные или ороген
Сдвиговые бассейны в пределах континентальных рифтогенных систем (иначе: присдвиговые впадины, сдвиговые участки или отрезки рифтогенных систем). Являются закономерными элементами современных рифтогенных систем (бассейн Мертвого моря - Афро-Аравийской, Солтон-Си - Калифорнийской), где связаны с локальным проявлением напряжений растяжения и возникновением тектонических зияний [158]. По-видимому, представляют неотъемлемый и распространенный элемент также и палеорифтогенных систем, однако их опознание в палеообстановках затруднено, а палеопримеры единичны.
Серная группа
Одной из особенностей онтогенеза соляных тел, отличающих их от других осадочных образований, является резко сокращенный интервал физико-химических и тектонических условий их сохранения in situ - в нормально стратифицированном залегании, среди вмещающих их комплексов. Помимо эрозионных факторов, действующих в зоне гипергенеза и для высокорастворимых солей гораздо более значимых, чем для любых других типов осадочных пород, еще важнее для солей роль глубинно-тектонических воздействий. Последнее связано с "кинетическими" особенностями солей, обусловленными их относительной легкостью и высокой пластичностью, особенно при повышенных температурах. По мере погружения солей и (или) роста тектонических напряжений происходит га-локинетическое (диапировое) восходящее "всплывание" и (или) тектонический сублатеральный вынос основной их массы из зон, где остальные типы пород остаются на месте, хотя и деформируются и подвергаются другим изменениям (вплоть до метаморфических). Поскольку тектоническим воздействиям обязан также вывод солей в зону гипергенеза (и палеогипергенеза), то их итоговая сохранность или несохранность in situ полностью зависят от характера постгалогенной истории данного участка земной коры.
Благодаря этому (и вопреки прослеженной связи процессов накопления соли как раз с активными палеообстановками), полная сохранность значительных соляных масс in situ ограничивается теми участками земной коры, где геодинами Ї37 ческая активность в течение всего времени после соленакопления была выражена слабо. Иначе говоря, она возможна только в разрезах, не деформированных совсем или слабо, т.е. сформированных в последний этап геодинамической активности, пережитый данным блоком, ставшим после этого стабильным. По-видимому, правомерно заключить, что палеогеодинамический анализ условий соленакопления невозможен без учета условий солесохранения.
По возможностям сохранения солей на месте первоначального накопления в зависимости от тектонической судьбы в постгалогенное время в общей геодинамической истории осадочных бассейнов Земли можно условно выделить три крупных этапа (и отвечающие им возрастные группы бассейнов).
I. Современный или неогеодинамический (в основном новейший геологический этап). Соляные толщи образуются в составе осадочных бассейнов, еще не завер шивших своего формирования, т.е. контролируемых геодинамическими обста новками, продолжающими свое развитие и не испытавших постседиментацион ньгх деформаций. Сохранность солей хорошая (часто полная), хотя уже здесь не редки интенсивные галокинетические, а порой тектонические осложнения.
II. Палеогеодинамический - фанерозойский (от верхнего венда до новейшего). Соляные толщи входят в состав осадочных бассейнов, возникших в палеоэпохи тектонической активности и перекрыты комплексами относительно спокойных эпох, не содержащих соляных масс. Степень сохранности солей в осадочных раз резах фанерозоя (т.е. процент ее сохранившихся масс от суммы накопившихся) убывает в обратной зависимости от активности постгалогенной геодинамической истории.
III. Протогеодинамический - докембрийский. Поскольку прчти все осадочные комплексы (за исключением некоторых рифейских, находящихся в глубоко по груженных частях авлакогенов древних платформ) сильно деформированы, а час то и гипергенно преобразованы, то возможность и вероятность сохранения в них соляных толщ ничтожно малы, а часто и просто отсутствуют.
Достоверность и полнота информации, получаемой от наблюдаемых (сохранившихся) соленосных комплексов каждой из групп, об исходных масштабах (объемах) и геодинамических обстановках соленакопления существенно различаются. Комплексы первой группы несут прямую адекватную информацию (хотя порой далеко не полную еще не сформировавшуюся); комплексы второй - прямую, но количественно весьма искаженную, занижающую общие исходные масштабы соленакопления, при этом за счет главным образом подвижных областей, и завышающую в итоге исходную относительную значимость соленакопления в пределах стабилизированных регионов; третьи содержат почти исключительно косвенную информацию, прямые же данные очень ограниченны и количественно недостоверны.
С учетом сказанного проследим конспективно важнейшие особенности геодинамической позиции и истории соленакопления современного и фанерозой-ского этапов. Очень важный вопрос о докембрийском галогенезе, требует специального, гораздо более детального обсуждения и в работе не рассматривается.
Итак, к современным (с точки зрения геодинамического развития) или неоге-одинамическим галогенсодержащим бассейнам, мы относим все осадочные бассейны, в которых аккумуляция осадков в характерном для них геодинамическом режиме еще не завершилась и за время существования этого режима реализовался ранее (однажды либо многократно) или (и) реализуется ныне процесс галогенеза . С таких позиций к современным относится большинство бассейнов новейшего тектонического этапа. Для обозначения собственно современных процессов галогенеза мы используем термин современный галогенез (s. str.).
В разрезах современных галогенсодержащих бассейнов (как и осадочных бассейнов любых других типов) можно выделить два элемента. Верхний - собственно седиментационный бассейн с морским, озерным или субаэральным осад-конакоплением. Нижний - аккумулятивное осадочно-породное тело, отвечающее уже заполненной части депрессионной палеоструктуры. Если "бассейн только начал формироваться в данной геодинамической обстановке, то его нижний элемент может практически еще отсутствовать. В принципе возможна и обратная ситуация: может оказаться не выраженным верхний элемент, например, когда бассейн переживает фазу перерыва в осадконакоплении. Очевидно, что проявления современного (s. str.) галогенеза соотносятся с верхним элементом бассейнов, а уже сформированнные галогенные комплексы - с нижним.