Учебное пособие для студентов геологических специальностей высших учебных заведений

МИНСК

БГУ

ВВЕДЕНИЕ

Учение о геологических формациях (син.: учение о геоформациях, геогенерациях, формациология, геоформациология, формационный анализ) – новая ветвь геологических знаний, получившая наибольшее развитие в Советском Союзе. Оно принадлежит к пограничным научным дисциплинам, возникшим на стыке разных наук, в данном случае на стыке литологии, петрографии, палеогеографии, учения о полезных ископаемых, изучающих горные породы и условия их образования, и тектоники, изучающей строение и формирование земной коры. Истоки учения восходят ко второй половине восемнадцатого столетия, но в качестве самостоятельной научной дисциплины оно начало оформляться в тридцатые и окончательно оформилось в пятидесятые годы прошлого века. Толчком к его развитию послужило составление Тектонической карты СССР как основы выявления закономерностей размещения полезных ископаемых. Выяснилось, что представить геологическую структуру обширной территории с помощью понятий «минерал» и «порода» просто невозможно. Вольно или невольно на карте стали вырисовываться геологические тела более крупного ранга, надпородного уровня организации, которые получили названия формаций, рядов формаций и комплексов формаций. В результате родилась новая наука – учение о геологических формациях. У истоков современного учения о формациях стояли тектонисты Н.С.Шатский и Н.П.Херасков, которые явились основоположниками парагенетического (петрографического или структурно-вещественного) направления в изучении формаций. Они определяли формации как естественные комплексы (сообщества, ассоциации) горных пород, отдельные члены которых (породы, пачки пород, свиты, отложения) парагенетически связаны друг с другом как в латеральных направлениях, так и в вертикальной стратиграфической последовательности (Шатский, 1945, 1952, 1960; Херасков, 1964). Они, также как и многие другие тектонисты (В.В.Белоусов, А.В.Пейве, В.Е.Хаин и др.), главным в их формировании считали тектонический фактор и полагали, что каждая формация отвечает известной стадии развития определенной структурной зоны, что делает формационный анализ одним из основных методов геотектоники. Одновременно с парагенетическим, преимущественно литологами (Д.В.Наливкин, Ю.А.Жемчужников, Г.А.Иванов, Н.М.Страхов, Л.Б.Рухин, В.И.Попов, Н.Б.Вассоевич, Г.Ф.Крашеннинников, П.П.Тимофеев и др.), развивается генетическое (фациально-генетическое) направление изучения формаций, в котором формация определяется как генетическое сообщество фаций или генетических типов отложений, устойчиво образующихся на более или менее обширном участке земной поверхности при определенной физико-географической обстановке, тектоническом и климатическом режиме. Как было признано на совещании по геологическим формациям, организованном ВСЕГЕИ в мае 1968 г., парагенетическое и генетическое направления дополняют друг друга и являются этапами исследований формаций.

Вторая половина прошлого века является временем расцвета учения о геологических формациях в СССР. Было проведено много всесоюзных и региональных конференций, совещаний и семинаров по различным проблемам учения о геологических формациях, опубликовано большое количество статей в сборниках и в периодической печати, значительное количество монографий по отдельным видам формаций и формациям ряда регионов, составлены формационные карты для всей страны и для отдельных регионов. Формационный метод исследований стал непременным элементом геологических исследований на всех стадиях работ, в том числе при составлении прогнозных карт на различные виды полезных ископаемых и при их поисках. Было опубликовано ряд обобщающих работ типа учебных пособий или монографий, приближающихся к ним по своей структуре. Все это привело к оформлению учения о геологических формациях не только как новой науки в комплексе геологических наук, но и как новой научной дисциплины, преподаваемой на геологических факультетах университетов и институтов.

В настоящей работе наряду с рассмотрением общих проблем учения о геологических формациях описаны осадочные, магматические, метаморфические и гидротермальные формации. Однако основное внимание уделено осадочным формациям, поскольку «с ними связана наибольшая часть полезных ископаемых, необходимых промышленности и сельскому хозяйству: все энергетическое сырье (уголь, нефть, газ, горючие сланцы), хлоридные, сульфатные и карбонатные соли, сырье для основной химической промышленности; фосфориты и калийные соли, большая часть строительных материалов, огнеупоров, керамического, стекольного сырья и флюсов; промышленные руды железа, марганца и алюминия более чем на 90% имеют осадочное происхождение; преимущественно в осадочных породах наблюдаются промышленные концентрации ряда важнейших элементов: ванадия, молибдена, никеля, кобальта, серы, радиоактивных элементов, частично также меди, свинца, цинка и др., а также россыпные месторождения металлов» (Решение…, 1959).

Учение о геологических формациях – наука, которая изучает строение земной коры на уровне геологических формаций – природных ассоциаций горных пород.

Чтобы лучше понять, что представляет из себя формация как обьект изучения, и место учения о геологических формациях в комплексе геологических наук, следует обратиться к концепции иерархии уровней организации вещества (Драгунов и др., 1974; Забродин и др., 1986).

Базовым уровнем организации вещества являются кварки, из которых состоят элементарные частицы. Следующими уровнями организации вещества являются элементарные частицы, а затем атомы, химические элементы, которые можно рассматривать как парагенезы (закономерные сочетания) элементарных частиц. Эти уровни организации вещества изучает такая фундаментальная наука, какой является физика. Следующим уровнем организации вещества являются химические соединения, молекулы, в том числе природные химические соединения – минералы, как парагенезы химических элементов, атомов. Этот уровень изучают химия и минералогия. Минеральный уровень организации вещества является первым геологическим уровнем организации. Более высокий геологический уровень организации вещества – породный. Породы являются парагенезами минералов и их изучают петрология и литология. Далее следуют надпородные геологические уровни организации вещества. В.И.Драгунов и др. (1974), В.Ю.Забродин и др. (1986) выделяют один надпородный уровень организации вещества – уровень формаций (геогенераций) или геоформаций. Представляется, что есть все основания разделить надпородный уровень организации вещества на три надпородных подуровня: подуровни фаций, генетических типов отложений и формаций. Фации являются парагенезами пород, генетические типы отложений – парагенезами фаций, а формации – парагенезами генетических типов отложений. Соответственно фации изучает учение о фациях, генетические типы отложений – учение о генетических типах отложений, формации – учение о формациях. Следующий уровень организации вещества – структурный, он включает геокомплексы. Этот уровень организации вещества изучают структурная геология и тектоника. Уровень геокомплексов можно подразделить на три подуровня: структурные этажи, структурные комплексы и структурные мегакомплексы. Завершающий уровень организации вещества – уровень геосфер (земная кора, мантия, ядро). Этот уровень изучают тектоника и геофизика. Далее следуют уровни организации вещества: Земля как планета, солнечная система, галактика, метагалактика, которые изучают астрономия и космология.

Таким образом, учение о геологических формациях имеет свой объект исследований: геологические формации, который занимает вполне определенное место в иерархии геологических уровней организации вещества и является высшим надпородным подуровнем.

Тем не менее, полной ясности с этим объектом исследований нет, поскольку среди исследователей нет единства в понимании формаций. Формации рассматриваются и как парагенезы пород и как парагенезы фаций и как парагенезы генетических типов отложений. Если рассматривать формации как парагенезы пород, как это делали Н.С.Шатский (1939, 1945, 1954, 1955), Н.П.Херасков (1952) и др., следует выделять один надпородный уровень организации вещества – формационный. Если рассматривать формации как парагенезы фаций, как это делали Ю.А.Жемчужников (1948, 1955), В.Е.Хаин (1950, 1959, 1973), Л.Б.Рухин (1953, 1961), П.П.Тимофеев 1970, 1977) и др., то в этом случае необходимо выделять два подуровня организации вещества: фациальный и формационный. Если же считать формацию парагенезом генетических типов отложений, как делают Г.Ф.Крашенинников (1962), В.Т.Фролов (1984), В.Е.Хаин (1995) и др., то следует выделять три надпородных подъуровня организации вещества: фациальный, генетических типов и формационный. Очевидно, последний подход наиболее верный. Следует отметить, что, по мнению Н.С.Шатского, формации являются самыми крупными таксономическими единицами осадочной оболочки в ряду: горная порода – генетический тип отложений – формация. Если это так, то формацию он должен был рассматривать как парагенез генетических типов отложений, а не горных пород. При этом необходимо обратить внимание на то, что определение формации как парагенеза пород он рассматривал как метод выделения формаций. Л.Б.Рухин (1961) определял формации как парагенезы фаций, но он не выделял генетических типов отложений, а выделял макрофации, которые по объему соответствуют генетическим типам отложений. В.Е.Хаин шел от определения формаций как парагенеза фаций (1950, 1959, 1973) к их пониманию как парагенеза генетических типов отложений (1995).

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.