Геолого-стратиграфические методы

Литологический метод расчленения разрезов заключается в выделении пачек и слоёв, более или менее однородных по вещественному составу, структурно-текстурным признакам, наличию включений, цвету, остаткам фауны и флоры. Затем в разрезах отмечаются наиболее заметные, отличные от других слои и пачки, которые узнаются в различных обнажениях и скважинах. Такие слои называются маркирующими. Ими, например, могут

быть пласты желваковых фосфоритов, прослои туфов или вулканитов, ракушники, угли.

По маркирующим горизонтам (слоям) можно расчленять, сопоставлять разоб-щённые разрезы, прослеживать границы выделенных стратиграфических подразделений (рис. 1.1, I-III).

Но этот метод имеет ограничения. На значительных расстояниях одна и та же литологическая толща может последовательно менять свой возраст согласно принципу Н.А. Головкинского. Это бывает связано со сменой обстановки осадконакопления. Так при углублении бассейна мелководные осадки будут перемещаться вслед за береговой линией, и становиться всё моложе (рис. 1.1, IV). Ведь одновозрастны только те осадки, которые отлагались вдоль существующих в каждый момент зон седиментации параллельно береговой линии. Иногда молодые образования залегают ниже древних, что характерно для четвертичных и реже неогеновых отложений (рис. 1.1, V).

К литологическому относится и минералого-петрографический метод, когда пачки и слои сравниваются по минералогическим ассоциациям, степени диагенеза катагенеза, метаморфизма. Стратиграфические подразделения, установленные на основе литологического изучения пород, называются литостратиграфическими, в отличие от таковых, выделенных по комплексам палеонтологических остатков и именуемых биостратиграфическими.

В основе структурного метода лежит идея об одновозрастности тектонических движений на больших расстояниях. Осадочные толщи, накопившиеся на дне морских бассейнов и суше, в результате геодинамических процессов сминались в складки, поднимались вверх, интрудировались магматитами, размывались, а затем могли вновь погружаться (рис. 1.1, VII-XI). При этом формировались поверхности несогласий. Это естественные рубежи, по которым расчленяются разрезы. Затем сопоставляются толщи, занимающие одинаковое положение по отношению к поверхностям несогласий. Последние позволяют расчленить разрезы, так как являются реперами, по которым проводится сопоставление соседних разрезов. Толщи, заключённые между одинаковыми поверхностями несогласий, рассматриваются как одновозрастные. В некоторых руководствах метод фигурирует в качестве метода структурных этажей. Особенно он продуктивен при изучении докембрийских толщ, где отсутствуют ископаемые органические остатки. Вместе с тем имеется опасность сопоставления толщ, образовавшихся в разные этапы. По этой причине этот метод не используется для удалённых друг от друга регионов.

При исследованиях немых толщ нередко используется ритмостратиграфический метод для выявления закономерностей чередования различных осадочных пород в разрезах, где часто наблюдается повторение определённой последовательности пород через более или менее равные по мощности промежутки. Такая ритмичность, или цикличность, характерна для многих осадочных толщ, например угленосных, флишевых, соленосных толщ, ленточных глин. Метод основан на той же идее одновременности тектонических движений. Мощность циклов разных порядков от нескольких миллиметров до десятков и даже сотен метров, а продолжительность формирования ритмов – от года до миллионов лет. Нередко в одной и той толще мелкие циклы объединяются в более крупные. Эта иерархия циклов используется при построении схем сопоставления разрезов.

Климатостратиграфический метод предполагает использование детальных палеоклиматических реконструкций для стратиграфического расчленения и межрегиональной корреляции осадочных образований. Наиболее эффективен этот метод для плиоценовых и четвертичных отложений, но может использоваться и для более древних пород тех эпох и периодов, которые характеризовались быстрой сменой контрастных климатических условий. Каждый цикл характеризуется определенным, ему свойственным распределением тепла, влаги и ландшафтных условий, которые отражаются на составе органического мира, особенностях денудации, аккумуляции осадков. Эмпирическим путём показано, что во времени каждый из параметров климата изменяется по волнообразной кривой, где пики температур предшествуют максимумам и минимумам увлажнения, а каждый климатический цикл состоит из четырёх стадий: тепло-сухо, тепло-влажно, холодно-влажно, холодно-сухо. Эти стадии объединяются в две полуволны: тёплую и холодную с одной стороны, влажную и сухую – с другой.

Климатический и тектонический режимы влияют на процессы осадконакопления, что отражается на минеральном составе и геохимических особенностях отложений, наличии в них фауны и флоры. Особенно ярко и отчётливо климатические воздействия проявляются в континентальных и мелководно-морских осадочных образованиях, возникших в условиях спокойного тектонического режима, а тектонические воздействия наиболее проявлены в подвижных поясах. Поэтому климатостратиграфические методы чаще используются для расчленения платформенных образований.

Каждому климатическому циклу с двумя полуволнами и четырьмя стадиями в разрезе отвечает определённый седиментационный цикл, представляющий хорошо картируемое геологическое тело. Климатические циклы не только фиксируются в составе осадков, но и устанавливаются по изменению содержащихся в них спорово-пыльцевых комплексов, видового и родового состава растительности, изменчивости растительных ассоциаций и фаунистических комплексов и их геохимических особенностей, на основе которых определяются температурные условия среды обитания организмов.

Климатические события из-за периодических воздействий внешних факторов и от изменения земных климатообразующих факторов обладают многомасштабностью ритмических изменений, а, следовательно, ритмами различной мощности. Это позволяет более детально расчленять и сопоставлять многие стратоны фанерозоя.

Методы событийной стратиграфии основаны на выделении и прослеживании таких событийных отложений, как турбитиды, т.е. образования связанных с землетрясениями мутьевых потоков, темпеститы – отложения штормов, инундиты – наводнений, а также на восстановлении эрозионных и седиментационных событий. Среди морских отложений эрозионные события хорошо фиксируются по появлению образований твердого дна (хардграундов). Последние так же, как и штормовые осадки, появляющиеся периодически в разрезе, позволяют осуществить стратиграфическое расчленение толщ. Этой же цели служит выделение слоёв, обогащённых вулканическим материалом (тефрахронология). Разнос пепла на большие расстояния после извержений и обогащение пирокластическим материалом определённых слоёв даёт возможность провести региональную корреляцию, тем более, что пеплы хорошо датируются трековым методом.

Метод изучения взаимоотношений с магматическими породами позволяет выявить последовательность образования горных пород. При определении относительного возраста слоистых вулканических и вулканогенно-осадочных пород применяют общие принципы стратиграфического расчленения и корреляции, так как по характеру залегания и взаимоотношению с осадочными породами они не отличаются от последних. Возраст вулканитов определяется исходя из возраста подстилающих и перекрывающих осадочных пород, содержащих ископаемые органические остатки.

Сложнее определить возраст интрузивных пород. В большинстве случаев интрузивные тела прорывают осадочные толщи и могут располагаться между слоями вмещающих пород или прорывать их. В последнем случае возраст интрузивных пород будет моложе возраста вмещающих осадочных пород. Но тем самым можно установить только нижний предел геологического возраста магматитов. Для более точного определения возраста необходимо исследовать участки, где кровля интрузивного тела перекрывается осадочными или вулканогенно-осадочными породами, возраст которых известен. Когда на контакте между интрузивными и осадочными породами отсутствуют признаки контактного метаморфизма, то возраст интрузивного тела будет определяться интервалом между возрастом прорываемых пород и возрастом пород, перекрывающих интрузив (рис. 1.1. VI). Нередко этот интервал оказывается весьма широким, и тогда приходится прибегать к радиометрическим методам исследований.