Министерство образования РФ Томский политехнический университет Институт природных ресурсов Основы литолого-фациального анализа основные методы и результаты исследований

Лекция 9 Литолого-фациальный анализ Структура лекции: 1. Понятие термина «фация» 2. Основные принципы бифациального анализа 3. Основные принципы литолого-фациального анализа 4. Генетическое значение структурных признаков 2

Умер, сраженный любовью к камням… В 1836 г. 22-летний А. Грессли привел в систему результаты своих наблюдений и исследований и начал писать книгу «Геологические наблюдения юрских отложений», в которой впервые и развил представления о фациях. К этому времени он собрал уникальнейшую коллекцию юрских окаменелостей. Понятие фация в 19 веке (1838–41) ввел швейцарский ученый Аманц Грессли, что означает Участок любого слоя одновозрастных пород, отличающийся от соседних по петрографическому составу и ископаемым остаткам. Он ввёл в геологию также понятие фациального анализа, в основе которого лежало сравнение отдельных видов отложений. Этот анализ стал весьма эффективным методом исследования в различных областях геологии.

Разные исследователи вкладывали в него свое представление и содержание. Среди них отмечаются два крайних взгляда на определение фации. 4 В первом случае фация - это часть слоя со своими литологическими и палеонтологическими особенностями, которые называют фациальными признаками. Во втором случае фация - это физико- географические условия, которые определяют неорганические и органические процессы на данном участке в данное время, т.е. фация - это единица ландшафта.

Наиболее оптимальным представляется следующий подход к определению - Фация это физико-географические условия или обстановки, отраженные в осадке. 5 Фации принято подразделять по физико- географическим условиям на морские, переходные и континентальные.

Фации геологического прошлого определяют по горным породам и ископаемым окаменелостям, содержащихся в них. Отсюда, метод восстановления палеогеографических обстановок называется фациальным анализом. В основе этого метода лежит принцип актуализма. 6

7 Суть метода актуализма по представлениям одного из его основоположников Ч. Лайеля заключается в том, что современные явления есть ключ к познанию таких же процессов в прошлые эпохи. Например, наблюдая деятельность современных вулканов, геологи могут восстановить картину древнего вулканизма. Но такой подход может привести и к ошибкам, если его применять механически, без учета эволюционных изменений происходивших в ходе длительного развития земной коры и её поверхности.

Поскольку основой для фациального анализа является изучение горных пород и ископаемых организмов, его подразделяют на биофациальный и литолого- фациальный. 8 Основой для проведения бифациального анализа служат ископаемые организмы и следы их жизнедеятельности. Отмечается, что основными условиями обитания организмов в море являются: соленость, температура, свет, газовый режим, глубина, движение воды или гидродинамика, состав грунта. Каждый из этих факторов отражается в морфологии организма (размеры раковины, её скульптура, толщина и т.п.), в многообразии видов, влияет на расселение организмов по площади водоёма.

В бифациальном анализе по облику ископаемых остатков можно с определенной степенью достоверности определить палеогеографические условия на определенный период времени. Биофациальный анализ начинают с определения характера захоронения ископаемых остатков. Они бывают двух типов: 9 Ископаемый биоценоз - захоронение на месте обитания самих организмов. Танатоценоз - место захоронения удалено от места обитания.

Тип захоронения определяется по сохранности органических остатков, их ориентировке, сортировке и видовому комплексу. Признаками танатоценоза при переносе являются: разрушение скелетных элементов, сортировка особей по размеру и весу, ориентировка скелетных элементов и т.п. Наиболее важен для бифациального анализа - ископаемый биоценоз, по которому восстанавливают условия обитания. 10

Литолого-фациальный анализ опирается на определение фаций по вещественному составу и по структурным и текстурным признакам пород. Вещественный состав осадочных пород дает информацию о составе источника обломочного материала (определяется по составу обломков в породе), о среде формирования (биогенные или хемогенные осадки), климатических условиях (угленакопление или коры выветривания) и т.д. 11

Существуют минералы-индикаторы среды и климата. Индикаторами морской среды и определенных интервалов глубин являются минералы - глауконит, железо-марганцевые конкреции, фосфорит и т.д. Индикаторами климатов являются соль и гипс, торф и уголь, гидроокислы Fe и Al и т.д. 12

Структуры и текстуры осадочных горных пород 13 Структура – это особенности строения породы, которые определяются размером, формой, степенью однородности составных частей, а также количеством, размером и степенью сохранности органических остатков. Элементы структуры породы формируются на протяжении всех этапов образования и жизни породы. Структуры обломочных пород определяются главным образом размером и отчасти формой слагающих их частиц.

Классификация обломочных пород Группы обломочных пород Наибольшие поперечные размеры обломков, мм Рыхлые породы Сцементированные породы сложенные обломками остроугольным и и угловатыми окатанные остроугольным и и угловатыми окатанные Грубо- обломочные > 100Глыбы Валуны Брекчии Конгло- мераты Щебень Галечник 10-1Дресва Гравий Граве- литы Песчаные 1-0,1Пески Песчаники Алеври- товые 0,1-0,01Алевриты Алевролиты Пелитовые < 0,01Глины Аргиллиты 14

Для осадочных пород химического происхождения структуры различают по тем же признакам. В этих породах, возникших путем выпадения из растворов, кристаллизации и перекристаллизации, величина зерен сравнительно легко меняется. Напротив, форма зерен обусловлена здесь свойствами самого минерала, условиями его возникновения и роста и потому является особенно важной. 15

Структура хемогенных пород Структура Размер зерен, мм Морфологические особенности грубозернистая более 1,0 Зерна представляют собой выделяющиеся макроскопически кристаллы крупнозернистые 1,0 - 0,5 Зерна хорошо видны макроскопически среднезернистые 0,5 - 0,1 Зерна плохо видны макроскопически, но в шлифе имеют вид заметных кристаллов мелкозернистые 0,1 - 0,05 Макроскопически зерна не видны, в шлифе различимы, порода однородна тонкозернистая 0,05 – 0,01 Макроскопически порода однородна, с землистым или раковистым изломом. В шлифе отдельные зерна частью не различимы, даже при сильных увеличениях, так как, перекрываясь, сливаются друг с другом. пелитоморфная менее 0,01 Микроскопически и макроскопически порода совершенно однородна 16

Структуры органогенных пород Осадочные горные породы органогенного генезиса имеют органогенную структуру. В этих породах, как и в породах предыдущей группы, большое значение имеет форма составных частей, которая обусловливается характером организмов. Среди пород этой группы различают структуры: криноидные, коралловые, пелециподовые, мшанковые, фораминиферовые, водорослевые, смешанные и т. д. 17

В зависимости от сохранности обломков в породе выделяют структуры: биоморфная - хорошая сохранность органических остатков. По размеру компонентов они могут быть очень различными в зависимости от организмов от очень крупных (кораллы) до мельчайших (диатомеи); детритусовая (детритовая) - порода сложена обломками скелетов организмов. В свою очередь среди пород с детритусовой структурой различают: 18 Крупнодетритусовые - слагаются не окатанными обломками, часто хорошо заметными простым глазом и легко определимыми под микроскопом. Размеры обломков -от нескольких миллиметров примерно до 0,05 мм. Мелкодетритусовые - слагаются мельчайшими обломками организмов (обычно от 0,05 мм и мельче), неразличимыми простым глазом и в большей части не определимыми под микроскопом в шлифе. Органогенно- обломочная структура отличается тем, что обломки раковин большей частью хорошо окатаны и почти одинаковой величины (0,5 0,1 мм).