Генетические комплексы и особенности региональной стратификации

Как известно, биостратиграфические методы, анализ палеомагнетизма и использование различных физических методов абсолютного и относительного датирования отложении, сами по себе не могут обеспечить выделения естественных этапов геологического развития крупных территорий. Для этой цели важнее литологофациальный и геоморфологический методы, позволяющие обособлять единые тектоно-климатические этапы в образованиях бассейнового, террасового и покровного генетических комплексов.
Принципиально возможен двоякий подход к естественно-исторической периодизации осадочных образований. Одно направление формационное. Оно заключается в выделении комплексов пород, которые отвечают главным фазам геотектонического цикла развития регионов в определенном режиме (геосинклинальном, платформенном, орогеническом и др.). Другое направление стратиграфическое. С его помощью разделяются толщи, соответствующие более мелким тектоно-климатичеоким этапам, которые являются общими для областей с различным режимом развития. При этом следует помнить, что практически все естественные геологические границы “скользят” во времени, т.е. не идеально изохронны на обширных территориях. Ho величины такого “скольжения” различны у границ разной природы. Формационные границы отличаются большим, чем стратиграфические, диапазоном возрастного “скольжения”. Вкрест крупных прогибов и при переходе из одного региона в другой формационные границы нередко как бы “секут” границы стратиграфические. Поэтому детально разработанная стратиграфия позволяет датировать величину изохронности формаций и тектонических режимов.
Обособление формационных литокомплексов имеет целью наметить однотипные этапы развития разновозрастных структурных форм в пределах области с одинаковым режимом тектонических движений. Разновозрастность формационных подразделений, определяя региональную неоднородность строения тектонических структур, отражает региональную же специфику развития эндогенных процессов.
Обособление стратиграфических литокомплексов преследует цель наметить общие (единые) этапы развития региональных структур, опираясь на упорядоченность периодизации тектонических движений и климатических изменений.
Следовательно, формационные и стратиграфические подразделения находятся в противоречивых (диалектических) соотношениях. Они смыкаются, когда дело идет о периодизации тектонических движений одного участка, и расходятся, когда рассматриваются неравномерно рассматривающиеся структуры. Использование анализа тектоно-климатической этапности позволяет увязать между собой формационную и стратиграфическую периодизацию геологической истории.
Поскольку палеогеографические изменения находят определенное отражение в развитии органического мира, принципиально возможна увязка тектоно-климатической этапности с этапностью палеобиологической.
Эти принципиальные позиции являются исходными для разработки конкретных методов выделения этапов при различных палеореконструкциях.
Одной из главных сложностей в стратиграфическом обеспечении обособления палеогеографических и палеотектонических этапов являются различия в форме проявления тектоно-климатических этапов в образованиях бассейнового, террасового и покровного генетических комплексов. В бассейновом комплексе олигоцен-неогеновых отложений и покровного комплексе четвертичные отложений ярче выражены и легче прослеживаются различные литологические проявления климатического фактора. Соответственно подбираются подходящие частно-литологические методы корреляции. В террасовых четвертичных образованиях, напротив, отчетливее видны проявления тектонического фактора, фиксируемые геоморфологическими методами. Однако тектонически обусловленные наиболее крупные угловые несогласия и перерывы в бассейновом осадконакоплении, как правило, совпадают с рубежами климатических этапов, а климатические рубежи, проявляющиеся, например, в пульсациях ледников и изменениях растительности, близко совпадают в горных областях с границами тектонически обусловленных эрозионно-аккумулятивных циклов. Это позволяет обособлять единые этапы формирования областей воздымания и опускания, используя для корреляции не один считающийся универсальным метод, а частно-корреляционный подход. Правильно подобранные частные корреляционные методы дают возможность проанализировать такие черты строения отложений, которые отражают естественно обособляющиеся этапы тектоно-климагаческой периодизации геоморфологической истории рассматриваемой территории.
Некоторое возрастное “скольжение” выделенных таким образом стратиграфических границ свидетельствует о принципиальной возможности не полной синхронности коррелируемых региональных подразделений. Эта разновозрастность отражает, очевидно, реальную специфику тектоно-климатической периодизации геологической истории отдельных регионов. Сказанным обусловливается необходимость сохранения региональных стратиграфических схем даже при наличии сводной межрегиональной стратиграфической схемы. Следует, однако, отметить, что современные стратиграфические материалы в большинстве случаев не достаточно детальны, чтобы установить наличие и реальные размеры возрастного “скольжения” стратиграфических границ.
Корреляция отложений с учетом тектоно-климатической периодизации геологической истории открывает возможности для масштабного, т.е. циклического анализа региональных стратиграфических схем.
Следовательно, стратификация континентальных отложений опирается на климатогенные и тектогенные критерии. Ниже основные примеры относятся к среднеазиатским орогенам.
Седиментационные бассейны выполняются как субаквальными, так и субаэральными отложениями, формирование которых может происходить в существенно различных условиях. Это сказывается, главным образом, на проявлениях климатического фактора, которые выражены и в осадках глубоководных бассейнов. Ho во внутриконтинентальных областях такие бассейны обычно невелики, а осадки мелководных озерных и даже морских бассейнов например, олигоценового среднеазиатского (сумсарского) моря сохраняют климатогенные признаки (например, окраску и минералогический состав глин) почти также хорошо, как и осадки смежных субаэральных бассейнов. Поэтому климатогенные признаки важны для расчленения новейших отложений на континентах.
Цикличность наиболее ярко проявляется в изменениях интенсивности тектонических движений и в строении террасового комплекса. Цикличность бассейновых отложений выражается главным образом через приуроченность к рубежам крупных толщ важнейших перерывов в осадконакоплении и угловых несогласий и в меньшей мере через подобие строения самих толщ. Климатические циклы проявляются в аридных областях главным образом плювиальными импульсами на фоне прогрессировавших в позднем кайнозое похолодания и иссушения климата. И только в четвертичном периоде ярко выражена повторяемость — цикличность температурных колебаний.
Распространение осадков разных генетических комплексов меняется в первую очередь из-за обычной для орогенических эпох смены преобладания прогибаний на преобладание воздыманий, а во вторых, из-за существенного (на один-два порядка величин) увеличения скорости воздыманий. Рубеж первого процесса в средне-азиатских орогенах связан с началом антропогена (1,8 млн. лет), а рубеж второго — с началом плейстоцена (обычно около 0.5 млн. лет). Накопление толщ бассейнового генетического комплекса обычно резко превалировало в олигоцене, когда преобладали прогибания, а террасового и покровного комплексов — в плейстоцене, с которым часто связано общее воздымание территорий. Ранний антропоген отвечал при этом переходному этапу, когда площади всех трёх типов континентальной седиментации были соизмеримы. Это, однако, ещё не свидетельствует о соизмеримости объемов осадков различных генетических комплексов. Дело в том, что мощности разнородных осадков оставались существенно различными. Так максимальные мощности раннеантропогеновых толщ бассейнового генетического комплекса достигают километра, террасового — как правило, не превышают первых сотен метров, а покровного обычно не выходят за пределы нескольких десятков метров. Следовательно, при равном распределении площадей разных типов седиментации объемы одновозрастных осадков соответствующих генетических комплексов могут разниться на порядок величин.
Генетическая неоднородность разновозрастных осадков обусловила различие методики расчленения неогеновых и четвертичных отложений. Вопрос этот детально изучался на примере обширных горных и равнинных территорий Средней Азии и Казахстана.
Для расчленения континентальных олигоцен-неогеновых отложений бассейнового генетического комплекса ранее предлагались обобщенно-литологический, псефитовый (Н.Б. Вассоевич) и ритмостратиграфический (В.И. Попов и др.) методы. Однако ни один из них не позволил дать повсеместно единообразного расчленения этих отложений.
Тектонический фактор, обусловливающий прогрессирующую дифференциацию и контрастность структур и рельефа, сказывается в проявлении несогласий и в погрубении толщ вверх по разрезу. Ho фациальный тип возрастного "скольжения" приводит к значительной (десятки млн. лет) разновозрастности однотипных по составу толщ. Поэтому из тектогенных критериев важнее региональные несогласия.
Климатический фактор проявляется в изменениях физико-химической и ландшафтной обстановок осадконакопления. Он сказывается преимущественно на составе сингенетичных (аутигенных) минералов и окраске глинистых и пылеватых пород. По мнению И.Д. Зхуса, Ж. Милло и др., разделение разновозрастных глинистых пород по составу сопряжено с чрезвычайно большой трудностью выделения сингенетичных минералов из обычно генетически сложного минералогического состава глин, особенно в горных областях. Напротив, окраска континентальных глинистых пород — наиболее устойчивый и ярко выраженный климатогенный признак. Достаточно сказать, что в Тянь-Шане олигоценовые красноцветы при переходе от нормально морских фаций к континентальным меняют лишь оттенок. Например, как показал Н.М. Грамм, в Южной Фергане олигоценовые глины малиновых оттенков из морских раннеолигоценовых сумсарских слоев фациально замещаются глинами кирпичных оттенков из монотонно-красноцветной толщи низов массагетской свиты.
Весь стратиграфический материал из платформенных и орогенных областей Средней Азии и Казахстана позволяет утверждать, что границам главных разновозрастных толщ отвечают как тектогенные перерывы и несогласия, так и рубежи смены климатогенных окрасок. Это свидетельствует о совпадении тектогенных и климатогенных рубежей, т.е. о единстве тектоно-климатических этапов.
С помощью этих критериев, т.е. применения соответствующих частных корреляционных методов, удалось, например, во всех региональных стратиграфических схемах проследить толщи, отвечающие шести горизонтам межрегиональной стратиграфической схемы олигоценовых и неогеновых отложений Средней Азии и Казахстана. Принципиально важно то, что все кондиционные находки млекопитающих, палеомагнитные материалы и термолюминесцентные датировки подтверждают правильность литологических корреляций.
При расчленении плейстоценовых отложений террасового генетического комплекса Средней Азии анализировались этапы миграции сухих дельт (В.Н. Вебер), неодинаковая степень дислоцированности разновозрастных осадков (Н.П. Васильковский, Ю.А. Скворцов, С.С. Шульц), циклы эрозии и соответствующие им цикловые (С.С. Шульц и Ю.А. Скворцов) или региональные (Ф.Ф. Мужчинкин) террасы. Связь эрозионных фаз этих циклов с тектоническими импульсами принимается большинством исследователей. Как указывает Н.И. Маккавеев, ведущее значение тектонического фактора по сравнению с климатическим в развитии продольного профиля реки и формировании ее террас подтверждено гидрологическими наблюдениями и экспериментами. Прогрессивные представления о эрозионноаккумулятивных циклах, производных от циклов тектонических, позволили уже к началу 60-х годов создать четырехчленные региональные стратиграфические схемы Средней Азии и Казахстана, хорошо коррелирующиеся между собой с помощью геоморфологических методов. Это подтвердил ряд республиканских совещаний по корреляции региональных стратиграфических схем. Прослеживание террасовых уровней из региона в регион по сквозным долинам позволило предложить для плейстоценовых отложений более детальную (6-ти членную за счет двучленности двух этапов) межрегиональную стратиграфическую схему, датированную фаунистическими и археологическими местонахождениями.
Каждая региональная стратиграфическая схема плейстоценовых отложений, отвечающая бассейну осадконакопления (впадине) вместе с его областью питания или сноса (горным обрамлением), в свою очередь является схемой корреляции местных стратиграфических схем, которые отражают строение разреза отдельных структурно-фациальных зон. Строение впадин существенно зависит от расположения в них главных рек. Это сказывается в первую очередь на фациальном составе бассейнового генетического комплекса. При наличии крупной продольной водной артерии большинство исследователей (Н.П. Васильковский, К.В. Курдюков, O.K. Ланге, С.А. Несмеянов, В.И. Понов и др.) выделяют: 1) пролювиальные щебнисто-галечные конусы сухих дельт, 2) мелкоземистые придельтовые осадки, также относимые к пролювию и 3) песчано-глинистые или песчано-галечные осадки осевых аллювиальных равнин. Во впадинах, пересекаемых глубоко врезанными поперечными долинами, речные террасы узки, а аллювиальные отложения маломощны. Если же поперечные водотоки не врезаны, то при входе во впадину их террасы веерообразно разворачиваются, превращаясь в систему наложенных или вложенных друг в друга конусов выноса. Поэтому впадины, пересекаемые поперечными водотоками, практически нацело выполнены пролювиальными отложениями. Бассейновый генетический комплекс преобладает и во впадинах, занятых озерным водоемом.
Предгорные конусы выноса обычно располагаются на границе областей распространения бассейнового и террасового генетических комплексов. Участки вложения разновозрастных конусов относятся, к террасовому генетическому комплексу, а наложения их — к бассейновому.
Поскольку в процессе общего воздымания горной страны периферические части впадин “втягиваются” в поднятие, граница между бассейновым и террасовым генетическими комплексами постепенно смещается к центру впадин. Процесс этот не равномерен. Отмеченное выше резкое увеличение интенсивности тектонических движений и преобладание поднятий в антропогене привели к значительному увеличению контрастности рельефа и распространению плейстоценовой эрозии на большую часть не только межгорных и предгорных впадин, но и равнинных областей. В результате геоморфологический анализ террасового комплекса является ведущим методом корреляции континентальных четвертичных отложений и изучения этапов развития рельефа и тектонических структур.
Обособление покровного генетического комплекса требует расчленения террасовых чехлов и раздельной корреляции осадков, принадлежащих террасовому и покровному генетическим комплексам. Соответственно как при внутрирегиональной, так и при межрегиональной корреляции в качестве террасовых уровней следует рассматривать кровлю аллювия и фациально замещающих его отложений.
Детальное расчленение покровных образований ограничивается обычно отдельными разрезами на водоразделах и террасах. Их корреляция с разрезами террасовых образований разработана слабо. Ho ряд палеогеографических данных (например, формирование эрозионных врезов и почв в плювиальные эпохи) свидетельствует о реальности выделения общих стратиграфических подразделений, естественно обособляющихся в террасовых и покровных образованиях.
Материалы по среднеазиатскому плейстоцену и голоцену однозначно свидетельствуют о том, что древние почвы, торфа и обогащенные гумусом и углистым материалом культурные слои стоянок каменного века обычно синхронны наиболее важным стратиграфическим рубежам в террасовом генетическом комплексе или чуть моложе их. В других регионах соотношения могут быть иными.
Сопоставления схемы расчленения плейстоценовых покровных отложений с межрегиональной стратиграфической схемой образований террасового генетического комплекса Средней Азии и Казахстана позволяет сделать некоторые выводы, полезные и для других областей, во всяком случае, аридных.
Первое, на что следует обратить внимание в данном сопоставлении, это — соответствие числа педокомплексов числу эрозионно-аккумулятивных циклов, выделяемых при наиболее дробном их расчленении в голоцене и второй половине плейстоцена.
Датировка большинства педокомплексов ещё недостаточна для детальных корреляций из-за малой точности термолюминесцентных определений (большой разброс дат и перекрытие диапазонов датировок из смежных частей разреза). Тем не менее, важно, что предложенная корреляция не противоречит датировкам, связанным с палеомагнитными рубежами, и указывает на вероятность дальнейшего расчленения образований террасового генетического комплекса.
Дальнейшая детализация педологического изучения покровных отложений позволяет выявить “теплые” и “холодные” лессы и почвы. Это существенно усложняет схему расчленения покровных отложений и ее корреляцию со схемой террасовых образований.
Сравнение стратиграфической схемы плейстоценовых покровных отложений со стратиграфической схемой террасовых образований свидетельствует также о различной детальности этих схем в разных геохронологических интервалах. В голоцене и конце плейстоцена климатические изменения были либо незначительны, либо кратковременны для того, чтобы получить заметное отражение в разрезе покровных толщ. Тектонические импульсы, напротив, достаточно четко фиксировались эрозией. Соответственно, для данного интервала времени стратиграфическое расчленение опирается на материалы по террасовому генетическому комплексу. Для большей части плейстоцена детальность расчленения обоих схем сопоставима. Для раннего антропогена явно детальнее схема расчленения покровного генетического комплекса.
В плейстоценовых и голоценовых отложениях бассейнового генетического комплекса, как показывает изучение пролювиальных шлейфов по периферии Ферганской депрессии, выделяются только самые крупные стратиграфические подразделения, отвечающие горизонтам межрегиональной стратиграфической схемы. Аналогичные подразделения, представляющие собой седиментационные циклы, которые начинаются более грубообломочными породами, видны и в разрезах глубоких центральноферганских скважин.