Методы палеогеографических исследований

Палеогеографические методы можно разделить на аналитические (частные), поставляющие фактический материал, и синтетические (общие), базирующиеся на совокупности аналитических методов, но характеризующиеся определенным методическим приемом.

К числу синтетических методов относятся фациальный анализ, палеогеоморфологический анализ и группа методических приемов по определению источников сноса. Следует отметить, что методологической основой палеогеографии остается принцип актуализма, с обязательным учетом преобразований вещества во время диагенеза и катагенеза. Хотя исследователь должен иметь в виду, что процессы осадконакопления, как и физико-географические условия с ходом геологического времени испытывали необратимую эволюцию.

2.1. Фациальный анализ является важнейшим методом палеогеографических реконструкций. Собственно и появление фациального анализа было обусловлено именно потребностями восстановления древних физико-географических условий.

Остановимся на наиболее важных моментах фациального анализа, позволяющих наиболее полно охарактеризовать древние ландшафты:

1) определение среды (макро-) осадконакопления: континентальная или морская и установление береговой линии - главные признаки: органические остатки, присутствие реперных слоев (почвы, угли), в меньшей степени присутствие определенных минералов; например присутствие не переотложенного глауконита, особенно в ассоциации с фосфоритами или фосфоритов с глауконитом обычно рассматривается как достаточно определенный показатель морского происхождения осадков; широкое распространение каолинитовых глин и присутствие вивианита указывают на пресноводный характер водоемов;

2) определение механизма осадконакопления: потоки (ламинарные и турбидитные), волновая или эоловая деятельность, осаждение в застойных водоемах из взвеси - главные признаки: седиментационные текстуры, сортировка, окатанность обломочных зерен;

3) определение направлений палеотечений - замеры наклонов косых слойков, знаков ряби, подошвенных знаков;

4) определение глубин древних водоемов - органические остатки, текстурно-структурные признаки;

5) восстановление древней береговой линии - выделение комплекса переходных фаций и их пространственного взаимоотношения с континентальными фациями;

6) определение газового, кислотно-щелочного, окислительно- восстановительного режимов, солености - органические остатки, содержание бора, минералы-индикаторы: распространение доломита, особенно в ассоциации с магнезитом или сепиолитом является показателем бассейнов с несколько повышенной соленостью, а гипса, ангидрита и, тем более галита, показателем очень высокой солености.

7) Определение климата - основные показатели: температура и баланс влажности: выделены ледовый (t, баланс влажности), гумидный (t, баланс влажности) и аридный (t, баланс влажности); основными породами -индикаторами климата являются: ледового - морена, гумидного - угленосные толщи, осадочные руды железа и марганца, аутигенные каолинитовые глины, развитые коры химического выветривания: аридного - галогенные отложения (гипсы, ангидриты, флюорит, целестин, каменная и калийные соли), карбонатные красноцветы, аутигенные монтмориллонитовые, палыгорскитовые и сепиолитовые глины; кроме этих показателей используются особенности органического мира, особенно растений; и палетемпературные реконструкции по данным изотопного состава.

Таким образом, определение климата прошлого проводится тремя группами методов: химическим (изотопным), изучением органических остатков и изучением состава и строения осадочных толщ. Очень чутким показателем климата служат организмы. Климат обуславливает зональность распределения организмов и сказывается на особенностях их внешнего вида, в частности размерах. Кроме того, климат отражается на разнообразии видового состава фауны и флоры, определяет сезонные изменения строения многих строения многих организмов. Наиболее простым способом палеоклиматического анализа древнего органического мира является выделение биогеографических зон и провинций. Особенно четко они намечаются по флоре суши, менее заметны в море.

Говоря об использовании результатов фациального анализа, следует еще раз подчеркнуть обязательную стратиграфическую корреляцию разрезов. Проводить площадной фациальный анализ возможно только для одновозрастных элементов разреза.

2.2. Палеогеоморфологический анализ

В палеогеографии принято выделять два вида рельефа: погребенный и реконструируемый. Погребенный рельеф - это захороненный под более молодыми отложениями, сохранившийся благодаря этому до современной эпохи. Реконструируемый - рельеф уже уничтоженный к настоящему времени. Надежным признаком погребенного рельефа является притыкание (налегание) поверхности относительно молодых отложений к поверхности более древних пород. Особенности современной морфологии и гипсометрического положения той или иной погребенной поверхности отражают не первичные, а измененные последующими после захоронения тектоническими процессами морфологию и гипсометрию. Таким образом, современные неровности исследуемой погребенной поверхности не дают истинного представления о первичном рельефе, который следует называть в данном контексте палеорельефом. «Палеорельеф - это совокупность неровностей земной поверхности различного генезиса, возникавших и развивавшихся в прошлые геологические эпохи в результате взаимодействия эндогенных и экзогенных процессов и факторов геоморфогенеза». Для реконструкции палеорельефа - палеогеоморфологический метод. Палеогеоморфология изучает строение, происхождение и развитие рельефа земной поверхности минувших геологических эпох. Палеогеоморфологический метод - это комплексный метод, основанный на многочисленных геологических данных, «характеризующих литологический и петрографический состав рельефообразующих пород, их структурные особенности, движения земной коры, воздействующие на рельеф и вызывающие его изменения, действия внешних геологических агентов (экзогенные факторы геоморфогенеза)» (Методика палеогеоморфологических...,1985). Он теснейшим образом связан с фациальным методом.

Однако необходимо отметить специфический методический прием восстановления палеорельефа, который собственно и лежит в основе палеогеоморфологического метода. Его достаточно полное описание содержится в коллективной монографии «Методика палеогеоморфологических исследований нефтегазоносных областей СССР», выполненной под руководством М.В.Проничевой. В основе этого приема - выделение картируемой поверхности, выбор репера сверху или снизу и построение мощностей картируемого интервала.

В качестве картируемой поверхности наиболее предпочтительны поверхности несогласия, представляющие древние топографические поверхности или поверхности палеорельефа. По времени поверхности несогласия отвечают перерывам в осадконакоплении. Всякая более или менее обширная поверхность несогласия состоит из поверхности размыва, которая переходит в одновозрастные аккумулятивные поверхности, сложенные коррелятивными рельефу отложениями. Поэтому поверхности насогласия являются в геоморфологическом отношении полигенетическими. Следующим важным моментом реконструкции палеорельефа является выбор репера. Для этого в разрезе ниже и выше изучаемой поверхности выбираются реперные горизонты, являющиеся условным нулевым уровнем, от которого и проводится анализ мощности до указанной поверхности. «Основными критериями выбора репера являются его региональное распространение и хорошая прослеживаемость в разрезах скважин (четкое выделение на электрокаротажных диаграммах, вполне определенное и устойчивое положение в стратиграфическом разрезе, постоянство литологических и фаунистических признаков и др.). Формирование такого репера должно происходить в относительно спокойной тектонической обстановке, способствующей выравниваю рельефа и приближению его к более или менее горизонтальному положению. Осадки, которыми сложен репер, должны составлять с перекрывающими рельеф отложениями единый цикл осадконакопления и отвечать стабильной фазе геоморфологического цикла. Репер должен залегать относительно близко к восстанавливаемой поверхности (в среднем на расстоянии 20-50м), чтобы влияние тектонических движений, проявившихся за время накопления изучаемого интервала, было минимальным». Выбор реперных горизонтов должен обосновываться предварительным палеоструктурным анализом для того, чтобы установить отсутствие углового несогласия между репером и картируемой поверхностью. Путь реставрации палеорельефа «сверху» предпочтительнее реставрации «снизу». Тесная зависимость мощности отложений от характера подстилающего рельефа дает возможность использовать анализ мощности отложений между репером и поверхностью реконструкции для восстановления данного рельефа. Палеогеоморфологичесий анализ мощности включает определение мощности и контроль за характером ее изменения, построение карты изопахит и геоморфологическую интерпретацию мощности отложений. Геоморфологическая интерпретация мощности отложений обязательно включает результаты фациального анализа.

2.3. Методы определения местоположения области сноса

Под областью сноса следует понимать достаточно длительно существующую зону размыва, поставляющую обломочный и растворенный материал в область осадконакопления. Области сноса обычно представляют участки земной коры, испытывающие устойчивое поднятие. В настоящее время они представляют лишь часть суши. Тектонически приподнятые участки земной коры характеризуются преобладанием денудации над аккумуляцией отложений. Необходимым условием для заключения о существовании в каком-то районе в прошлом области сноса является отсутствие в нем отложений соответствующего возраста. Это необходимое, но недостаточное условие для подобного заключения, так как осадки могли быть уничтожены в более позднее время.

Одним из основных приемов выяснения вопроса об источнике сноса представляет анализ общего плана расположения фациальных зон соответствующего возраста. Если границы зон отчетливо под большими углами секут контуры района отсутствия отложений данного возраста, и особенно если одинаковые зоны выделяются с разных сторон, то можно полагать, что области сноса в интересующее нас время здесь не существовали. Если же границы фациальных зон в какой-то мере повторяют очертания района отсутствия отложений и по мере приближения к области сноса отмечается их определенная смена, можно предполагать, что область сноса в данном районе и данный отрезок времени существовала.

Наиболее однозначным свидетельством места нахождения древней области сноса является трансгрессивное налегание все более молодых горизонтов на толщи, слагающие область сноса, особенно при наличии кор выветривания на породах области сноса.

Изменения по площади гранулометрического состава пород важно для определения области сноса. В общем случае в осадочных толщах при приближении к области сноса и общая насыщенность обломочным материалом, и преобладающий размер зерен в них возрастают. Однако нередко эту закономерность могут нарушать локальные факторы. Примеры.

Для выяснения местоположения области сноса большое значение имеет выяснение петрографического и минерального состава отложений, в частности состава галек и обломочных компонентов песчаников и, особенно, изучения минералов тяжелой фракции. Симановичем разработана методика определения источника кварца: метаморфические породы, гранитоиды или осадочные. Ф. Петтиджон указывает следующие ассоциации минералов, образующиеся при разрушении различных материнских пород: обломочные породы - кварц, лейкоксен, турмалин, циркон и др; метаморфочиеские породы: гранат, кианит, магнетит, ставролит и др.; кислые интрузивные породы - апатит, биотит, кварц, микроклин, циркон и др.

Изучение направлений течений по направленности косых слойков, гребней знаков ряби, положению гальки.

Анализ изменения мощностей: считается, что по мере удаления от источника сноса мощности накапливающихся осадков возрастают, однако это далеко не так, особенно в случае предгорных бассейнов, например формарование континентальных моласс.