Методы фациальном анализе в литологии

Таким образом, в использовании данных о структурных особенностях пород для фациального анализа наметилось три направления.

1. Построение различного типа  генетических диаграмм, которые отражают скорее не фации, а динамику среды и часто не дают достоверных и однозначных результатов.

2.  Разделение отложений, выявление  и обособление естественных  групп,  отличающихся  друг  от друга  теми  или  иными показателями.   Проще  всего   это   можно   сделать,   анализируя распределение  фигуративных  точек  на  треугольных   диаграммах, сопоставляя и группируя в отдельные типы гистограммы, кумулятивные кривые и др. Эти данные непосредственно не дают   никакой   генетической   информации, однако объективное обособление   определенных    комплексов    немало   способствует дальнейшей успешной их генетической интерпретации.

3.  Картирование гранулометрических параметров, т. е. построение карт, где в изолиниях рассматривается распределение по площади среднего диаметра частиц, модальных или медианных   значений,   коэффициента   отсортированности, появление наиболее грубых фракций и т. д. Эти карты дают объективную картину «изменчивости» отложений и не только пространственно обособляют отдельные комплексы, но показывают также характер и тенденции таких изменений, что облегчает дальнейший генетический анализ.]¹

3. Генетическое значение текстуры пород

[Текстурные особенности пород — характер слоистости и разнообразные знаки на границах пластов, ориентировка фрагментов породы, имеют очень большое значение для выяснения условий их происхождения. Вместе с тем сейчас становится все яснее, что непосредственно устанавливать фации по этим текстурным признакам невозможно. Дело в том, что текстурные признаки характеризуют в какой-то степени динамику среды переноса и отложения, а эта динамика может быть одинакова или похожа в различных фациях и тогда одни и те же текстуры будут встречаться в отложениях различных фаций. Рассмотрим генетическое значение некоторых текстур.

Слоистость. Появление слоистой текстуры, несмотря на разнообразие формы ее проявления, в конечном счете отражает изменение гидродинамики среды переноса и осаждения, поэтому разные виды слоистости характеризуют разную гидродинамику. Среди наиболее распространенных горизонтально слоистых текстур остановимся подробнее на интерпретации тонкой правильной слоистости, приобретающей иногда вид микрослоистостн (рис. 2, а). Эта текстура представляет особый интерес для геологов-нефтяников, так как часто характеризует условия накопления толщ, обогащенных органическим веществом, которое впоследствии может генерировать углеводороды.

Происхождение такой  слоистости может быть достаточно разнообразным. Она   может  встречаться   и  в   мелководных   и, напротив, в очень глубоководных отложениях. Но во всех случаях общее необходимое условие ее формирования — спокойная обстановка в природном слое, так как отсутствие волнения и придонных течений, которые взмучивали бы осадок, способствует сохранению тонкой слоистости. Такие условия существуют в небольших озерах, а также в хорошо защищенных от ветра и морского волнения заливах. Современные примеры такого типа — фиорды Скандинавии, где иногда даже существует сероводородное заражение.

Также, тонкослоистые осадки формируются и в открытых морях. Это либо изолированные котловинные и достаточно глубоководные водоемы типа Черного моря, либо отдельные более глубокие впадины среди обычных шельфовых морей, как это наблюдается, например, в Балтийском море, где в отдельных депрессиях — иловых впадинах идет накопление тонкослоистых илов с высоким содержанием органического вещества. А раз обстановка осаждения очень спокойная, нет перемешивания вод, то нередко здесь возникает и дефицит кислорода (поэтому здесь нет или мало донной фауны), что способствует накоплению и, главное, сохранению в осадке органического вещества, из которого впоследствии образуется нефть. Многие нефтематеринские толщи имеют тонкослоистое строение и формировались в очень спокойной обстановке. При наличии небольшого волнения, которое лишь в сравнительно небольшой мере взмучивает и перерабатывает осадок, возникают пологоволнистые (см. рис. 2, б) и линзовидно-волнистые текстуры.

Важна для генетического  анализа косая слоистость (см. рис. 2, г). Она наиболее характерна для мелкообломочных пород— песчаников и алевролитов, реже встречается в обломочных известняках.

 

Рис 2. Типы слоистости.

а – тонкая горизонтальная, межсолевые глины соленосной толщи среднего мноцена Армени; б – пологоволнистая, нижний титон, верховья р. Эшкакон, северный Кавказ; в – перекрестная со срезанием косослойстых  серий; г – разнонаправленная косия. Крым, средный – верхный плиоцен, окрестности г. Севастополя. (по Б. К. Прошлякову и В.Г. Кузнецову, 1991г.)

Имеются также некоторые  отличия косой слоистости, образованной в водной среде и в воздушной. В эоловых отложениях, косослоистые серии достигают иногда 12—30 м, в то время как в водных они не превышают 1,0—1,5 м. Эоловая косая слоистость особенно в сравнении с речной отличается волнистыми слойками, непостоянством и сменой углов падения, частым срезанием одних волнистых серий другими.

Установление течений  в бассейне имеет большое значение. Они приносят кислород и обеспечивают окислительную обстановку седиментации, определяют характер осадков и их  распределение, расселение водных организмов и разнос их после смерти, т. е. определяют многие важные фациальные особенности отложений. Поскольку они откладывают, как правило, грубый материал, то в зонах ископаемых течений формируются коллекторские толщи, которые могут содержать залежи нефти и газа.

 

 

Рис. 3. Типы знаков ряби  :

а – водных потоков с величиной  индекса около 5; б – эоловая  с высоким индексом; в – волновая с небольшим индексом, на малых губинах вершины гряд обычно закругляется; г- волновая с большим индексом.

Рис. 4. Знаки ряби на поверхностях слоев. Средний карбон, Приуралье площадь Татарский Нагадак, скв. 34, интервал 832—836 м.

а – современная эоловая  рябь, Центральные Кызылкумы; б, в  – симметичная подная волновая рябь. (по Б. К. Прошлякову и В.Г. Кузнецову, 1991г.)

 

 

Знаки на поверхности  слоев чрезвычайно разнообразны. Довольно часто встречаются и подробно изучены знаки ряби на поверхности слоев (рис. 3, 4). Они образуются при действии на осадок водных или воздушных течений, а также волн, причем имеются достаточно определенные отличия ряби эоловой от ряби, образованной в результате течений —поступательное движение воды, и волнений — колебательное движение воды. Раньше считалось, что водная рябь всегда образуется на очень небольших глубинах и может быть важным признаком мелководья. В настоящее время знаки ряби обнаружены на поверхности осадка в океанических глубинах.]¹

 

4. Циклический анализ

 

Циклический анализ — метод изучения осад. толщ и форм., ставящий перед собой задачи выявления в разрезе закономерных сочетаний п., образующих циклы (иначе циклотемы, многослои, ритмы), и всестороннего анализа характера этих циклов, их поведения по площади и смены по разрезу с конечной целью использовать результаты исследований для освещения теоретических вопросов и решения практических задач.

 

1. [Литоциклы – единицы разреза, выдерживаются по площади значительно лучше, чем составляющие их отдельные элементы ( слои, пласты)
2. Литоциклы на площади не изменяют свой состав в зависимости от общего палеографического плана. Каждый из литоциклов неизменно сохраняет направленность изменения отложений.
3. Фациальное разнообразие седиментационых циклов и наличие в них индивидуальных черт, позволяет выделить в разрезе маркирующие литоциклы.
4. Чередование литоциклов в разрезе не случайно, а подчиняется определенной, также периодичной закономерности, что позволяет выделить литоциклы высших порядков.]²

 

 

§3. ИЗУЧЕНИЕ ОСТАТКОВ ДРЕВНИХ ОРГАНИЗМОВ И СЛЕДОВ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ФАЦИАЛЬНОГО АНАЛИЗА

 

1. [Биоценоз — это население данного участка, сформировавшееся за определенное время под влиянием особенностей среды, свойственных этому участку. Место обитания биоценоза называется биотопом. Иными словами, в биотопе мы встречаем остатки организмов в среде их обитания в прижизненном положении и  (или)   практически не испытавшие переноса.
2. Танатоценоз — это посмертное скопление организмов, нередко разных биоценозов, поскольку захоронение происходит не в местах их жизни, а на участках, куда остатки организмов переносятся после смерти.

 

  III.    Фациальное значение ископаемых биоценозов

Значение ископаемых биоценозов в том, что на основании  экологии входящих в него организмов можно восстановить многие физико-химические черты среды их обитания.

В ряде случаев уже  простое определение состава  организмов позволит сделать некоторые выводы об условиях осадконакопления. Распределение основных групп беспозвоночных в зависимости от глубин, солености. Хотя эти условия характерны для современных организмов, многие из них встречаются и в ископаемом состоянии, поэтому эти данные, с теми или иными коррективами,  можно  использовать  и  для  древних  отложений.

Количественный анализ видового состава ископаемых организмов должен быть дополнен детальным исследованием различных экологических групп организмов (их наличия, количества, разнообразия, морфологии, размеров и т. д.). Отметим в связи с этим некоторые основные экологические группы и их значение для фациального анализа.

Наличие ползающих по дну организмов может свидетельствовать   об   относительно нормальном газовом режиме, т. е. наличии в придонной части бассейна кислорода, которым они дышат.

Присутствие зарывающихся организмов свидетельствует об илистом рыхлом характере грунта. Эти организмы могут жить на самых различных глубинах и часто даже в обстановке недостатка или отсутствия кислорода (лингулиды, леды, солены, синдесмиа и др.).

Важное фациальное значение имеют различные каменеточцы или сверлящие организмы. Они известны среди двустворчатых и брюхоногих моллюсков, губок, червей, морских ежей и ракообразных, причем в ископаемом состоянии большинство сверлильщиков не сохраняется, и наблюдаются только следы их жизнедеятельности в виде норок колбовидной формы с более узким отверстием.

Находки следов сверления  имеют очень важное значение в  фациальном анализе. До сих пор не известны сверлильщики в озерах и  озерных отложениях, поэтому они, видимо, являются важными показателями моря. Поскольку сверление возможно только в твердом скальном грунте, то обнаружив эти следы, можно твердо и однозначно говорить о характере грунта. Скальный же грунт встречается не часто и только в определенных зонах моря. Одна из них — скальные побережья, и по находкам сверлений можно очень точно фиксировать положение береговых линий древних бассейнов, а это имеет важное палеогеографическое и прикладное значение, позволяет решать и некоторые тектонические вопросы.

Кроме береговых скал твердый грунт может обнажаться и в пределах самих бассейнов на том или ином расстоянии от берега. Это либо рифовые постройки, либо участки дна с активными донными течениями, которые препятствуют осадконакоплению и отмечают перерывы в осадконакоплении, даже без вывода данного участка выше уровня моря.

     Сверлильщики  могут поселиться также на твердых предметах, среди относительного рыхлого грунта — на крупных раковинах, гальках и т. д. В этом случае можно говорить о медленном накоплении осадка, который не перекрывал твердые обломки, или о перерыве в осаждении под действием течений. Источенность камнеточцами гальки только с одной стороны свидетельствует о том, что гальки уже твердо зафиксировались в осадке. Зная размер и форму данного обломка, можно получить представление о степени подвижности придонных вод. Находки норок на двух сторонах указывает на то, что гальки периодически переворачивались в результате эпизодических волнений, связанных с бурями, цунами и т. д.

IV.   Фациальное значение ископаемых танатоценозов

Ископаемые танатоценозы, сложенные остатками бентонных организмов также характеризуют обстановку захоронения и прежде всего ее гидродинамику.

На основе экологии слагающих  танатоценоз остатков организмов можно  с той или иной степенью вероятности  восстанавливать и среду их обитания, соленость, температуру, газовый режим и т. д.

Для выяснения форм переноса и условий отложения органических остатков необходимо исследовать их форму, размеры, отсортированность и ориентировку, т. е. в какой-то мере программа изучения подобна той, что применяется при изучении структуры и текстуры в литологических исследованиях.

       Крупные и тяжелые остатки, несущие следы сортировки, свидетельствуют о значительной мощности переносившего их течения, в то время как мелкие, легкие и пластинчатые могли переноситься слабыми движениями воды и откладываться в условиях почти полного покоя.

Важные выводы можно  получить при наблюдениях над  ориентировкой органических остатков. Скелетные образования планктонных форм после гибели организмов осаждаются на дно. Если они удлиненной цилиндрической формы, то в спокойной обстановке в природной части водной толщи бассейна располагаются параллельно слоистости и без всякой ориентировки. При наличии же движений воды остатки этих организмов не просто вертикально оседают на дно, но и на какое-то расстояние переносятся и приобретают определенную ориентировку. ]¹

 

§   4.   ОСНОВНЫЕ   ПРИЕМЫ   ФАЦИАЛЬНОГО   КАРТИРОВАНИЯ