Геологические формации

Метаморфические формации имеют разные структуры: реликтовые слоистые и новообразованные сланцеватые, повторноскладчатые, син- и антиформные. Обычно их не вводят в название формации, а описывают при ее характеристике.

Гидротермально-метасоматические формации имеют однородную (вторичных кварцитов), линзовидно-ленточную (скарновую), штокверковую (золото-кварцевую), жильную, гнездовую (березитовую, пропилитовую и др.), линзово-столбовую и другие структуры.

Состав формации определяют главные виды горных пород. Их содержание в формационном теле должно превышать 10 %. Обычно таких пород – от одной до трех. Второстепенные породные и минеральные составляющие считаются примесными, за исключением продуктивных нерудных (флюорит, барит, асбест, апатит и др.) и рудных минералов. Соответственно формация получает статус продуктивной или рудной.

Границы формационного тела далеко не всегда могут быть определены надежно. По типу границ, обоснованных Ю. А. Косыгиным, они могут быть резкими (чаще при складчато-боковом строении и наличии структурных этажей), постепенными (например, переходы известняковой формации осадочного чехла в мергельно-алевролитовую формацию) и условными. Последние соответствуют границам топографо-геодезической разграфки (листам) геологических карт, административным и государственной.

Проведением границ достигают определения формы (формы залегания, по В. М. Цейслеру) геологического тела надпородного уровня. Осадочные формации характеризуются пластовой формой: первичной в осадочных чехлах и вторичной, деформационной складчатой и складчато-блоковой. Вулканогенные формации залегают в виде потоков, покровов, массивно-слоистых залежей. Интрузивные формации имеют описанные в учебниках по структурной геологии формы штоков, батолитов, лакколитов, силлов и других тел. Для гидротермально-метасоматических формаций понятия формы залегания и структуры обычно изоморфны.

Геоформации могут залегать открыто и полностью изображаться на картографических моделях, быть частично или полностью погребенными (например, формации осадочных чехлов платформ). Распространение последних может быть отображено на погоризонтных срезах и специальных картах (например нефтегазоносности территории).

Как любое геологическое тело, формация имеет объем, выражаемый в кубических километрах или более мелких единицах. Этот показатель достаточно точно рассчитывают для продуктивных и рудных формаций с использованием данных бурения и геофизических (особенно магнитного и сейсмического) методов.

При описаниях формаций следует учитывать площадь их распространения. На картах крупных государств и регионов можно определить с той или иной достоверностью полную площадь распространения геоформации, обусловленную процессами накопления слоев земной коры и их последующими деформациями. На полистных картах эта величина может быть подсчитана в границах соответствующей трапеции. Более надежны оценки площади распространения формаций для чехлов древних и молодых платформ. Например, для Сибирской платформы площадь распространения эвапоритовой формации нижнего-среднего кембрия составляет около 1,0 млн км

, площадь, занимаемая платобазальтовой формацией перми и триаса, – порядка 1,5 млн км

, а терригенной угленосной формации верхнего карбона-перми – 2,0 млн км

.

Геологический возраст – важный фактор выделения формационного вида. В разрезе того или иного региона аналогичные по литологическому составу и структуре геоформации могут располагаться на разных стратиграфических уровнях. Если интервал времени между аналогичными формационными телами велик (десятки и сотни миллионов лет), то нужно выделять разные геоформации. Это обусловлено необратимыми изменениями среды осадконакопления, органического мира, состава вод бассейна осадконакопления, палеотектоники и др. Для их детерминации на уровне вида (конкретной ассоциации) можно добавлять название соответствующего стратона.

Например, в Енисейском кряже различают три доломитовые формации среднего-верхнего рифея, соответственно аладьинскую, джурскую, подъемскую. Сходные по составу интрузии разновозрастных комплексов также надо относить к различным формационным видам. В том же Енисейском кряже на протяжении рифея произошло становление гранитовых формаций (снизу вверх): татаро-аяхтинской, гаревской и глушихинской. Они отличаются морфологией тел и петрохимией, но близки по геодинамическим условиям становления (пассивная континентальная окраина).

Структурно-геологический (геотектонический) фактор также необходимо учитывать при формационном анализе. Не следует объединять в формации толщи разных структурных этажей, для которых существенны различия складчато-блоковых деформаций, иногда – гидротермальной минерализации, малых интрузий (штоков, даек).

3. Классификация геологических формаций

Итак, геологическая формация (ф.) – это ассоциация горных пород с определенной структурой, устойчиво образованная в пространстве и времени и слагающая крупное тело.

По иерархическим признакам в стратисфере различимы пачки (горизонты, свиты) горных пород – субформации (в т. ч. рудоносные, угленосные, отличающиеся по каким-либо признакам) – формации, ряды формаций – геокомплексы.

Среди формаций предложено различать широко распространенные – корообразующие для осадочного и гранитно-метаморфического «слоев» земной коры – и редкие, акцессорные (плюмазитовая, итабиритовая и др.). Выделяют типоморфные формации, характерные для определенных условий образования (железистых кварцитов, флишевая, доманиковая и др.), нетипоморфные, которые могут образоваться в самых разных обстановках (молассовая, вулканогенная и др.), формации сквозного развития (от раннего докембрия до кайнозоя, например терригенная, карбонатная и др.). Рудные формации – это, как правило, субформации по отношению к типоморфным. То же самое можно сказать о гидротермально-метасоматических формациях.

По соотношению со стратонами осадочные формации могут быть изоморфными (свита = формация), более крупными (2–3 свиты) и частично секущими телами. Интрузивные формации часто изоморфны комплексам.

В специальной литературе [8, 9] приведены различные классификации, основанные на авторском подходе к целям и задачам формациологии и формационного анализа. Некоторые из них приведены ниже при рассмотрении типов и классов геоформаций. По нашему мнению, предпочтительной является иерархическая классификация (систематика), начинающаяся типом (некоторые формациологи говорят о группе). Типы включают классы, далее следуют семейства, объединяющие роды, а последние -виды. Наиболее мелким таксоном является субформация. Систематика формаций предложена В. И. Драгуновым [10]. Она применялась при составлении Карты геологических формаций Урала под редакцией О. А. Кондиайна (1983). Отличие заключается в отсутствии родов (тип – класс – семейство – вид и разновидность).

Тип формации выделен по генезису, определяющему как ассоциацию пород, так и их главнейшие особенности. Всего будут рассмотрены 7 типов: осадочный (литологический), вулканогенно-осадочный, вулканогенный, интрузивный, метаморфический, метасоматический и особый (специфический).

Классы формаций выделены по генерализованному ассоциативному признаку, а именно по парагенезисам родственных горных пород (терригенный, вулканогенно-карбонатный, базальтовый, гранитный, метаморфизованных пород, высокотемпературных метасоматитов, флюидолитов и т. д.)

Семейства геоформаций будем различать по существенным особенностям состава, структуры, палеотектонического режима, палеоклимата. Один какой-либо фактор при объединении формаций в семейства можно принять лишь в случае целевого подхода волевым решением ответственного исполнителя. Так, классы осадочных формаций могут объединять семейства гумидных, красноцветных, геосинклинальных, трансгрессивных ассоциаций и т. п.

Роды формаций мы предлагаем различать прежде всего по петрографическому составу. Например, можно рассматривать песчаниковые (песчано-алевролитовые), известняковые (доломито-известняковые), туфобазальтовые (туфо-андезибазальтовые), сиенитовые (сиенит-нефелинсиенитовые), гнейсовые (кристаллосланцево-гнейсовые), скарновые (известково-скарновые), импактитовые (тагамит-зювитовые) формации как представителей соответствующих рядов. В земной коре к одному роду могут относиться сходные по составу, но разновозрастные ассоциации. «Семейственность» и «родство» формаций излишне определять соответствующим термином, достаточно называть такие объекты во множественном числе.

Вид формационного тела – конкретная ассоциация с индивидуальными особенностями структуры, мощности, геологического возраста, ареала распространения. В название вида целесообразно ввести уточняющее слово в соответствии с серийными легендами, утвержденными для групп листов Государственных геологических карт миллионного масштаба.

Подвид – субформация как часть конкретной формации или ее фрагмент, сохранившийся после денудации или срезания дизъюнктивами, а также продуктивная или рудная ассоциация сравнительно небольшой мощности и локального распространения.

При поименовании формации нет необходимости указывать ее положение в классификационной иерархии. Это целесообразно лишь при систематическом описании надпородных геологических тел.

Роды и виды формаций по стадиям геотектонического цикла следует выстраивать в формационные ряды. Они должны быть ограничены пределами структурного этажа. Это понятие распространяется на часть земной коры (стратисферы и гранитно-метаморфического слоя), обладающей определенными условиями залегания (стилем складчатости, моноклинальным распространением, субгоризонтальным расположением формационных и более мелких тел) и ограниченную снизу и сверху поверхностями несогласий и перерывами.

Последние определяют границы этажа при горизонтальном залегании слоев и границ формаций, когда несогласия не выражены. Формационные ряды могут охватывать доскладчатый фундамент, покровно-складчатый (геосинклинальный), орогенный, повторно-орогенный (дейтероорогенный), промежуточный (доплитный) и плитные (от одного до трех – четырех) этажи (рис. 1).

Рис. 1. Формационные ряды части горно-складчатого сооружения и прилегающей равнины

Выделенный формационный ряд получает соответствующее геотектоническое название (например, протоорогенный, промежуточный, раннеплитный и т. д.).

Некоторые исследователи выделяют также латеральные ряды. Их выделял Н. С. Шатский при характеристике фосфоритоносных и марганценосных формаций и позднее В. М. Цейслер при описании ассоциаций палеоокеана Тетис. Латеральные ряды достаточно уверенно выделяют для платформенных областей и передовых прогибов. Они характеризуют ареалы распространения родов и видов формаций в исследуемом регионе, что определяет опять-таки палеотектонический режим (рис. 2).