Геологические формации и их классификационные основы

Геологические формации и их классификационные основы

Термин «геологическая формация» применительно к сообществам слоев горных пород впервые употреблял голландский исследователь Г.Фюксель в 1762 г., который вкладывал в это понятие в основном стратиграфический смысл, понимая под формацией толщу горных пород, представляющую собой достаточно крупную стратиграфическую единицу [1]. В геологической литературе этот термин впервые появился в работе немецкого ученого А.Г.Вернера в 1781 г. [2]. Однако вопрос применения формационного анализа в качестве самостоятельного метода палеотектонического анализа впервые был предложен советским ученым Ф.Ю.Левинсоном- Лессингом только в первой половины ХХ столетия – в 1923 году. В дальнейшем это понятие получило широкое распространение в геологической литературе именно как наиболее эффективный метод палеотектонического анализа континентальных структур. При этом необходимо отметить, что приоритет применения формационного анализа как наиболее эффективного метода палеотектонического анализа принадлежит в основном ученым-геологам бывшего Союза. В геологической литературе дальнего зарубежья термин «геологическая формация» встречается довольно редко, англоязычные геологи предпочитают употреблять термин «ассоциация горных пород» вместо термина «геологическая формация» [3].

Необходимость выделения геологических формаций впервые продиктована, вероятно, тем обстоятельством, что при региональных исследованиях картосъемочного содержания исследователю удобнее оперировать более крупными по сравнению с отдельными слоями горных пород геологическими объектами, по результатам изучения которых можно сформулировать ряд важных обобщений, способных проливать свет целому кругу проблем по прослеживанию истории геологического развития изученного участка земной коры. В качестве такого объекта можно было выбрать именно геологическую формацию, поскольку выделение формации и анализ ее внутреннего строения, вещественного состава и характера взаимоотношений с подобными ей смежными телами давали возможность решить круг конкретных вопросов, имеющих большое теоретическое и практическое значение.

Главной задачей по дальнейшему развитию формационного анализа и его становлению в качестве самостоятельного учения остается, очевидно, необходимость разработки всеобъемлеющей классификации геологических формаций. В настоящее же время подход к выделению геологических формаций и к пониманию сущности этого понятия главным образом зависит от конкретных целей исследования, что приводит к разночтению сути и смысла геологической формации как определенной таксонометрической единицы. Отсутствие единого критерия выделения геологических формаций способствует «распылению» самого понятия, ибо каждый исследователь в определение формации включает именно те признаки, которые ему необходимы для решения стоящих перед ним конкретных задач. Принцип «сколько целей – столько же способов выделения геологических формаций» приводит к деградации самого учения, делает его использование малоэффективным. Как бы то ни было, главным «виновником» разночтения понятия «геологическая формация» являются, на наш взгляд, именно многообразие целевых задач и отсутствие принципиальной договоренности между исследователями разного направления геологической науки в определении главной цели формационного анализа. Нам представляется, что, определив главную цель формационного анализа и объединив усилия специалистов разных направлений в достижении только этой цели, можно будет избежать, по- видимому, имеющийся хаос в классификации и систематизации геологических формаций и достичь заметного прогресса в повышении эффективности учения о формациях в региональных исследованиях.

Таким образом, перспектива развития формационного анализа как своеобразного метода проведения региональных геологических исследований, сопряжена с упорядочением классификации геологических формаций в соответствии с главной целью этого анализа. Другими словами, задача заключается в выборе из множества целевых классификаций геологических формаций наиболее перспективную и развивать в дальнейшем только данное направление учения о формациях, тогда как остальные классификации должны быть соподчинены главной или же исключены из геологической практики как излишние термины, «загрязняющие» геологическую литературу.

Итак, чтобы определить наиболее целесообразную классификацию геологических формаций проведем небольшой экскурс по основным принципам разработки целевых классификаций и укажем на сильные и слабые стороны каждого из них [4].

Классификация геологических формаций осуществляется, как правило, по шести основным принципам, в основу которых заложены: 1) генетические особенности содержания геологических формаций; 2) особенности их вещественного состава; 3) историко-геологические условия формирования формаций; 4) климатические особенности времени формирования формаций; 5) палеогеографические условия формирования формаций; 6) рудоносность геологических формаций.

• Изучение литературы по геологическим формациям, главных целей и задач убеждают в том, что наиболее перспективной является генетическая классификация геологических формаций, когда в основу выделения, обособления и диагностики заложен принцип выявления генетической природы их первоначального формирования. Именно генезис формации определяет ее геологическую и геотектоническую сущность и указывает на определенную стадию тектонического режима их образования, протекавшего в пределах конкретной геотектонической структуры. Как верно заметил В.М.Цейслер, «без выяснения условий накопления и преобразования вещества формаций невозможны палеотектонические и палеоклиматические реконструкции, невозможен прогноз полезных ископаемых, невозможно решение других важнейших задач формационного анализа» [3, с.11]. А это значит, что оставшиеся пять принципов классификации из указанного выше перечня должны играть второстепенную роль и послужить вспомогательным подспорьем для достижения главной цели формационного анализа – восстановления первичных условий формирования выделенной формации, уяснения ее места и роли в геотектоническом развитии изучаемой структуры в целом.

Наиболее удачное определение геологической формации с позиции ее генетической сущности приведено в учебнике В.Е.Хаина и А.Е.Михайлова: «геологическая формация – это закономерное и устойчивое сочетание определенных генетических типов горных пород, связанных с общностью (близостью) условий образования и возникающих на определенных стадиях развития основных структурных элементов земной коры» (с. 61). Это определение указывает на ошибочность объединения в конкретную геологическую формацию любые сонахождения разных типов горных пород, поскольку эти типы пород, прежде всего, должны образоваться в сходных геотектонических (геодинамических) условиях и должны ассоциироваться между собой в момент их первоначального формирования, а не впоследствии – в результате тектонического совмещения составных частей разных формаций [6-15].

Согласно генетической классификации геологических формаций, допускается, что каждая из выделенных типовых формаций обладает только ей свойственными особенностями состава и строения, и поэтому каждый формационный тип в данном ряду формаций по существу уникален и способен дать конкретные сведения исследователю о геотектонической и геодинамической природе ее формирования. Следовательно, выявление указанных выше особенностей выделяемой формации дает возможность исследователю безошибочно диагностировать ее генетическую сущность.

• Классификация геологических формаций по особенностям состава (вещественная классификация) является, очевидно, одной из малоперспективных. Известно, что по общему набору горных пород, входящих в состав той или иной формации, они объединяются в шесть групп – осадочную, вулканогенно-осадочную (осадочно-вулканогенную), вулканогенную, плутоническую, метаморфическую и метасоматическую. Данная градация, вероятно, имеет право на жизнь, поскольку уже само название формации дает общее представление о ней как о сообществе горных пород, относящихся к тому или иному типу. Однако, дальнейшее расчленение формаций по вещественному составу зачастую ничего нового не дает. Часто встречающиеся в геологической литературе наименования формаций типа «карбонатная», «известняковая», «терригенная», «песчаниковая», «базальт-риолитовая» и т.д. не несут в себе генетического или геодинамического содержания и по этим названиям невозможно представить тектоническую обстановку осадконакопления и магмообразования. Однако ни в коем случае нельзя забывать, что петрографический состав, литологические, петрохимические, геохимические и структурно- текстурные особенности слагающих формацию набора горных пород являются теми критериями, по которым определяется ее генезис.
• Классификация геологических формаций по историко-геологическим условиям формирования (историко-геологическая классификация) постепенно приобретает популярность. Это вызвано, очевидно, тем обстоятельством, что выявление историко-геологических условий формирования той или иной формации исследователю дает возможность тут же предположить конкретный этап геодинамического развития тектонической структуры и способствует, таким образом, правильному прослеживанию истории ее становления в пространстве и во времени. Например, такие наименования формаций, как «грабеновая» или «рифтогенная» указывают на существование растягивающих напряжений в ареалах формирования этих формаций, что связано обычно с активизацией платформенных областей или же началом наиболее интенсивных процессов тектогенеза. Наоборот, такие формации, как «островодужнные» и «флишевая» являются показателями инверсионной стадии развития подвижных областей в условиях сжатия, при этом пространственное положение формирования островодужных формаций тяготеет к окраинам внутреннего прогиба, флишевых комплексов – к внешнему прогибу.
• Классификация формаций по палеоклиматическим особенностям времени их формирования (палеоклиматическая классификация) способствует получению дополнительных сведений о климате времени формациообразования. Она имеет вспомогательное значение, поскольку она, за редким исключением, не несет генетическое содержание.
• Классификация формаций по палеогеографическим условиям образования (палеогеографическая классификация) также играет побочную роль. Согласно этой классификации, в названии типовой формации указывается палеогеографическая обстановка ее формирования и тем самым акцентируется внимание исследователя на ряд особенностей бассейна осадконакопления. Примерами ее могут послужить такие формации, как «лиминическая угленосная» или «лагунная соленосная» (бассейн осадконакопления – озеро, или болота), «паралическая угленосная», «прибрежно-морская известняковая» или «платформенная рифовая» (бассейны осадконакопления – шельф или континентальный склон морей) и т.д.
• Классификация формаций по их рудоносности (металлогеническая классификация) является специфической и стоит как бы особняком. Рудные и рудоносные формации являются частным случаем геологических формаций и их выделение продиктовано необходимостью металлогенического анализа последних. Бесспорно, что одним из главных назначений геологической науки в практическом плане является прогноз месторождений полезных ископаемых и ориентация поисково-разведочной службы в перспективном направлении. Если к учению о формациях и формационному анализу подойти под таким углом зрения, то становится очевидным чрезвычайная важность определения перспективы того или иного типа геологических формаций на те или иные типы полезных ископаемых. Другими словами, минерагенический анализ геологических формаций и выявление потенциальной возможности различных их типов на включение рудных скоплений и залежей неметаллических полезных ископаемых является неотъемлемой частью формационного анализа.

Минерагенический анализ различных типов геологических формаций показал, что «полезное ископаемое может входить в состав парагенезисов горных пород в виде минеральных примесей, иногда вступает в качестве второстепенного члена парагенетической ассоциации пород, а подчас занимает всю формационную залежь; довольно часты случаи, когда полезное ископаемое присутствует в составе геологической формации в качестве наложенных образований вследствие ее метаморфической или метасоматической переработки» [3, с.69]. Указанное многообразие связи полезных ископаемых с геологическим формациями, особенности специализации последних рудным веществом и обособлениями неметаллических полезных ископаемых потребовали качественно новой систематизации основных типов геологических формаций с позиции их продуктивности на минеральное сырье. Поэтому в орбиту геологических знаний были введены качественно новые понятия, типа «рудная формация» и «рудоносная формация», и соответствующие их классификации. «Рудная формация – естественное сообщество месторождений полезных ископаемых, образовавшихся на определенных стадиях развития подвижных поясов и платформ в генетической или парагенетической связи с определенной магматической, осадочной или метаморфической формацией» [16, с.6]. Соответственно, по типу исходных формаций группу рудных формаций можно разделить на три основные подгруппы – магматогенные, экзогенные и метаморфогенные. Рудоносная формация – «это разновидность геологической формации, обладающая специфическими чертами состава и строения, в пространственной и временной связи с которой генетически или парагенетически связаны промышленно ценные концентрации полезных ископаемых» [16, с.73]. Рудоносные формации целесообразно подразделить также на три подгруппы – продуктивные, рудоконтролирующие и рудовмещающие формации [17]. В продуктивных формациях оруденение пространственно и во времени связано со всем объемом осадочных и вулканогенно-осадочных (осадочно- вулканогенных) формаций, а также большинства собственно магматических формаций. В данном случае указанные выше формации непосредственно включают в себе в качестве характерной составной части промышленно ценные руды и другие виды полезных ископаемых. В рудоконтролирующих формациях первичные, обычно бедные концентрации полезных компонентов генетически связаны с геологической формацией, а промышленно ценное оруденение сформировано более поздними наложенными процессами. Рудовмещающие формации, которые содержат оруденение, не связанное в генетическом и возрастном плане с данной формацией, но по своим физико-химическим и механическим свойствам благоприятны для локализации месторождений за счет привнесенных впоследствии полезных компонентов в условиях наложенных процессов. Данная подгруппа рудоносных формаций представлена в основном метасоматическими и метаморфическими образованиями.

Полная классификация рудоносных формаций до настоящего времени находится на стадии разработки и в данном вопросе все еще много неопределенного, даже неясного. В частности, в существующих классификациях названия отдельных формационных типов и конкретных рудоносных формаций чаще всего несут в себе сведения о каком-то конкретном виде полезных ископаемых, в результате чего геологическая литература изобилует такими наименованиями рудоносных формаций, как угленосная, меденосная, бокситоносная, золотоносная и т.д. Однако в природе существует множество примеров, когда одна и та же ассоциация горных пород включает в себе несколько видов полезных ископаемых и одна конкретная геологическая формация может оказаться, например, одновременно угленосной, бокситоносной, водоносной, ванадионосной, золотоносной и т.д. Поэтому, чтобы не было разночтения, необходимо избегать от употребления названия конкретного полезного ископаемого в наименовании рудоносной формации и термин «носный» использовать только в качестве дополнительного определения геологических формаций, обособленных по генетическому признаку. Другими словами, «носность» нельзя рассматривать как суть геологической формации в целом, хотя отдельные «носные» толщи и залежи внутри той или иной геологической формации являяются частью этой геологической формации, и представляют собой весьма важный элемент, определяющий ее специфичность [3, 16, 17].

ЛИТЕРАТУРА

1. Абдулин А.А. Геология Мугоджар. Алма-Ата, 1973. 392 с.
2. Геологические формации. Терминологический справочник. Т. 1. Москва, 1982. 354 с.
3. Цейслер В.М. Геологические формации, вопросы выделения и тектонического анализа. Москва, 1979. 80 с.
4. Сеитов Н. Формационный анализ: значение, солстояние, проблемы и перспективы. II. Вопросы выделения и тектонического анализа геологических формаций //Геология и охрана недр. 2006. №4. С. 83-87.
5. Хаин В.Е., Михайлов А.Е. Общая геотектоника. Москва, 1985. 327 с.
6. Сеитов Н. Тектоника плит и офиолитовые зоны Казахстана: (принципы умеренного мобилизма). Алматы, 1988. 112 с.
7. Сеитов Н. Геологическая основа палеозойской региональной тектоники малых плит (по особенностям офиолитовых зон Казахстана) (Автореф. докт. дисс.). Алма-Ата, 1989. 37 с.
8. Сеитов Н. Тектоника плит: возможные истоки и особенности проявления. Алматы, 1992. 200 с.
9. Сеитов Н. Основы формационного анализа (Учебное пособие). Алматы, 1995. 66 с.
10. Сеитов Н. Перспективы изучения геологии Казахстана с позиции тектоники плит. Геология Казахстана. 1996. №2. С. 9-15.
11. Сеитов Н. Генетическая и геодинамическая модель геологического развития и становления палеозойских офиолитовых зон. Алматы. Изд-во "Нур-Принт". 2006. 150 с.
12. Сеитов Н. Новые возможности формационного анализа с применением компьютерной технологии при проведении палеотектонической реконструкции //Новые идеи в науках о Земле. Мат-лы VIII Международной конференции. М. 2007. С. 325-328.
13. Сеитов Н., Тикебаев Т.А. Эталонные черты вулканитов современных геодинамических обстановок как ключ к установлению формационной принадлежности и тектонической природы их древних аналогов //«Геология и охрана недр». 2004. № 2. С. 5-9.
14. Сеитов Н., Тикебаев Т.А. Офиолитовые сутуры как стерженевые структуры в палеозоидах Казахстана //Инженерное образование и наука в ХХI веке: Материалы Международной конференции, посвященной 70-летию КазНТУ имени К.И.Сатпаева в 4-х томах. Т 1. Алматы. 2004. С. 258-266.
15. Сеитов Н., Ахмеджанов Г.А., Шарипова Н., Родькин О.А. Свиты и серии офиолитовых зон палеозоя в в формационном анализе. Изв НАН РК. Сер. геол. 2008. №1. С. 4-14.
16. Рудные и рудоносные формации. Терминологический справочник. М.: 1983. 175 с.
17. Предтеченский и др. Осадочные формации. Л.: 1984. 228 с.