К оглавлению журнала

УДК 551.3.051:553.98

©А.Л.Яншин, 1997

ОБ ЭВОЛЮЦИИ ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ В ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ИСТОРИИ

А. Л. Яншин

Учение об эволюции геологических процессов - сравнительно новое, очень перспективное и интенсивно развивающееся направление фундаментальных геологических исследований. Главные аспекты этого учения достаточно комплексно и всесторонне были рассмотрены в 1991 г. на совещании, посвященном проблемам эволюции геологических процессов в истории Земли [4 ]. Основное внимание на совещании и в последующих публикациях, как правило, уделялось либо анализу эволюционных изменений главнейших процессов в геологической истории Земли - тектонических, геофизических, геодинамических, тепловых, биологических, климатических, либо общим проблемам эволюции магматизма геологических обстановок, формаций, осадочных полезных ископаемых. В меньшей мере затрагивались и другие более конкретные, но не менее важные, эволюционные аспекты, такие как эволюция фосфоритообразования и карбонатонакопления.

Однако особую значимость приобретают исследования в области познания эволюции именно конкретных геологических процессов, связанных с формированием определенных магматических комплексов, тектонических структур, обстановок седиментации формаций, а также тех или иных видов минерального сырья. В настоящей статье обращается внимание на актуальность и необходимость углубленного и всестороннего изучения эволюции разнотипных бассейнов осадконакопления, что исключительно важно для прогнозирования и поисков связанных с ними месторождений многих полезных ископаемых, в том числе нефти и газа.

До настоящего времени изучение эволюции осадочного породообразования осуществлялось главным образом на основе выяснения особенностей либо возрастного распределения крупных категорий осадочных масс, либо химического состава осадочных пород, либо тех или иных видов осадочных формаций, минерального сырья или месторождений полезных ископаемых, либо, наконец, некоторых ведущих процессов осадконакопления. Можно привести много примеров таких исследований, которые позволили выяснить различные стороны эволюции осадочных пород и седиментогенеза (Анатольева А. И., 1978; Гаррелс P.M., Маккензи Ф.Т., 1974; Дмитриевский А.Н., Володин И.А., 1993;Жарков М.А., 1984; Яншин АЛ., 1980; Занин Ю.Н., 1984; Кузнецов В.Г., 1993; Ронов А.Б., 1980, 1983; Сидоренко Св.А., 1991; Соколов А.С., 1995; Тимофеев П.П., Холодов В.Н., 1983; Тимофеев П.П. и др., 1983; Хворова Н.В., 1983; Яншин АЛ., 1988, 1993; Яншин АЛ и др., 1989).

В результате этих исследований обычно констатировались либо общая направленность в изменениях состава осадочных пород или главенствующих процессов их формирования в геологической истории, либо появление на определенных возрастных рубежах новых видов минерального сырья или осадочных формаций. При этом, как правило, эволюция процессов образования осадочных формаций, отложений или осадочных полезных ископаемых в конкретных изменяющихся обстановках седиментации не анализировалась. Вместе с тем познание направленных изменений именно процессов осадочного породообразования в истории Земли - главная цель эволюционных исследований.

Сейчас имеется огромный фактический материал, убедительно свидетельствующий о том, что в каждую геологическую эпоху осадконакопление на поверхности Земли, в морях и океанах осуществлялось в разнообразных по своему строению, морфологии, водному режиму, органической жизни и другим параметрам седиментационных бассейнах.

В каждом из таких бассейнов и нередко в отдельных их участках создавались конкретные обстановки седиментации со своеобразной средой и условиями осадконакопления. На протяжении геологической истории из-за непрерывных тектонических, географических и климатических преобразований менялись обстановки осадконакопления, в результате чего изменялись параметры и число седиментационных бассейнов, исчезали одни и появлялись другие, ранее не существовавшие новые бассейны со специфическими условиями седиментации. С одной стороны, это накладывало определенные черты своеобразия на глобальные особенности обстановок седиментации отдельных геологических эпох, а с другой - сопровождалось сменой во времени одних специфических обстановок и бассейнов седиментации другими. Все это в конечном счете и приводило к качественным глобальным изменениям многих процессов осадочного породообразования в истории Земли. Очевидно, поэтому познание эволюции осадочных процессов в геологической истории должно основываться главным образом на изучении обстановок и условий седиментации как в однотипных, так и в разнотипных бассейнах осадконакопления, существовавших в разные эпохи истории Земли, причем первостепенное внимание следует уделить установлению новых классов и разновидностей седиментационных бассейнов, появившихся в ту или иную эпоху, так как выяснение условий осадконакопления именно в таких бассейнах позволит определить своеобразие рассматриваемых эпох и в результате наметить эволюцию процессов осадочного породообразования в геологической истории.

Исключительную важность в связи с вышесказанным приобретают вопросы типизации и классификации бассейнов осадконакопления, а также выяснения закономерностей их пространственного и возрастного размещения. Особое внимание при этом должно быть уделено классификации разновозрастных однотипных бассейнов терригенного (аллювиального, пустынного, дельтового, шельфового, глубоководного, пелагического и т.д.), карбонатного (мелководного и глубоководного), кремнистого, эвапоритового (сульфатного, соленосного, калиеносного, бишофитового и др.), угленосного, черносланцевого, фосфатного, марганценосного и иного породообразования. Во всех случаях проблема познания эволюции того или иного процесса осадочного породообразования требует предварительной разработки соответствующей классификации бассейнов седиментации, а затем специального анализа по реконструкции глобальных особенностей их возрастного, а также палеогеографического и палеотектонического размещения.

К сожалению, до сих пор проблема классификации однотипных по главенствующим процессам осадконакопления седиментационных бассейнов остается слабоизученной. В последние годы большое внимание в нефтяной геологии при бассейновом анализе уделяется классификации осадочных бассейнов как современных структурных элементов земной коры (Kingstone D.R. et al., 1983; Li Guo Yu, 1996; Perradon A., 1971; St. John В., 1980, [3 ]). Предложено много схем классификации таких бассейнов, которые достаточно полно учитывают тектонические особенности их размещения, палеогеографические условия формирования, специфику прогибания, цикличность осадконакопления и другие параметры развития. Эти схемы, несомненно, могут быть использованы и при классификации разновозрастных седиментационных бассейнов, но они далеко недостаточны для этого. Наиболее обоснованные и полные классификации могут быть созданы только на базе новейших данных в области седиментации (Страхов Н.М., 1963; Лисицын А.П., 1974; Wilson J.L., 1975; Selly R.C., 1976; Diatt H. et al., 1980; Ронов А.Б., 1983; Reading H.G., 1986; Ронов А.Б. и др., 1983). Только они позволяют уже в настоящее время приступить к разработке детальных схем классификации бассейнов седиментации для всех главных обстановок с конкретными физическими, химическими и биологическими процессами осадконакопления. После этого именно сравнительное изучение разновозрастных однотипных и разнотипных седиментационных бассейнов позволит выяснить, как эволюционировали соответствующие обстановки и процессы осадочного породообразования в геологической истории.

Один из наиболее ярких примеров, показывающих необходимость разработки классификаций бассейнов седиментации, связан с познанием эволюции фосфоритообразования. Как известно, выявленные в настоящее время закономерности эволюции фосфоритообразования основываются на двух твердо доказанных фактах: во-первых, на существовании глобальных эпох фосфатонакопления и меняющейся интенсивности накопления фосфора на протяжении позднего докембрия и фанерозоя и, во-вторых, на установленной смене во времени литологических и промышленных типов фосфоритов (Соколов А.С., 1995, 1996; Яншин A.JL, 1993; [2,5]). Полученные выводы кратко формулируются следующим образом.

1. Фосфориты микрозернистого типа получили преимущественное развитие в позднем докембрии и раннем кембрии, а также в ранней перми. В мезозое и кайнозое бассейны с микрозернистыми фосфоритами не формировались.

2. Эпоха массового образования зернистых фосфоритов наступила в меловом периоде и продолжалась на протяжении всей последующей истории.

3. Основное время формирования желваковых фосфоритов приходится на юрский и меловой периоды.

4. Фосфоритоносные бассейны с месторождениями ракушняковых фосфоритов известны только в ордовике, хотя могут быть обнаружены и в кембрии.

5. В геологической истории выделяются две глобальные эпохи фосфатонакопления: вендраннекембрийская и мелраннепалеогеновая. Первая эпоха характеризовалась преимущественным накоплением в седиментационных бассейнах микрозернистых фосфоритов, а вторая - фосфоритов зернистого и желвакового типов.

Все эти выводы констатируют только сам факт эволюции фосфоритообразования в геологической истории, выраженный в смене во времени одних типов фосфоритов другими, но они не затрагивают генетические аспекты эволюции фосфатонакопления, связанные с изменением обстановок, условий и процессов образования фосфоритов в разновозрастных фосфоритоносных седиментационных бассейнах. Очевидно, что проблема эволюции процессов фосфоритообразования очень сложная и требует специальных исследований. Однако первый шаг в этом направлении должен быть сделан на пути разработки классификации фосфоритоносных седиментационных бассейнов. Такие классификации необходимы главным образом для выяснения своеобразных условий и процессов фосфоритообразования в специфических обстановках осадконакопления конкретных бассейнов фосфатной седиментации. К сожалению, подобные классификации пока еще отсутствуют. Их разработка -дело будущего. Но уже сейчас имеется достаточно данных, свидетельствующих о том, что в геологической истории происходила эволюция бассейнов фосфатной седиментации (Жарков М.А., 1996; Маленкина С.Ю., 1996; [1]).Так, можно считать установленным, что в венд-раннекембрийскую эпоху бассейны фосфоритообразования, как правило, находились в пределах разнообразных по своему строению и тектоническому положению карбонатных платформ. Они располагались либо в периферийных зонах эпикратонных карбонатных платформ, либо вдоль окраин перикратонных или изолированных карбонатных платформ. Это были преимущественно мелководные бассейны карбонатного осадкообразования с высокопродуктивной биогенной седиментацией. Осадконакопление происходило в сублиторальных, литоральных и надлиторальных зонах при активном воздействии волн и приливно-отливных течений, приводивших к перемыву нелитифицированных осадков и перемещению микрозернистого фосфатного материала в более глубокие участки рамповых зон карбонатных платформ.

В мел-палеогеновую эпоху фосфатонакопление осуществлялось либо в зонах внешнего шельфа и верхней части континентального склона по периферии океанов (Школьник Э.Л. и др., 1996), либо в пределах периферийных и внутренних эпиконтинентальных морей. В морских бассейнах открытого шельфа существенная роль в фосфатогенезе стала принадлежать апвеллингу. В результате перемыва и переотложения под влиянием не только приливноотливных, но и океанских течений здесь происходило формирование преимущественно зернистых фосфоритов. Периферийные и внутренние эпиконтинентальные моря мел-палеогенового времени, протягивающиеся вдоль южных окраин Лавразии и северных границ Африканского континента и связанные многочисленными проливами с Тетисом, также отличались высокой биопродуктивностью. В их пределах существовала сложная система взаимосвязанных бассейнов писчемеловой, фосфатной, глауконитовой и кремнистой седиментации, осадконакопление в которых находилось под сильным влиянием поступающих из гумидных областей сноса переотложенных продуктов выветривания. Бассейны фосфоритообразования, как правило, располагались либо на поднятиях и плато вокруг относительно глубоководных зон с гемипелагической писчемеловой седиментацией, либо в прибрежных мелководных участках. Формирование зернистых фосфоритов происходило в условиях многократного перемыва и переотложения при активном волновом режиме и воздействии донных течений.

Как видно, по своим палеогеографическим и палеотектоническим особенностям размещения, а также по обстановкам и условиям осадконакопления венд-раннекембрийские бассейны фосфатной седиментации принципиально отличались от мел-палеогеновых. Это были совсем разные бассейны фосфоритообразования. Первые можно предварительно отнести к группе фосфатоносных бассейнов карбонатных платформ, а среди мел-палеогеновых целесообразно различать группы шельфовых периодических бассейнов фосфатной седиментации и эпиконтинентальных (периферических и внутренних) морских бассейнов фосфатонакопления.

Очевидно, что такой же анализ должен быть выполнен и для других типов бассейнов фосфоритообразования. Он, несомненно, позволит установить своеобразные особенности седиментации как в ордовикских бассейнах с ракушняковым фосфоритонакоплением, так и в других разновозрастных бассейнах, приуроченных к мелководным шельфовым морям, зонам терригенной, черно-сланцевой, кремнистой и иной седиментации.

Итак, можно отметить, что в геологической истории происходила эволюция бассейнов фосфатной седиментации и возникали новые бассейны, в которых создавались специфические обстановки для фосфатонакопления, в результате чего изменялись и эволюционировали процессы фосфоритообразования. Этот пример хорошо подтверждает актуальность создания современных схем классификации фосфатоносных седиментационных бассейнов.

Аналогичные выводы, обосновывающие важность разработки классификации бассейнов осадконакопления, можно было бы сделать и на многих других примерах, связанных с признанием эволюции терригенного осадконакопления черносланцевой седиментации, карбонатонакопления, кремненакопления, эвапоритовой седиментации и т.д. Но и приведенного примера достаточно, чтобы еще раз подчеркнуть необходимость таких исследований как для изучения эволюции бассейнов осадконакопления, так и для познания эволюции процессов осадочного породообразования в геологической истории. Они также необходимы для прогнозирования и поисков многих месторождений осадочных полезных ископаемых, в особенности нефти и газа.

 

Литература

1. Ильин А.В. Древние фосфатоносные бассейны. - М.: Наука, 1990.

2. Красильникова Н.А. О генезисе фосфоритов и эволюции фосфоритообразования // Литология и полезные ископаемые. - 1967. - № 5. -С.156-163.

3. Шлезингер А.Е. Осадочные бассейны Земли // Изв. вузов. Геология и разведка. - 1997. -№ 3. - С.26-35.

4. Эволюция геологических процессов в истории Земли / Под ред. А.Л.Яншина. - Л.: Наука, 1993.

5. Яншин А.Л., Жарков М.А. Фосфор и калий в природе. - Новосибирск: Наука, 1986.

 

ABSTRACT

The present article emphasizes the urgency and necessity for deep and detailed study of evolution of different type sedimentary basins that is of prime importance for forecasting and prospecting of mineral deposits associated with them including oil and gas fields. It is necessary to typify and classify the sedimentary basins as well as to reveal regularities of their spatial and age distribution. As an example showing a necessity of sedimentary basins classification development, the evolution of phosphorite formation is being considered.