CC BY
13
МУЗЕЙНАЯ ПЕДАГОГИКА
УДК 551.263:372.8
ОСОБЕННОСТИ ПРЕПОДАВАНИЯ КУРСА «ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ФОРМАЦИИ» В ХАРЬКОВСКОМ НАЦИОНАЛЬНОМ УНИВЕРСИТЕТЕ
А.А. Ковалёв, С.В. Горяйнов1
Излагаются необходимые дополнения и уточнения к учебному курсу «Геологические формации», которые накопились в геологических науках за последние десятилетия, но пока не вошли в учебники. Курс дополнен общетеоретическим разделом для показа места геологических формаций в общей системе геологических тел - от минералов до планеты. Показаны сложности в выделении формаций и сложившиеся методологические подходы к их выделению. Тела формаций обладают составом, структурой и формой, и по этим признакам производится их деление на генетические классы. Описание каждого формационного класса сопровождается характеристикой механизмов его формирования. Для магматических формаций изложена теория магматической дифференциации Е.В. Шаркова. Для метаморфического класса показано единство динамометаморфических и регионально-метаморфических формаций. Для хемогенно-метасоматических формаций показана система взаимосвязей экзогенных и эндогенных метасоматитов. Для слоистых формаций приведена характеристика их латерального расположения от высокогорных до глубоководных условий. Для органогенных формаций приведены характеристики различных типов органогенных построек и их отношений с вмещающими породами. Курс завершается практической работой по выявлению полного набора и хронологической последовательности образования формаций всех типов на учебных геологических картах. Отмечается важность использования учебных тематических коллекций, которые могли бы формироваться в специальных геологических кабинетах или вузовских геологических музеях.
Ключевые слова: иерархия природных тел, геологические формации, генезис формаций, формационный анализ, методика преподавания.
1 Ковалёв Александр Александрович - д.г.-м.н., гл.н.с. Музея землеведения МГУ; Горяйнов Сергей Владимирович - к.г.-м.н., доцент факультета геологии, географии, рекреации и туризма Харьковского национального университета им. В.Н. Каразина, gorjajnov@mail.ru.
Жизнь Земли 40(2) 2018 199-211 199
THE METHODOLOGY OF TEACHING THE COURSE GEOLOGICAL FORMATIONS' IN KHARKIV NATIONAL UNIVERSITY
A.A. Kovalev1, Dr.Sci. (Geol.), S.V. Goryajnov2, PhD 1 Lomonosov Moscow State University (Earth Science Museum), 2Karazin Kharkiv National University (The Faculty of Geology, Geography, Recreation and Tourism)
Ukraine, Kharkiv
The article outlines the necessary additions and clarifications to the training course 'Geological Formations', which have been accumulated in geological sciences over the past decades, but have not yet been included in the textbooks. According to the article, the course is supplemented by a general theoretical section to demonstrate the place of geological formations as special natural bodies in the general system of geological bodies ranging from minerals to the planet. The article goes on to say that formations occupy a place of a special rank of geological bodies located between rock bodies and planetary shells and segments. The selection of formations is reduced to a grouping of rock bodies. For this purpose, certain methodological approaches have been developed. Formation bodies are isolated as paragenesis of rock bodies, formed during a special geological process and connected by a single geological structure. This determines their genetic class. The authors selected igneous, metamorphic, chemogenic and metasomatic, terrigenous (layered) and organogenic classes of formations. The description of each formation class is accompanied by the characteristics of its formation mechanisms. This is necessary because numerous mechanisms of geological processes in textbooks express outdated views.
Magmatic formations are followed by the theory of magmatic differentiation by E.V. Sharkov. The authors show the connection between the form of bodies of magmatic constructions and the presence or absence of their differentiation. The description of the metamorphic class is accompanied by the demonstration of the unity ofdynamometamorphic and regional-metamorphic formations. The section also includes the explanation of their wide distribution. The part on chemogenic and metasomatic formations is supplemented by the information on the system of interrelations of exogenous and endogenous metasomatites within the underground branch of water circulation in nature. The description of layered formations contains the characteristic of their lateral location from high-altitude to deep-sea conditions within a single sedimentary cover of the Earth. The section on organogenic formations is followed by the characteristics of different types of organogenic constructions and their relations with host rocks. The course ends with a practical work on identification of the complete set of formation of all types and their chronological sequence on an educational geological map (different for each student). The authors come to the conclusion that it is especially important to use educational thematic collections which could be formed in special geological rooms or geological museums in universities.
Keywords: hierarchy of natural bodies, geological formations, formation genesis, formation analysis, teaching methodology.
Введение. Тектоническое районирование территорий и проведение на его основе геодинамического анализа с восстановлением тех палеогеодинамических обстановок, через которые прошла в своём развитии та или иная территория, основывается на формационном анализе [5, 6, 9]. С геологическими формациями как геологическими телами особого ранга студенты знакомятся в курсе «Геологические формации». Этот курс продолжает ряд дисциплин: «Минералогия», «Петрография» и «Литология», по-свящённых изучению более простых геологических тел - минеральных индивидов и породных тел. Этот курс предваряет понимание более сложных геологических объектов, которые рассматриваются в курсах «Геотектоника», «Месторождения полезных
ископаемых», «Структуры рудных полей и месторождений», «Основы металлогении». Теоретической основой курса является теория иерархического строения геологических тел С.В. Горяйнова [2].
Анализ имеющихся многочисленных учебников и учебных пособий по данному предмету с позиций этой теории показал следующее.
1. Есть разделы, которые присутствуют во всех учебниках, и которые достаточно полно проработаны в методическом и научном отношении (например, о терригенных формациях).
2. Есть разделы учения о формациях, недостаточно полно освещённые в учебниках, или освещённых с искажениями (например, разделы о метасоматических и хемо-генных формациях, о мигматитах, об органогенных формациях).
3. Есть разделы, полностью отсутствующие во многих учебниках (например, разделы о метаморфических формациях как особенном классе).
Кроме того, разделы сгруппированы иногда таким образом, что это разрушает единство целостных в геологическом отношении объектов. Например, хемогенные образования диагенеза описаны в отрыве от других хемогенных образований, а хемогенные в целом, в свою очередь, - в отрыве от метасоматических. Плутоногенные метасоматиты частично описаны вместе с магматическими формациями, контактовые изменения отнесены к метаморфическим, а раздел о тектоногенных метасоматитах вообще отсутствует.
В то же время специальная литература, посвящённая данному предмету, весьма многочисленна и охватывает все аспекты учения о формациях. Но это не учебники. Поэтому даже простое изложение этого предмета требует от преподавателя знакомства с широким спектром специальной литературы.
Преподавание курса разделено на несколько разделов - один общий (теоретический и методологический) и пять специальных. Специальные разделы посвящены характеристике отдельных структурно-генетических типов формационных залежей: магматических, метаморфических, хемогенно-метасоматических, терригенных и органогенных. Завершается курс практическими занятиями по выделению геологических формаций.
Общетеоретический раздел. Курс начинается с рассмотрения понятий о геологических границах и ограниченных ими телах. В основе лежат достижения новосибирской академической школы, а также акад. Ю.А. Косыгина в области теоретической геологии. Продолжение этих работ привело к построению иерархии геологических тел [2]. Поэтому курс продолжается обзором иерархии геологических тел различного генезиса. Это сделано для показа системного места геологических формаций в общей системе геологических тел. Показывается, что формации складываются из породных тел. Им в литературе соответствует понятие «фация», поскольку в структуре и текстуре породы как раз и «записан» ее генезис, который может быть расшифрован. Все это занимает 2 пары.
Дальнейшее изложение курса имеет историко-методологическое содержание. Рассмотрены подходы к выделению формаций, которые сложились исторически на сегодняшний день - историко-генетический, стратиграфический, парагенетический (структурно-вещественный), а также подразделения в рамках данных подходов (фациальный, тектонический, целевой, агенетический, иерархический и пр.) [15, 18]. Это связано с тем, что каждый исследователь сталкивается со сложностями при изучении любой формации:
1) если она ещё только формируется - то она может наблюдаться, но в это время она не завершена и потому ещё не полна по составу;
2) если она полностью сформирована - то она не видна полностью, т.к. нижние части ее закрыты верхними;
3) если она обнажена, то, значит, эрозия уже часть формации уничтожила; при этом уничтожение части формации возможно и в недрах, до её обнажения на поверхности эндогенными процессами.
Таким образом, нет одновременного сочетания признаков «наблюдаемость», «завершённость» и «сохранность». В лучшем случае в наличии два признака из трёх, а то и меньше. При изучении минеральных индивидов или породных тел с такими сложностями исследователь обычно не сталкивается. Кроме того, «по частям» формацию можно и не понять - многие горные породы являются общими для разных формаций. Выделение формаций, таким образом, сводится к группированию наблюдаемых породных тел [15, 18 и мн. др.] - что включать в состав формации, а что исключать из него. Поэтому в данном разделе речь идёт именно о сложившихся подходах к выделению формаций, их особенностях, внутренних течениях, достижениях и недостатках. Этим обосновывается, почему в дальнейшем используется структурно-вещественный, а не историко-генетический подход.
После этого в курсе излагаются основы строения формационных тел каждого структурного (одновременно и генетического) класса - магматических, метаморфических, хемогенно-метасоматических, терригенных и органогенных. Поскольку речь идёт о телах формаций («формационных залежах» в понимании В.И. Попова), постольку каждая из них описывается в аспектах состава, структуры и формы. По мере необходимости описание формационного класса предваряется краткой характеристикой механизмов его формирования. Эта необходимость продиктована тем, что о многих механизмах геологических процессов в учебниках закреплены устаревшие, неполные представления. Эти заблуждения десятки лет назад разрешены в мировой геологии, решения эти опубликованы в специальной литературе, но до учебников, как правило, не дошли.
Раздел о магматических формациях и образуемых ими телах. Это, пожалуй, самый научно упорядоченный раздел благодаря тому, что в нем сформированы полноценные научные теории с законами кристаллизационной дифференциации [17]. И сами механизмы магматизма давно смоделированы, изучены и используются в промышленности (в частности, в металлургии). Во многом изложение раздела базируется на знаниях студентами физики, физической химии и петрографии магматических пород.
В разделе кратко излагается теория магматической дифференциации Е.В. Шар-кова. Особое внимание уделяется механизмам возникновения магматической рассло-ённости, ликвационным процессам и формированию жильных серий. Показывается структура расслоённой интрузии как общая модель. На этом фоне излагается пространственное расположение различных магматических пород (состав формации) и возможные их наборы в зависимости от состава исходного расплава.
Далее изложение переходит к формам вулкано-плутонических построек. Показывается зависимость этих форм от состава расплава и плотности вмещающих пород. Особое внимание уделяется полиморфным модификациям структуры и состава интрузии в зависимости от её формы. Особо излагаются данные о строении вулканического (поверхностного и/или приповерхностного) продолжения вулкано-плутониче-ской постройки.
В заключение приводится классификация наиболее распространённых магматических формаций.
Раздел о метаморфических формациях и образуемых ими телах. Этот раздел является примером использования противоречивых и искажённых представлений о 202
механизмах метаморфизма. Поэтому методика преподавания рассматривается более подробно.
Парадоксально, что правильные представления о метаморфизме, сформированные в XIX в. [3], были забыты или искажены в ХХ в. Благодаря более детальному, ми-нералого-петрографическому подходу к изучению метаморфитов [14 и др.]. К тому же в рамках фиксистской тектонической парадигмы того времени к метаморфитам подходили как к глубоко изменённым породам осадочного чехла, в которых сохранены первичные слоевые соотношения. Углублённое (до изотопов химических элементов) изучение состава метаморфических пород упустило из виду изучение структур и текстур пород, их пространственных ориентировок, форм тел метаморфитов и различных зональностей метаморфических формаций. Возврат к полноте и комплексности их изучения произошёл только в 80-90-х гг. ХХ в. [4 и др.], но распад СССР помешал дальнейшему проведению исследований.
При изложении материала, прежде всего, следует обратить внимание на механизмы метаморфизма. Обычно считается, что причинами метаморфизма являются повышенные температуры и давления, в которые попадают исходные породы. Это, несомненно, правильно, но в учебниках обычно не уточняют, что это за температуры и что за давления. «По умолчанию» считается, что это - литостатические давления и температуры геотермического градиента.
Глубокое бурение в осадочных чехлах последней трети ХХ в. показало, что в условиях литостатической нагрузки метаморфизм не происходит, несмотря на то, что и температуры, и давления на глубине уже вполне «метаморфические». Оказалось, что для возникновения метаморфических преобразований необходимы стрессовые нагрузки, неравномерные по направлениям. Это приводит к следующим результатам [16]:
- возникает деформация породной среды и как следствие - твердотельный поток вещества в определённом направлении;
- направление потока «записывается» в породах в виде борозд скольжения и/или минеральной линейности;
- твердотельный поток приводит к механохимической активации среды, что сопровождается массовыми химическими реакциями с образованием новых минеральных фаз (собственно метаморфических минералов).
Этими реакциями занимается наука механохимия, история которой насчитывает уже более 100 лет. О ее достижениях и даже о ее существовании многим метаморфи-стам ничего не известно. Поэтому в курсе приводятся несколько примеров таких достижений.
Примечательно, что первоначально (ещё в 30-х гг. XIX в.) под метаморфизмом понимались именно дислокационные процессы, о чем свидетельствует сам термин [3]. «Метаморфизм» (с греческого) и «деформация» (с латыни) на русский язык переводятся одинаково - «изменение формы».
Изложение раздела начинается с повторения материала, известного студентам из курса физики - изменения характера деформаций и разрушения твёрдых тел в зависимости от температуры («одно и то же вещество при разных температурах - это совершенно разные материалы»). По этому признаку условно выделяются хрупкие, вязкие и пластические деформации.
Далее эти данные переносятся в реальную геологическую среду. Показывается, что одна и та же деформация земной коры приводит к разным следствиям на разных
глубинах. Это является основой общей вертикальной зональности метаморфической формации: от милонитов вверху до гнейсов в нижних горизонтах [4, 16]. Объясняется, почему порошковатые милониты нестабильны в условиях повышенных температур, и указывается на наличие их реликтов в гнейсах и сланцах. Таким образом, студентов подводят к выводу, известному геологам ещё в XIX в.: региональный метаморфизм является региональным по характеру распространения, но дислокационным - по механизму формирования ([3], А.В. Лукьянов, 1990, и др.). Дислокации эти связаны исключительно со столкновениями (коллизиями) континентальных и/или островодужных сегментов земной коры, что не учитывалось ранее.
Следовательно, метаморфизм (в силу механизма формирования) не может быть изохимическим процессом. Он приводит к перемешиванию исходных веществ не только в микро-, но даже и в макрообъёмах, что сопровождается широко («регионально») развитыми метаморфическими меланжами. Поэтому «реконструкции исходного субстрата метаморфических толщ» по химизму пород не являются ни корректными, ни нужными.
Объясняется, почему размеры метаморфических формационных залежей весьма велики (равны объёму складчатой области). Метаморфизм для стороннего наблюдателя проявляется как землетрясения. Землетрясения - это высвобождение энергии упругой деформации, «запасённой» в породном массиве. Такой «запас» для твёрдого тела ограничен, и при его превышении тело разрушается. Поэтому сильное землетрясение отличается от слабого объёмом разрушаемых пород. Приводятся расчёты объёма очага землетрясения с магнитудой 7 по формуле Гутенберга-Рихтера. Объем составляет величину порядка 105 км3. Это примерно соответствует объёму горного хребта высотой более 3 км и горизонтальными размерами 80 на 750 км.
Таким образом, мы видим, что тектонические деформации охватывают за одно событие огромные объёмы недр. Учитывая, что такие события происходят в областях складчатости и что количество землетрясений при образовании складчатых гор измеряется как минимум десятками тысяч, становится понятным широкое («региональное») развитие в недрах метаморфических пород дислокационного происхождения.
Рассказывается, благодаря чему мы имеем возможность наблюдать в обнажениях глубокие горизонты метаморфической зональности: горы при коллизиях «растут» вниз примерно в 3 раза больше, чем вверх; при эрозии гор эти «корни» гор «всплывают» по закону Архимеда; в результате денудацией обнажаются породы, сформированные на глубине 25-30 км.
Состав формации описывается через состав динамометаморфических пород-новообразований, с привязкой позиции той или иной породы к общей вертикальной зональности формации. Указывается на существование постепенных переходов в ряду милонит - бластомилонит - кристаллический сланец - гнейс. Приводятся примеры метаморфических колонок изменения составов новообразованных пород в зависимости от составов пород исходного субстрата (по А.Н. Ефимову, Т.М. Тетяевой). Для иллюстрации материала используется учебная коллекция образцов.
Приводятся текстурные различия стратифицированых и нестратифицированных метаморфитов. Анализируются противоречия традиционной возрастной индексации стратифицированных метаморфитов (при геологической съёмке).
Структура формации, описанная выше в общем виде в вертикальном направлении, дополняется её локальными особенностями по латерали. Приводятся примеры прямой зональности в межблоковых зонах, когда степень преобразований растёт к 204
осевой части зоны [9]. В этой связи анализируются аномальные примеры «обратного» регионального метаморфизма, когда метаморфизм растёт не вниз, а вверх по разрезу (Гималаи, по А. Гансеру). Приводятся примеры обратной зональности в межблоковых зонах, когда степень преобразований падает к осевой части зоны, что связано с длительностью и стадийностью развития метаморфического процесса. Рассматривается явление региональной устойчивости ориентировки вергентности (видимого направления перемещения горно-породных масс, т. е. твердотельного потока). Приводятся примеры использования этого явления для диагностики разновозрастных метамор-фитов. Описывается зональность формации по характеру течения (ламинарный, турбулентный) и указывается на независимость вергентности формации от этого.
Формы тел формационных залежей описываются через конфигурацию их границ и ориентировку осевых поверхностей и общей вергентности. Описываются складчатые области с вертикальными, наклонными, горизонтальными, ныряющими и складчатыми осями. Дополнительно описываются более мелкие, локальные формационные залежи этого класса - адвективные и диапировые, синвулканические, сбросовые риф-товые.
Особо анализируются формации, ошибочно отнесённые к метаморфическим -ультраметаморфические (мигматитовые) и контактово-метаморфические. Показывается, что это - образования метасоматического происхождения по механизмам формирования, что устанавливается по составу, структурам и соотношениям породных тел.
Раздел о хемогенно-метасоматических формациях и образуемых ими телах. Этот раздел является ещё одним примером использования противоречивых и искажённых представлений, на этот раз - о механизмах метасоматоза. Закреплённые в учебниках представления о нем либо сильно искажены, либо ограничиваются общими фразами. Примечательно, что метасоматические породы в петрографии отнесены к метаморфическим в качестве подкласса, а метасоматические формации выделяются обычно в самостоятельный класс.
Изложение начинается с классических определений метасоматоза (по Линдгрену), которое служит основой для развития дальнейших представлений. Указываются граничные термодинамические параметры проявления метасоматоза [10], на основании чего видно единство хемогенного и метасоматического процессов. Анализируются различия метаморфизма и метасоматоза на уровне механизмов процессов. Приводится схема работы микросистемы метасоматоза - «забойная», транзитная и конденсационная зоны. На этой основе показывается, что предлагаемые обычно механизмы массопереноса при метасоматозе (диффузия, фильтрация) к нему отношения не имеют [10]. Здесь работают многочисленные механизмы переноса в плёночных («двумерных») фазах, что широко используется в современных нанотехнологиях.
На примере коллекции образцов показываются различные разновидности метасоматоза - при работе только «забойной» зоны, только конденсационной зоны, при совместной работе нескольких зон (точечный, избирательный, реликтоносный, псев-доморфный, полнозаменный). Описывается противоречивый и парадоксальный характер метасоматических процессов. Приводятся примеры (образцы) изо- и гетерохи-мического метасоматоза.
Состав метасоматической формации описывается обычно через состав метасоматических породных тел (апосом). Следует подчеркнуть, что для состава апосом в петрографической литературе терминов явно недостаточно - многие породы метасо-матического происхождения не имеют названий (их приходится называть перечисле-
нием породообразующих минералов). С другой стороны, многие «породы», упомянутые в учебниках (скарны, грейзены и пр.), являются, по сути, названиями породных групп. При этом в одну группу могут входить горные породы, которые даже не имеют общих минералов (например, кварц-мусковитовый и флюорит-топазовый грейзены). Здесь тоже приходится детализировать название породы перечнем породообразующих минералов. Но это, в основном, недоработки петрографии. Их просто надо иметь в виду.
При анализе метасоматических формаций обнаружились недоработки сугубо формационного уровня. В 80-х гг. ХХ в. была разработана методика выделения и картирования метасоматических формаций в полном объёме - включая не только зоны привноса, но и области выноса материала. Она была применена для картирования хорошо обнажённых и изученных районов Центрального Казахстана [7, 11]. Оказалось, что все «петрографические» («традиционные») метасоматические формации (пропи-литов, березитов и пр.) являются только частями зональности более крупных объектов. Во избежание путаницы было предложено эти объекты называть «региональными метасоматическими формациями» (РМФ), а за «традиционными» (альбититы, аргил-лизиты и пр.) оставить название «локальных метасоматических формаций (ЛМФ). В дальнейшем рассматриваются разновидности, структуры и формы РМФ.
Структура РМФ описывается многочисленными и разноуровневыми зонально-стями, а также стадийностью формирования. В курсе излагаются известные зональности состава и концентрации новообразованных минеральных фаз, окраски, состава и концентрации прожилков, физических и химических свойств, и др. Для иллюстрации используется коллекция образцов. Зональности располагаются и описываются относительно самой общей зональности выноса - привноса материала (периферические - центральные, фронтальные - тыловые зоны). Дается понимание того, что это - только общие схемы, которые потом будут детализированы при характеристике отдельных типов РМФ.
Формы РМФ характеризуются сначала в самом общем виде. При этом объясняется, что метасоматические процессы обычно сопутствуют иным геологическим процессам и развиваются не только совместно с ними, но и зачастую используют их в качестве источника энергии для своего развития. Можно выделить следующие типы форм тел РМФ:
- плащеобразные (характерны для кор выветривания); развиваются совместно с денудационными процессами, используя потенциальную гравитационную энергию Земли;
- стратиформные диа- и катагенетические (в слоистых средах); развиваются совместно с осадконакоплением, используя энергию движения подземных вод, т.е. ту же потенциальную гравитационную энергию;
- примерно изометричные («плутоногенные») и более сложные, «очаговые» («вулканогенные»), развивающиеся параллельно с магматизмом и использующие для своего развития тепло интрузий и вулканов;
- сетевидные синтектонические («тектоногенные»); развиваются совместно с тек-тонитами, используя энергию землетрясений.
Далее характеризуются отдельные типы метасоматических формаций в порядке общей схемы «круговорота воды в природе» сверху вниз и обратно.
Формация кор выветривания образуется на входе поверхностных вод под землю. Описываются различные вертикальные профили кор выветривания и их отличия на разном породном субстрате. Для иллюстрации используется коллекция образцов. 206
Стратиформные РМФ образуются при миграции подземных вод к водоёмам конечного стока. Рассматриваются вынужденно только по зонам привноса и отложения рудного материала, группируясь по типам литогенеза Н.М. Страхова [13]:
- для гумидного литогенеза - железистые, марганцовистые;
- для аридного - урановые, медные, полиметаллические и их переходы в общей зональности; фосфатные, галогенные формации. Для иллюстрации используется коллекция образцов.
Для галогенных формаций указывается зональности в формировании эвапоритов разного состава [12]. Обращается внимание на формирование соляных пород первоначально как терригенных («соляные пески») и возможное сохранение впоследствии этих терригенных текстур (вплоть до подводно-оползневых и флишевых) как реликтов замещения. Описываются условия сохранности солей в ископаемом состоянии, а также реакции замещения одних минералов другими в соленосной толще. Особо указывается на продолжение галогенных формаций зонами метасоматических изменений, производимых нисходящими рассолами в подстилающих силикатных и карбонатных породах [12].
Для катагенетических формаций намечаются подходы к их изучению и свойствам на основе вертикальной катагенетической зональности осадочных чехлов. Описываются минералогические преобразования наиболее массовой - глинистой - части осадочного разреза при катагенезе. Особо подчёркивается, что катагенетические глубинные воды по свойствам и составу являются переходными к гидротермальным растворам. Их мобилизация эндогенными процессами приводит к формированию соответствующих эндогенных РМФ (восходящие ветви подземного круговорота) [11].
«Плутоногенные» РМФ образуются, как следует из названия, вокруг интрузий. Им присуще концентрически-зональное, многостадийное строение. Дополнительной чертой плутоногенной гидродинамической системы является её разобщенность (зоной закалки застывающего плутона) на две подсистемы - внутриинтрузивную и околоинтрузивную. Излагается строение околоинтрузивной и внутриинтрузивной подзон, варианты их изолированности и/или сопряжённости, состав ЛМФ в зонах выноса и привноса материала. Описываются место и условия возникновения «контактово-ме-таморфических формаций» как части зональности околоинтрузивной подзоны. Указываются типичные размеры подзон по вертикали.
«Вулканогенные» РМФ образуются, как следует также из названия, вокруг действующих вулканов, в адартезианских бассейнах кальдер действующих вулканов. Им присуще вертикально-зональное, многоцентровое, малостадийное строение. Зоны разгрузки располагаются в прижерловых частях вулканической постройки, а также вдоль радиальных и концентрических разломов, в том числе и ограничивающих вулканическую кальдеру. Излагается строение и состав обширных зон выщелачивания и вертикальная зональность ЛМФ в зонах восходящих потоков гидротерм. Даются пространственные параметры таких РМФ относительно магмаподводящего канала.
«Тектоногенные» РМФ образуются в зонах тектонически активных разломов, располагаясь вдоль ветвей сети тектонитов. Они характеризуются линейно-вытянутой или петельчатой в плане формой, а также малостадийным строением. Источником энергии для процесса, по-видимому, является тепло, генерируемое при деформациях в разломных зонах. Приводятся примеры современных систем этого типа (Челекен). Одновременность метасоматических процессов и деформаций подчёркивается наблюдаемыми отношениями взаимопересечения тектонитов и метасоматитов: на сближен-
ных участках отмечается и тектонизация метасоматитов, и метасоматическое замещение тектонитов. При этом отмечается снижение степени тектонизации метасоматитов от более ранних стадий к более поздним. Приводятся данные о строении и составе обширных зон выщелачивания, вертикальная зональность ЛМФ в зонах восходящих потоков гидротерм. Указывается позиция таких очагов разгрузки в пределах складчатых областей относительно реликтовых тектонических блоков [7, 11]. Показывается место «ультраметаморфических» (мигматитовых) формаций как тектоногенных РМФ глубоких зон коры (по К. Менерту).
Раздел о терригенных (слоистых) формациях и образуемых ими телах. Раздел посвящён именно тем формациям, на основе которых разработана Международная стратиграфическая шкала, поскольку слоистость является их типоморфным признаком. Для этих формаций справедлив стратиграфический закон Н. Стено. Исходя из того, что слои как породные тела являются специфическими для этой линии, для этих формационных залежей предлагается общее название - «слоистые формационные залежи».
Состав этих формаций у исследователей, как правило, не вызывал существенных разногласий при всем разнообразии методических подходов. Элементами строения здесь выступают слои (новообразованные породные тела) и обломки (реликтовые тела горных пород любого происхождения). Количественные соотношения слоёв и обломков могут варьировать в любых пропорциях - от почти полностью «обломочного» коллювия до почти полностью «безобломочного» лёссового покрова.
Следует только уточнить представления о формировании псаммитов. Обычно у студентов существуют представления, что песчаные породы образуются путём дробления более крупных обломков в ходе терригенного переноса. Это, как показали эксперименты, не так. При взаимном истирании породных обломков образуются преимущественно алеврито-глинистые частицы, а не песок. Песчаные же породы образуются при размыве кор выветривания, а транспортирующие агенты (воздух, вода) только сортируют образованный материал, отделяя, в том числе, и песчаную фракцию [18]. Это следует продемонстрировать сравнением состава аллювия рек на любом кристаллическом щите или в горной области - глыбы, щебень плюс черный ил. И только за пределами щита при размыве кор выветривания в аллювии появляются песчаные пляжи.
Структура терригенных (обломочных) формаций - слоистая. Здесь при изложении материала следует разграничить похожие понятия: слоистость как породная текстура и слоистость как соотношение слоёв. Для породных текстур предложен термин «слойчатость» (во избежание путаницы). Далее рассказывается о механизмах происхождении собственно слоистости (как соотношениях слоёв): велоцитальном, ундаци-онном, инъекционном, мутационном, миграционном [15, 18]. В отношении последнего справедливо правило Вальтера - Головкинского, которое также здесь излагается и иллюстрируется примерами.
Структура таких терригенных залежей, помимо наслоения, включает и фациаль-ную латеральную зональность. Само наслоение отражает стадийность в формировании залежи. Характер наслоения отражает режим осадконакопления (равномерный, пульсирующий, прерывистый и т.д.). Фациальная зональность проявляется здесь преимущественно составом обломочных пород и обломков, степенью их сортировки и окатанности, размером зёрен, мощностью слоёв и пр. Она отражает степень изменения условий миграции и самого обломочного материала от источника переноса до места отложения. 208
Указывается на то, что слоистые структуры исходных осадков часто замещаются в ходе диагенетических метасоматических процессов (по П.В. Зарицкому) и сохраняются в ископаемом состоянии как текстурные реликты. В результате в одном месте осадочного разреза наблюдаются чаще всего как минимум две формации одновременно: 1) слоистая и 2) пропитывающая её более поздняя хемогенная (цементы, конкреции, псевдоморфозы и пр.). Их разделение пока не производится, что создаёт трудности, например, при прогнозе и поисках нефтегазовых залежей.
Формы тел слоистых формационных залежей не имеют пока специфических названий, хотя формируются на глазах исследователей. Но эти формы весьма разнообразны: от достаточно простых моренных гряд или коллювиальных шлейфов до сложно-ветвистого тела аллювия крупной реки. Различны и их размеры даже при однотипности сложения - они могут различаться на порядки. Например, конус выноса небольшого оврага размером в метры и конус выноса подводного каньона размером в сотни километров, сформированный суспензионными потоками. Пока производится накопление фактического материала по формам этих формаций. И формы описывают пока в основном геометрическими приближениями: «конус», «лента», «призма», «блюдце» и пр. [15].
Далее дается характеристика наиболее распространённых формаций этого класса с группированием: формации континента (раздельно для нивального, гумидного и аридного климатов) и формации океана (прибрежно-морские, шельфовые, батиальные и абиссальные) с указанием характерных зональностей [8, 13]. Дополнительно характеризуются внезональные формации - коллювиальная, вулканогенно-обломочная.
Раздел об органогенных формациях и образуемых ими телах. Изложение начинается с исходных определений формационной залежи данного класса - органогенной постройки [1]. Специально объясняется, почему к данному классу не отнесены угли, торф и другие каустобиолиты, а также ракушечники и другие органогенно-об-ломочные образования. К органогенным образованиям отнесены только те, которые образуются благодаря жизнедеятельности организмов, а не благодаря их отмиранию («образования жизни» в противовес «образованиям смерти» - типа угля, «пиритового человека»).
Органогенные постройки характеризуются в аспектах состава, структуры и формы.
Состав органогенной постройки - это различные известняки. Даётся их структурно-текстурная классификация с разделением на органогенные, терригенные и хе-могенные. Указывается, что только органогенные известняки с каркасной структурой являются основой органогенной постройки. Остальные в ее состав не включаются, хотя находятся в пространственной ассоциации.
Структура органогенной постройки описывается как связи и отношения между остатками организмов. Характеризуются различные типы каркасов и их эволюция в истории Земли: корковые (строматолитовые), ветвисто-кустистые, гребенчато-вееровидные, массивные и пластинчато-инкрустирующие. Благодаря особенностям структуры органогенные постройки являются твердыми с самого начала образования: для «затвердевания» им не требуется диагенез.
Форма тел построек резко выделяет их из окружающего осадочного разреза. Поскольку скорости роста колониальных известковых организмов значительно больше скорости накопления рыхлых осадков, на дне водоема возникают обособленные тела, возвышающиеся над рельефом дна. Рыхлые осадки, накапливавшиеся на смежных участках, прислоняются к уже сформировавшимся твердым телам, которые мо-
гут иметь неровные, пещеристые, с нависающими карнизами боковые поверхности. Поэтому контакты органогенных построек с вмещающими отложениями могут иметь неровные извилистые контуры (до вертикальных и нависающих), невозможные в нормально осадочных породах [1]. В курсе описываются следующие типы контактов: впритык, прилегания, облекания, в клин, срастания. Указывается, что разные типы контактов могут наблюдаться на разных участках одной и той же постройки, поэтому контакт может быть часто комплексным.
Приводится характеристика построек разных морфологических типов: калиптр, биостромов, биогермов, калипровых и биогермных массивов, рифоидных и рифовых массивов. Внутреннее строение постройки и её геологического окружения демонстрируется на примере рифового массива. Указывается на возможно значительный геологический возраст существования рифа и на вытекающие отсюда различия в стратиграфии внутри и вне рифовой постройки. Данное положение иллюстрируется примерами строения Сахайской рифовой полосы (кембрий Якутии).
После изложения теоретического курса студенты переходят к практическим занятиям по диагностике формаций на геологических картах. Каждому студенту выдаётся геологическая карта из учебного набора. Результатом должен явиться упорядоченный по возрасту список всех формаций, проявленных на той или иной территории, независимо от их генезиса. При этом указывается на то, что некоторые виды формаций явно присутствуют на территории карты, но на самой карте не показаны (например, тектониты определённого этапа складчатости или вулканогенные метасоматиты вокруг вулканов).
Такой анализ карт подготавливает студентов к работе на следующих учебных курсах - «Геотектоника», «Основы металлогении». Если в курсе «Геологические формации» выделение формаций является завершающим заданием, то на последующих курсах - стартовым. На нём основываются дальнейшие построения: выделение геодинамических обстановок в истории геологического развития площади («Геотектоника») [5] и анализа их возможной (с точки зрения наличных формаций) металлогениче-ской специализации («Основы металлогении») [6, 9].
В заключение хотелось бы подчеркнуть особую роль геологических кабинетов и музеев, в которых могли бы быть сосредоточенны тематические геологические коллекции, способствующие наглядному и более эффективному усвоению теоретического материала. Желательно, чтобы такие музеи были бы в каждом вузе, где преподаются геологические дисциплины.
ЛИТЕРАТУРА
1. Геологическая съёмка в районах развития отложений с органогенными постройками / Задорожная Н.М., Осадчая Д.В., Новоселова Л.Н. и др. Л.: Недра, 1982. 328 с.
2. Горяйнов С.В. Иерархия резкостных геологических тел. Харьков, 2001. 564 с.
3. Грубенман У., Ниггли П. Метаморфизм горных пород. Л.-М.: Георазведиздат, 1933. 376 с.
4. Иванкин П.Ф., Назарова Н.И. Методика изучения рудоносных структур в терригенных толщах. М.: Недра, 1988. 254 с.
5. Ковалёв А.А. Мобилизм и поисковые геологические критерии. М.: Недра, 1985. 223 с.
6. Ковалёв А.А., Леоненко Е.И. Методика глубинного прогнозно-геодинамического картирования. М.: МГУ, 1992. 152 с.
7. Методика изучения гидротермально-метасоматических образований / Плющев Е.В., Ушаков О.П., Шатов В.В., Беляев Г.М. Л.: Недра, 1981. 262 с.
8. Обстановки осадконакопления и фации. Пер. с англ. / Под ред. Х. Рединга. М.: Мир, 1990. Т. 1, 352 с. Т. 2, 384 с.
9. Основы металлогенического анализа при геологическом картировании (металлогения геодинамических обстановок). Методическое руководство / Гусев С.Г., Зайков В.В., Ковалёв А.А. и др. М.: Роскомнедра, 1995. 486 с.
10. Поспелов Г.Л. Парадоксы, геолого-физическая сущность и механизмы метасоматоза. Новосибирск: Наука, 1973. 355 с.
11. Региональные метаморфо-метасоматические формации. Принципы и методы оценки рудоносности геологических формаций / Жданов В.В., Беляев Г.М., Блюман Б.А. и др. Л.: Недра, 1983. 280 с.
12. Сонненфелд П. Рассолы и эвапориты. М.: Мир, 1988. 480 с.
13. Страхов Н.М. Основы теории литогенеза. Т. 2. Изд-во АН СССР, 1962. 574 с.; Т. 3. Изд-во АН СССР, 1962. 550 с.
14. Фации метаморфизма / Под ред. В.С. Соболева. М.: Недра, 1970. 432 с.
15. Цейслер В.М. Анализ геологических формаций. М.: Недра, 1992. 138 с.
16. Чиков Б.М. Введение в тектонические основы статической и динамической геотектоники. Новосибирск: Академическое изд-во «Гео», 2011. 299 с.
17. Шарков Е.В. Петрология расслоённых интрузий. Л.: Наука, 1980. 184 с.
18. Шванов В.Н. Структурно-вещественный анализ осадочных формаций (начала литомо-графии). СПб: Недра, 1992. 230 с.
REFERENCES
1. Zadorozhnaya N.M., Osadchaya D.V., Novoselova L.N., Krasnov E.V., Kuznetsov G.V., Mi-naev M.A., Mikheev I.G., Patrunov D.K., Preobrazhensky B.V., Fortunatova N.K., Shaysky V.P., Ejnas-to R.E. Geological survey in the areas of development of deposits within organogenic structures. 328 p. (Leningrad: Nedra, 1982) (in Russian).
2. Goryajnov S.V. Hierarchy of natural geological bodies. 564 p. (Kharkov, 2001) (in Russian).
3. Grubenmann U., Niggli P. Metamorphism of rocks (= Die Gesteinsmetamorphose). 376 p. (Moscow - Leningrad: Georazvedizdat, 1933) (in Russian).
4. Ivankin P. F., Nazarova N. I. Methods of studying of ore-bearing structures in terrigenic strata. 254 p. (Moscow: Nedra, 1988) (in Russian).
5. Kovalev A.A. Mobilism and geological search criteria. 223 p. (Moscow: Nedra, 1985) (in Russian).
6. Kovalev A.A., Leonenko E.I. The Technique of predictive deep-geodynamic mapping. 152 p. (Moscow: MGU, 1992) (in Russian).
7. Pluschev E.V., Ushakov O.V., Shatov V.V., Belyaev G.M. The methodology for the study of hy-drothermal-metasomatic formations. 262 p. (Leningrad: Nedra, 1981) (in Russian).
8. Reding H. (Ed.). Sedimentary Environments: Processes, Facies and Stratigraphy. 704 p. (Wi-ley-Blackwell, 1996).
9. Gusev S.G., Zaikov V.V., Zaikova A.A., Kovalev A.A., Leonenko E.I., Mezhelovsky N.I., Mints M.V., Rundquist D.V. Fundamentals of metallogenic analysis in geological mapping (metallogeny of geodynamic situations). Methodological guide. 486 p. (Moscow: Roskomnedra, 1995) (in Russian).
10. Pospelov G. L. Paradoxes, geological and physical essence and mechanisms of metasomatosis. 355 p. (Novosibirsk: Nauka, 1973) (in Russian).
11. Zhdanov V.V., Belyaev G.M., Blueman B.A., Vishnevskaya Y.E., Kuzmin V.K., Maslov A.T., Petrov B.V. Regional metamorph-metasomatic formations. Principles and methods for evaluating the ore potential of geological formations. 280 p. (Leningrad: Nedra, 1983) (in Russian).
12. Sonnenfeld P. Brines and evaporite. 480 p. (Moscow: Mir, 1988) (in Russian).
13. Strakhov N.M. Fundamentals of the theory of lithogenesis. Vol. 2. 574 p. Vol. 3. 550 p. (Moscow: AN SSSR, 1962) (in Russian).
14. Dobretsov N.L., Reverdatto V.V., Sobolev V.S., Sobolev N.V. Khlestov V.V. Facies of metamorphism. 432 p. (Moscow: Nedra, 1970) (in Russian).
15. Zeisler V.M. Analysis of geological formations. 138 p. (Moscow: Nedra, 1992) (in Russian).
16. Chikov B.M. Introduction to the tectonic foundation of static and dynamicgeotectonics. 299 p. (Novosibirsk: Academic publishing house «Geo», 2011) (in Russian).
17. Sharkov E.V. Petrology of layered intrusions. 184 p. (Leningrad: Nauka, 1980) (in Russian).
18. Shvanov V.N. Structural and material analysis of sedimentary formations (beginning of litho-mography). 230 p. (St. Petersburg: Nedra, 1992) (in Russian).
