CC BY
32
«Ці
г® ^еаИНик , август, 2004 г., № 8
ФОРМИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТАРНОЙ ЦИКЛИЧНОСТИ - ЦИКЛА (ЭЦ| - СВЯЗЬ ЕЕ С ТОРФО-, УГЛЕНАКОПЛЕНИЕМ
Д. г.-м. н. Н. А. Шуреков
В связи с предстоящим в данной работе анализом проблем циклогенеза ниже приводится краткое изложение учения Н. А. Головкинского [2, 8, 18], заложившего более 135 лет тому назад теоретические основы представления об элементарной цикличности («геологической чечевице»). Он при этом, изучая прибрежно-морские терригенные отложения, разработал метод выявле-
ния колебательных движений земной коры. По подобию выполненного Н. А. Головкинским анализа «геологический чечевицы» (рис. 1) автор предлагаемой работы провел исследование отложений в разрезах элементарной угленосной цикличности — цикла (ЭУЦ) [7,
12—21]. Собственные материалы изучения разрезов элементарных циклов (ЭЦ) позволили автору сосредоточить внимание на следующих частностях:
— кроме циклов ЭУЦ и ЭСЦ (элементарного седиментационного цик-ла)-приморья выполнено выделение еще двух разновидностей: элементарной седиментационной цикличности—цикла опресненного приморья (ЭСЦ-оп-ресненного приморья) и элементарной седиментационной цикличности—цикла приозерья (ЭСЦ-приозерья);
— сообщается об обнаружении в непосредственной кровле угольного пласта неслучайного (постоянного) горизонта аргиллита с остатками пресноводных двустворок;
— обсуждается проблема о роли пресных вод в торфо-, угленакоплении;
— составляется резюме о генезисе угля, его непосредственных кровли и почвы в обстановке не морской, а только пресной воды.
Сопоставление хода развития осад-конакопления в разрезах ЭЦ, возникших в наземных и прибрежно-морских условиях, привели к раскрытию явле-
В
ний зарождения и формирования полных элементарных циклов отложений, фиксирующих законченный цикл колебательных движений земной коры (целая «геологическая чечевица», согласно терминологии Н. А. Головкинского [2, 8, 11—16]).
Учение о колебательных движениях в земной коре в геологию вошло и закрепилось с подачи Н. А. Головкинско-го (1863, 1868) [2]. Впервые в мировой геологической литературе он ввел четкое о них представление и разработал метод выявления их в разрезах осадочных толщ [БСЭ, 1972; 7].
Понятие «колебательные движения земной коры» в основном выражает энергетическую сущность геологических процессов.
Кратко учение Н. А. Головкинского заключается в следующем. В нормальном разрезе и на площади накопления морских отложений прослеживается закономерная смена ископаемых окаменелостей и литологического состава:
в разрезах с полным набором фаций залегают конгломераты, пески, глины, мергели, известняки. Это совершается в зоне шельфа в зависимости от постепенных тектонических вертикальных колебаний: при опускании морского дна происходит смещение уреза воды (береговой линии) в сторону суши (берега) и в этом же направлении последовательно смещаются накопления (отложения) перечисленных разностей осадков. При подъеме морского дна смещение береговой линии (уреза) воды и накопление названных осадков идет в обратном направлении. В первом случае формируется трансгрессивная серия (фации располагаются рядом друг с другом), а во втором случае
— регрессивная серия пород, т. е. верхняя часть разреза многослоев (фации, лежащие на напластованиях нижней серии). Совокупность одного опускания и одного поднятия морского дна создает полный цикл отложений [2, 8, с. 69—74].
Учение Н. А. Головкинского о закономерностях в осадконакоплении в основном касается процессов формирования элементарной цикличности — цикла. В данной и некоторых других работах автора [7, 19, 21] это учение иллюстрируется на двух графических моделях: первая составлена Н. А. Голов-кинским в 1868 г. и названа им «геологической чечевицей» [2; 8], вторая — создана автором настоящей статьи и именуется «спиралью» [11—18].
В течение долгого времени учение
Н. А. Головкинского [2, 8] воспринималось как понятие «слоеобразование», т. е. в названии (значении) данном первоначально самим ученым. Современное название этого термина, как показывает изучение его трудов, прямым образом отвечает словосочетанию «элементарная цикличность — цикл (ЭЦ)» [12—18].
Выводы свои Н. А. Головкинский высказал в материалах исследований прибрежно-морских отложений. Ведущей (деятельной) силой в формировании ЭЦ, согласно его учению, как уже отмечено
Мергелп глины и песчаник
Песчаник глина и мергели
Рис. 1. «Геологическая чечевица» (показана ее половина), по Н. А. Головинскому [2] из книги Г. А. Иванова [3]
выше, считается энергия колебательных движений земной коры [2, 8].
Между тем колебательные движения земной коры проявляются не только на побережье или акватории моря, океана... Равным образом они характерны для территорий суши (континента) [1, 7, 13—27]. На последней под их действием совершаются периодические явления погружения и поднятия земной коры и, как и на морском побережье, происходит формирование элементарной цикличности — цикла.
Погружение и поднятие региона циклогенеза, т. е. погружение и поднятие морского дна в зоне шельфа или ложа опресненного приморья (водоема), а также ложа пресноводного озера и его грунта окрестностей на континенте, отдельно или в сочетании с заболоченными и торфяно-болотными землями, вызывает образование четырех связанных между собой ЭЦ, а именно:
1. Элементарную седиментацион-ную цикличность — цикл прибрежноморских отложений (ЭСЦ — приморья).
2. Элементарную седиментацион-ную цикличность — цикл опресненного в приморье водоема (ЭСЦ — опресненного приморья).
3. Элементарную седиментацион-ную цикличность — цикл озерных, болотных, речных осадочных образований (ЭСЦ — приозерья).
Последние по строению и составу близки или тождественны с элементарной угленосной цикличностью — циклом (ЭУЦ).
Ниже приводятся их характеристики:
«ЭСЦ — приморья» — формируется в прибрежно-морских условиях. Изучен цикл и обоснован Н. А. Голов-кинским на основе им же построенной графической модели «геологическая чечевица» (рис. 1), а также других иллюстраций [2, 3, 8, 9]. Разрез данного типа цикла накапливается в однообстановочной водной среде, т. е. исключительно на уровне ниже поверхности морской воды. Как указано выше, разрез цикла сложен пятью разновидностями осадков (конгломераты... — известняки). С процессами углеобразования эта цикличность не связана.
«ЭСЦ—опресненного приморья» формируется в долгоживущих депрессиях от большого количества поступающих в них пресных наземных (метео-генных) и подземных (грунтовых, частично напорных) вод [13, 16, 18]. Опрес-
нение (рассоление) прибрежно-морских вод совершается в устьях крупных рек, заливах — раскрытых или обособленных от моря, а также в условиях буйства вод, ливней, катастрофических событий, сводящих на нет насыщенность солью. В разрезах описываемого типа ЭЦ вскрываются песчаники, алевролиты, аргиллиты, а в циклах с полным набором фаций и пласты угля. Последние образуются на территории долгоживущей депрессии, где бывшее дно водоема при поднятии превращается в дневную поверхность, т. е. в потенциальный район заболачивания, торфо-, углена-копления.
«ЭСЦ—приозерья» формируется в мелководной обстановке и на уровне дневной поверхности континента. К таким районам относятся, кроме озер и их окрестностей, болотные и торфяноболотные избыточно увлажненные участки суши. Вода в пределах их развита пресная — подземно-наземного происхождения. О сущности и роли фактора пресноводности см. ниже. Процесс осадконакопления и циклообразования в акваториях формирования «ЭСЦ — приозерья» в значительной степени изучен и обоснован автором в его графической модели «спираль» [7,
13—16].
К типу «ЭСЦ — приозерья» следует относить и те из ЭЦ, которые нами названы элементарной угленосной цикличностью — циклом (ЭУЦ). Циклы ЭУЦ были и являются предметом исследований многих угольщиков, в том числе и выдающихся (Ю. А. Жемчуж-ников, Г. Ф. Крашенинников, П. И. Степанов [3] и др.). Почти сорок лет они изучались автором данной работы. Процессы осадконакопления и циклообразования нами иллюстрируются в упомянутой графической модели «спираль» [16—22].
Нижеследующие анализируемые циклы: «ЭСЦ — опресненного приморья» «ЭСЦ — приозерья» и «ЭУЦ», повинуясь энергии колебательных движений земной коры, способствуют зарождению и развитию явления миграции фаций в двуобстановочной среде, т. е. в подводной и надводной. При этом формируются мощные упорядоченные (циклические) угленосные и тер-ригенно-осадочные толщи [19, 20].
На рост растений при торфо-, угле-накоплении в основном «расходуется» пресная вода, поступающая сквозь тер-ригенные отложения посредством ин-
фильтрации (просачивании). Водоемы «море», «озеро», кроме своих узких побережий, не являются благоприятными площадями для углеобразования.
В семидесятые и восьмидесятые годы прошлого (XX) века литологам и угольщикам пришлось усиленно заниматься прогнозом устойчивости пород кровли и почвы пластов угля для их эксплуатации шахтным способом. Тогда в стадии детальной разведки находилось около десятка шахтных полей в одном только Воркутском промышленном районе. С этой целью, согласно инструкции, отбирались с каждого пересекаемого бурением угольного пласта из его кровли и почвы образцы. Их набиралось сотни и даже несколько тысяч штук. Все они подвергались детальному литологическому описанию с отбором фауны, флоры. Неожиданно среди последних нам, литологам, посчастливилось обнаружить закономерное расположение в аргиллитах непосредственной кровли угольного пласта — горизонт с пресноводными двуствор-ками. Этот слой с антракозидами располагается в непосредственной кровле пласта в циклах ЭСЦ — опресненного приморья, ЭСЦ — приозерья, в том числе и в ЭУЦ. Мощность аргиллита названного горизонта 5—20 см. Отсутствует данный слой в ЭСЦ — приморья, что объясняется условиями его формирования — ниже уровня поверхности прибрежно-морских вод.
Обнаружение слоя с пресноводными двустворками в названных разновидностях ЭЦ для понимания закономерностей в процессах циклогенеза и осадконакопления имеет большое значение.
Этот горизонт накапливается в фазу погружения местности и синхронной эллизии (греческое слово «выжимаю», отражающее значение словосочетания: воды, выжатые из глин и близких к ним отложений... [4, 5]). Процесс явления эл-лизии сопровождается подтоком к и оттоком от дневной поверхности пресных вод с образованием в регионе, по нашему определению, «первоначального на суше водоема» [19, 21]. В нем отлагается слой аргиллита и развиваются пресноводные двустворки. Наличие последних в кровле угольного пласта свидетельствует о генезисе его в условиях континента [19, 21], т. е. в субаэральной обстановке. Важно отметить, что пресноводные образования в непосредственной кровле угольного пласта встреча-
ются только в элементарных циклах, возникших в двуобстановочной среде, т. е. в подводной и надводной. Как уже отмечалось выше, прибрежно-морская обстановка не обладает условиями, благоприятными для углеобразования, так как в пространстве ниже уровня поверхности моря накопление залежи торфа не может происходить.
Приверженцы лагунно-баровой концепции все еще принимают за истину свою версию о морском генезисе непосредственной кровли угольного пласта. Обнаруженные нами аргиллиты с фауной пресноводных двустворок пока ими совсем не интерпретируются.
Механизм перемещения природных вод на Земле характеризуется двумя парами терминов. Первая пара — трансгрессия и регрессия—употреб-ляется для обозначения событий, возникающих со свободно движущейся морской или озерной (большого размера) водой. Вторая пара — это подток и отток. Из них подток возникает при тектоническом погружении в условиях «выжимания» или «выталкивания» (просачивания в направлении) вверх подземных вод, а отток — при тектоническом подъеме в условиях инфильтрации (дренирования) наземных и подземных вод вглубь, вплоть до регионального базиса подземного стока.
В глобальном масштабе движения «свободных вод» сравнительно крупных озер, Мирового океана проявляются в явлениях приливообразующих сил (Ньютон, 1687) которые «регламентированно» вызывают процессы приливов и отливов через каждые 12 часов 25 мин. Их отголоски улавливаются в явлениях «трансгрессии» и «регрессии». Пространства, занятые свободными водами, названы «Видимым океаном» [5]. Процессы с явлением подтока и оттока совершаются в земле скрытно от нас. Причина перемещения вод в общей сложности сходна с присущей «Видимому (Наземному) океану», но проявляется она через проникновение в земную среду просачиванием. Пространства, занятые дренирующимися (инфильтру-ющимися) водами, названы «Невидимым (Подземным) океаном» [5].
Важно выяснить значение упомянутых выше выражений «подток к и отток от дневной поверхности...». Оно в основном отвечает смыслу перемещения грунтовых вод на наружной оболочке материков (суши): на фоне погружения и поднятия земной коры. Под влиянием
переувлажнения территорий возникают соответствующие условия болото-тор-фообразования. Преимущественно явления подток и отток связаны с пресными водами. Они имеют непосредственное отношение к происхождению элли-зионных (выжатых) вод, образующихся в процессе уплотнения глин и глинистопесчаных образований. В описываемой группе циклов особо выделяются ЭСЦ
— приозерья, а также ЭУЦ, возникающие в гумидном климате. Здесь существенное значение имеют воды атмосферного происхождения.
Рис. 2. Схема гидрохимической зональности водного бассейна по А. А. Карцеву и С. Б. Вагину [5]:
1 — поверхность земли; 2—4 — породы, содердащие: 2 — пресные воды, 3 — соленые воды, 4 — рассолы; 5 — водоупорные породы фундамента
Проблема происхождения пресных вод в атмосфере, окружающей Землю, рассмотрена А. А. Карцевым и С. Б. Вагиным [4; 5, С. 95—100, рис. 27]. Они пишут: «Наиболее обычна картина, когда в верхних пластах находятся пресные воды (чаще всего атмосферного происхождения), глубже располагаются минеральные воды, а в самом низу рассолы. Это объясняется тем, что пресные воды из атмосферы прежде и легче всего проникают в верхние пласты осадочных пород.» [5, рис. 2]. По нашему мнению, следует также учесть присутствие в атмосфере выделяемого нами механизма тягово-сверлящего действия [22]. Данный механизм своими вихре-спиралевидными движениями вызывает разгрузку (вытягивание) из недр газов, водяных паров, вод, заполняющих поры, трещины и др. При этом перечисленные компоненты испытывают движения в направлении к небосводу, т. е. ввысь. Кроме того,
силы названного механизма через явления ураганов, бурь и смерчей вызывают буйство вод, нескончаемые ливневые дожди, что оказывается причиной преимущественного распространения пресных вод в «верхних пластах» земного шара.
Из четырех охарактеризованных видов ЭЦ, как видно, три формируются в условиях влияния пресной воды, а ЭСЦ
— приморья — в прибрежно-морской обстановке.
Таким образом, в заключение целесообразно отметить, что в формировании и развитии элементарных циклов:
а) ЭСЦ — приморья,
б) ЭСЦ — опресненного приморья,
в) ЭСЦ — приозерья,
г) ЭУЦ
неразрывная связь с природными водами играет решающую роль. В случае знака «а» — господствуют «свободные воды» Видимого океана, в случаях знаков «б», «в», «г» — главенствуют ин-фильтрационные воды Невидимого океана [4, 5]. Это те воды, которые выше нами названы водами подтока и оттока, порождаемые явлениями погружения и поднятия земной коры.
Автор придает определяющее значение факту обнаружения в каждом ЭЦ остатков пресноводных двустворок. Это должно привести к признанию существования в ЭЦ со знаками «б», «в», «г» субфазы наступления суши при каждом последующим формировании ЭЦ, иначе говоря, привести к твердому утверждению взгляда о генезисе угля и вмещающих его кровли и почвы в континентальных (пресноводных) условиях.
ЛИТЕРАТУРА
1. Белоусов В. В. Основы геотектоники. М.: Недра, 1989. 382 с. 2. Головкинский Н. А. О пермской формации в Центральной части Камско-Волжского бассейна. СПб, 1868. С. 77—136. 3. Иванов Г. А. Угленосные формации. М.: Наука, 1967. 407 с. 4. Карцев А. А., Вагин С. Б., Басков Е. А. Палеогидрогеология. М.: Недра, 1969. 5. Карцев А. А., Вагин С. Б. Невидимый океан. М.: Недра, 1978. 6. Крашенинников Г. Ф. Условия накопления угленосных формаций СССР. М.: Изд-воМГУ, 1957. 295 с. 7. Ол-лыкайнен А. М., Шуреков Н. А. Угольные месторождения Интинского района (Печорский бассейн). Инта: АО «Интауголь» 1997. 292 с. 8. Романовский С. И. Николай Алексеевич Головкинский (1834—1897). Л.: Наука, 1979. 192 с. 9. Сократов Г. И. Из истории русской геологии второй полови-
ны XIXвека //Записки Ленинградского горного института. Л., 1944. Т. 15—16. С. 41— 79. 10. Хаин В. Е. Основные проблемы современной геологии. М.:Наука, 1994.190 с.
11. Шалпо В. Н. Структура Земли: упорядоченность или беспорядок? М.: Наука, 1986. 159 с. 12. Шуреков Н. А. Пермские угленосные отложения юга Печорского бассейна. Казань: Изд-во КГУ, 1976, 142 с. 13. Шуреков Н. А. О гидрологической и гидрогеологической сущности угленосных формаций (на примере Печорского бассейна). Казань: Изд-во КГУ, 1991, 140 с. 14. ШурековН. А. О причинах, вызывающих появление циклов в угленосной толще // Тез. XII геол. конф. РК. Сыктывкар, 1993. Т. II. С. 154—156.15. ШурековН. А. Применение графического моделирования при изучении формирования элементарного угленосного цикла // Моделирование геологических систем и процессов: Материалы региональ-
ной конференции. Пермь: ПГУ, 1996. С. 142—145. 16. Шуреков Н. А. Закономерности образования пермских угленосных отложений севера Предуральского краевого прогиба: Автореф. дис... д. г.-м. н. Институт геологии Коми НЦ УрО РАН. Сыктывкар, 1996. 44 с. 17. Шуреков Н. А. Процесс саморегуляции в системе «Элементарный угленосный цикл» // Геология и минеральные ресурсы Европейского Северо-Во-стокаРоссии: МатериалыXIIГеол. съезда РК. Сыктывкар, 1999. Т. III. С. 167—169. 18. ШурековН. А. Освещение вопроса о циклогенезе по материалам геологических исследований автора и Н. А. Головкинского // Актуальные проблемы геологии горючих ископаемых осадочных бассейнов Европейского севера России: Материалы Всерос. конф. Сыктывкар, 2000. С. 221.19. Шуре-ков Н. А. Механизм проявления и развития элементарной седиментационной
цикличности (ЭСЦ). Сообщение первое: «Двуликое» залегание осадков — основной признак существования ЭСЦ// Человек на Севере в XXI веке: горное дело, ТЭК, экология, народонаселение: Докл. Респуб. конф. Ч. 1. Сыктывкар, 2001. С. 225—237.
20. Шуреков Н. А. Механизм появления и развития элементарной седиментацион-ной цикличности (ЭСЦ). Сообщение второе: О циклообразующих силах // Народное хозяйство Республики Коми. Сыктывкар, 2001. Т. 10. №1—2. С. 41—45.
21. Шуреков Н. А. Генезис месторождений угля Печорского бассейна (из истории полемики) //Вестник Института геологии Коми НЦ УрО РАН. 2003. № 10.
22. Шуреков Н. А. Тектонопровоцирующие силы // Геология и минеральные ресурсы Европейского Северо-Востока России: Материалы XIV Геол. съезда Республики Коми. Сыктывкар, 2004.
ИНФОРМАЦИОННОЕ ПИСЬМО
Институт геологии Коми научного центра Уральского отделения
Российской академии наук
Межведомственный литологический комитет
Секция карбонатных отложений
Национальный комитет по изучению рифов
проводят
Международное совещание “ГЕОЛОГИЯ РИФОВ”
Сыктывкар, 4—6 июля 2005 г.
(Институт геологии Коми НЦ УрО РАН)
Уважаемые коллеги, приглашаем вас принять участие в Международном совещании «Геология рифов».
Тематика совещания будет охватывать следующие вопросы:
- Общие проблемы рифообразова-ния.
- Развитие рифов при изменении уровня моря, органогенные сооружения в секвентной стратиграфии.
- Цикличность и эволюция рифооб-разования.
- Литофациальная, палеонтологи-геская и палеоэкологическая характеристики различных морфогенетических типов органогенных сооружений.
- Региональная геология рифов.
- Геохимическая специфика рифов.
- Полезные ископаемые рифовых комплексов.
- Отображение органогенных построек в сейсмическом волновом поле.
- Комплексная интерпретация сейсмических и скважинных данных при поисках объектов «рифового» типа.
- Сейсмостратиграфия рифосодер-жащих формаций.
В рамках совещания планируется проведение тематических сессий:
- Геохимия стабильных изотопов разновозрастных рифогенных формаций.
- Нефтегазоносность рифовых комплексов Печоро-Баренцевоморского бассейна.
- Геофизика рифов.
Принимаются заявки на устные и стендовые доклады. До и после совещания планируются геологические экскурсии. 29 июня—3 июля — верхнедевонские рифы Южного Тимана (предварительная стоимость экскурсии 6—7 тыс. руб.). 7—13 июля—палеозойские органогенные сооружения Приполярного Урала: верхнеордовикский и венлокско-луд-ловский рифы, верхнекаменноуголь-но-нижнепермский скелетный холм (предварительная стоимость экскурсии 10—12 тыс. руб.).
Информация о правилах подготовки расширенных тезисов будет распространена во втором циркуля-
ре всем, приславшим регистрационную форму.
Пожалуйста, заполните регистрационную форму и вышлите ее в оргкомитет (желательно, по электронной почте) до 25 октября 2004 г.
Контактные адреса и телефоны:
Институт геологии Коми НЦ УрО РАН
Первомайская, 54, Сыктывкар, 167982 Тел.: (8212) 24-54-16; (8212) 24-53-53 Fax: (8212) 24-53-46 Заместитель председателя
Анна Ивановна Антошкина E-mail: [email protected] Секретарь
Андрей Николаевич Сандула E-mail: [email protected]
Регистрационная форма
1. Место работы.
2. Контактная информация (адрес, телефон, факс, e-mail).
3. Участие в совещании (да, нет, вероятно).
4. Название доклада.
5. Форма доклада (устный, стендовый).
6. Необходимость официального письма в организацию или приглашения для получения визы.
7. Участие в экскурсии: а) верхнедевонские рифы Южного Тимана;
б) палеозойские органогенные сооружения Приполярного Урала.
