Рекомендации по составлению и оформлению графиков палеогеографической и эпейрогенической кривых

Для расшифровки некоторых особенностей физико-географической обстановки былых времен в изуча­емом регионе, в данном случае на основе анализа геологической карты (т.е. по представленному литолого-стратиграфическому разрезу), обычно отстраиваются графики палеогеографической («фациальной») и эпейро­генической кривых. При анализе геологической карты эти кривые служат как бы базовым и иллюстративным материалом в составе главы «История геологического развития».

Иллюстративная значимость построенных графиков во многом определяется тщательностью, детально­стью и информативной полнотой составленной исходной литолого-стратиграфической колонки. График па­леогеографической кривой отражает происходившие во времени относительные колебания поверхности на­копления осадков (образований), прежде всего в моменты морского и континентального осадконакопления. Следовательно, для интервалов морского непрерывного осадконакопления эта кривая может быть условно ин­терпретирована как изменение глубины длительно существовавшего бассейна во времени. Условность кривой определяется, с одной стороны, многофакторностью условий водной среды, приводящих к формированию тех или иных осадков в данном районе (без учета разного рода течений, влияния биогенного фактора и т.п.). С дру­гой стороны, обычно при описании рассматриваемого интервала разреза не приводятся известные текстурно-структурные характеристики породы, что позволило бы уточнить некоторые параметры бассейна во время фор­мирования осадков.

Известно несколько подходов при построении палеогеографической кривой. В данном случае предлагает­ся вниманию один из наиболее распространенных вариантов (Казачкова, Найдин, 1983 и др.). График палеогео­графической и эпейрогенической кривых на примере изучения территории листа M-38-XVH (Красноармейск) приведен во второй части пособия в структуре соответствующей главы.

График основывается на двух основных прямых, исходящих из одной изначальной точки, как это и при­нято в двухмерной системе координат. Но в этом случае исходная точка расположена не в нижней части листа, как обычно при работе с построением графиков, а в верхней. Одним из основных элементов графика являются две горизонтальные и параллельные (составляющие верхнюю часть графика) линии. Нижняя линия выполняет функцию положения «нулевой» отметки Мирового океана (эпиконтинентального бассейна), а верхняя - сво­еобразной оси времени от момента начального в пределах данной территории осадконакопления и до наших дней вне зависимости от стратиграфической полноты разреза и наличия перерывов в процессе седиментации. Расстояние между параллельными линиями от 1,5 до 3 см используется для представления ваших взглядов на степень выраженности горного или равнинного, низменного рельефа в пределах континентальной суши, а также для обозначения в виде индексов стратиграфических подразделений (временных интервалов), которые выделены на рассматриваемой территории (карте). Обычно предлагается производить построения на основе одной горизонтально ориентированной линии, но это, как показывает опыт, графически не совсем удобно и не очень понятно. В данном случае горизонтальная составляющая графика выполняет обе функции - оси времени и уровня моря.

Несколько пояснений относительно хронологической (временной) функции этой части графика. На верх­ней линии откладываются в рассчитанном самостоятельно масштабе отрезки времени (периоды, эпохи, века и т.д.), отвечающие стратиграфическим подразделениям изученного разреза. Известно два подхода к расчету масштабной хронологической линейки - пропорциональный и непропорциональный. Первый определяется не­обходимостью сохранить пропорции между известной в настоящее время продолжительностью веков (эпох) и протяженностью отрезков на линии вашего графика. Некоторые века относительно скоротечны - до 1-1,5 млн лет (коньяк), а некоторые времена характеризуются значительной продолжительностью - до 6-8 млн лет (кам-пан, Маастрихт). Показывая временную ось в данных абсолютного возраста (в млн лет), вы избегаете явных искажений в построении кривой и ошибок в интерпретации темпов прогибания или воздымания территории. Данные по абсолютной датировке границ и продолжительности периодов, эпох, а для ряда периодов даже веков фанерозоя приведены в прилож. 5-7.

Если в силу тех или иных причин продолжительность геохронологических подразделений неизвестна, применим непропорциональный подход к построению временной оси. В этом случае на временной оси гра­фика отмечаются одинаковые по длине отрезки, число их соответствует количеству известных стратиграфиче­ских подразделений (равного ранга). Но тогда теряется детальность выполненных построений, снижается их достоверность. В ряде случаев, когда при геологическом картировании территории использовались местные и региональные стратиграфические подразделения (свита, толща, горизонт), не имеющие четких хронострати-графических соотношений с подразделениями стандартной шкалы, подобные построения могут быть также представлены в «непропорциональном» масштабе.

Вертикальная координата графика, направленная вниз, также несет двойную смысловую нагрузку. По верхней части этой координаты (от 0 и до глубины 200 м) отстраивается палеогеографическая кривая. Здесь подразумевается, что реконструируются условия осадконакопления в пределах древних эпиконтинентальных (шельфовых) бассейнов, преимущественно с глубиной водного столба до 200 м. Крупный масштаб этой ча­сти вертикальной координаты позволяет более отчетливо показать изменения в батиметрическом положении поверхности осадконакопления. Вся оставшаяся составляющая этой оси подразделяется на отрезки, обычно четные (50-100 м), в том же или более мелком масштабе. Эта часть графика рассчитана для построения кривой суммарной мощности. Другими словами, по верхней части этой оси прослеживается изменение батиметриче­ской характеристики бассейнов осадконакопления, а по всей ее протяженности отстраивается график суммар­ной мощности накопившихся (сохранившихся от разрушения) отложений. Поэтому длина вертикальной оси не должна превышать суммарной мощности отложений, определенной по литолого-стратиграфической колонке и представленной в соответствующем масштабе. Все значения по этой оси индексируются в метрах.

При построении графиков палеогеографической и эпейрогенической кривых нельзя смешивать величины, откладываемые по вертикали в одном и том же масштабе: для морской части палеогеографической кривой это глубины моря, определяемые на основании фациального анализа отложений разреза, а для эпейрогенической кривой - это мощности отложений, которые берутся также из разреза. Рекомендуем отстраиваемые кривые по­казывать в разных цветах: положение палеогеографической кривой коричневым, а эпейрогенической - черным цветом.

Палеогеографическая (фациальная) кривая. При определении батиметрии былых бассейнов (глубины водного столба - глубины поверхности осадконакопления) геолог всегда сталкивается с трудностями.

Это происходит потому, что не всегда возможно достоверно реконструировать составляющую палеогипсо-метрической кривой для участков континентальной и островной суши, и как следствие - невозможно опреде­лить абсолютные высоты нахождения локальных бассейнов накопления континентальных осадков, формиро­вавшихся над уровнем моря, широко распространенных в отдельные эпохи геологической истории. На графике континентальный отрезок кривой показывается условно пунктиром или штрихпунктиром. Зато есть возмож­ность показать эпохи горообразования в пределах подвижных областей или эпиплатформенных орогенов, отно­сительно повышая гипсометрическое положение кривой над «нулевой» линией и закрашивая сегменты кривой, расположенные выше «нуля», коричневым цветом.

События тех интервалов времени, которые не представлены в разрезе осадками, трудно однозначно ре­конструировать. Обычно ранее сформировавшиеся образования уничтожаются (перерабатываются) во время формирования складчато-горных сооружений, при пенепленизации созданного рельефа, в периоды теократи­ческого развития региона. Поэтому участки кривой, часто отвечающие периодам континентального развития территории, могут быть отмечены особым знаком - точечным или пунктирным.

Значительно большей информацией геолог располагает для реконструкции глубины морских осадков. Это можно осуществить по присутствию некоторых пород и минералов, а также органических остатков - инди­каторов глубины (преимущественно бентосных организмов). Но и здесь очень много осложнений и затрудне­ний возникает при попытках распознать глубины морей геологического прошлого. Реконструкция палеоглу-бин - одна из сложнейших проблем геологии. Поэтому при построении палеогеографической кривой вопрос о глубине бассейна осадконакопления решается в очень общих чертах. Используется достаточно условное со­отношение литологического состава отложений, который указан в литолого-стратиграфической колонке, и ба­тиметрических условий, в которых прежде эти осадки могли бы формироваться. В общем виде в зоне литорали и верхней сублиторали формируются галечники и конгломераты, несколько ниже - пески крупно- и разнозер-нистые, олигомиктовые и т.п., а в качестве наиболее глубоководных образований рассматриваются биогенные карбонатные или кремнистые осадки. При построении фациальной кривой можно использовать и общепри­нятые представления о зонах бассейна (литораль, сублитораль и т.д.) применительно к шельфовым бассейнам. Участки палеогеографической кривой, показывающие изменение глубины бассейна осадконакопления, лучше отражать синим цветом, подчеркивая батиметрическую зональность за счет использования оттенков: чем глуб­же, тем темнее. Опыт показывает, что это упражнение в раскрашивании не столько способствует эстетическому восприятию графического материала, сколько делает его более информативным и понятным.

После построения палеогеографической (фациальной) кривой на ней условными знаками можно нанести более детальные результаты фациального анализа разреза, показать моменты накопления лимнических углей на континентальном отрезке кривой и интервалы формирования рифов в пределах морских бассейнов, лагунные обстановки и условия формирования галогенных образований и т.д. Полезно показать моменты проявления подводного и наземного вулканизма.

Эпейрогеническая кривая (суммарной мощности). Построенную палеогеографическую кривую можно использовать для оценки эпейрогенических движений земной коры региона. Эпейрогенические движения в геологической летописи регистрируются различными темпами накопления осадков и в виде перерывов в осад­конакоплении. Только погружения (отрицательные движения) можно реконструировать относительно полно, так как о них можно судить по накопленной при прогибании осадочной толщи, ее мощности: чем больше мощ­ность, тем обычно дольше или интенсивнее происходило прогибание. Следовательно, на графике эпейрогени-ческих движений должна быть учтена мощность накопившихся отложений за некоторый временной интервал (век, эпоху). Построение графика на пропорциональной основе сделает возможным определение изменения интенсивности погружения исходного базиса осадконакопления в течение длительного существования бассей­на седиментации.

График эпейрогенической кривой отстраивается следующим образом. На завершающем отрезке интер­вала, отвечающего наиболее древнему из известных в регионе стратиграфических подразделений, отмечается мощность осадков, накопившихся в течение определенного времени. Для этого от точки на палеогеографиче­ской кривой, фиксирующей окончание первого интервала, откладывается в том же масштабе, в котором строи­лась ордината, отрезок мощности отложений этого интервала. Затем в точке, соответствующей завершению следующего временного интервала, от палеогеографической кривой вниз откладывается значение мощности отложений второго интервала, а ниже него - значение мощности отложений предыдущего интервала и т.д. Кривая, соединяющая суммированные значения мощности для каждого стратиграфического подразделения, и будет искомой эпейрогенической кривой для данной территории. Полученное значение суммарной мощности лучше указывать в самой нижней части этого графика. Физически она отражает колебания подошвы разреза (величины прогибания первичного базиса осадконакопления), которая, таким образом, является своеобразным репером, или маркером. Его колебания во времени отражают эпейрогенические движения - прежде всего ин­тенсивность погружения, - за исключением случаев накопления коррелянтных осадков - прямых свидетелей воздымания (погружения) части территории. В данном случае предполагается, что общее прогибание террито­рии (которое и нужно оценить) в каждый момент времени складывается из глубины моря и суммарной мощ­ности накопившихся осадков.

Локальные или малоамплитудные воздымания дна бассейна, не обусловливающие прекращения осадко­накопления, отражаются в соответствующем изменении положения эпейрогенической кривой и интерпрети­руются как некоторое обмеление этого участка моря. Если же воздымания регионального масштаба, а не рост локальных положительных структур, приводили к регрессии, уходу морских бассейнов, то оценить масштаб вертикальных перемещений (высоту созданного континентального рельефа) практически невозможно ни в слу­чае накопления континентальных осадков, ни тем более в случае значительного перерыва в разрезе. Если в разрезе имеется крупный гиатус («хиатус» - разрыв, перерыв), охватывающий несколько ярусов, отделов и т.д., то палеогеографическая кривая неизбежно распадается на несколько самостоятельных отрезков, ибо истинную продолжительность или амплитуду вертикальных движений определить обычно весьма затруднительно. В этом случае при наличии неоднократных продолжительных перерывов в осадконакоплении возможно выделить пе­риоды талассократического (эвстатического) и теократического развития рассматриваемой территории, сопо­ставить их с глобальными или региональными геотектоническими этапами (фазами). Выделенные этапы гео­логического развития данной территории чаще всего соответствуют ранее выделенным структурным этажам или структурно-формационным комплексам (см. главу «Тектоника»).

При наличии в разрезе значительного перерыва график эпейрогенической кривой может достраиваться в виде пунктирной горизонтальной линии до новой фазы прогибания территории без учета уничтоженных эрози­ей интервалов ранее сформированных отложений. На графике область от основания поверхности осадконако­пления до собственно эпейрогенической кривой желательно выделить диагональной штриховкой. Это повыша­ет наглядность представленного материала, уверенно выделяются этапы эвстатического или теократического развития региона и облегчается его анализ.

Предлагаемая методика построения палеогеографических и эпейрогенических кривых основана на пред­положении о постоянстве уровня Мирового океана в геологическом прошлом. Необходимо иметь в виду не­сомненное проявление в прошлом эвстатических колебаний этого уровня, влияние которых было особенно ощутимо в пределах шельфовых бассейнов. Восстановление условий осадконакопления в седиментационных бассейнах прошлого, в частности батиметрической характеристики, возможно при комплексном полевом и ка­меральном исследовании выделенных геологических образований, содержащихся в них остатков организмов, литолого-петрографическом изучении аутогенных компонентов и т.п.