Иван Ефремов - Тафономия и геологическая летопись

    Изложенная схема сохранения осадков материков прошлого, разумеется, еще крайне схематична, но, нужно думать, в общем отражает действительные соотношения и может служить отправной точкой дальнейших исследований.

Наблюдаемое в геологической летописи закономерное выпадение большинства материковых осадков, отлагавшихся на поверхности древних континентов, лишний раз указывает, что внезапные погружения материков под уровень моря, как, например, легендарной Атлантиды, в действительности никогда не имели места. В ином случае мы имели бы целый ряд поверхностных образований такого потонувшего материка, вполне сохранившихся под слоем морских напластований.

Подобную же картину мы наблюдаем и для морских отложений с той разницей, что морские осадки лучше сохраняются во времени, чем континентальные. Это обстоятельство зависит, во-первых, от больших размеров типовых областей морского осадконакопления в сравнении с континентальными и, во-вторых, от меньшей вероятности размыва, если область отложения морских фаций была сравнительно устойчива во времени, поскольку морские фации всегда располагаются ниже уровня денудации, определяемого поверхностью моря.

Принципы сохранения во времени более крупных фаций мы можем наблюдать и в наши дни повсеместно. Возьмем для примера горную обстановку седиментации, характеризующуюся определенными типами грубых осадков. Среди масс грубых отложений в долине любой горной реки мы можем встретить участки замедленного течения или даже стоячей воды, в которых отлагаются тонкие осадки, зачастую, при зарастании растительностью, обогащающиеся органическим веществом. Эти осадки принципиально неотличимы от озерно-болотных фаций равнины или соответствующих участков дельт. Вся разница заключается в ничтожной площади распространения таких отложений и очень коротком периоде их существования, зачастую не превышающем нескольких месяцев. Фации чуждого для данной области характера эфемерны во времени. Точно такие же неустойчивые в пространственно-временном отношении фации мы можем наблюдать в любой из обстановок седиментации. Так, среди дельтовых или неритовых, или даже мелкоозерных обстановок осадконакопления мы можем уловить фации, характерные по условиям гидродинамической седиментации для батиальной или абиссальной области моря. Однако существование этих фаций коротко даже для нашего человеческого времени, ничтожно в пространственном выражении и продукты их седиментации не сохраняются и исчезают задолго до литификации осадков. Даже если где-нибудь в массе вмещающих пород определенного типа осадкообразования и сохранятся отложения ничтожно малой фации, то шансов обнаружить ее при изучении этих толщ будет столько же, сколько и для ее сохранения, т. е. практически — нуль. Таким образом, мы приходим к положению, что пространственные размеры осадочных комплексов, сохраняющихся в геологической летописи, могут рассматриваться как функция времени (рис. 19). Следовательно, каждая толща осадочных пород в смысле своего сохранения в земной коре имеет собственную пространственно-временную характеристику. По-видимому, дальнейшие исследования геологического времени с позиций современного научного мышления откроют нам очень интересные перспективы в истории Земли и жизни.

    

Рис. 19. Диаграмма сохранения континентальных фаций во времени. Угол XOA тем больше, чем слабее денудация и, наоборот, тем менее, чем сильнее денудация.

    Истинные соотношения пространственно-временных размеров фаций, сохраняющихся в летописях различных геологических периодов, нам еще неизвестны. Мы можем из наблюдения над современными осадками установить, что отложения размерами в несколько квадратных метров и мощностью в несколько сантиметров среди поверхностных отложений материка существуют весьма недолго. Существование абиссальных фаций современного океана исчисляется периодом в 20 — 30 миллионов лет. Отнюдь не исключена возможность, что в дальнейшем мы сможем установить некие определенные величины фаций для сохранения со времени палеозоя, мезозоя и кайнозоя. Пока теоретически можно представить себе схему уменьшения размеров сохранившихся фаций и увеличения их численности по мере восхождения вверх в геологическом времени (рис. 20).

    

Рис. 20. Схема ультрафаций и инфрафаций во времени. K_z — кайнозой; M_z — мезозой; P_z — палеозой.

    Нетрудно видеть, что для каждого отрезка времени будет существовать некая предельно-минимальная величина пространственно-временного протяжения фаций данной эпохи, которые сохранятся в последующих деструкциях до современности. Эта предельно-минимальная величина будет различной в зависимости от времени, к которому она относится. Все размеры фаций, большие этой средней величины, будут сохраняться в геологической летописи, меньшие этой величины размеры фаций выпадут из геологической летописи, не дойдя до современности. Я предлагаю назвать те фации, пространственно-временные размеры которых больше необходимой предельно-минимальной величины, определяющей их сохранность с данной глубины времен до наших дней, — ультрафациями. Те фации, размеры которых меньше необходимой средней величины и которые выпадают из летописи, могут называться и нфрафациями. Предельно-минимальная величина, постоянная для каждого уровня времени, может быть названа средней величиной сохранения.

    

Рис. 21. Схема ультрафаций и инфрафаций но ступеням деструкции материка во времени. Для упрощения схемы принято равномерное повышение материка от берегов к центру.

    Из рис. 19 видно, что для континентальных фаций средняя величина сохранения может быть подвержена колебаниям и независимо от уровня времени, а именно в случае ослабления или усиления общей денудации, т. е. связана также с абсолютными высотами материков. Передвижение средней величины сохранения определяет периодичность и специфику развития эпох континентального осадкообразования. В морских осадках, отложение которых тоже определяется денудацией материков, все указанные отношения также имеют место.

Распределение устойчивых во времени континентальных фаций на материке подчиняется правилу, которое может быть названо правилом ступеней деструкции (рис. 21 и 22). Всякий разрушаемый денудацией материк обладает, в общем, ступенчато-поясным расположением фаций, последовательно от наиболее возвышенных участков материка к общему базису эрозии — морю. В этом же направлении возрастает прогрессивная степень измельчения продуктов разрушения.

    

Рис. 22. Ступени деструкции.

    В длительных процессах материковой денудации исчезают фации наиболее возвышенных областей и сохраняются те осадки, седиментационные обстановки которых располагались ближе к общему базису эрозии. Поэтому в каждый определенный отрезок времени существования материка более устойчивыми, а следовательно, и более длительными оказываются обстановки седиментации, по высоте расположения близкие к общему базису эрозии.

В идеальном случае совершенно равномерного возвышения материка от периферии к центру (сегмент шара) фации должны были бы обладать зонально-кольцевым, поясным расположением (рис. 21). В действительности, конечно, мы никогда не встречаемся с таким расположением ступеней деструкции, которые в соответствии с неравномерно возвышенной поверхностью материка распределяются прерывистыми полосами и пятнами (рис. 25).

Это правило имеет особенно ясное выражение для эпейрогенических эпох — длительных и широкораспространенных материковых поднятий. Таким образом, в формировании геологической летописи проявляются две основные закономерности, отбирающие осадочные продукты фаций, сохраняющихся во времени. Первая закономерность — это размеры фаций, разделяющиеся для каждого уровня геологического времени на группу, сохраняющуюся в летописи, — ультрафации и группу, выпадающую из летописи, — инфрафации. Вторая закономерность определяет отбор фации по ступеням деструкции, т. е. по их расположению относительно базиса эрозии с сохранением наиболее низко расположенных фаций. Нетрудно видеть, что обе закономерности являются выражением двух сторон одного и того же процесса. Размеры и долговечность существования фаций увеличиваются по мере приближения к базису эрозии, разнообразие типов осадков уменьшается вместе с увеличением степени измельчения продуктов разрушения.

    

Рис. 23. Зоны сохранения континентальных осадков на участках с длительными поднятиями и погружениями.

1 — зона сохранения I; 2 — зона сохранения II; 3 — зона сохранения III.

Например, тонкозернистые осадки в каждый данный момент в горной области осадконакопления являются инфрафациями, а сама горная область — ультрафацией, но в геологическом времени горная область со всей совокупностью своих осадков становится инфрафацией, а тонкозернистые осадки переходят в дельтовые ультрафации, наиболее близкие к базису эрозии, а потому и наиболее устойчивые во времени. Представление о ступенях деструкции, очень важное для литолеймономии и тафономии, точно отвечает взглядам других советских исследователей на образование отложений геологической летописи как на результат сложного взаимодействия противоположных процессов размыва и накопления, отложения и переноса. Наливкин (1933) всегда рассматривал фации как единицы определенного ландшафта земной поверхности. Еще ближе подошел к интересующим нас вопросам Попов (1947) в работе о зональной дифференциации фаций по ландшафтным поясам. Говоря о фазовой периодичности развития седиментации, Попов пишет: "Согласно стадийному принципу, каждый фациально-ландшафтный пояс отвечает одной из стадий развития осадкообразования, сменяющих друг друга по пути движения седиментационных потоков, которые стремятся под влиянием их энергии, — в первую очередь энергии рельефа, от наивысших точек последнего к наинизшим, базисным".

Основываясь на правиле ступеней деструкции, мы можем говорить о пространственных зонах преимущественного сохранения. Подобные зоны сохранения, как мы видели, располагаются вблизи базиса эрозии каждого конкретного периода денудации материка. Соответственно с периодичностью осадкообразования зоны сохранения осадков перемещаются, то вдаваясь глубоко в континент, то, наоборот, удаляясь от него в соответствии с общими тектоническими движениями данного участка земной поверхности (рис. 23 и 24).

    

Рис. 24. Те же зоны сохранения в профиле.