10.03.2021

Корреляция и расчленение ритмично-слоистых метаморфизованных отложений докембрия


Стратиграфическое сопоставление ритмично-слоистых метаморфизованных отложений докембрия, из-за невозможности их непосредственного прослеживания по простиранию, сопряжено со значительными трудностями. Новые методические приемы, использованные автором при корреляции разрезов верхнепротерозойских различно метаморфизованных отложений мамско-бодайбинской толщи Северо-Байкальского нагорья, оказались практически целесообразными и эффективными. Различно метаморфизованные отложения мамско-бодайбинской толщи представлены ритмично повторяющимися в разрезе наборами разнообразных псаммитовых, алевро-псаммитозых, алевролитовых и филлитовидных сланцев, известняков и конгломератов (зеленосланцевая фация регионального метаморфизма), кристаллических сланцев, гнейсов, скарноидов, мраморов и кварцитов (альмандин-амфиболитовая фация регионального метаморфизма). Эта особенность толщи весьма успешно используется при выявлении первично седиментационных закономерностей в наслоении осадков. В результате многочисленных исследований, проведенных с привлечением литолого-петрографических и вероятностно-статистических методов, удалось сопоставить петрографические разновидности седименгогенных пород толщи с их первично осадочными аналогами, т. е. определить конкретное положение каждой из разновидностей в элементарном идеально полном тектоно-фациальном седиментационном ритме, состоящем из двух пятиэлементных гемиритмов (полуритмов) — трансгрессивного и регрессивного. В свою очередь, каждый элемент ритма соответствовал одной из пяти литофаций, каждый подэлемент ритма соответствовал одной из десяти литолого-фациальных разновидностей осадков (табл. 23). Выявленные таким образом первично седиментационные закономерности в строении разреза толщи позволили систематизировать все разновидности гемиритмов по типам, классам и отрядам, что необходимо для эффективного использования седиментационной ритмичности при корреляции геологических разрезов.

Непосредственная корреляция разрезов ритмично-слоистых различно метаморфизованных отложений мамско-бодайбинской толщи впервые в геологической практике исследований докембрийских осадочно-метаморфических комплексов проведена на основе комбинированного применения методов функционального профилирования и графической коинексии.

В основе метода функционального профилирования лежал принцип сглаживания (выравнивания) вероятностных динамических рядов наблюдений, соответствующих литолого-петрографическим колонкам сопоставляемых разрезов и представленных своеобразными последовательностями из конкретных численных значений, зависящих от литолофациального состава конкретных подэлементов ритма в точках наблюдений. Такие точки наблюдений зафиксированы в коррелируемых разрезах через равные интервалы (12,5 м), соответствующие средней мощности подэлемента ритма. При этом численные значения, характеризующие литолого-фациальный состав осадков (подэлемент ритма), должны достаточно четко отражать степень различия между динамикой их переноса и характером отложения в соответствии с особенностями гранулометрии последних и быть кратными 7; условие кратности 7 связано с принятой вычислительной схемой. Таким образом, сглаженные по 21-членной формуле Спенсера вероятностные динамические ряды наблюдений отражали самую примечательную особенность толщи — ее седиментационную периодичность (ритмичность). В целом метод функционального профилирования от известных геологических методов отличался тем, что вместо обычных литолого-петрографических колонок (разрезов) сопоставлялись соответствующие им кривые сглаживания. Последние, являясь графическим выражением некоторой функции сглаживания с плавным гарантированным ходом конечных разностей третьего порядка, математически описывали сопоставляемые геологические разрезы в зависимости от аргументов: литолого-фациального состава слоев седиментогенных пород (подэлемент ритма) в точках наблюдения и расстояния этих точек от фиксированной подошвы разрезов. В целом кривые сглаживания, обладая выраженной способностью подчеркивать закономерную составляющую в строении разрезов, обусловленную причинами первично седиментационного происхождения, существенно уменьшали (исключали) влияние случайной компоненты, зафиксированной в продуктах осадконакопления.

При корреляции не слишком удаленных геологических разрезов функциональное профилирование по методу сглаживания вполне обеспечивает необходимую надежность стратиграфических сопоставлений. В связи с изменчивостью условий осадконакопления по латерали синхронные отложения могут утрачивать значительную долю своего сходства, поэтому при удалении коррелируемы»: разрезов на десятки и многие десятки километров общими в них, как правило, остаются лишь те компоненты продуктов осадконакопления, которые связаны с наиболее медленными продолжительными («вековыми») составляющими тектонических колебательных движений, одновременно захватывающих значительные по площади территории. Очевидно, что в этом случае «вековые» составляющие седиментационного процесса могут быть выражены плавными волнообразными кривыми. Последние, как показал А.Б. Вистелиус, вполне корректно описываются элементарными тригонометрическими функциями. Фактически искомая функция, апроксимируя функцию сглаживания в конечных разностях, является обычной синусоидной. Ее графическое изображение использовано как средство принципиальной корреляции (по идентичным фазам) геологических разрезов.

Последующее более точное сопоставление разрезов по слоям (подэлемент ритма, элемент ритма) и их естественным закономерным сочетанием — гемиритмам (седиментационная периодичность первого порядка, средняя мощность до 50 м) проводилось методом графической коннексии, основным инструментом которого являлись коинексионные ритмограммы.

Оценка надежности стратиграфических сопоставлений осуществлялась методами множественной регрессии и мультивариантного дисперсионного анализа. Применение этих методов предполагало проверку нулевой гипотезы о равенстве средних «составов» ритмично-слоистых различно метаморфизованных отложений, синхронизированных (в изученных опорных разрезах) методами функционального профилирования и графической коннексии. При этом под средним «составом» подразумевался многомерный вектор, компонентами которого являлись литолого-фациальный состав элемента ритма и подэлемента ритма, характер их сочетаний, их мощности и мощности целых гемиритмов. Результаты оценки достоверности стратиграфических сопоставлений во всех случаях оказались положительными. Все необходимые вычисления осуществлялись по специально разработанным алгоритмам с помощью соответствующих программ на электронно-вычислительной машине БЭСМ-4.

Помимо своего основного назначения, полученные кривые сглаживания и аппроксимирующие их (в виде синусоид) «вековые» составляющие были успешно использованы и для объективного расчленения синхронных отложений мамско-бодайбинской толщи. Согласно корреляционной схеме, наиболее характерные полуволны кривых сглаживания соответствовали осадочным мезоритмам (седиментационная периодичность второго порядка, средняя мощность до 250 м) и рассматривались в качестве стратиграфических эквивалентов пачек и (или) подсвит. Полупериоды «вековой» составляющей осадочного процесса сопоставлялись с подэлементами и (или) элементами осадочных мегаритмов (седиментационная периодичность третьего порядка; средняя мощность в различных подсериях колеблется от 750 до 2200 м) и оценивались как стратиграфические эквиваленты свит. Интервалы разреза толщи в объеме нескольких полупериодов рассматривались как осадочные мегаритмы (седиментационная периодичность четвертого порядка; средняя мощность до нескольких тысяч метров) и сопоставлялись с подсериями.

В соответствии с изложенным, отложения сопряженных крыльев Майского синклинория, распространенные в среднем течении рек Большой Чуй и Мамы, расчленены: в юго-восточном крыле (разрез № 2) на 40 мезоритмов и 4 элемента мегаритма, в северо-западном крыле (разрез № 1) — соответственно на 26 и 3. Отложения, изученные в разрезе № 3 (междуречье Тахтыги и Чумаркоя), в целом вскрывали более верхние части разреза мамско-бодайбинской толщи (от мезоритма 34 до мезоритма 56) и от уровня кровли мезоритма 40 расчленены соответственно на 16 мезоритмов и 8 элементов мегаритмов.

Таким образом, на основе нового методического подхода скоррелированы ритмично-слоистые различно метаморфизованные отложения, слагающие сопряженные крылья Майского синклинория в бассейнах среднего течения рек Большой Чуй и Мамы (разрезы 1 и 2), в междуречье Манюкана — Каверги (верхние части разреза № 2) и Тахтыги — Чумаркоя (нижние части разреза № 3). Проведенные сопоставления позволили установить содержание и объемы пачек, подсвит, свит и подсерий патомской серии позднепротерозойского возраста, привести их в соответствие с существующей в районе стратиграфической легендой и оценить взаимоотношения баллаганахской и мамской подсерий как существенно тектонические, а мамской, кадаликанской и бодайбинской подсерий — как нормальные стратиграфические. Общая мощность изученных синхронных отложений составила около 15 000 м. При этом средние мощности свит баллаганахской, кадаликанской и бодайбинской подсерий составляли 750 м, а свит мамской подсерии — 2200 м. Характерно, что на основании анализа первично седиментационных закономерностей в строении разреза толщи существенно карбонатная конкудерская свита включена в состав мамской терригенной подсерии, а не карбонатной кадаликанской. Предполагается также, что прямых аналогов отложений мамской подсерии в соседних структурно-фациальных зонах Бодайбинского внутреннего прогиба ожидать не следует. В делом результаты стратиграфических сопоставлений, выполненных на новой методической основе, подтверждены результатами корреляции этих же отложений по средним концентрациям тринадцати редких и рассеянных элементов-примесей. Последнее позволило в общих чертах охарактеризовать особенности геохимической обстановки осадконакопления в верхнепротерозойском палеобассейне.

Проведенные исследования показали, что особенности литофациального состава осадков толщи (псефитовых и псаммитовых осадков — 42%, алевритовых и алевропелитовых— 21,8%, карбонатных — 21% и тонкопелитовых глиноземистых — 12,8%), их мощности и закономерный характер парагенезисов позволяют оценить последнюю как первично осадочную толщу, сформировавшуюся в позднепредынверсионный этап геосинклинального развития, а ее стратификацию как стратификацию фациальную.

В заключение следует отметить, что новый методический подход при корреляции ритмично-слоистых различно метаморфизованных отложений докембрия Северо-Байкальского нагорья зарекомендовал себя как эффективный и вполне надежный.





Яндекс.Метрика