Полная версия

Главная arrow География arrow Генетическая минералогия и стадиальный анализ процессов осадочного породо- и рудообразования

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. БАЗОВАЯ ТЕРМИНОЛОГИЯ

СУЩНОСТЬ И ИСТОРИЯ ГЕОМИНЕРАЛОГИИ. ЕЕ ЗАДАЧИ И ВОЗМОЖНОСТИ.

Основоположница этого научного направления, А.Г. Кос- совская (1980, 1985, 1993) (рис. 1.1) писала, что оно выросло из генетической минералогии, рожденной трудами В.И. Вернадского и А.Е. Ферсмана в первой четверти XX в., а главным стимулом к обособлению упомянутого здесь направления стал принципиально новый для того времени методологический подход Л.В. Пустовалова (1940) к изучению минералогии осадочных образований. Сущность данного подхода сводилась к следующим постулатам: 1 — познание процессов минералообразования осуществляется обязательно с учетом геологической истории

объекта исследования, 2 — производится непременный учет взаимосвязей осадочного минералообразования с фациальноландшафтными обстановками седиментации, 3 — трактовка генезиса минеральных образований неприемлема в отрыве от рассмотрения динамики всего осадочного процесса, 4 — с этой целью необходим стадиальный анализ взаимоотноше-

Рис. 1.1. Профессор Анна Григорьевна Коссовская (1915-2000).

ний и признаков взаимодействия всех сосуществующих с изучаемым минералом компонентов осадка или осадочной горной породы. Иными словами, при изучении любого минерала из осадочной горной породы производится системный анализ обширной информации, добытый на макро— и микроуровнях полевого и лабораторного исследования. А основу данной методики составляет генетический анализ результатов детального послойного описания разрезов осадочного комплекса.

Внедрение упомянутых принципов в практику литологических работ середины второй половины XX в. в нашей стране принесло ощутимые результаты, хотя вплоть до конца 70-х годов это направление исследований не обрело своего теперешнего наименования, и формально воспринималось как осадочная генетическая минералогия, с ее разделами — терригенной минералогией и аутигенной минералогией. Начало практическому внедрению принципов геоминералогии было положено работами самого Л.В. Пустовалова и его учеников (включая А.Г. Кос- совскую) в 1943-1945 гг. по исследованию терригенных комплексов карбона Подмосковного угольного бассейна с целью нахождения там минерально-петрографических критериев для выявления и коррелирования циклов седиментации в континентальных и морских обстановках геологического прошлого. Затем, в 1949-1950 гг. работы такого же содержания были перенесены на кайнозойские нефтегазоносные отложения продуктивной толщи Азербайджана. Здесь спектр исследований был существенно расширен. Центр внимания сконцентрирован на комплексном изучении породообразующих минералов — кварца (исследователи Г.Г. Леймлейн и В.С. Князев, 1951), полевых шпатов (В.Д. Шутов, 1956) и глинистых минералов (А.Г. Коссов- ская). Были разработаны и опробованы новые специальные методические приемы изучения типоморфных особенностей этих минералов и прослежено распространение таковых в пространстве и во времени. Исходя из полученной такими способами фактологической основы, формулировались новые принципиальные выводы о геологических условиях формирования продуктивной толщи. В данном случае, как мы видим, работы по минералогии осадочных комплексов развивались в плане не описательного, а исторически-генетического направления, и были нацелены на решение конкретных геологических задач.

Тот же принцип исследования окончательно закрепился и определился в научное направление, начиная со следующего этапа работ, которые были в начале 50-х гг. поставлены Л.В. Пустоваловым по изучению минералогии и петрографии мезозойских и верхнепалеозойских терригенных континентальных и морских отложений Вилюйской впадины Сибирской платформы, Приверхоянского краевого прогиба и Верхоянской складчатой области. Эти работы реализовали А.Г. Коссовская и В.Д. Шутов (1955), а также А.Г. Коссовская, В.Д. Шутов и В.И. Муравьев (1960) в тесном контакте с стратиграфическими исследованиями В.А. Вахрамеева и тектоническими Ю.М. Пущаровского в Геологическом институте (ГИН) АН СССР. В итоге окончательно оформился новый методологический подход к осадочной минералогии, получивший название метода стадиальных парагене- тических минеральных ассоциаций (Коссовская, 1962, 1980). Сущность его сводилась к тому, что породы терригенных формаций рассматривались как определенные закономерные сочетания: а) обломочных породообразующих минералов — кварца, полевых шпатов с сопровождающими их акцессориями; б) глинистых минералов, служащих как бы промежуточным звеном между обломочными компонентами — по их частому первичному происхождению в терригенных комплексах и аутигенными минералами — по их способности глубоко трансформироваться и давать новообразования, являющиеся индикаторами физикохимических и термодинамических условий седиментогенеза и постседиментационных преобразований, и в) аутигенных минералов, являющихся наряду со слоистыми тонкодисперсными силикатами чуткими индикаторами обстановки формирования и изменения пород. Целью этого подхода было установить генетические связи обломочных, трансформированных и новообразованных компонентов, равно как и их индикаторные характеристики, возникающие на разных стадиях осадочного цикла, начиная от гипергенной мобилизации веществ-участников осадочного процесса, и кончая глубокими постседиментационными изменениями, исчезновением качеств осадочных пород и переходом их в метаморфические образования. Было показано, что только таким путем может быть установлена вся история формирования отложений, которые слагают определенные формационные комплексы, отражающие этапы развития данной геологической структуры.

Внедряя в научные исследования данный подход, А.Г. Коссовская возглавила в ГИН АН СССР лабораторию аутигенной минералогии, переименованную в конце 70-х гг. в лабораторию геоминералогии (о выборе наименования см. ниже). Ее сотрудники в течение 30-летнего периода осуществили ряд оригинальных исследований и опубликовали серию работ, не утративших своей ценности и даже не до конца исчерпавших своего предназначения вплоть до наших дней. Перечислим только главнейшие из них. Большую значимость имеют работы А.В. Копелиови- ча (1958 и др.), который дал классические образцы применения стадиального анализа минеральных парагенезов к исследованию стадийности постседиментационных преобразований песчаников на примере рифейских и палеозойских отложений юго- западных районов Русской плиты Восточно-Европейской платформы. Высоко оценивая эту работу, А.Г. Коссовская подчеркнула, что вместе с атласом микрофотографий данные там описания шлифов сделались своего рода эталонными схемами, которыми пользовались и пользуются литологи при описаниях постседиментационных изменений песчаных пород. По этим схемам обучался в свое время автор этой книги.

Стадиальный анализ, вначале применяемый только к изучению отложений определенных регионов, несколько позднее лег в основу исследований по проблеме основных типов минеральных парагенезов или минеральных семейств терригенных накоплений и связанных с ними полезных ископаемых. Цель упомянутой проблемы — установить определенные закономерности для сочетаний кластогенных и аутигенных минералов в основных петрографических семействах песчаных пород (грау- вакк, аркоз, олигомиктовых песчаников и др.) со сопровождающими их характерными минералогическими ассоциациями глин в главнейших типах терригенных и вулканогенно-кластогенных формаций разных климатических и тектонических зон (например, угленосных и красноцветных терригенных формаций платформ и складчатых областей) или в формациях, содержащих разные полезные ископаемые (меденосных, хромоносных, фосфатоносных и др.). По этому направлению исследований сотрудниками ГИНа были изучены парагенезы граувакк — сложного семейства пород, являющегося как бы «мостиком», связавшим собственно терригенные и вулканогенные отложения (подробно об этом в главе 9).

Затем внимание было сконцентрировано на кристаллохимии силикатных минералов и их индикаторных признаках геологических процессов. Это сборники трудов (Физические методы .... 1972; Кристаллохимия ..., 1975; Природные цеолиты, 1980) и ю

монографии по кристаллохимическим и стадиально-генетическим особенностям отдельных минеральных видов — по кварцу (Кац, Симанович, 1974 и др.), глинистым минералам (Дриц, Сахаров, 1976; Ломова, 1979; и др. — см. в главе 5), а также по цеолитам и полевым шпатам (Петрова, 2005), и множество статей, библиографию которых можно почерпнуть из работ А.Г. Коссов- ской (1980, 1993) и отчасти автора (Япаскурт, 2005).

На рубеже 70-х и 80-х гг. лаборатория геоминералогии вплотную обратилась к проблемам океанского седименто- и литогенеза вообще и постэруптивных изменений океанских ба- зальтоидов, в частности. Новые оригинальные идеи были высказаны на страницах многих выпусков журнала «Литология и полезные ископаемые» А.Г. Коссовской, В.Д. Шутовым, И.М. Си- мановичем и Д.И. Кудрявцевым, С.Г. Сколотневым, О.С. Ломовой (1979), В.В. Петровой и др. учеными ГИН АН СССР (подробно в главе 13).

В этот период укоренилось название «Геоминералогия», до сих пор еще применяемое не всеми. К нему А.Г. Коссовская пришла не сразу. Подбирая краткое (однословное или двухсловное) определение к развиваемому ее коллективом научному направлению, она в середине 70-х годов предложила наименование «геодинамическая минералогия» (Кристаллохимия ..., 1975), но потом посчитала, что геодинамикой не исчерпывается круг общегеологических проблем, входящих в сферу данного направления. И тогда А.Г. Коссовская (1980, 1985) остановилась на термине «геоминералогия», трактуя ее как минералогию геологических процессов, которые протекают в термодинамических условиях верхней осадочной оболочки Земли, т.е. как науку, которая изучает минералы на структурно-кристаллохимическом уровне в динамике их образования, существования, изменения и исчезновения. А совокупность свойственных геоминералогии методических приемов включает три системных уровня исследования (см. во Введении): 1 — генетический формационный и литолого-фациальный анализы обстановок и среды минерало- образования, 2 — стадиальный анализ седименто— и литогенеза и 3 — прецизионный структурно-кристаллохимический анализ типоморфной гетерогенности минералов — индикаторов конкретных геологических процессов породообразования.

Таким образом, геоминералогия занимается не только «данным состоянием» минерала, отражающим «сегодняшний» этап его существования, но стремится вскрыть (по возможности на структурно-кристаллохимическом уровне) всю историю его зарождения, существования и изменения в сообществе с другими минералами, составляющими породу. Иными словами, минералы рассматриваются как определенные «генетические клеточки», способные «фокусировать историю слагаемых ими образований».

Именно в таком аспекте это научное направление было внедрено в учебный процесс П.П. Тимофеевым и реализовано

А.Г. Коссовской (см. во Введении), и развивается ныне автором.

Возможности геоминералогии неисчерпаемы. Прежде всего, в области бассейнового анализа — его важнейших разделов по палеогеографии и палеогеодинамике формирования и существования ОБ, а также в области оценок условий формирования в ОБ различных руд и перспектив для их поисков. Решение вопросов об источниках осадочного вещества (в том числе, исходного вещества для рудных тел), об одноактности либо многора- зовости процессов мобилизации и накопления в осадках, pH и Eh обстановок при седиментации и диагенезе осадков, о термобарических (Р-Т) условиях и этапности постдиагенетических породных изменений и выполнение многих других традиционных геологических задач на нынешнем уровне развития науки немыслимы без геоминералогических исследований.

Геоминералогия также применима к разработке крупных теоретических проблем наук о Земле. К ним привлекла внимание А.Г. Коссовская (1993) в одной из своих последних работ. Прежде всего, это эволюция осадочных образований в процессах литогенеза и метаморфизма, вплоть до ультраметаморфизма горных пород. Другой фундаментальный аспект — изучение особенностей минералообразования при взаимодействии и сопряжении вулканических процессов и гидротермальной деятельности с различными типами и стадиями осадочного процесса. В третьих, по справедливому убеждению А.Г. Коссовской (1985), совсем новой проблемой геоминералогии является изучение закономерностей процессов минералообразования при преобразованиях основных магматических пород в зоне осадочной оболочки Земли после их кристаллизации из расплава, т.е. познание процессов, которые объединяются под названием «постмагматические». При этих процессах широкое развитие получают минералы, относящиеся к числу высоководных силикатов — дисперсные слоистые силикаты, или глинистые минералы и цеолиты, т.е. минералы, которые возникают и при нормальном осадочном процессе. Расплывчатость и неопределенность термина «постмагматический» очевидна; в то же время изучение таких широко распространенных и до сих пор малоизученных явлений, как серпентинизация ультрабазитов, аналь- цимизация габброидов (генезис тешенитов), приобретают сейчас интерес с точки зрения проблем современной теоретической геологии, потому что изучение офиолитовых комплексов океанов и складчатых поясов континентов и пути выявления их сходства и отличия находятся сейчас в центре внимания геологов всего мира.

Учитывая все вышесказанное А.Г. Коссовская в начале 80-х годов XX в. вовлекла коллег из своей лаборатории к еще одному аспекту фундаментальных исследований на грани между интересами осадочной и магматической петрологии. Это стадиальная история начальных минеральных преобразований основных магматических пород в условиях осадочной оболочки Земли, предшествующая их последующим изменениям и метаморфизму. При этом был поставлен главный вопрос проблемы: можно ли ожидать, что минералогические изменения базальтов окажутся идентичными, если излияние их происходит на океанском дне в условиях огромных масс морской воды или на континентах? Могут ли сказаться ландшафтно-климатические обстановки, в которые попадают излившиеся континентальные базальты, на характере возникающих в них аутигенных низкотемпературных, глинистых минералов и цеолитов?

Ответы на многие из таких вопросов будут проанализированы в III части книги. К вышесказанному можно добавить, что методы геоминералогии способны внести существенный вклад в разработку извечного круга проблем: соотношения экзо- и эндогенных факторов при осадочном породо- и рудообразовании; соотношения седименто- и литогенеза, магматизма и метаморфизма в геологическом пространстве и времени; эволюция породо- и рудообразования в геологической истории Земли.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>