Расчленение отложений биостратиграфическим методом

Основные стратиграфические операции — расчленение разрезов, их корреляция (т. е. сопоставление частных разрезов в пределах одного района) и датировка (т, е. сопоставление удаленных разрезов, в том числе и расположенных в разных регионах, путем сравнения со стандартным разрезом или стандартной последовательностью хроностратиграфических подразделений) очень тесно связаны между собой.

В основу расчленения отложений биостратиграфическим методом положен принцип выделения в местных разрезах биостратиграфических подразделений, или стратиграфических подразделений комплексного обоснования при установлении которых в той или иной степени используется палеонтологический метод. Практически это осуществляется определением в местном разрезе рубежей, на которых происходит изменение состава ископаемых остатков организмов, и выделением отложений, содержащих характерные комплексы органических остатков. Намеченная таким образом последовательность смены органических остатков или их комплексов в изучаемом разрезе и служит основанием для его расчленения биостратиграфическим методом.

Комплексы ископаемых остатков, характерные для того или иного биостратиграфического подразделения, представлены формами, по-разному распределяющимися в разрезе и имеющими различное стратиграфическое значение.

Среди них могут быть (рис. 6):

1) формы, стратиграфическое распространение которых ограничивается возрастными пределами данного подразделения, т. е. формы, не выходящие за его нижнюю и верхнюю границы. Такие формы особенно важны. Среди них обычно выбираются так называемые руководящие для соответствующего стратиграфического подразделения формы или зональные роды или виды;

2) формы, встречающиеся преимущественно в данном стратиграфическом подразделении, а также редко в ниже- и вышележащих отложениях. Такие формы могут служить лишь указанием на возможность (вероятность) принадлежности отложений к тому или иному стратиграфическому подразделению;

3) формы, встречающиеся в нижележащих отложениях и исчезающие около верхней границы данного стратиграфического подразделения, а также формы, которые появляются около его нижней границы и переходят в вышележащие отложения. Сочетание таких форм имеет большое значение в биостратиграфии, поскольку оно позволяет установить полный объем соответствующего подразделения;

4) транзитные формы, одинаково часто встречающиеся как в самом стратиграфическом подразделении, так и в подстилающих и перекрывающих отложениях. Эти формы не имеют стратиграфического значения и могут быть лишь использованы для общей характеристики соответствующего стратиграфического подразделения.

В практике биостратиграфических исследований при расчленении отложений встречаются и используются все эти случаи. Наибольшее значение для установления границ биостратиграфических подразделений имеют рубежи массового появления, а иногда и массового исчезновения (обусловленного вымиранием) таксонов, поскольку эти границы, помимо того, что они фиксируются эволюционным развитием определенных групп фауны и флоры, связаны обычно с крупными геоисторическими этапами: трансгрессиями и регрессиями бассейнов, изменениями климата и др. Поэтому с подобными границами часто соотносятся границы стратиграфических таксонов регионального значения — горизонтов и лон, а иногда и подразделения общей шкалы.

Предпочтение при проведении биостратиграфических границ обычно отдается не исчезновению в разрезах тех или иных форм, связанному с их вымиранием, а появлению или массовому распространению отдельных таксонов, сообществ или их комплексов. Последнее особенно важно, т. к. часто только при массовом распространении и широком расселении соответствующие формы или комплексы приобретают определенное корреляционное значение.

В некоторых случаях первое появление в разрезах определенных таксонов (руководящих или зональных) служит основанием не только для проведения границ, но и для выделения соответствующих биостратиграфических подразделений. Полный объем таких подразделений определяется интервалом, ограниченным уровнями появления зональных таксонов двух смежных зон (рис. 7). Так выделяются многие зоны, лоны и биостратиграфические подразделения по конодонтам. Этот метод широко используется при расчленении мезозойских и современных отложений океанов по микрофауне.

 

Рис. 7. Схема расчленения отложений по первому появлению зональных таксонов. а—д — уровни появления зональных таксонов; А—Д —биостратиграфические зоны (по Д.Л. Степанову и М.С. Месежникову)

Наиболее надежно расчленение отложений по фауне или флоре осуществляется в том случае, когда оно опирается на изменения в составе комплекса, обусловленные необратимостью эволюции фауны или флоры, т. е. на филогенетическую основу. В наиболее чистом виде они проявляются в однородных по вещественному составу толщах, свидетельствующих о стабильности условий осадконакопления, на фоне которых эволюционирует та или иная группа фауны или флоры.

Особенно ценно в этом отношении изучение последовательности в пределах отдельных таксонов ортостратиграфических групп, если в результате удается наметить смену фаунистических зон, отражающую эволюцию соответствующей группы организмов. В одинаковых по типу осадков отложениях, несколько раз повторяющихся в разрезе, могут встречаться однотипные или близкие по составу комплексы ископаемых. Такое явление, объясняющееся миграцией фауны вслед за миграцией фаций в бассейне, называется рекурренцией, а сами фауны — рекуррентными. Однако при внимательном изучении в рекуррентных фаунах удается установить различия, обусловленные эволюционным процессом, и в природе любое биостратиграфическое подразделение несет запечатленные в составе фауны или флоры признаки, отражающие влияния среды, и свидетельства необратимости эволюции. Задача биостратиграфии — выявить эти признаки и дать им надлежащую оценку.

При разработке местных детальных стратиграфических схем, основанных на выделении биостратиграфических подразделений, обычно используются те группы фауны и флоры, которые широко распространены в районе и быстро меняются в вертикальном разрезе.

Наряду с такими важными для детальной стратиграфии представителями, как аммоноидеи, граптолиты, планктонные фораминиферы, часто используются бентосные фораминиферы, тинтиниты, кальпионеллы, радиолярии, корраллы, брахиоподы, двустворки (бухии, моногалобии, рудисты, иноцерамы), брюхоногие, трилобиты, остракоды, морские ежи, конодонты, позвоночные, нанопланктон, споры и пыльца растений, отпечатки листьев, древесина и т. д.

Таким образом, биостратиграфический метод для разработки детальной стратиграфии не имеет каких-либо ограничений в использовании групп фауны и флоры. Он позволяет надежно обосновать последовательность в разрезе зон общей шкалы и региональных зон или лон, биостратиграфических зон, а в ряде случаев еще более тонких стратиграфических подразделений — подзон или слоев с фауной.

Детальность расчленения отложений биостратиграфическим методом зависит главным образом от скорости накопления расчленяемых отложений и от темпов изменения состава фауны или флоры, по которым она осуществляется. Чем выше скорость осадконакопления (и соответственно мощность отложений) за период времени, фиксируемый по изменениям выбранной для расчленения отложений группы, тем больше будет минимальная мощность, на которую удается расчленить отложения биостратиграфическим методом91. Чем быстрее сменялось во времени население (популяция видов) бассейна осадконакопления, тем детальней можно осуществить расчленение его осадков по ископаемым органическим остаткам. Наиболее дробное расчленение отложений обычно удается осуществить по ортостратиграфическим группам фауны и флоры. Но в некоторых случаях с не меньшей детальностью оно может быть осуществлено по другим группам. При расчленении осадочного чехла платформ, скорость накопления осадков которого в большинстве случаев была меньше, чем в складчатых структурах, мощности зональных биостратиграфических подразделений обычно не превышают нескольких или первых десятков метров, тогда как в последних мощности обычно составляют десятки — сотни метров.

Под датировкой осадочных образований понимается определение возраста слоев в любом регионе в геохронологических единицах общей шкалы и выделение здесь стратиграфических подразделений общей шкалы. В операционном плане под датировкой понимается сопоставление любого частного разреза со стандартной колонкой общей стратиграфической шкалы. Специфика датировки состоит в том, что прослеживаются не любые изохронные уровни, а только некоторые, заранее установленные и являющиеся границами стандартных подразделений общей шкалы (рис. 8).

91 На самом деле это не всегда так. Особенно при использовании микрофауны (а иногда и макрофауны). Так, при высокой скорости осадконакопления терригенных отложений остатки животных организмов часто бывают «сильно разбавлены» терригенным материалом, что очень затрудняет выделение соответствующих объектов для полноценного биостратиграфического изучения и т. д. Так как скорость осадконакопления и количество, и качество ископаемых остатков в основном не связанные друг с другом явления [Л.С.].

Датировка заключает две операции:

1. Установление (констатация) присутствия в изученном разрезе отложений какой-либо системы или какого-либо отдела, яруса и т.п.

2. Выделение (прослеживание) соответствующих подразделений общей шкалы, т. е. определение границ отделов, ярусов, зон в конкретных разрезах.

Вторая операция является основной для биостратиграфии.

Главным образом ярусы, а более дробные подразделения исключительно могут устанавливаться лишь с учетом ортостратиграфических групп. Парастратиграфические группы привлекаются главным образом для прослеживания подразделений общей шкалы в конкретных разрезах. Когда необходима четкая фиксация границ, это можно выполнять только непосредственно по ортостратиграфическим группам или опосредствованно. Для этого используют парастратиграфические группы, предварительно сопоставив их положение и объем относительно первых.