Глобальные катастрофические события и их роль при стратиграфических
корреляциях осадочных бассейнов разного типа

1.2. Седиментологические события и методы их изучения

Катастрофические события ярко проявляются в седиментогенезе. В седиментологической летописи они выражены в образовании уже упоминавшихся выше реперов. Определение стратиграфического соответствия реперов представляет собой один из наиболее распространенных методов событийной стратиграфии. Соответствующие друг другу реперы не обязательно однопородные или даже не обязательно сходные по тем или иным признакам слои. Каждый репер маркирует какое-то заметное, часто из ряда вон выходящее событие, воздействие которого на осадконакопление может меняться в зависимости от локальной обстановки. Стратиграфическое соответствие реперных горизонтов означает соответствие одному и тому же событию [Красилов и др.,1985]. Локальное событие порождает реперы местного значения, глобальное - оставляет след в геологической летописи всей планеты. Среди важнейших реперов можно отметить следующие:

• перерывы в стратиграфических разрезах;
• "черные или битуминозные сланцы", прослои в породах, обогащенные органическим веществом;
• "глинистые прослои" в карбонатных породах;
• прослои бентонитов и туфов;
• тектиты;
• турбидиты;
• катастрофиты.

Перерывы в стратиграфических разрезах изучаются со времени возникновения стратиграфии и их роль давно известна. Особое место всегда отводилось перерывам крупного масштаба - типа углового несогласия, длительно формирующимся в субаэральных условиях, эрозионным поверхностям и т.д. В то же время перерывам менее явным, синседиментационным уделялось меньше внимания, и степень изученности их гораздо хуже. Однако роль их в стратиграфии и палеогеографии необычайно велика. Так, изучение перерывов типа "твердого дна" (hard ground) показало возможность использования их для региональных, а также межрегиональных корреляций. В последнем случае причину формирования такого типа перерывов можно связывать с событиями глобального, возможно катастрофического плана. Интересно, что в ряде случаев именно небольшие по своему стратиграфическому гиатусу перерывы могут соответствовать глобальному катастрофическому событию (граница мел/палеоген). Перерывы разного рода особенно хорошо иллюстрируются методами сейсмостратиграфии. Современные высокочувствительные методы позволяют фиксировать множество местных и региональных перерывов, дальнейшее прослеживание которых при изучении сейсмологических данных дает возможность выделения гиатусов межконтинентального характера, которые связаны с эвстатическими циклами [Vail et al., 1977; Haq et al., 1987].

При проведении геологической съемки в районах широкого развития карбонатных толщ иногда возникают затруднения в связи с часто происходящими быстрыми и значительными изменениями их мощностей. Мощности как будто бы номинально полных разрезов, сложенных писчим мелом, известняками и мергелями могут сильно изменяться на небольшом расстоянии. Для объяснения этого феномена далеко не всегда следует привлекать различия в структурном положении разрезов, в первую очередь они могут быть связаны с перерывами типа твердого дна ТД. Подавляющая часть ТД образовалась при кратковременном прекращении или замедлении темпа осадконакопления. Так как подобных коротких эпизодов может быть много, то в сумме происходит существенное сокращение мощности. В результате присутствующие в разрезе отложения далеко не полностью соответствуют времени формирования всего разреза. Именно такой механизм приводит к образованию близко расположенных на площади номинативно полных разрезов, но значительно различающихся друг от друга порядком мощностей. Совершенно новое направление в изучении перерывов типа ТД связано с исследованием возможности аккумуляции в них повышенных концентраций некоторых элементов, как-то железа, марганца, кремнезема, стронция и фосфора.

Интересный материал поставляют прослои, насыщенные органическим веществом, типа так называемых "черных сланцев". Своеобразие геохимии этих пород, связь с рядом крупнейших месторождений и дискуссионность их генезиса отражены в многочисленных публикациях. По Я.Э. Юдовичу и М.П.Кетрис [1988] черные сланцы - это водно-осадочные горные породы, пелитоморфные и сланцеватые, обогащенные сингенетическим органическим веществом преимущественно аквагенного и отчасти терригенного типов. Обычно в них почти полностью отсутствуют следы и остатки роющих организмов. Как правило, слои такого рода чередуются с несколько более толстыми глинистыми прослойками, образуя с ними ритмичные пары со средней мощностью 20-30 мм. Для них обычна тонкодисперсная примесь диагенетического пирита, а содержание терригенной песчано-алевритовой составляющей колеблется от низкого до умеренного. Слои такого рода встречены на различных уровнях в осадочных толщах позднего докембрия и всего фанерозоя. Сюда можно отнести слои с повышенной концентрацией органического вещества в отложениях верхнего венда Русской плиты (так называемый "вендский доманик"), доманикоидные фации франских отложений Русской плиты, апт-альбские отложения Атлантики, Западного и Восточного Пери-Тетиса. Практически глобальным распространением пользуются прослои черных сланцев с повышенным содержанием битумного вещества в пограничных отложениях сеноманского и туронского ярусов [Hilbrecht, 1986; Jarvis et al., 1988; Kuhnt et al., 1992]. Большинству седиментологических событий такого типа отвечают и биотические события типа малых вымираний. Таким образом, их также можно классифицировать, как "сигналы" глобальных катастрофических событий. По мнению С.Г.Неручева [1982], разделяемому далеко не всеми исследователями, эпохи интенсивного накопления планктоногенного органического вещества, совпадающие с эпохами вымирания наиболее высокоорганизованных организмов и эпохами уранонакопления, контролировались глобальными причинами эндогенного характера.

Опыт использования "глинистых" прослоев в стратиграфии и палеогеографии уже имеется. Благодаря исследованиям последних лет изучена их природа, установлено, что они являются следствием синседиментационных процессов растворения карбонатного вещества еще в осадке [Ernst, 1982; Копаевич,1987], причем некоторые из них могут служить надежными стратиграфическим реперами регионального плана. Процессы растворения определялись колебаниями биопродуктивности фотической зоны, поставляющей избыток органического вещества на дно, которое, в свою очередь и приводило к процессам растворения. Среди них совершенно особое место занимают прослои глин, сформировавшихся в результате резкого изменения биопродуктивности микроорганизмов на протяжении глобального катастрофического события. "Глинистые" прослои такого рода несут в себе информацию не только о процессах, происходивших во время их накопления, но и помогают установить причину, которая вызвала эти процессы. К числу таких прослоев относится прослой на границе мела и палеогена. Его можно отнести и к числу геохимических реперов, так как в нем обнаружены повышенные содержания иридия, и других платиноидов. Трактовка генезиса этих пород сих пор неоднозначна, первопричина их образования по мнению одних авторов имеет импактную природу, по мнению других - вулканическую.

Пепловые или бентонитовые прослои являются прекрасными стратиграфическими маркерами и широко используются в региональном, а некоторые - в межрегиональном масштабе. Особую ценность они приобретают в тех случаях, когда имеют специфические черты и являются следствием глобального события. Поэтому совершенно особая роль принадлежит пепловым и туфовым прослоям, явившихся следствием крупного извержения, охватившего большие территории. Они отвечают мгновенным в геологическом смысле событиям и служат проявлением "эпизодической" седиментации. Ее примером может служить гомогенит - прослой, распространенный в Восточном Средиземноморье мощностью в несколько метров, с гомогенной структурой, без следов биотурбации [Красилов и др.,1985, стр.69]. Он обязан своим происхождением мощному извержению вулкана Санторин около 3500 лет тому назад.

К числу мгновенных относятся также реперы, связанные с падением космических тел. Среди них выделяются тектитовые горизонты, которые образуются как выбросы из метеоритных кратеров. Обширные тектитовые поля описаны на геохронологических уровнях 35, 14 и 0.7 млн.л. Поле тектитов с возрастом 0.7.млн.л. протягивается на огромные расстояния от Тасмании через Австралию и Зондские острова к Южному Китаю, Таиланду и Филиппинам. В Индийском и Тихом океанах они вскрыты скважинами, удаленными друг от друга на десятки тысяч км [Красилов и др., 1985; с. 71] .

Гравитационная группа коллювиальных (склоновых) отложений четко реагирует на динамические процессы, происходящие на поверхности Земли. Обрушение склонов как на суше, так и под водой всегда катастрофично. Причем спусковым механизмом при их образовании нередко служат землятрясения.

Большую роль при реконструкции тектонических событий играют турбидиты. Они представляют собой отложения мутьевых потоков, приносящих взвешенный материал на расстояния до нескольких тысяч километров. Различают проксимальные и более тонкозернистые дистальные турбидиты. Зарождающиеся на континентальном склоне в зонах высокой тектонической активности, они не только являются ярчайшим проявлением "эпизодической седиментации" лавинного характера. С ними из зон высокой биологической продуктивности на абиссальные равнины выносится обогащенный терригенной органикой осадочный материал. Турбидиты прерывают медленное пелагическое осадконакопление и обладают собственной периодичностью, которая связана со сложным комплексом тектонических, климатических и эвстатических событий. В настоящее время выявлен почти непрерывный ряд гравитационных и флювиальных процессов под водой, начинающихся с обвалов, оползней, переходящих в турбидитные (суспензионные) потоки и затем мутьевые потоки малой плотности. При этом формируется флишевая формация, образование которой сопровождается серией таких катастрофических событий, как землетрясения.
Среди многообразия генетических типов пород В.Т. Фролов [1995] выделяет катастрофиты или катастрофические отложения. Сюда, в первую очередь, следует причислить темпеститы или штормовые прослои, которые являются проявлением мощных ураганов, сильных волн, цунами и другого рода причин, имеющих в целом катастрофическую природу. В большинстве случаев это одиночные циклиты толщиной от 10 до 100 см с градационной слоистостью, напоминающей турбидиты. Взмученный штормом осадок отлагается последовательно - крупные частицы раньше мелких, часто лавинно, что обеспечивает неустойчивое, вертикальное положение раковин, седиментов и других удлиненных компонентов. Обычно они относительно глубоководны (до 200-300 м) и также как и турбидиты могут быть дистальными и проксимальными. Темпеститы хорошо выделяются в разрезах, прослеживаются часто на значительных расстояниях и являются одним из показателей резкого нарушения нормального хода осадконакопления. Примером такого реперного горизонта темпеститов является прослой на границе мела и палеогена, прослеживающийся в некоторых местонахождениях [Officier,1995]. Причину его формирования исследователи видят в мощном катастрофическом цунами, возникшем вследствие импактного события. Штормы являются также мощным тафономическим фактором. Фрагменты донных сообществ могут быть погребены в прижизненном положении, в то же время в дальнейшем раковинный материал может неоднократно переотлагаться, образуя темпеститовые ракушечники, в которых смешан материал из разных экологических зон. При многочисленных повторных переотложениях раковины разрушаются, образуя так называемые "костные слои". Столь же глубокий след оставляют штормы в истории континентального осадконакопления.

В последние годы стали обращать внимание на другие катастрофиты, как-то инундиты (отложения сильных наводнений), тайдалиты (отложения высоких приливов), сейсмиты, ракушняки и т.д. К инундитам относятся и потоповые отложения, связанные с прорывом ледяных плотин или завальных озер, с крупными наводнениями на суше и гигантскими разливами рек, создающих озера-моря и оставляющих большой след в отложениях.

Выявление перерывов и отдельных генетических типов отложений, характеризующих катастрофические события, при изучении геологических разрезов является начальным этапом исследований. Определение масштаба этих событий требует прослеживания их по площади. Методически это осуществимо путем построения литолого-фациальных карт и разрезов [Фролов, 1993]. Эти материалы, в свою очередь, служат основой для палеогеографических построений, позволяющих дать наиболее полную характеристику условий, в которых происходили катастрофические события, позволяют оценить их мастшаб и значение для стратиграфических корреляций.