Теоретические основы и методы палеотектонического анализа

Федеральное агентство по образованию 
российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«юЖнЫй ФедеральнЫй Университет»

геолого-географический факультет

В. Е. ЗАКРУТКИН,  М. М. РЫШКОВ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ  
И МЕТОДЫ  
ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКОГО АНАЛИЗА 

ростов-на-дону
издательство южного федерального университета
2008

Удк 551.7/.8
ббк  26.324+26.33 
з 20

Печатается по решению редакционно-издательского совета ЮФУ

Рецензенты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор Тимофеев А. А.,

доктор геолого-минералогических наук, профессор Бочкарев А. В.

Монография подготовлена и издана 
в рамках национального проекта «Образование» 
по «Программе развития федерального государственного образовательного 
учреждения высшего профессионального образования 
“Южный федеральный университет” на 2007–2010 гг.»

Закруткин В. Е., Рышков М. М. 
з 20 
 
теоретические основы и методы палеотектонического анализа / 
в. е. закруткин, М. М. рышков. – ростов н/д: изд-во юФУ, 2008. –  
176 с.
 
 
ISBN 978-5-9275-0427-5
в монографии рассматриваются теоретические основы палеотектонического анализа и его методы: литолого-фациального анализа, анализа мощностей, анализа перерывов и несогласий, формационного анализа, объемный 
метод. особое внимание уделено методам палеотектонических реконструкций 
глубокометаморфизованных комплексов докембрия. 
данное издание может быть полезно студентам-геологам, аспирантам, а 
также широкому кругу специалистов в области наук о земле.

© закруткин в. е., 2008
© рышков М. М., 2008
©  южный федеральный университет, 2008
©  оформление. Макет. издательство  
южного федерального университета, 2008

 
УДК 551.7/.8
ISBN 978-5-9275-0427-5 
ББК 26.324+26.33 

оглавление

введение ..........................................................................................4

Глава 1. Теоретические основы палеотектонического анализа ................5

 § 1. общие положения .......................................................................5

 § 2. основные модели тектоники литосферных плит ............................ 13

Глава 2. Метод литолого-фациального анализа .................................. 25

 § 1. общие сведения о фациях .......................................................... 25

 § 2.  влияние тектонического режима на строение, состав  
и фациальную изменчивость осадочных толщ ............................... 27

 § 3.  принципы литолого-фациального анализа и важнейшие  
критерии для определения генетических типов осадков и фаций ..... 29

 § 4.  литолого-фациальные карты, приемы их построения  
и интерпретация ....................................................................... 43

 § 5. Фациально-циклический анализ ................................................ 52

Глава 3. Метод анализа мощностей ................................................... 56

 § 1.  распределение мощностей осадков в бассейнах седиментации  
и факторы, его определяющие .................................................... 56

 § 2.  графические построения, основанные на анализе распределения  
мощностей и их интерпретация .................................................. 59

 § 3.  трудности, связанные с применением метода мощностей  
и возможные пути их преодоления .............................................. 75

Глава 4. Объемный метод  ................................................................ 80

Глава 5. Метод анализа перерывов и несогласий ................................. 84

 § 1.  виды несогласий и их связь с определенными типами  
тектонических движений (деформаций) ....................................... 84

 § 2.  палеогеологические карты, принципы их построения  
и интерпретация ....................................................................... 88

Глава 6. Метод формационного анализа ............................................ 96

 § 1.  основные признаки осадочных формаций и факторы,  
определяющие их облик ............................................................ 97

 § 2. классификация осадочных формаций ......................................... 98

 § 3.  последовательность операций при формационном (палеотектоническом) анализе осадочных комплексов ......................................105

 § 4.  графические построения, сопровождающие формационный  
анализ осадочных комплексов ...................................................107

 § 5. о роли вулканогенных формаций в палеотектоническом анализе ...114

Глава 7.  Палеотектонический анализ метаморфических комплексов  
докембрия .........................................................................117

 § 1. общие сведения о докембрии .....................................................117

 § 2.  общие принципы формационного анализа  
осадочно-метаморфических комплексов .....................................119

 § 3.  Методы восстановления первичной природы  
метаморфических пород ...........................................................122

 § 4.  Методы восстановления исходного минерального состава  
осадочно-метаморфических пород ..............................................131

 § 5.  о методах реконструкции фациальных условий  
осадконакопления в докембрии .................................................140

 § 6.  о формационной принадлежности метаморфических пород  
бугской серии Украинского щита (пример палеотектонической 
реконструкции) .......................................................................144

Глава 8.  Палеотектонические карты: принципы построения  
и интерпретация ................................................................165

заключение ..................................................................................171

литература ...................................................................................173

ВВЕДЕНИЕ

важной задачей геологической науки является восстановление 
характера тектонических движений, выраженного в их направленности, интенсивности и длительности, а также структурных форм, 
возникших в результате этих движений на отдельных этапах геологической истории. последнее связано не только с воссозданием хода 
эволюции земной коры, но имеет непосредственное отношение к поиску широкого спектра полезных ископаемых. решение этой задачи 
возложено на палеотектонику – одну из главных составляющих геотектоники. на протяжении всего XX столетия были отработаны основные методы и приемы палеотектонического анализа. они вобрали 
достижения и знания, полученные не только собственно в геотектонике и ее разделе – структурной геологии, но и в смежных геологических дисциплинах, таких как литология с ее мощным аппаратом 
фациального анализа, учение о геологических формациях (формациология), петрология, геохимия. в последние десятилетия в палеотектонике во все возрастающем объеме используются данные, полученные при глубинном изучении земли различными геофизическими 
методами, а также результаты палеомагнитных исследований. следует отметить, что методы, ставшие классическими в рамках геосинклинальной теории, не потеряли своего значения и в настоящее время, несмотря на смену геологической парадигмы, произошедшую в 
60–70-х гг. XX столетия и связанную с появлением новой глобальной 
тектоники. накопленные ранее сведения во многих случаях получили лишь новое истолкование. с учетом методической направленности 
данной работы при описании ряда методов сохранена терминология, 
принятая на момент их разработки и опубликования.
основная цель предлагаемого пособия – показать и раскрыть 
возможности таких «традиционных» методов, как литолого-фациальный, формационный, метод мощностей, объемный, анализа перерывов и несогласий. наряду с ними представлены разработанные 
в. е. закруткиным оригинальные методики палеотектонического 
анализа метаморфических комплексов докембрия на основе востановления их первичной природы. использование последних позволит, на наш взгляд, по-новому взглянуть на природу тектонических 
процессов в глубоком докембрии.

Глава 1 

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ  

ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

§ 1. Общие положения

палеотектонический анализ – один из важнейших методов тектонических исследований. он представляет собой сумму приемов и специальных методик, приме няемых для изучения строения (структуры), движений и деформаций земной ко ры и литосферы в целом. с помощью палеотектонического анализа выявляют последовательность 
развития структуры земной коры, устанавливают опреде ленные ее 
этапы и стадии. под строением (структурой) понимается неоднородность в распределении и условиях залегания горных по род. в геотектонике термин «структура» применяется и в другом смысле (Хаин, 
ломизе, 2005) – как сокращение от понятия «структурная форма» 
(структурный элемент земной коры); примерами таких структурных 
форм разного масштаба являются платформы, антиклинали, синклинали, сбросы и др. структурные фор мы или дислокации образуются 
в результате тектонических деформаций, т. е. из менений в условиях 
залегания горных пород и даже в их внутренней структуре. в свою 
очередь, деформации обусловлены тектоническими движениями, 
которые выражаются в вертикальном или горизонтальном перемещении участков земной коры и литосферы, включая земную поверхность. тектонические движения воз никают в результате нарушения 
равновесного состояния в оболочках земли под влиянием космических и планетарных факторов, таких как изменение скорости вращения земли, изменения гравитационного поля, приливы в твердой 
оболочке земли, различных геофизических, геохимических и петрологических процессов, а также процессов денудации и аккумуляции. 
движения различаются масштабом проявления (от локального до 
планетарного) и скоростью. Установление их ге нетической природы, 
т. е. причин возникновения, весьма затруднительно, поэтому они 
классифицируются по следствиям – главнейшим структурным формам, кото рые ими создаются (николаев, 1988). Это связано с тем, что 
тектонические дви жения геологического прошлого и новейшего времени можно восстановить только по их результатам – дислокациям, 
фациям, мощностям, перемещениям береговых линий, выражению 
в рельефе и т. д., а современные движения – по по казаниям прибо

§ 1. Общие положения

ров. при этом главным образом устанавливается кинематика движений. поэтому на современном уровне наших знаний рекомендуется 
огра ничиваться кинематической классификацией (Хаин, Михайлов, 
1985) с разделе нием движений на горизонтальные и вертикальные, 
медленные (вековые) и быстрые (скачкообразные, сейсмогенные), а 
также интенсивные и слабые. верти кальные движения подразделяются на колебательные (короткопериодичные) и направленные (долгопериодичные). до настоящего времени в геологической ли тературе 
сохранилось устаревшее разделение тектонических движений на 
эпейрогенические и орогенические. впервые подобную классификацию дал амери канский геолог г. к. гилберт (1890) и конкретизировал немецкий геолог г. Штилле (1913). Эпейрогенез – это медленные 
и длительные поднятия больших участков земной коры. они сопровождаются трансгрессиями и регрессиями мо рей и не вызывают заметных деформаций внутри движущихся блоков. орогенез – это геологически кратковременные, интенсивные движения, проявляющиеся 
в относительно ограниченных областях. они вызывают смятие слоев 
в складки, образование разрывов и формирование горного рельефа. в 
действительности орогенез, или горообразование, не приводит к образованию гор. горы образуют ся при медленных вертикальных движениях, когда поднятия земной поверхности подвергаются эрозионному расчленению. Эпейрогенические движения, или «создающие 
континенты», включают не только восходящие, но и нисходящие, 
которые приводят к образованию морских впадин. в русской геологической ли тературе еще XIX в. (а. д. озерский, а. п. карпинский) 
эпейрогенические движения получили название колебательных или 
волнообразных колебаний земной поверхности.
в зависимости от времени проявления тектонических движений 
они раз деляются на современные (наблюдаемые сейчас и в течение 
исторического пе риода), новейшие (неоген-четвертичные) и древние 
(донеогеновые). в составе но вейших часто выделяют молодые (голоценовые) движения. подобное разделение имеет главным образом 
методическое значение. современные движения изуча ются инструментальными методами. вертикальные смещения фиксируются повторными нивелировками, а горизонтальные – повторными триангуляциями. Эти методы дают осредненные значения скоростей для 
интервала времени между из мерениями. в последние годы в связи 
с развитием космической техники появи лись как отечественные  
(глонасс), так и зарубежные (GPS) системы, позво ляющие прово

Глава 1. Теоретические основы палеотектонического анализа

8

дить непрерывные измерения. первые целенаправленные исследования современных движений начались в XVII в., когда вдоль побережья сканди навии стали устанавливать приборы (футштоки, мареографы), отмечавшие из менение уровня моря.
новейшие, или неотектонические, движения изучаются главным образом геоморфологическими методами. Это связано с тем, 
что новейшие колебатель ные движения сформировали почти весь 
современный рельеф. в основном его история не опускается глубже 
миоцена. особенно большое значение для вы яснения истории вертикальных движений имеют речные террасы. о величине поднятий какого-либо блока земной коры в первом приближении можно судить 
по глубине эрозионного вреза от поверхности той или иной террасы 
до цоколя последующей более низкой террасы. лестницы террас образуются и на берегах морей. они и там связаны с неравномерностью 
развития вертикальных движе ний. каждая морская терраса соответствует времени замедления или остановки поднятия берега. важным методом установления неотектонических движений и структур 
является изучение поверхностей выравнивания, создающих многоярусность рельефа. их современные абсолютные высоты дают возможность опреде лить общую амплитуду и скорость поднятия горной 
страны с момента образова ния каждой поверхности. по разности отметок между двумя поверхностями можно определить амплитуду и 
скорость поднятия за время, отделяющее фор мирование более высокой и древней поверхности от более низкой и молодой. геоморфологические методы позволяют реконструировать лишь вертикальное 
смещение. горизонтальная компонента неотектонических движений обычно не рассматривается, так как для платформенных областей не разработаны методы ее установления. исключение составляют неотектонические сдвиги, которые удается проследить в горных 
областях по смещению форм рельефа и геологиче ских тел.
наряду с геоморфологическими, новейшие движения изучаются 
и геоло гическими методами (метод мощностей, фациальный и др.), 
но здесь они имеют вспомогательное значение.
ведущую роль при изучении древних (донеогеновых) тектонических дви жений, которые не нашли отражение в современном рельефе, играют методы палеотектонического анализа. они основаны на 
изучении фаций, мощностей, объ емов, формаций, перерывов и несогласий осадочных и вулканогенно-осадочных образований.

§ 1. Общие положения

таким образом, следует выделить три особенности палеотектонического анализа. первая связана с временем проявления тектонических движений, лежа щих главным образом в сфере этого анализа – 
от архея до неогена. вторая – от сутствие наглядного проявления на 
поверхности земли результатов этих движений. в отличие от новейших (неотектонических), структуры, созданные древними движениями, «замаскированы» наложением деформаций более молодых 
движе ний. третья особенность заключается в том, что методы палеотектонических реконструкций – это в основном геологические методы, связанные с изучением от ложений. в последние годы для восстановления характера горизонтального пе ремещения литосферных 
плит широко используются палеомагнитные данные. палеомагнитные исследования охватили весь интервал геологического времени, 
начиная с раннего протерозоя, т. е. с 2,5 млрд лет, до современности, 
но наибольшую достоверность они имеют лишь для фанерозоя.
в качестве методологической основы палеотектонического анализа вы ступает метод аналогий, или актуализма. Метод аналогий 
используется во всех историко-геологических построениях, так как 
представляет возможность изуче ния прошлого земли, опираясь на 
знание современных процессов, формирующих облик планеты. в основе его лежит сравнение современных и древних геологиче ских тел 
и заключение по аналогии (сходство или различие) о происхождении 
последних. Этот подход позволяет также сопоставлять и находить 
тождество в строении отдельных структур и проводить аналогии от 
известного к неизвестно му. несмотря на специфику каждой геологической эпохи, разные масштабы эн догенных и экзогенных процессов 
и необратимое развитие земли, актуалистический подход, принципы 
которого были заложены в трудах дж. Хаттона и Ч. лайеля, – единственный метод реконструкции прошлого (Хаин, рябухин, 1997). он 
используется не только в палеотектонических реконструкциях, но 
и в палеогеографии, литологии, петрологии, геохимии и геофизике. 
вместе с тем актуалистический подход имеет определенную степень 
допустимости и ограничения.
нельзя полностью отождествлять современные геологические 
процессы и древние. Чем древнее эпохи геологической истории, тем 
значительнее эти отли чия. в сущности, этого и следовало ожидать, 
так как в ходе геологической ис тории прослеживается эволюция не 
только органического мира, но и процессов осадко- и породообразования, структур земной коры. таким образом, при вос становлении 

Глава 1. Теоретические основы палеотектонического анализа

10

древних тектонических обстановок следует учитывать изменение 
характера процессов в тектоносфере (земная кора и верхняя мантия) и прогрес сирующее усложнение земной коры. при изучении 
эпох, близких к современности (фанерозойский эон), эти поправки незначительны, но в докембрии, особенно на ранних его этапах, тектоническое развитие земли могло во многом отличаться от 
современного. ряд исследователей (Хаин, божко, 1988) полагают, 
что при анализе докембрийской истории принцип актуализма со- 
блюдается с позднего рифея, т. е. действителен для последнего миллиарда лет истории земли. наиболее полно характер современных 
тектонических процессов соответствует тем процессам, которые протекали в эпохи высокой тектонической подвижности. Это связано с 
тем, что новейший тектонический этап, по мнению многих исследователей (николаев, 1988), является самостоятельным глобальным 
этапом развития земной коры. он характеризуется интенсивностью 
проявления тектонических движений, связанных с заключительной 
стадией орогенического периода и нашедших свое отражение в современном рельефе земли. в эпохи снижения тектонической ак тивности 
характер движений и деформаций земной коры мог существенно 
отли чаться от современного. поэтому тектонические обстановки некоторых древних геологических эпох и периодов могут быть ближе 
к современным, чем обстанов ки более молодых периодов (поздний 
мел, ранний палеоген).
начиная со среднего рифея и особенно с границы позднего и раннего протерозоя аналогии с современными тектоническими обстановками проводить все труднее, тем более применительно к архею и 
катархею. но это не значит, что надо отказываться от актуалистического подхода. имея дело с самыми ранними этапами развития земной коры, необходимо искать аналогии с современным эта пом, так 
как большинство типов горных пород и тектонических дислокаций 
сходно с современными. лишь после выявления пород и дислокаций, 
которые не сводятся к современным, следует искать отличия в тех 
процессах, которыми они были созданы. только так можно прийти к 
объективному выявлению на правленности и стадийности в тектонической истории земли.
актуалистический подход предполагает, что современные, новейшие и древние тектонические движения представляют единый 
процесс. новейшие дви жения являются тем «мостом», который позволяет при реконструкции древних движений учитывать данные по