ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2015, № 2, с. 103-112
УДК 551
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ В ГЕОЛОГО-ЛИТОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
© 2015 г. В. Н. Холодов
Геологический институт РАН 119017Москва, Пыжевский переулок, 7; E-mail: rostislavn@yandex.ru Поступила в редакцию 26.05.2014 г.
В статье рассматриваются основы системного анализа в геологических исследованиях. Описаны различные уровни организации вещества, показано их сходство и своеобразие. Исследована эволюция термина "парагенез" и выявлены различия низших уровней геологических систем (химический элемент, минерал, порода-фация) и высших (формация, породный бассейн, стратисфера). Показано, что понятие "парагенез" меняет свое содержание при переходе от низших уровней организации вещества к высшим.
DOI: 10.7868/S0024497X15020020
В работах многих геологов прошлого широко использовался системный подход, хотя этот метод исследования далеко не всегда получал свое теоретическое обоснование и оценку. Интуитивно его применяли Ч. Лайель, Дж. Меррей и А. Ре-нар, Э. Зюсс, А.С. Бюффон, П.С. Паллас, Д. Гет-тон, А.Г Вернер, М.В. Ломоносов, В.И. Вернадский, Н.И. Андрусов, Я.В. Самойлов, А.Д. Архангельский, Н.М. Страхов и многие другие выдающиеся ученые.
Однако основные и принципиальные положения метода были сформулированы сравнительно недавно. Они были рассмотрены в трудах В.И. Вернадского [1977], В.П. Вижье [1962], Л. Берталан-фи [1969], Ю.А. Косыгина, В.А. Соловьева [1969], Н.Б. Вассоевича, В.В. Меннера [1978], А.А. Тро-фимука, Ю.Н. Карагодина [1980], И.В. Круть [1973, 1977], А.Н. Дмитриевского [1979, 1982] и др.
Современное развитие философии, теории управления и информационных технологий, отраженное в трудах И.В. Блауберга, А.В. Савельева, А.Э. Воскобойникова и Д. О'Коннора, чрезвычайно усложнили представления о системном анализе, принципах моделирования различных явлений и связанных с ними понятий.
Структуру систематических знаний в геологии можно представить себе в виде учения о земных геологических объектах, находящихся на разных уровнях организации вещества, и соответствующих им разномасштабным геологическим процессам.
Так как теоретические модели геологических процессов сложны, многофакторны и предположительны, именно их вещественные результаты должны быть основой системного подхода.
Иерархическую схему геологических объектов, в которой каждый последующий компонент включает в себя предыдущий и в то же время качественно отличается от своего предшественника, можно представить себе так, как она изображена на рисунке. Ее началом является строение ядер атомов и сопровождающих их электронов, образующих некоторое подобие солнечной системы.
Первым геологическим уровнем организации вещества являются атомы химических элементов, миграция и концентрация которых в зоне осадко-накопления и стратисферы составляет основу геохимических построений. Следует сразу же подчеркнуть, что в осадочном процессе наряду с химической миграцией атомов большое значение имеет их механическое перемещение в виде обломков, а также биогеохимические формы миграции, обусловленные деятельностью живых организмов. Полная характеристика биосферных процессов, отличающих осадочный процесс от гидротермального и магматического, дана в трудах Я.В. Самойлова, В.И. Вернадского, А.П. Виноградова, А.Б. Роно-ва, Н.Б. Вассоевича, Н.А. Успенского, А.Э. Кон-торовича и др.
Второй уровень организации вещества можно назвать молекулярным; здесь мы имеем дело с монокристаллами, кристаллическими и коллоидными массами и минералами-каустобиолитами, которые обычно являются объектами учения о минералах (минералогии). Их полное описание можно найти в трудах В.М. Севергина, А. Брейт-гаупта, Д. Доломье, А. Лакруа, Д. Дэна, А.Н. Нигг-ли, А.Н. Винчелла, В.И. Вернадского, А.Е. Ферсмана, А. Г. Бетехтина, Н.А. Смольянинова, Ф.В. Чухрова и др. минералогов.
о
к
Н О й о м
к л
К
Я
о й и ы М Е и
К
о
о
и £ Е
и
£
Планета Земля (в целом)
Л
Сфера Земли (литосфера, мантия, ядро)
Л
Стратисфера
А
Осадочные бассейны
Формации
А
Литология (петрография осадочных пород), минералогия, геохимия, океанология
Минералогия, геохимия, кристаллография, кристаллохимия, химия, биогеохимия
Осадочные породы
А
Минералы
А
Фации
Астрономия, сравнительная планетология,
общая геология, геотектоника, география, геофизика
Геофизика, астрономия, общая геология, геотектоника, геохимия
Общая геология, геофизика, геотектоника, стратиграфия, литология, геохимия, вулканология
Геотектоника, металлогения, учение о нефтяных и газовых месторождениях, стратиграфия, геофизика, гидрогеология, литология
Геотектоника, учение о формациях, стратиграфия, вулканология, металлогения, учение о рудных месторождениях
Стратиграфия, палеогеография, палеоэкология, геотектоника, геохимия, литология, минералогия, океанология, учение о фациях, учение о нефтяных и газовых месторождениях
Геохимия, биогеохимия \ Химические элементы
Системные взаимоотношения геологических тел, образований и исследующих их наук.
X §
§ о
И
Третий уровень представляет изучение состава и условий образования осадочных пород. При этом и здесь мы имеем дело с терригенными, хе-могенными и биогенными образованиями. Наряду с преимущественно обломочными породами, отражающими закономерности процессов выветривания, эрозии, переноса и эолового перераспределения материала на дневной поверхности и в конечных водоемах стока (пески, алевролиты, гравелиты, конгломераты и др.). К ним относятся также результаты многостадийных химических реакций (галититы, гипсы, калийные соли, железные руды, некоторые карбонаты) или продукты биохемогенной деятельности (черные сланцы, торфы, угли, фосфориты, асфальтиты и пироби-тумы). Полное описание этих образований можно отыскать в трудах У.Х. Твенхофела, А.Н. Зава-рицкого, Л.В. Пустовалова, М.С. Швецова, П.Д. Крынина, Г.И. Теодоровича, Л.Б. Рухина, Ф. Петтиджона, В.К. Крумбейна и других лито-логов-петрографов.
Все три первые уровни заключают в себе полную характеристику вещественного состава осадочных образований. При их исследовании используется огромный арсенал точных методов — от "мокрого" химического, спектрографического и атомно-адсорбционного анализа и вплоть до микроскопического исследования прозрачных шлифов и аншлифов. В большинстве случаев они направлены на идентификацию химических элементов и минералов осадочных пород.
Менее актуальными в этой области остаются представления о закономерностях распределения химических элементов, минералов или осадочных пород в разрезах и на площади. Иначе говоря, здесь на второй план отступает характеристика скоплений химических элементов, минералов или осадочных пород как геологических тел с их объемной характеристикой.
Этот недостаток отчасти компенсируется за счет понятия "фация", которое следует рассматривать как геологическое тело, образованное скоплением осадочных пород, минералов или химических элементов и обладающее определенными геологическими параметрами — мощностью, площадью распространения, возрастом и реконструированными условиями образования.
Чаще всего, однако, фацию рассматривают как сочетание осадочных и вулканогенно-осадочных пород, возникшее в определенных палеогеографических обстановках, и располагают на породном уровне организации вещества (см. рисунок).
Высшие уровни организации земного вещества — фациальный, формационный, уровень осадочных породных бассейнов, стратисферы, сфер Земли и планеты в целом — существенно отличаются от геохимического, минералогического и уровня осадочных пород. В них основой являет-
ся геологическая характеристика (мощность, распространенность, стратиграфическое и палеогеографическое положение и т.д.), тогда как оценка вещественного состава отступает на второй план. Более того, строго научные методы оценки вещественного состава таких крупных геологических тел, как формация или осадочный породный бассейн практически отсутствуют и геологи очень часто для их характеристики используют случайный и совсем непредставительный материал. Построение геологически и статистически обоснованных схем опробования этих крупных объектов является важной задачей будущего.
Четвертым уровнем организации вещества являются формации, которые обычно рассматриваются как сообщества осадочных пород или фаций, объединяемых по парагенетическим, генетическим или стратиграфическим признакам.
В России чаще всего принимаются определения Н.С. Шатского [1939, 1955] и Н.П. Хераскова [1952], которые рассматривали формацию как сочетание взаимосвязанных пород или фаций, постоянно встречающихся (повторяющихся) в различных регионах континентального блока Земли. Эти естественно-исторические комплексы пород могут присутствовать в разных стратиграфических подразделениях и обычно контролируются сходными тектоническими условиями образования.
За рубежом и особенно среди англоязычных исследователей понятие формация используется в стратиграфическом смысле. Так, например, Р. Данбар и И. Роджерс ^апЪаг, Rogers, 1957] определяют формации как основные единицы стратиграфического подразделения частных разрезов.
Несомненно одно, формации представляют собой крупные пространственные тела, объединяющие комплексы фаций или осадочных и вул-каногенно-осадочных пород.
Некоторые ученые-тектонисты, исследовавшие связь формаций с геоструктурами первого порядка (платформы, геосинклинали и др.), предложили выделять группы формаций, отвечающие определенным этапам геологического процесса. Эти промежуточные подразделения М. Бертран, В.В. Белоусов, С.Н. Бубнов и В.Е. Хаин предложили именовать геогенерациями и связывать их со стадиями развития определенных тектонических зон.
Мне кажется, что понятие о геогенерации является лишь геодинамическим "аппендиксом" основного подразделения геологии — формаци-онного уровня иерархии тел.
Следующим звеном в иерархической лестнице геологических тел являются осадочные породные бассейны. Они слагаются комплексами формаций и представляют пятый уровень организации вещества.
Американские геологи-тектонисты (В.Н. Бу-хер, Е.Д. Макки, А.Ю. Ирдли и др.) придали термину "осадочный бассейн" крайнюю неоп
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.