Формация Францискан

Формация Францискан — это совокупность геологических отложений, распространённых на территории Восточно-Европейской равнины, преимущественно в пределах Смоленской, Московской, Калужской, Тульской и Рязанской областей России. Относится к верхнему отделу каменноугольной системы (пенсильванский подотдел) и характеризуется преимущественно карбонатным составом пород, включающим известняки, доломиты и мергели. Формация известна значительным содержанием остатков ископаемой фауны, в том числе фораминифер, брахиопод, мшанок и кораллов, что делает её важным объектом для стратиграфии и палеонтологии.

История изучения

Первые упоминания о каменноугольных отложениях в центральной части России относятся к середине XIX века. В 1840–1850-х годах геологи Р. И. Мурчисон и А. А. Кейзерлинг, проводившие исследования в Европейской России, выделили толщи, которые позже были отнесены к каменноугольной системе. Однако детальное изучение именно «формации Францискан» началось в конце XIX — начале XX века, когда русские геологи, такие как С. Н. Никитин и А. П. Карпинский, описали разрезы в бассейне реки Оки и её притоков.

Название «Францискан» происходит от села Францискан (ныне — территория Тульской области), где впервые был описан типовой разрез этих отложений. В 1920–1930-х годах, в ходе планомерного геологического картирования, формация была детально охарактеризована, и её стратиграфическое положение было уточнено. В советский период изучение формации велось в рамках работ по поиску полезных ископаемых, в частности известняков для строительной и металлургической промышленности, а также для оценки ресурсов подземных вод.

Геологическое строение и состав

Литология

Формация Францискан сложена преимущественно карбонатными породами. Основные литологические типы:

• Известняки — серые, желтовато-серые, иногда белые, массивные или слоистые, часто с включениями кремней. Встречаются органогенно-обломочные и хемогенные разности.
• Доломиты — серые, буроватые, плотные, иногда кавернозные. Доломитизация проявлена неравномерно, чаще в верхней части разреза.
• Мергели — глинисто-карбонатные породы, встречаются в виде прослоев мощностью от 0,5 до 3 метров. Цвет — серый, зеленовато-серый.
• Глины — редкие прослои тёмно-серых, иногда углистых глин, мощностью до 1 метра.

Общая мощность формации варьирует от 20 до 60 метров, увеличиваясь в юго-восточном направлении.

Стратиграфия

В разрезе формации выделяются три пачки (снизу вверх):

1. Нижняя пачка (10–25 м) — известняки с прослоями доломитов, содержат обильную фауну фораминифер рода Fusulina.
2. Средняя пачка (15–30 м) — переслаивание известняков и мергелей, характерны брахиоподы Productus и Chonetes.
3. Верхняя пачка (5–15 м) — доломиты с редкими прослоями известняков, фауна обеднена, встречаются одиночные кораллы.

Формация залегает на отложениях московского яруса (средний карбон) и перекрывается породами гжельского яруса (верхний карбон). Границы чёткие, часто эрозионные.

Палеонтологическая характеристика

Формация Францискан является одним из наиболее богатых палеонтологических объектов в центральной России. В её отложениях обнаружены многочисленные остатки морской фауны, что свидетельствует о формировании осадков в условиях мелководного тёплого моря с нормальной солёностью.

Основные группы ископаемых

• Фораминиферы — наиболее распространённая группа. Представлены фузулинидами (Fusulina, Schwagerina), которые являются руководящими ископаемыми для стратиграфии верхнего карбона.
• Брахиоподы — многочисленны, особенно в средней пачке. Роды Productus, Chonetes, Spirifer.
• Мшанки — образуют биогермы (органогенные постройки) мощностью до 2–3 метров.
• Кораллы — одиночные (Bothrophyllum) и колониальные (Chaetetes), встречаются в нижней и средней пачках.
• Иглокожие — редкие остатки морских лилий (криноидей) и морских ежей.
• Моллюски — двустворчатые и брюхоногие, в основном в виде ядер и отпечатков.

По данным палеонтологических исследований, возраст формации соответствует касимовскому ярусу верхнего карбона (около 305–303 млн лет назад).

Распространение и условия залегания

Формация Францискан распространена на площади около 100 тыс. км² в пределах Подмосковного бассейна. Основные выходы на поверхность наблюдаются в долинах рек Оки, Упы, Прони, а также в карьерах Тульской и Калужской областей. В Московской области отложения формации залегают на глубинах от 50 до 200 метров, перекрытые более молодыми мезозойскими и кайнозойскими осадками.

В тектоническом отношении формация приурочена к Московской синеклизе — крупной структуре Восточно-Европейской платформы. Залегание пород преимущественно горизонтальное, с пологим падением (1–3°) в сторону центра синеклизы. Местами отмечаются разрывные нарушения амплитудой до 10–20 метров, связанные с неотектоническими движениями.

Практическое значение

Полезные ископаемые

• Известняки — используются как строительный камень, для производства щебня, извести и цемента. Наиболее крупные месторождения разрабатываются в Тульской области (например, Новомосковское, Кимовское).
• Доломиты — применяются в металлургии (как флюс), в стекольной промышленности и для производства огнеупоров.
• Подземные воды — карбонатные породы формации являются водоносным горизонтом, используемым для водоснабжения населённых пунктов. Воды преимущественно гидрокарбонатно-кальциевые, с минерализацией 0,3–0,6 г/л.

Научное значение

Формация служит опорным разрезом для касимовского яруса верхнего карбона в Восточной Европе. Её изучение позволяет уточнять стратиграфические схемы, проводить корреляцию с одновозрастными отложениями других регионов (например, Донбасса, Приуралья) и реконструировать палеогеографические обстановки каменноугольного периода.

Интересные факты

• В разрезах формации Францискан неоднократно находили остатки древних акул (например, зубов Cladoselache), что указывает на присутствие в каменноугольном море хищных рыб.
• В 1930-х годах при изучении формации в Тульской области были обнаружены следы древних землетрясений — сейсмиты (нарушенные слои), что свидетельствует о тектонической активности в регионе в позднем карбоне.
• Известняки формации использовались при строительстве Московского метрополитена (в частности, станции «Кропоткинская» и «Парк культуры») — для облицовки и производства бетона.

Источники

• Геологическое строение и полезные ископаемые Московской области / Под ред. В. И. Макарова. — М.: Недра, 1988.
• Стратиграфия каменноугольных отложений Восточно-Европейской платформы / Под ред. А. А. Киричкова. — Л.: Наука, 1975.
• Атлас руководящих форм ископаемых фауны и флоры каменноугольных отложений Русской платформы / Под ред. М. Ф. Нейман. — М.: Госгеолтехиздат, 1962.
• Геологическая карта России масштаба 1:200 000. Лист N-37-XXVII (Тула). Объяснительная записка. — М.: ВСЕГЕИ, 2001.