Хэллем Э. Интерпретация фаций и стратиграфическая последовательность

Подождите немного. Документ загружается.

ОСАДКОНАКОПЛЕНИЕ И ТЕКТОНИКА

прогибание геосинклиналей компенсировалось поднятием

геоан-

тиклиналей,

которые к тому же могли быть источником геосин-

клинальных осадков.

В конце XIX в. концепция геосинклиналей была подхвачена

такими ведущими европейскими геологами, как Ог, Бертран и

Зюсс, для объяснения основных черт альпийского орогена. На

Европейском континенте возник совершенно новый подход.

По Огу, геосинклиналь была вытянутым глубоководным трогом,

где накапливались пелагические осадки. Штейнманн и другие

считали, что геосинклпнальиый разрез начинается с мощных

офиолитовых изверженных пород, перекрытых глубоководными

радиоляритами и глинистыми сланцами. Американские геологи

не могли найти такие породы в своих геосииклинальных раз-

резах и сомневались в существовании так называемых глубоко-

водных осадков.

В нашем веке было несколько попыток классифицировать

геосинклинали; наиболее удачная принадлежит немецкому тек-

тонисту Гансу Штплле. Его

ортогеосинклинали

— это те линей-

ные прогибы между кратонами, которые связаны с орогенами;

они разделяются на две категории; эвгеосинклинали и мпогео-

синклинали соответственно с магматическими породами в раз-

резе и без них. Его

парагеосинклинали

включают другие зоны

значительного погружения и осадконакопления, часто связан-

ные с блоковыми движениями по разрывам, обычно скорее

овальные, чем линейные, и сравнительно недолговечные.

Термины Штилле

эвгеосинклиналь

миогеосинклиналь

стали

общепринятыми, в то время как

парагеосинклиналь

и разновид-

ности этого термина, предложенные Кеем [257],—нет. Это выз-

вано тем, что связь парагеосинклиналей с орогенезом если и

существует, то слабая, и простой термин

прогиб

(basin) с неко-

торыми дополнительными определениями обычно совершенно

достаточен для описания. И конечно, он благозвучнее и проще,

чем термины Кея экзогеосинклиналь, автогеосинклиналь и зев-

геосинклиналь

Два важных дополнения к идеям Штилле были сделаны

Кеем [257] на материале Северной Америки и Обуэном [16]

в Средиземноморском регионе. Кей ввел представление о гра-

ничащих с центральным кратоном парных геосинклинальных

поясах, в которых эвгеосинклиналь расположена дальше от кра-

тона, чем миогеосинклиналь. Островные дуги

внутри

геосинкли-

нали могли обеспечивать вполне достаточное количество осад-

ков,

и нет необходимости привлекать в качестве их источника

тектонические бордерленды. Обуэн, прежде всего на основе

своих исследований в Грешш, установил, что оба типа ортогео-

У М. Кея [257] — зевгогеосинклиналь — Прим, ред.

ОСЛДКОНАКОПЛЕНИЕ И ТЕКТОНИКА

синклиналей могут разделяться продольными хребтами и бо-

роздами.

Особый путь классификации геосинклинальных отложений

состоит в выяснении их соотношений с орогенезом во времени.

Фациальные исследования в Альпах привели к представлениям

о доорогенной фазе, для которой характерны глубокие прогибы

или,

по Трюм.пи

[469],

лептогеосинклинали,

развивавшиеся

в условиях седиментационного голода (sediment starvation).

В тех же Альпах синорогенная фаза характеризуется фацией

флиша,

а построгенная — фацией

молассы,

Флиш и моласса

оказались столь употребительными терминами, что получили

международное распространение, несмотря на попытки некото-

рых швейцарских геологов закрепить свои особые права па них

(попытки столь же тщетные, как и стремление французских пу-

ристов исключить из своего языка «уик-энд» и «кэмпинг»).

Термин

флиш

был введен Штудером в 1827 г. как литостра-

тиграфнчсский для обозначения пижнетретичной серии пере-

слаивающихся песчаников и глинистых сланцев в Симментале;

в конце прошлого века было установлено широкое распростра-

нение этой фации в горных поясах. Б настоящее время этот

термин обычно понимается как обозначение мощной толщи пес-

чаников, биокластических известняков или конгломератов, че-

редующихся с глинистыми сланцами и алевролитами, которые

рассматриваются как отложения турбидитных потоков или по-

токов обломочного материала в глубоководных зонах геосин-

клпнальных поясов.

Штудер был также первым из геологов, кто ввел термин мо-

ласса

в приложении ко всему кайнозойскому разрезу Швейцар-

ского плоскогорья. Бертран и Or использовали этот термин

в более широком смысле, и теперь он обычно относится к тер-

ригенным толщам, в которых преобладают песчаники и конгло-

мераты, так же как и к аллювиальным отложениям, накоплен-

ным в погружающемся троге или прогибе после главной

орогенпческой эпохи; источником осадков молассы являются

новообразованные горы

[484].

Тот факт, что термины, подоб-

ные

флишу

молассе,

могут иметь различный смысл,

исключает

любое строгое определение, так как оно было бы слишком огра-

ничивающим. От этой неопределенности терминов не будет

большого вреда, если породы, к которым они относятся, будут

всегда хорошо описаны.

Слабость геосинклинальной теории была не столько в неод-

нозначности термина

геосинклиналь,

сколько в том

что она не

была связана с соответствующей теорией глобальной тектоники;

отсюда и много путаницы вокруг парагеосннклиналей Штилле.

С появлением тектоники плит в конце 1960-х годов ситуация ре-

шительно изменилась к лучшему [100, 106], однако проблемы

ОСАДКОНАКОПЛЕНИЕ И ТЕКТОНИКА

еще остаются. Главная трудность при сопоставлении осадочных

фаций с тектоникой плит обусловлена тем, что осадконакопле-

ние лишь косвенно связано с геофизическими процессами, па

рассмотрении которых базируется эта теория. Наиболее простой

и очевидной классификацией является разделение режимов

растяжения и сжатия, но и зоны субдукции и системы транс-

формных разломов и сдвигов могут включать как области рас-

тяжения, так и области сжатия, или участки, к которым оба

термина в полной мере неприменимы. Более употребительная

классификация основана на попытках связать осадочные фации

с основными тектоническими обета новками, выделяемыми

в тектонике плит, такими, как обстановки спрединга, субдук-

ции,

сдвигов и столкновения континентов. Эта классификация,

предложенная Митчеллом и Ридингом

[329],

принята в нашей

книге.

СПРЕДИНГ И ОСАДКОНАКОПЛЕНИЕ

В зонах растяжения морского дна осадки накапливаются

в грабенах или односторонних грабенах, созданных тектоникой

растяжения или

тафрогенией.

Они могут быть внутриконтинен-

тальиыми, как в пределах гигантских Восточно-Африканской и

Байкальской рифтовых систем, содержащих озерные и аллю-

виальные осадки, и могут развиваться в пределах океанических

хребтов, где накапливаются пелагические осадки (см. гл- 3),

или на краях зарождающегося океана типа Калифорнийского

залива или Красного моря.

К западу от Красного моря развит ряд весьма характерных

структур, ограниченных сбросами и наклоненных от оси спре-

динга блоков, слагающих Данакильские Альпы и одноименную

депрессию

[239].

Эвапориты и терригенные отложения олиго-

цена и миоцена мощностью до 5 км ассоциируются здесь с вул-

канитами, излившимися при растяжении и сбросообразовании

вдоль края прибрежной равнины (рис. 4.1). Такие ограничен-

ные сбросами, наклоненные блоки были найдены вдоль многих

континентальных окраин, хотя их соотношения с осями спре-

динга не всегда ясны. Предполагалось даже, что была глобаль-

ная фаза тафрогении на континентальных окраинах, охваты-

вающая интервал от перми до раннего мела, после чего здесь

наметилась тенденция к прогибанию без сбросообразова-

ния

[270].

Способ, каким образование наклоненных, ограниченных

сбросами блоков может контролировать осадконакопление, хо-

рошо иллюстрируется опубликованным Сурликом [455] деталь-

ным описанием отложений верхнеюрских подводных конусов

в Восточной Гренландии. Для всех отложений характерны бы-

ОСЛДКОНАКОПЛЕНИЕ

И ТЕКТОНИКА

50км

РИС.

4.L Разрез через Красное море и Данакильскую впадину

[239].

1 — тре-

щинные базальты; 2 — плиоцен-плейстоценовые и данакильские эвапорнты;

3 — эвапоритовые фации; 4 — интрузии основного состава; 5— морские пнро-

кластические фации; 6 — вулканические фации; 7

формация Антало; 8 —

формация Адиграт.

стрые переходы от брекчий, залегающих в основании сбросового

уступа, через конгломераты внутренней части конуса до турби-

дитов средней и глинистых сланцев внешней его частей (рис. 4.2).

Этот комплекс фаций напоминает глубоководные конусы, но

в данном случае глубина моря, вероятно, была небольшой. Важ-

ным отличием является то, что осадочная толща быстро вы-

клинивается к востоку, по мере приближения к гребню следую-

щего блока. Другой особенностью осадконакопления в области

блоков, ограниченных сбросами, является большая мощность

грубообломочных отложений непосредственно вблизи сбросового

уступа; они могут образовывать тела, вертикальный размер ко-

торых больше горизонтального,

Сурлик выявил несколько мегаппклов мощностью около

100 м с уменьшением зернистости пород вверх по разрезу каж-

дого из них; он связывает возникновение мсгациклов с глав-

ными фазами сбросообразовапия и постепенным уменьшением

поступления осадков вслед за быстрой эрозией и переработкой

бордерлендов. Более мелкие циклы, в которых наблюдается

уменьшение размеров обломочных компонентов вверх по раз-

резу, вероятно, связаны с заполнением*и перестройкой каналов

во внутренней и средней частях подводного конуса. Порази-

тельно сходные образования примерно того же возраста раз-

ОСАДКОНАКОПЛЕНИЕ

ТЕКТОНИКА

РИС,

4.2.

Модель осадконакопления

подводных конусах вдоль сбросовых

уступов, ограничивающих наклоненные блоки. Модель основана

на

изучении

пограничных слоев

юры и

мела

Восточно» Гренландии

[455].

Комплексы ко-

нуса выноса:

I—внешней части конуса;

средней части конуса;

3~ ка-

налов внутренней части конуса.

виты

северо-восточной Шотландии

п в

северной части Север-

ного моря

[418],

где

широко распространены ограниченные

сбросами

наклоненные

на

запад блоки, которые действительно

вписываются

додрейфовую реконструкцию

Восточной Грен-

ландией

на

севере.

Конечно, осадконакопление, связанное

блоковыми движе-

ниями,

не

ограничивается краями континентов.

Был

описан

ряд

внутриконтинентальных примеров такой

же

связи, прежде

всего

для

пермо-трпасовых отложений

по обе

стороны Северной

Атлантики, Хорошим примером является формация Сторновей

на Гебридских островах

[449].

Она

состоит преимущественно

из

конгломератов мощностью около 4000

м,

относимых

пермо-

триасу

считающихся отложениями аллювиальных конусов

вы-

носа, грязевых потоков, временных

разветвленных водотоков,

с подчиненным количеством пойменных, русловых

паводковых

осадков. Уменьшение размеров обломков вверх

по

разрезу

ко-

нуса считается обусловленным постепенным уменьшением

ин-

тенсивности движении

по

сбросам

на

краю бассейна,

в то

время

как разрезы

возрастанием размера обломков вверх означают

усиление сбросообразования

во

времени.

Осадконакопление, связанное

блоковыми движениями,

но

в условиях, отличающихся

от

двух предыдущих случаев, проис-

ходило

в юре в

Средиземноморском регионе

[29], В

позднем

триасе

раннем лейасе здесь существовала обширная мелко-

водная карбонатная платформа, которая

течение" плинсбаха

и тоара подвергалась раскалыванию

быстрым превращением

некоторых участков

прогибы,

где

условия были

по

меньшей

ОСАДКОНАКОПЛЕНИЕ И ТЕКТОНИКА

мере умеренно глубоководными. В новообразованных грабенах

накопились мощные мергелистые толщи с многочисленными

прослоями турбидитов.

Некоторые из разделяющих грабены горстов или «подвод-

ных гор», такие, как вал Трснто, стали ареной продолжитель-

ного,

крайне медленного осадконакопления и характеризуются

розовыми комковатыми известняками аммонитико-россо. Из-за

крайней редкости нормальной бентосной фауны и высокой кон-

центрации железо-марганцевых желваков и корок аммонитнко-

россо и их фациальные эквиваленты, такие, как известняки Ад-

нет из района Зальцбурга в Австрии, долгое время рассматри-

вались как глубоководные пелагические отложения. Однако

присутствие строматолитовых горизонтов с хорошо развитыми,

ограниченными с боков полусферами, так же как и некоторые

другие критерии, породило некоторые сомнения

[187].

Но во

всяком случае, вышележащие средне- и верхнеюрские радиоля-

риты и перекрывающие их кокколитовые известняки, такие, как

майолика и бьяпкон, почти наверняка являются достаточно глу-

боководными осадками (рис. 4.3).

Развитие нептунических даек и силлов, так же как и дан-

ные о слабом вулканизме, подтверждает существование в юре

тафрогепного режима, который, вероятно, был связан с ран-

ними фазами раскрытия Атлантического океана.

Авлакогенами

называются крупные линейные троги, которые

под крутыми углами протягиваются от орогенов в глубь кра-

тонов. Такие рифтовые структуры впервые были описаны на

Русской платформе и затем были выявлены на всех континентах;

наиболее древние из них относятся к раннему протерозою

[49,

213].

Хорошим американским примером является авлакоген юж-

ной Оклахомы (рис. 4.4). Это смятый и разбитый разрывами

палеозойский трог, протягивающийся от геосинклинали Уошито

на северо-запад через платформенный форланд. Он заложился

как грабен, дно которого было сложено докембрийскими грани-

тами,

и в течение раннего и среднего кембрия выполнялся тер-

рпгеннымн осадками и вулканитами, а в позднем кембрии и ор-

довике последовало отложение карбонатов. Затем накопился

значительно менее мощный разрез силура и девона, близкий

к разрезам других частей платформы. В позднем палеозое фор-

мировались складки и разрывы, но наряду с этим локально на-

капливались мощные толщи кластических осадков. Эволюция от

ограниченного сбросами грабена к широкому прогибу, который

затем подвергается сжатию, характерна для многих авлако-

гепов.

Тектоника растяжения часто связана со сводовым подня-

тием,

возможно, под влиянием восходящих мантийных потоков.

РИС.

4.3. Схема происходившего в юре распада карбонатной платформы в средиземноморской части океана Тетнс [29],

4 ОСЛДКОНАКОПЛЕНИЕ И ГЕКТОЖИСА

РИС.

4.4. Схематические разрезы авлакогена южной Оклахомы

[213].

—

кварциты; 2 — риолиты, базальты, гипабиссальные силлы, туфы, осадки- 3 —

гранитный фундамент; 4 — морские глинистые сланцы; 5 —морские карбо-

наты;

б —конгломераты; 7 —морские глинистые сланцы с песчаниками и

конгломератами.

ОСАДКОНАКОПЛЕНИЕ И ТЕКТОНИКА

и в этом случае могут возникнуть тройные сочленения (triple

junctions). Одна ветвь такого сочленения обычно прекращает

развиваться до начала спредпнга, а две другие образуют ди-

вергентную границу плит, вдоль которой создается новая океа-

ническая кора. Таких

отмерших ветвей

(failed armes) было вы-

явлено много [49], и они образуют особую категорию авлакоге-

пов.

Один из лучших примеров — это трог Бенуэ в Западной

Африке, протягивающийся на северо-восток от входящего угла

Гвинейского залива. Начав развиваться как грабен в раннеме-

ловое время вместе с открытием Южной Атлантики, он опреде-

ляет положение дельты Нигера и содержит свыше 10 км осад-

ков подводных конусов, дельтовых и аллювиальных отложений

мелового и третичного возраста.

СУБДУКЦИЯ И ОСАДКОНАКОПЛЕНИЕ

Условия субдукцип в наибольшей мере соответствуют тому,

что в большинстве своем имеют в виду геологи, используя тер-

мин «эвгеосинклиналь». Осадочные толщи здесь особенно мощ-

ные с обильными турбидитамн и отложениями потоков обломоч-

ного материала. Здесь же формируются изверженные породы и

обычны мощные вулканокластические накопления. Затем при

формировании орогенов накопленные толщи деформируются.

Задолго до возникновения тектоники плит стало обычным ис-

кать современные аналоги эвгеосинклпналей во внутрнокеани-

ческих системах дуга—желоб, наиболее широко развитых в за-

падной части Тихого океана и по современным представлениям,

конечно, относящихся к зонам субдукции.

Во внутриокеанической островодужной системе обычно вы-

деляют несколько геоморфологических элементов (рис. 4.5).

От океана к континенту последовательно сменяют друг друга

желоб, промежуток между вулканической дугой и желобом

(arc-trench-gap), вулканическая дуга и впадина в тылу дуги.

Субдукция и, следовательно, сжатие относятся к системе же-

лоб—вулканическая дуга, в то время как впадина в тылу дуги

обычно является зоной спрединга.

Существует широко распространенное мнение, что тихооке-

анские глубоководные желоба соответствуют формирующимся

в настоящее время геосинклиналям. Едва ли это подтверждается

современными исследованиями

[406].

Глубоководные желоба

достигают ширины лишь 50—100 км и не только слишком узки,

чтобы выполнять эту роль, но в них может накопиться не более

2—3 км отложений; после чего осадки начинают перекрывать

океаническое ложе. В течение большей части кайнозоя в жело-

бах накопилась только сравнительно маломощная толща пела-

гических и гемипелагических осадков, а мощные турбидиты от-

РИС.

4.6. Схематический разрез через зону субдукции в Яванском желобе ([195], с упрощениями)