Хэллем Э. Интерпретация фаций и стратиграфическая последовательность

Подождите немного. Документ загружается.

ДРГВЛШ; ЭПИК0НТИНЕПТАЛЫ1ЫГ МОРЯ

151

РИС.

5,14. Упрощенные эскизы простой (А) и сложной (5) построек в толще

осадконакопления превращались в горизонты настоящего «твер-

дого дна».

На этой стадии лишенное рыхлых осадков дно моря, сложен*

ное лптифицированньш мелом, подвергалось сверлению и ин-

крустации разнообразными организмами, а часто также глауко-

питизации и фосфатизании (рис. 5.13), Фауна горизонтов твер*

дого дна и узловатого мела представлена гастроподами,

кораллами, скафоподами п различными видами пелеципод, ну-

ждающимися для прикрепления в твердом субстрате и поэтому

не характерными для нормального мела.

Узловатый мел с типичной для него флазерной текстурой по-

разительно похож на комковатые известняки альбекого красного

мела северо-восточной Англии, юрские аммонитико-россо Юж-

ной Европы и разнообразные палеозойские

гриотты

(griottes).

Способ их образования, вероятно, одинаков

[248].

В меловой

толще нормандского побережья много хорошо заметных банок

или построек до 50 м в высоту и 1500 м в поперечнике с на*

пластованием, подчеркнутым горизонтами твердого дна, узло-

ватого мела и кремней, которые являются окремнелым заполне*

нием ходов

Thatassinoides

(рис. 5.14). Остатки организмов, об*

разовавших каркас построек, задерживающих осадки и укреп*

лявших субстрат, отсутствуют. По мнению Кеннеди и Жюинье

[267],

этими организмами были водоросли или морская трава,.

мела на побережье Нормандии

152

ДРЕВНИЕ ЭПИК0НТИНЕПТАЛЫ1ЫЕ МОРЯ

Однако, учитывая открытые недавно глубоководные постройки

во Флоридском проливе (гл. 3), возможно, нет необходимости

привлекать растения, даже если это затруднит интерпретацию.

Подобные банки встречены в толще маастрихтского и датского

мела Дании, где они первоначально считались гигантскими дю-

нами. Их поразительное сходство с палеозойскими постройками

волсортского типа вполне очевидно.

Большая часть мела — это почти чистый СаСОз, но сеноман-

ский мел более мергелистый. Это обстоятельство, как и нали-

чие глауконитовых песков па окраинах древних массивов, ука-

зывают на более мелководные условия накопления сеноманского

мела. В позднекампаискос время, соответствующее максимуму

инуидации, суша была полностью затоплена. Обычно считают,

что массивы суши в позднемеловое время были пенспленизиро-

ваны и имели поэтому очень мягкий рельеф, но Ханкок [197]

считает, что этим нельзя объяснить большую долю песка в тер-

ригенных осадках там, где они есть. Он предпочитает объясне-

ние, согласно которому климат был либо аридным, либо таким,

как в тропических дождевых лесах, так как в настоящее время

скорость эрозии незначительна именно при несезонном климате.

Разрезы отложений эпиконтинентальных и краевых морей, в ко-

торых нет фациальных изменений, указывающих на непостоян-

ную глубину бассейна, встречаются редко, и в действительности

часто наблюдаются систематические изменения в разрезе, ко-

торые связываются с циклическим осадконакоплением; при этом

единицы разреза, отвечающие циклам, называются

циклоте-

мами

[112].

Хорошим примером является типичная циклотема

в верхнемеловых отложениях Западного Внутреннего бассейна

США (рис. 6.1). Учитывая региональное распространение фа-

ций,

такую циклотему можно интерпретировать как результат

морской трансгрессии и последующей регрессии; при этом са-

мые глубоководные отложения будут соответствовать времени

максимальной трансгрессии моря.

Такая циклотема может отвечать

либо

региональному тек-

тоническому событию, а именно смене опускания поднятием,

либо

глобальному повышению и понижению уровня моря. Вели-

кий австрийский геолог Эдуард Зюсс [454] предложил для гло-

бальных событий второго типа термин

эветатические.

Зюсс па-

метил три подхода к их изучению. Первый основан на исследо-

вании современных береговых линий и пригоден поэтому только

для анализа самых последних геологических событий. Второй

и третий, опирающиеся соответственно на анализ осадочных

формаций и прослеживание границ древних морей, годятся для

всего фанерозоя.

Представление о четвертичных эветатичеекпх колебаниях,

контролируемых оледенением, со времен Зюсса является обще-

принятым, и по этому вопросу собрана обильная и детальная

информация

[300].

Обычно геологи находятся под впечатлением

поразительных географических и седнментационных эффектов

быстрой голоценовой «фландрской» трансгрессии, которой во

время последнего оледенения предшествовал период низкого по-

ложения уровня моря. Однако в применении к более древним

эпохам идея Зюсса не получила явной поддержки геологов и

даже оспаривалась в течение большей части нашего века; за-

метным исключением был Грабау

[173],

который доказывал, что

серия крупных палеозойских трансгрессий и регрессий была ско-

ЭВСТАТИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ

УРОВНЯ МОРЯ

154

6. ЭВСТАТИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ УРОВНЯ МОРЯ

о.

Осадки прибрежной зоны

моря

• • 4 -Г

•

Морские

прибрежные

песчаники

Аллювиальные

песчаники и

т.

п.

• -

Морение

прибрежные

песчаники

Осадки

прибрежной

зоны моря i

-ш

Осадки

ткттога

Осадки

прибрежной

зоны моря i

-ш

Осадки

ткттога

Осадки

прибрежной

зоны моря i

-ш

Осадки

ткттога

Осадки

прибрежной

зоны моря i

-ш

Осадки

ткттога

ill;

Осадки

прибрежной

зоны моря i

-ш

Осадки

ткттога

моря

•>

Ракушники,

связанные

внутрцтормационньт

перемыеом

Осадка прибрежной зоны

моря

I '.1 S

моря

•>

Ракушники,

связанные

внутрцтормационньт

перемыеом

Осадка прибрежной зоны

моря

•>

Ракушники,

связанные

внутрцтормационньт

перемыеом

Осадка прибрежной зоны

моря

_ —1

моря

•>

Ракушники,

связанные

внутрцтормационньт

перемыеом

Осадка прибрежной зоны

моря

•>

Ракушники,

связанные

внутрцтормационньт

перемыеом

Осадка прибрежной зоны

моря

Морские

прибрежные песчаники

Аллювиальные песчаники и

т.к.

Морские

прибрежные песчаники

: : « ' • J

а**

к*

«О*

РИС.

6.1. Интерпретация типичной циклотемы в верхнемеловых отложениях

Западного Внутреннего бассейна США на основе представлений о трансгрес-

сиях и регрессиях

[198].

рее следствием эвстазии, нежели региональной эпейрогенин. Си-

туация существенно изменилась только в !последние

годы,

во-

первых, в результате более точных глобальных стратиграфиче-

ских сопоставлений, а во-вторых, вследствие геофизических

исследований дна океана, показавших возможный механизм

изменения уровня моря в те .периоды, для которых пет свиде-

тельств существования полярных ледяных шапок. Поэтому изу-

чение возможных эвстатических событий и их отражения в стра-

тиграфическом разрезе стало областью все более активных ис-

следований.

Наиболее трудная часть таких исследований состоит в ис-

ключении влияния местной тектоники, в отделении астатиче-

ского

сигнала

от

регионального

шума.

Кроме

того,

необходимо

возможно более точное определение как относительных скоро-

стей,

так и суммарной величины подъемов и понижений уровня

моря и выявление достаточно правдоподобной их причины.

б. ЭВСТЛТИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ УРОВНЯ МОРЯ

155

МЕТОДЫ АНАЛИЗА

Характер разрезов. При изучении эвстазии безусловно хо-

телось бы избежать тех рассмотренных в гл. 4 областей, где

ярко проявляется интенсивная тектоническая деятельность, и

сконцентрировать внимание па мелководных морских толщах

относительно стабильных кратонов. Если глубина моря была до-

статочно мала, даже небольшие изменения уровня моря могли

оказать существенное воздействие на условия осадконакопле-

ния.

Необходимым условием выявления эветатических колеба-

ний,

за исключением, может быть, самых крупных, является ис-

пользование надежных зональных ископаемых, которые позво-

ляют произвести дробное стратиграфическое расчленение.

Как ясно из рис. 6.2, нельзя ожидать, что различные фации

будут одинаково реагировать на эветазию. Последовательные

подъемы и падения уровня моря могут быть хорошо выражены

изменением фапий на окраинах осадочного бассейна, в то время

как в центральных его частях более глубоководные отложения

могут изменяться слабо, особенно если скорости погружения и

осадконакопления достаточно велики. Например, на удаленной

от берега отмели, лишенной привноса терригенного материала,

регрессивные эпизоды в карбонатном разрезе могут быть выра-

жены просто как паузы в осадкоиакоплении или горизонты

твердого дна. Следует также понять, что подъем уровня моря

только тогда может приводить к трансгрессии, когда привнос

терригенного материала невелик (рис. 6.3).

Тем не менее если изменения в режиме морского осадкона-

копления, указывающие на колебания глубины бассейна, можно

проследить на достаточно обширных площадях в масштабе кон-

тинентов или субконтинентов

независимо

от локальных седимеи-

тационпых или тектонических структур, таких, как прогибы и

поднятия (которые выражены изменениями фаций и мощно-

стей),

то предположение об эветатическом контроле становится

правдоподобным. Оно подкрепляется, если время углубления

хорошо соответствует трансгрессиям на краях суши, а время об-

меления — регрессиям. Если же будет доказана возможность

межконтинентальной корреляции таких событий, эветазия бу-

дет, по-видимому, окончательно доказана.

Если интерпретация фаций достаточно однозначна, то аль-

тернативами могут быть отрицание надежности стратиграфиче-

ского сопоставления или предположение о том, что континенты

двигаются вверх и вниз в унисон. Идея одновременных верти-

кальных движений континентов по ряду причин выглядит зна-

чительно менее правдоподобной, чем представление об изме-

нениях уровня моря, Слосс и Спид [441] предложили модель, по

которой периодические изменения содержания расплава в асте-

155

6. ЭВСТЛШЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ УРОВНЯ МОРЯ

Известковые осадки на удаленной Накопление

ила в

глубокой При&нос песка

от берега отмени

части бассейна

с суши

Уровень

моря

Возобновление

осадконакопления

Отступание песков

после

перерыва

из

бассейна

РИС.

6.2.

Стадии развития морского бассейна

накопления глинистых слан-

цев

при

падении уровня моря

от

стадий

А до

стадии

Б и его

подъеме

от

ста-

дии

Б до

стадии

В. В

зоне

падение уровня моря выражено перерывом,

зоне

Z —

распространением песков, замещающих сланцы;

зоне

изме-

нения уровня моря

не

проявляются

фациальных изменениях.

6. ЭВСТАТИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ УРОВНЯ МОРЯ [57

СИЛЬНЫЙ ПРИВНОС ТЕРРИГЕННОГО

МАТЕРИАЛА -РЕГРЕССИЯ

БАЛАНСИРОВАННЫЙ ПРИВНОС ТЕРРИГЕННОГО МАТЕРИАЛА

СТАБИЛЬНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ БЕРЕГОВОЙ

ЛИНИИ

РИС.

6.3. Влияние колебаний уровня моря и привноса терригенного мате-

риала на трансгрессии и регрессии

[474].

/ — неморские прибрежные отложе-

ния; 2 — отложения литорали; 3— морские

ОТЛОЖСЕЕНЯ.

Штриховой линией

показано первоначальное положение уровня моря, волнистой — конечное,

стрелкой — относительный подъем уровня моря.

носферс :Под континентами вызывают поднятия и опускания.

Однако эта гипотеза не подкрепляется независимыми данными

и, по существу, обходит вопрос, почему все континенты должны

двигаться одновременно. Более того, она игнорирует тот факт,

что океанографические исследования выявили увеличение и

уменьшение во времени объема средпнно океанических хребтов,

что должно было вызывать наступление моря на континенты.

Вопрос лишь в том, может ли подобное наступление распозна-

ваться в разрезах древних толщ. Доказательства такой возмож-

ности быстро накапливаются.

Для примера рассмотрим юрские отложения, которые осо-

бенно благоприятны для такого анализа, так как благодаря ам-

. С

СЛАБЫЙ ПРИВНОС ТЕРРИГЕННОГО МАТЕРИАЛА-ТРАНСГРЕССИЯ

158

6. ЭВСТАТИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ УРОВНЯ МОРЯ

моннтам возможно их детальное стратиграфическое расчлене-

ние. Юрские аммонитовые зоны имеют .продолжительность

около миллиона лет, и в большинстве случаев их можно разде-

лить на несколько подзон. В пределах Европы, где располо-

жены наиболее изученные разрезы, сопоставление часто воз-

можно на уровне подзон, а зоны европейской шкалы опознаются

даже в Южной Америке

[187].

Это уровень точности, не прев-

зойденный в стратиграфических исследованиях.

Я попытался выявить литологические и палеонтологические

критерии распознавания углубления и обмеления в разнофа-

циальных эпиконтинентальных разрезах Северо-Западной Ев-

ропы и сумел продемонстрировать сопоставимость подобных

событий на площадях в сотни тысяч квадратных километров

независимо от локальных тектонических и фациальных особен-

ностей. Так, в Англии и ФРГ перерывы точно соответствуют од-

ним и тем же уровням. Морским прослоям среди дельтовых

толщ в других регионах могут соответствовать смена мелковод-

номорских песчаников известняками, отлагавшимися дальше от

берега, или переход мелководных известняков и мергелей в бо-

лее глубоководные глинистые сланцы. Наиболее заметные из

этих изменений часто сопоставимы с морскими трансгрессиями

и эпизодами углубления бассейнов на других континентах и рас-

сматриваются поэтому как события, контролируемые эветазией.

Региональные эпизоды обмеления также коррелируются с ре-

грессиями, охватывающими обширные области. Так я выявил

крупные фазы поднятия уровня моря в раннем геттапге, в ран-

нем и среднем тоаре, раннем байосе, позднем бате и раннем

келловее, а также в среднем Оксфорде, а крупные фазы паде-

ния уровня моря — в позднем тоаре и аалене, в раннем бате —

позднем келловее и в позднем титоне — волжском веке

[191].

Важно выяснить относительные скорости подъема и падения

уровня моря в юре или в любом другом периоде. Анализируя

юру, я рассматривал ряд возможностей, изображенных на

рис. 6.4. К ним относятся: а — короткие фазы быстрого подъема

уровня моря, которые разделяются более длительной фазой его

стабильного положения; б —умеренный по скорости подъем, '

сменяющийся умеренным понижением без промежуточной фазы

стабильного стояния; в — медленный подъем, сразу же сменяю-

щийся быстрым падением; г — быстрый подъем, сразу же сме-

няющийся медленным понижением; д — этапы быстрых подъема

и падения, разделенные более длительной фазой стабильного

стояния. Выбор между этими моделями непрост и, бесспорно^

зависит от интерпретации условий формирования различных фа-

ций,

но, как я сейчас считаю, большая часть юрских циклов

в Европе, если не все, максимально соответствует модели д

или комбинации моделей г и д.

6. ЭВСТАТИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ УРОВНЯ МОРЯ

159

Подъем

уровня моря

РИС.

6,4,

Возможные эвстатические модели

для

юрского периода

Европе.

—

короткие фазы быстрого подъема уровня моря, разделенные более дли-

тельной фазой

его

стабильного положения;

б —

умеренный

по

скорости подъем,

за которым следует такое

же

падение уровня моря

без

разделяющей фазы

стабильного стояния;

в —

медлешшй подъем, сразу

же

сменяющийся быстрым

падением;

г —

быстрый подъем сразу

же

сменяющийся медленным падением;

—

быстрые подъем

падение уровня моря, разделенные длительной фазой

стабильного стояния

[191].

Распространение морских отложений-

Третий

из

предложен-

ных Зюссом путей изучения эвстатических колебаний заклю-

чается

нанесении

на

равноплощадную карту континентов

об-

ластей развития морских фаций определенного палеонтологи-

чески обоснованного возраста, вычислений площади таких

областей планиметром

или

сеткой

дальнейшем прослежива-

нии изменений этой площади

во

времени.

таком виде этот

метод выглядит очень объективным,

но на

практике последую-

щая эрозия

недоступность многих древних отложений, выз-

ванная

их

глубоким погружением, заставляют использовать

па-

леогеографические карты, которые сами

уже

содержат элементы

интерпретации. Kpoiye того, публикуемая информация

поро-

дах, подстилающих современные континентальные шельфы,

обычно неоднозначна,

поэтому

эти

области безопаснее исклю-

чить

из

рассмотрения.

Тем не

менее даже

при

условии неточно-

сти этого метода

он

может дать очень информативные

ре-

зультаты.

Серия карт морских отложений

для

ярусов

все той же юры

показывает,

что

море постепенно наступало

на

континенты,

по-

крывая

их

менее

чем на 5

геттанге

достигая максимума

{почти

25 %) в

Оксфорде

(рис. 6.5)

[187].

Замечательный метод независимой проверки такого анализа

предложил Спунер

[445],

который использовал отношение изо-

топов стронция. Главным фактором, контролирующим колеба-

ния отношения

Sr/

во

времени, вероятно, являются коле-

бания водного стока

континентов, вызванные изменениями

площади суши.

Это

отношение

морской воде меньше,

чем

в воде, поступающей

континента, вследствие изотопного

об-

160

6, ЭВСТЛТИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ УРОВНЯ МОРЯ