Хэллем Э. Интерпретация фаций и стратиграфическая последовательность

Подождите немного. Документ загружается.

ОСАДКОНАКОПЛЕНИЕ И ФАЦИИ КОНТИНЕНТОВ И ПРИБРЕЖНЫХ МОРЕП 5]

Что касается истолкования стратиграфических данных, то

Эллиотт [121] заявляет, что распознать можно только разрезы

дельт, в развитии которых доминировали речные процессы.

Однако Хьюберт и др. [228] пытаются доказать это и для слу-

чая дельты мелового периода, развивавшейся при доминировав-

шем влиянии приливов в Западном Внутреннем бассейне США.

В хорошо изученных третичных дельтовых отложениях, разви-

тых в США на побережье Мексиканского залива [133] и в ка-

менноугольных отложениях Европы и Северной Америки

[121],

ясно видны особенности, характерные для речных процессов,

в том числе песчаные фации узких прирусловых валов, запол-

нения каналов прорыва, осадконакопления в оставленных про-

токах.

Распространенные па большой площади фации оставлен-

ной дельты, такие, как углистые прослои, могут служить мар-

кирующими горизонтами и, следовательно, имеют важное зна-

чение для реконструкции фациальных комплексов дельтовых

отложений (см., например, работу Ферма [128] и рис. 2Л1).

Необходимо быть внимательным при выделении отложений

рукавов дельты и обычных речных русел. Так, некоторые из

хорошо известных косослоистых песчаников намюрской форма-

ции Миллстон-Грит в северной Англии, обычно считавшихся

дельтовыми, истолкованы Мак-Кейбом весьма убедительно

[306] как русловые отложения. Значительно изменились

взгляды на происхождение почти столь же знаменитых отло-

жений Мор-Грнт батского яруса, развитых на йоркширском по-

бережье

[294].

Другие части береговой равнины. На характер отложений

береговых равнин за пределами дельт главное влияние оказы-

вают такие факторы, как степень защищенности побережья,

амплитуда приливпо-отлнвных колебаний и климат. Для откры-

тых берегов характерны песчаные пляжевые отложения, тогда

как на более защищенных участках побережья образуются от-

ложения алевритов и глинистых плов. На окраинах современ-

ных океанских бассейнов приливное воздействие проявляется

в той или иной степени почти повсеместно. На большей части

побережья приливные колебания составляют 2—4 м (средние

приливы), но в некоторых районах этот диапазон бывает меньше

2 м (слабьте приливы отмечаются на большей части окраинных

районов Северного Ледовитого океана, в Средиземном, Балтий-

ском,

Карибском морях, на южном побережье Австралии) или

больше 4 м (высокие приливы — на северо-западе Европы, в за-

ливе Фаиди, по берегам Восточной Африки. Аргентины, северо-

западной Австралии). Образование приливных песчаных гряд

возможно только в условиях высоких приливов, а приливные

отмели, соленые марши (слабо дренируемые плоские участки

52 2, ОСАДКОНАКОПЛЕНИЕ И ФАЦИИ КОНТИНЕНТОВ И ПРИБРЕЖНЫХ МОРЕЙ

Алтаем нарастающая брошенная

дельта дельта,

РИС.

2.11, Фации дельт каменноугольного возраста на территории США

[128].

Фации дельтовой равнины

и.

дельтового

фронта:

1 —

песчаники;

2 —

алевро-

литы и аргиллиты.

Фации брошенной

дельты:

3 —ископаемые почвы, 4 —

уголь, 5—известняки.

морского побережья) и эстуарии типичны для условий как вы-

соких, так и средних приливов.

Песчаные пляжи создаются волновыми процессами; зерна

песка, как правило, хорошо отсортированы и окатаны. Принято

различать несколько категорий пляжей в зависимости от их рас-

положения относительно уровня моря

[122].

Верхний,

или ты-

ловой

(backshore),

пляж

располагается выше уровня прилива

и затопляется только во время штормов. За этим пляжем (со

стороны суши) могут находиться нанесенные ветром береговые

дюны.

Нижний,

или

передний

(foreshore), пляж представляет

2, ОСАДКОНАКОПЛЕНИЕ И ФАЦИИ КОНТИНЕНТОВ И ПРИБРЕЖНЫХ МОРЕЙ 53

собой приливно-отливную зону, где доминирует процесс наката

морских волн. При высокой скорости течения воды образуются

пласты с текстурами течения, а при низкой скорости возникают

преимущественно знаки ряби. В типично пляжевых песках раз-

вита параллельная тонкая слоистость со слабым наклоном

(2—3

) в сторону моря; иногда можно обнаружить локальные

плоскости срезания. Редкие прослои, обогащенные тяжелыми

минералами, считаются результатом сортировки, происходившей

при многократном накате и откате морских волн.

Предфрон-

тальной

зоной пляжа (shoreface) называют часть пляжа, рас-

положенную ниже уровня отлива. В этой зоне условия прибли-

жаются к нормальному морскому режиму.

В направлении суши пляж сменяется береговой равниной,

которая в условиях влажного климата состоит из соленых мар-

шей с галофитной растительностью. В глинистых или алеврити-

стых отложениях береговой равнины сохраняются остатки кор-

ней,

которые и выдают происхождение этих пород. Отдельные

песчаные гряды, встречающиеся на болотистых береговых рав-

нинах и развитые в классическом виде на побережье Луизианы,

получили название «шенъеры» (chenicr). Они образовались,

очевидно, в такие эпизоды, когда поступление осадочного мате-

риала уменьшалось и главное значение приобретали процессы

переработки осадков волнами и течениями. Эти гряды дости-

гают высоты 3 м, ширины до 1000 м и длины до 50 км. В гли-

нисто-алевритовых отложениях они должны сохраняться в виде

песчаных прослоев и их следует внимательно изучать, чтобы

отличить от узких прирусловых песчаных валов дельты.

Из-за ограниченного распространения пляжевых отложений

и большой вероятности их переотложения в результате более

поздних трансгрессий и регрессий нельзя ожидать, что подоб-

ные фации хорошо распознаются в разрезах древних отложе-

ний.

Чтобы выяснить, например, не залегает ли встреченный

песчаный прослой параллельно предполагаемой береговой ли-

нии,

необходимо рассмотреть весь фациальный комплекс в це-

лом.

Подобный пример описан среди меловых отложений

Западного Внутреннего бассейна США, где огрубление мате-

риала вверх по разрезу было истолковано как результат изме-

нения обстановки от предфроптальной зоны осадконакопления

к условиям нижнего пляжа и эоловых дюн [93].

Лагунными

называют чрезвычайно разнообразные обста-

новки мелководного осадконакопления в бассейне, в той или

иной мере отделенном от открытого моря островами или баром.

При условиях низких приливов соленость воды там оказывается

ненормальной и состав фауны бывает ограниченным из-за сла-

бой связи с морем. Во влажных районах для таких лагун харак-

терна опресненная (солоноватая) вода, в засушливых районах —

54 2. ОСЛДКОНЛКОПЛЕНИЕ И ФАЦИИ КОНТИНЕНТОВ И ПРИБРЕЖНЫХ МОРЕЙ

осолоненная; кроме того, в каждой данной лагуне соленость

может значительно меняться от сезона к сезону. В условиях

средних приливов соленость воды в лагунах обычно имеет нор-

мальные значения.

Вследствие разнообразия обстановок дальнейшие обобщения

делать трудно, но имеет смысл кратко упомянуть об одном из

наиболее изученных примеров лагунных отложений — об осад-

ках лагуны Мадре в Техасе

[389].

На открытых морским вол-

нам берегах среди песка со знаками ряби встречаются обломки

ракушечника (coquinas) и оолиты. Наблюдается как горизон-

тальная, так и косая слоистость. В районах с более спокойной

водой образуются илистые отмели (ватты), а также водоросле-

вый ковер; под поверхностью осадков возникают корочки, об-

разованные кристаллами гипса. Для лагуны Мадре, как и для

других лагун техасского побережья, характерна ненормальная

соленость. Соответственно состав фауны очень беден, но байки

Crassosirea

встречаются довольно часто. Хадсон [229, 230, 232]

смог сделать убедительное сопоставление между осадками и

фауной заливов техасского побережья и среднеюрскими (бат-

скими) отложениями серии Грейт-Эстьюэрин северо-западной

Шотландии.

Там,

где

приливно-отливная отмель

сложена и илистым, и

песчаным материалом (как в хорошо изученных районах побе-

режья Северного моря), илы могут залегать выше песков

(рис. 2.12), а на участках, где илы и песок перемешаны, на-

блюдается

флазерная

линзовидная

слоистость. Флазерная

слоистость (flaser bedding) образуется следами ряби с облека-

ющими пленками глины, а линзовидная (lenticular bedding) —

тонкими песчаными линзами и отдельными следами ряби, за-

ключенными в глинистом или алевритовом материале. Однако

ни одна из этих особенностей не является отличительным свой-

ством приливно-отливных отмелей, и нужны более определен-

ные признаки, такие, как концентрация остаточного материала

и другие следы размыва при боковой миграции приливно-отлив-

ных промоин, перистая косая слоистость типа «рыбьей кости»

(herringbone) в песчаных отложениях, а также многочисленные

поверхности реактивизации.

Интерпретация становится труднее, если песка пет или мало,

как в северной части Калифорнийского залива

[466].

Река Ко-

лорадо в изобилии выносит илистый и алевритовый материал,

а благодаря отсутствию значительных барьеров приливные те-

чения проходят через отмели беспрепятственно в виде широкого

однородного потока, в результате чего отдельных проток не воз-

никает. В супралиторальной зоне осаждается соль, а диагенез

приводит к образованию красиоцветных слоистых пород, кото-

рые можно ошибочно принять не за осадки паралической зоны,

РИС.

2.12.

Модель фаций приливио-отлнвной зоны побережья Северного моря.

Для

указанных

легенде осадков харак-

терны различные соотношения песчаного

глинистого материала

[275].

Слева —

модель ириливно-отливной отмели залива

Уош, Великобритания;

справа —

модель приливно-отлнвной отмели южной части Северного моря, побережье Нидерландов

ФРГ.

/—соленJc марши;

2 —

высокие илистые отмели;

3—

внутренние песчаные отмели;

4 —

песчаные отмели

со

сле-

дами червей

Arenicola; 5

— низкие илистые отмели;

— низкие песчаные отмели;

7—высокие

приливные отмели, глинистые

ИЛЫ;

8 —

средние приливные отмели, переслаивание несков

глин;

9 —

низкие приливные отмели, пески;

— сублитораль-

ные (предфронтальные) пески. Сокращения: СП

—

уровень СИЗИГИЙНОГО прилива,

Я —

средний уровень прилива,

К.П

—

уровень квадратурного прилива,

КО —

уровень квадратурного отлива,

О —

средний уровень отлива,

СО —

уровень сизигий-

HOiO отлива.

56 2, ОСАДКОНАКОПЛЕНИЕ И ФАЦИИ КОНТИНЕНТОВ И ПРИБРЕЖНЫХ МОРЕП

а за отложения внутриконтиыентального бассейна, образовав-

шиеся в условиях засушливого климата.

Некоторые примеры современных осадков приливно-отлив-

ных отмелей и их предполагаемые древние аналоги описаны

в работе под редакцией Гинзбурга

[162].

Ранее была предло-

жена модель для выделения отложений древних приливно-от-

ливиых зон, построенная па примерах по Северному морю

[275].

Продвижение, таких зон в сторону моря приводит к образова-

нию осадочной серии с более тонким материалом вверх по раз-

резу, т. е. с переходом от песков к глинам; мощность такой

серии позволяет оценить амплитуду прилива. Трудно, однако,

понять, как в этой модели учитывается прогибание, уплотнение

осадков и влияние эрозии. Если данную серию можно просле-

живать латерально, то она почти наверняка будет изменяться

в мощности. Как выбрать такое место, где будет наилучшее

соответствие истинной высоте прилива? Кроме того, модель

предполагает постоянство уровня моря, а без независимого вре-

менного контроля нельзя определить, сколько времени потре-

бовалось для накопления данной серии отложений.

В настоящее время в прибрежных районах преобладают

кремнисто-обломочные (siliciclastic) осадки, но в тех местах,

где в морс крупные реки не впадают, накапливаются и карбо-

наты,

например в районе Багамских островов, у берегов южной

Флориды и Юкатана, у берегов Объединенных Арабских Эми-

ратов, в заливе Шарк (на западе Австралии) и на некоторых

участках западного побережья Шотландии и Ирландии. Эти

сравнительно небольшие районы привлекают непропорцио-

нально большое внимание, так как в прошлом карбонатные

осадки накапливались на гораздо более обширных простран-

ствах.

Важнейшее значение для анализа обстановок осадконакоп-

ления прошлого имеют слоистые образования, известные как

строматолиты.

Они образовались в результате периодического

захвата минеральных частиц студенистыми скоплениями [Их

называют коврами, матами или войлоком,—

Перев.]

нитевидных

•сине-зеленых водорослей. Многочисленные примеры стромато-

литов обнаружены в разрезах древних осадочных пород вплоть

до нижнего докембрия

[496].

В настоящее время строматолиты

формируются, по-видимому, преимущественно в низких широтах.

Большинство специалистов считают строматолиты хорошим

признаком литоральных условий осадконакопления. В числе

первых исследований, в которых показывалось, как меняется

их рост с изменением условий, была работа Логана и др.

[301].

Встречающийся в различных обстановках тип латерально свя-

занных между собой куполов, образовавшихся в результате

жизнедеятельности синезеленых водорослей

Collenia,

считается

ОСАДКОИАКОПЛЕПИК И ФАЦИИ KOHTHMHiIIOB И ПРИЬР1:ЖНЫХ

MOPIiH

признаком защищенных приливно-отливных илистых отмелей

при малом волновом воздействии. Более резко расчлененные

вертикальные столбики

Cryptozoon

образовались, как предпо-

лагается, на более открытых илистых отмелях, где соскабли-

вающее действие прибоя препятствовало росту водорослевых

матов между резко выступавшими наростами строматолитов

(рис. 2.13).

Теперь, однако, известно, что строматолиты могут образовы-

ваться в обстаповках сублиторального мелководья — на глубине

несколько метров [158, 332], так что для установления перио-

дического осушения морского дна требуются дополнительные

признаки. В этом отношении важное значение имеет обнаруже-

ние трещим и пор усыхапия, которые, по Шипну

[436],

наибо-

лее часты в супралиторалыюй зоне и никогда не встречаются

в сублиторали. После захоронения они заполняются шпатовид-

ным (крупнокристаллическим) кальцитом, в результате чего

образуются характерного вида породы, известные под назва-

нием

известняков «птичий глаз»

(birdseye limestones). Гори-

зонты внутрпформациониой брекчии, формирующиеся при почти

одновременном дроблении быстро консолидированных слоистых

осадков,—другой пример образований, относящихся, по-види-

мому, к обстановке открытой приливной зоны. Вывод о такой

обстановке делается на основании наличия рассеянных кристал-

лов гипса, которые в обычных условиях сохраняются в извест-

няках в виде кальцитовых псевдоморфоз

[232].

Еще один

признак поднятия и осушения — присутствие калькретов

в форме вадозных пизолитов [30, 114].

Crypiozoon

РИС-

2ЛЗ. Текстуры строматолитов Collenia и Cryptozoon.

58 2. ОСАДКОНАКОПЛЕНИЕ И ФАЦИИ КОНТИНЕНТОВ И ПРИБРЕЖНЫХ МОРГИ

В супралиторальной зоне, в которой накапливаются карбо-

наты,

местами встречаются рассеянные кристаллы или корки

доломита, развившегося по арагониту [22],

В жарких засушливых районах эвапоритовые минералы

встречаются часто; например, такие осадки образуются в хо-

рошо изученных береговых себхах Объединенных Арабских

Эмиратов на южной стороне Персидского залива

[467].

Поро-

вые воды в карбонатных отложениях этих супр а литоральных

плоских участков побережья сильно минерализованы; в резуль-

тате испарения поровые воды поднимаются к поверхности. Гипс

диагепетическн замещается ангидритом, при этом образуются

стяжения, которые, срастаясь, создают текстуру «проволочной

сетки» ("chickenwire" fabric). Галит встречается в виде эфе-

мерных поверхностных корок, а гипс появляется в виде ромбо-

видных кристаллов в водорослевых матах верхней части лито-

рали.

Разрезы через себху показывают регрессивную последо-

вательность осадков, книзу переходящих в арагонитовые глины,

подобные тем, которые отлагаются в сублиторальной зоне в на-

стоящее время {рис. 2Л4).

В соленых озерах, временами возникающих в супралитораль-

ной зоне, может осаждаться галит. Петрографическое изучение

кристаллов поваренной соли, образовавшейся в таких озерах на

побережье Нижней Калифорнии, показало их четкую шеврон-

ную текстуру

[429].

Впервые убедительное сопоставление осадков себхи южного

побережья Персидского залива с разрезом известняков, содер-

жащих строматолиты и желвачный ангидрит, нижнего пурбека

(верхние горизонты юры) южной Англии сделал в 1966 г. Шир-

ма

[428].

Ангидрит был обнаружен в керне буровой сква-

жины. Там, где данные породы выходят на поверхность, на-

пример в графстве Дорсетшир, минералы сульфата кальция

замещены псевдоморфозами кальцита

[501];

встречаются также

-брекчии растворения. Ширман и другие исследователи утвер-

ждают, что отложения древней себхи распознаются и в гораздо

более мощных эвапоритовых толщах, например в девонских по-

родах впадины Элк-Пойнт в Западной Канаде- Этот вопрос рас-

смотрен более подробно в гл. 5.

В заключение этой главы укажем на возможные опасности,

подстерегающие тех, кто занимается фациальным анализом. Сде-

лаем мы это на примере работы профессора Перса Аллена, кото-

рый посвятил всю свою деятельность борьбе за выяснение усло-

вий образования вельда южной Англии — мощного нижнемело-

ЕОГО комплекса неморских песчаников и глин. После многих лет

напряженной работы он пришел, казалось бы, к правдоподобной

модели геологического развития. Эта модель предполагала чере-

дование ряда трансгрессий и регрессий, обусловленных эветати-

ОСАДКОПАКОЛЛЕПИЕ И ФАЦИИ КОНТИНЕНТОВ И ПРИБРЕЖНЫХ МОРЕП 59

Супр&литораль

Верхняя

лат QpdJtb

Современный

уровень

грунтовых

воЗ

Нижняя литораль

Сублит ораль

Эфемерная соляная

каркас

Красно-коричневый кварцево-

карШатный

песок

сжелваками

покоробленными

прослоями

ангидрита,

Иоздреватьш

ангидрит

...проникающий вниз

иуничтожоЩЯй

водорослевый

ковер

Водорослевый

ковер с гипсом .

Лесок с леллетами моллюсков

Cerithiidae

Окаменевшие корт

карбонатные илы

(микрит арагонита)

РИС.

2.14. Типичньш регрессивный разрез себхи в районе Абу-Даби, Объеди-

ненные Арабские Эмираты [467J.

ческими колебаниями уровня океана, причем регрессии приво-

дили к продвижению дельтовых песков от какого-то северного

источника в район распространения озерных глин.

Со временем стали появляться какие-то несуразные данные,

которые Лллен никак не мог согласовать со своей моделью, и

это приводило его во все большее раздражение. Обнаружива-

лись признаки как морского, так и речного осадконакопления,

распространявшегося с севера. Оказалось, что выделенные Ал-

леном «преддельтовые» глины, отложенные якобы в открытом

море, содержат остатки хвощей и следы хождения динозавров!

Галечники предполагаемых верхних участков дельт стали рас-

сматриваться как проявления эпизодов значительного поднятия

и размыва внутренних областей суши. Посетив Индию и осмот-

рев там современные речные отложения, Аллен пришел к со-

вершенно новой интерпретации условий отложения нижнемело-

вых пород южной Англии [8].

Теперь он решил, что глубина бассейна осадконакопления ни-

когда не превышала 10 м, а обычно была меньше 2 м, причем

в более глубокой воде откладывались скорее пески, нежели илы*

60 2. ОСАДКОНАКОПЛЕНИЕ И ФАЦИИ КОНТИНЕНТОВ И ПРИБРЕЖНЫХ МОРЕЙ

Условия накопления вельда стали рисоваться как обстановка

прибрежно-аллювиальной илистой равнины с небольшими прес-

ными озерами, солоноватыми лагунами и пересекающими ее ка-

налами, заполненными илистым и песчанистым материалом.

Северные районы периодически испытывали поднятие, при этом

резко возрастал уклон рек, и мощные потоки, обильно нагру-

женные обломочным материалом, создавали у подошвы бли-

жайших возвышенностей песчаные шлейфы.

Изменение Алленом своих взглядов повлекло за собой «дис-

куссию», опубликованную вместе с его статьей [8]. Основное

содержание этой дискуссии представлено здесь в виде пара-

фраза на стихотворение «Папа Вильям» из «Алисы в стране чу-

дес», да простит нам Льюис Кэррол эту шутку.

Д-р

5. У. Селлвуд и д-р Л. Б. Холстед обращаются к про-

фессору Аллену;

Папа Аллен, ты стар, чтоб в игрушки играть! >

Сколько будешь морочить нас вельдом?

Вверх ногами поставил его ты опять —

Вариант этот будет последним?

Л профессор им отвечает:

Был я молод, всему объясненье искал,

, Но поддержан никем, друзья, не был.

Делал смелые выводы, жаждал похвал,—

Оказалось, попал пальцем в небо.

Где хотел я, том море плескалось тогда,

С эветазией был полный порядок,

Но потом с моей схемой случилась беда:

Наследил динозавр, где не надо.

Был, коллеги, я молод — дразнил стариков.

Годы шли, порэстратил я силы,

И теперь лишь о вельде я думать готов —

Об илах и песках, сердцу милых.

Мораль этой притчи состоит, несомненно, в том, что и перед

породами, которые кажутся хорошо известными, мы должны

сохранить скромность и научную честность,— пусть даже это

будет выглядеть как признание того, что когда-то мы можем Ti

ошибиться.