Селли Р.Ч. Древние обстановки осадконакопления

Подождите немного. Документ загружается.

экономические аспекты

Древние озера имеют существенную практическую значимость,

так как они способны продуцировать нефть, угли и эвапоритовые

минералы. Немало древних озерных бассейнов в центральных час-

тях содержат богатые органическим материалом сланцы, являю-

щиеся источником нефти, ныне сосредоточенной в песчаниках

вдоль древней озерной береговой линии. Сланцевая формация

Грин Ривер продуцировала нефть в нескольких третичных бассей-

нах штатов Юта и Вайоминг, как это следует из работы Дж. Чэт-

филда и др. Много нефтеносных озерных бассейнов встречается в

КНР, Бразилии и Австралии. Этому вопросу посвящены работы

Чин Чена, X. Грюнау и У. Грюнера и др.

Многие битуминозные сланцы имеют озерное происхождение.

Битуминозные сланцы Грин Ривер уже упоминались в качестве

примера, отметим также пермокарбоновые битуминозные сланцы

Нового Южного Уэльса и карбоновые сланцы «озера Кейдел» в

долине Мидленд в Шотландии.

Угольные месторождения также приурочены к древним аллю-

виально-озерным болотам. Этот тип обстановок осадконакопления

широко распространен в пермских угленосных бассейнах, которые,

как считается, когда-то входили в Гондвану. Сюда относятся от-

ложения системы Kappy в Замбии, ЮАР и Зимбабве, системы

Дамуда в Индии и эквивалентные отложения в Австралии и Ан-

тарктиде. Все эти угленосные отложения имеют примерно один

(пермский) возраст, часто залегают на отложениях ледникового

происхождения и заключены в мощных циклических сериях не-

морских обломочных отложений. Большинство из этих углей, ви-

димо, формировалось в болотах на аллювиальных равнинах по

периферии озер.

Олигоценовый бассейн Беуви-Трейси в Южном Девоне (Вели-

кобритания) служит примером древнего озера, осадки которого

содержат лигниты и каолиновые глины. Другие полезные ископа-

емые озерного происхождения — железная руда (обычно лимо-

нит), кизельгур (диатомит) и эвапориты.

подповерхностная диагностика

озерных отложений

Таким образом, озерные отложения практически неотличимы

от морских. Главный диагностический критерий — отсутствие ос-

татков морских организмов (в фанерозойских отложениях). Име-

ются некоторые различия в геохимии озерных и морских эвапори-

тов.

Литература: [45, 68, 74, 101].

141

ГЛАВА V

ДЕЛЬТЫ

береговые линии*

Развитие обстановок осадконакопления прибрежной зоны и со-

путствующих фаций обусловлено многими факторами, включая

скорость приноса осадков с суши, режим приливов, систему те-

чений, климат и относительные перемещения суши и моря. Совре-

менные береговые линии часто являются областями размыва или

аккумуляции. Первые не представляют интереса, так как не остав-

ляют никаких геологических свидетельств в отложениях. Вместе

с тем, продукты прибрежного осадконакопления составляют зна-

чительный процент в осадочном покрове Земли. Береговые отло-

жения отражают главным образом относительную прочность раз-

витых на суше отложений и способность процессов, происходящих

в море, перераспределять их.

Совокупное воздействие этих факторов приводит к возникно-

вению непрерывного ряда отложений разнообразных прибрежных

типов: от полного господства у берега терригенных отложений, с

одной стороны, до преобладания морских процессов при весьма

незначительном поступлении детрита, с другой. С уменьшением

поступления терригенного материала карбонатные обстановки на-

копления фиксируются все ближе к берегу. Именно эти общие

представления служат основой принятого подразделения береговых

линий и прибрежных отложений на несколько типов (табл. 6).

Рассмотрим сначала лопастные (дельтовые) береговые линии,

а затем остановимся на терригенных, смешанных и карбонатных

прибрежных отложениях.

современные дельты

Геродот назвал греческой буквой «дельта» (А), имеющей тре-

угольную форму, область, где рукава р. Нил отлагали влекомый

ими материал в Средиземное море. Этот термин в дальнейшем по-

лучил широкое распространение. Много позднее Ч. Лайель

(1854 г.) определил дельту как «аллювиальный участок суши,

сформированный рекой у ее устья». Второе определение уже не

делает упора на дельтовидную геометрию такого рода участка.

Действительно, многие устья современных рек, воспринимаемые

как дельты, по форме далеки от треугольника. Это показано в ра-

ботах, включенных в вышедший в 1966 г. в Хьюстоне под редак-

цией М. Шерли и Дж. Рэгсдейла сборник «Deltas in their Geolo-

gic Framework» («Дельты как геологический объект»). Тем не ме-

* Здесь и далее термин «береговая линия» употребляется автором не толь-

ко в прямом смысле — для обозначения линии пересечения поверхности воды с

берегом и пляжем, но и для обозначения обстановки накопления и отложений

прибрежной зоны.

Таблица 6

Классификация отложений прибрежной зоны

Тип береговой линии и соответствующие ему осадки

Фация

I. Лопастные береговые линии: дельты

Миссисипский тип с радиально расходящимися («птичья ла-

па») дельтовыми руслами

Нильский тип, радиальные русла, срезанные аркой барьерных

островов

II. Линейные береговые линии: барьерные острова и лагунные

комплексы

Терригенные, с преобладанием терригенной седиментации,

прибрежные аллювиальные равнины, лагуны, барьерные ост-

рова и обстановка открытого моря

Смешанные карбонатные осадки: обломочные, терригенные фа-

ции аллювиальной равнины и лагун; карбонатные фации при-

брежных гряд и открытого моря

Карбонатные отложения: фации известняков открытого моря

и прибрежных гряд; карбонатные (иногда доломитовые и эва-

поритовые) фации, отвечающие лагунным условиям

Терригенные фации прибрежных равнин отсутствуют или раз-

виты весьма слабо

Карбонатные

фации продви-

гаются в на-

правлении бе-

рега

Относительное-

увеличение

объема осад-

ка, снесенного

с суши

нее, их исключительное экономическое значение служит основа-

нием, чтобы осадки лопастных (дельтовых) береговых линий рас-

сматривались отдельно от образований линейных береговых линий.

К счастью это зачастую можно успешно осуществить на основе

изучения керна скважин или поверхностных обнажений, т. е. не

требуется сбор данных, обычно необходимых для реконструкции

геометрии фаций. Это объясняется тем, что упомянутые два типа

прибрежных отложений имеют характерные, присущие только им

последовательности изменения размерности частиц и осадочные

текстуры. Дельты — один из наиболее изученных и подробно оха-

рактеризованных типов современных обстановок осадконакопле-

ния. Мы приводим очень короткий список публикаций из огром-

ного числа работ, посвященных этому вопросу.

Исследования показали, что дельты формируются там, где ре-

ки выносят в море больше наносов, чем морские течения в со-

стоянии перераспределить. В этом случае по мере уменьшения

скорости течения в направлении открытого моря река откладыва-

ет последовательно все более тонкие осадки во все более глубо-

ких водах. Русло продвигается в сторону моря между двумя воз-

вышающимися полосами собственных отложений, получивших на-

звание прирусловых валов. В результате в устье накапливается

такая масса осадков, что она оказывается выше проксимального

(со стороны суши) конца этих валов. Когда русло заполняется

собственным материалом, оно прорывает валы. Сформированное

8 Зак. 803 Iij J-

таким образом в результате прорыва новое русло стремится к мо-

рю между новыми валами. Таким образом аллювиальная равнина

продвигается, нарастая в сторону моря (лопастная в плане и кли-

новидная в разрезе). Верхняя, обращенная к берегу часть дельты

состоит из сети расходящихся (дивергентных) песчаных русел

(т. е. ограниченных с флангов), фланкированных валами глини-

стого песка. Более тонкие глинистые пески и глины откладываются

на паводковых площадях и в лагунах внутридельтовых областей.

Часто образуются болота, в которых накапливаются торфяные

толщи. Мористее устья распределительного русла осадки откла-

дываются на субаквальной (подводной) дельтовой платформе.

Здесь формируются тонкослоистые пески со знаками ряби и илы,

часто с биотурбациями. Если седиментация протекает относитель-

но медленно, фации платформы могут быть переработаны мор-

скими течениями. При этом в процессе избирательной сортировки

тонкие частицы могут быть унесены, и происходит накопление ко-

со- или плоскослоистых песков.

Подводная дельтовая платформа отделена от продельты (аван-

дельты) дельтовым склоном. На этой поверхности и остается в

конце концов большая часть ила. Время от времени склон дельты

становится настолько крутым, что происходит соскальзывание ма-

териала и оползание склона, в результате чего материал пере-

откладывается у его подножия. Вероятно, такое оползание возни-

кает довольно часто и приводит к смещению оползневых масс и

структур (галлов) вниз по склону дельты. В дельтах рек Мисси-

сипи и Фрейзер установлены отдельные признаки действия мутье-

вых потоков (об этом подробно пишет Ф. Шепард в работе по мор-

ским подводным каньонам, которая вошла в сборник «Море», вы-

шедший в 1963 г. под редакцией М. Хилла).

Таким образом, в вертикальном разрезе дельты присутствуют

тонкозернистые морские фации, которые вверх по разрезу посте-

пенно переходят в более грубые пресноводные осадки; эти фаци-

альные границы по мере наращивания дельты в сторону моря ста-

новятся диахронными. Можно ожидать повторения такой последо-

вательности по вертикали, поскольку прорывы валов и ответвле-

ния дельты повторяются.

При поисках древних дельт следует обращать внимание на

мощные кластические серии с повторяющимися вверх по разрезу

циклами укрупнения материала. Каждый цикл начинается в ниж-

ней части с морских глинистых сланцев, которые через глинистые

пески в верхней части переходят в более грубые пресноводные

русловые пески. Русла, будучи врезаны в пресноводные сланцы и

угли, в плане дают картину расходящегося шнурования. Угли мо-

гут встречаться также в верхних частях русел (рис. 61).

Изучение современных дельт показывает, что в действительно-

сти они являются значительно более сложными образованиями,

чем представляет приведенная схема. Можно выделить два глав-

ных типа дельт: преимущественно аллювиальные дельты и дельты,

созданные в основном морскими процессами. Дельта р. Миссиси-

пи

Дельтовая платформа Склон дельты Продепьта

субаэральная субаквальная

РИС. 61. Геоморфология и осадочные фации современной дельты.

Обратите внимание на усложненность вертикальных разрезов в этом случае.

1 — береговые валы; 2 — рукав реки; 3

—

внутридельтовый залив; 4 — береговые бары, тран-

сгрессируя, перерабатывают лопасть мертвой дельты; 5 — продельтовая глина

114

РИС. 62. Карта-схема основных типов дельт (примеры см. в тексте).

•Обратите внимание на распределение и тренд песчаных тел, которые могут стать потен-

циальными залежами углеводородов в зависимости от преобладания аллювиального яли

морского воздействия.

1 — паралические илы и торф; 2 — морские илы; 3 — русловые и отмелевые пески

пи представляет собой классический пример дельт первого типа.

Это дельта с очень низким соотношением песка и илов в осадках

(1:9); ее необычность заключается и в том, что она впадает в

защищенный бассейн с малым приливно-отливным воздействием.

Поэтому дельтовые русла могут выдвигаться далеко в море. Для

озер дельты преимущественно аллювиального типа и таких конту-

ров («птичья лапа») — редкое исключение.

Большинство дельт подвергается интенсивной морской перера-

ботке. Следует различать дельты, испытывающие волновое воз-

действие, и дельты, находящиеся под влиянием приливно-отлив-

ных течений. Реки Нил и Нигер можно привести в качестве приме-

ров первого типа. В этих дельтах песок откладывается в устье про-

токи после того, как он будет переработан морскими волнами и

передислоцирован в дугах барьерных островов по периферии

дельты.

Дельты в областях с высокими приливами имеют совершенно

иную морфологию. Для них характерно широкое развитие прилив-

но-отливной отмели, сложенной тонкими песками и алевритами,

нередко занятой мангровыми болотами. Эти участки пересекают

1)116

ветвящиеся русла, сглаживаемые ириливно-отливными течения-

ми. Вместо радиального расхождения из одного пункта такие рус-

ла обычно идут параллельно друг другу. Дельты подобного типа

с преобладанием приливно-отливного воздействия широко распро-

странены в Юго-Восточной Азии; примером могут служить реки

Ганг — Брахмапутра, Келанг и Меконг.

При анализе погребенных фаций необходимо различать эти

типы дельт, так как каждому из них отвечают различные распре-

деление и ориентация потенциальных залежей углеводородов

(рис. 62). Древние дельтовые отложения распространены по всему

земному шару и известны в породах разного возраста. Однако ка-

менноугольный период, вероятно, был особенно благоприятен для

дельтовых формаций. Рассмотрим ряд конкретных примеров, от-

носящихся именно к этому периоду.

дельтовое осадконакопление

в каменноугольных отложениях северной англии:

типы 1 и 2 —описание и интерпретация

В конце девона Северная Англия испытала морскую трансгрес-

сию, причем море распространилось на тектонически нестабиль-

ную область, характеризующуюся активным движением ограни-

ченных разломами блоков и бассейнов. Осадочные фации ранне-

каменноугольного времени весьма разнообразны, а их распростра-

нение контролируется региональной тектоникой. Многолетние ис-

следования фауны позволили разобраться в их сложной страти-

графии. Интересный обзор результатов этих исследований сделан

в работах Д. Рейнера, Р. Эндертона с соавторами и др. [67].

В динантских и намюрских породах Северной Англии может

быть выделено пять главных осадочных фаций.

1. Известняки, включая кальцилютиты, оолиты и биокластиче-

ские калькарениты с комплексами маргинальных рифов; отклады-

вались на относительно стабильных шельфах.

2. Черные сланцы; накапливались главным образом в бассей-

нах.

3. Грубые галечные песчаники фации Миллстоун-Грит, частич-

но перекрывающие шельфовые известняки и бассейновые сланцы.

4. Фация граувакковых песчаников и сланцев, включая серии

Мэм-Тор и Шейл-Грит Центральнопеннинского трога;

5. Фация Ярдейл: циклические серии известняка, сланца, пес-

чаника и угля; встречаются на участках шельфа, т. е. эквивалент-

ны по времени первой фации известняков.

Считают, что три последние фации имеют преимущественно

дельтовое происхождение, причем речь, по-видимому, должна ид-

ти о дельтах двух совершенно различных типов (при описании и

обсуждении отложенных ими осадков последние будут обозна-

чаться как «тип 1» и «тип 2»),

Тип 1. описание. Первый тип дельтовых отложений камен-

ноугольного возраста — породы серии Ярдейл. Их возраст колеб-

РИС. 63. Тектоническая обстановка в карбоне (Северная Англия):

1 — породы динанта и намюра; 2 — более древние породы; 3— более молодые породы; 4—

границы трогов;

— положение разреза серии Ярдейл; 2 — участок сланцев Идейл и пород

серии Миллстоун-Грит

лется от динанта до намюра, породы этого типа распространены

в долине Мидленд в Шотландии до южной оконечности Северо-

пеннинского блока (рис. 63).

Эта серия включает в себя восемь основных циклотем, каждая

мощностью около 30 м с закономерным чередованием известняков,

сланцев, песчаников и угля. Внутри главных циклотем выделяют

циклы второго порядка: тонкие сланцы, песчаники и угли, пере-

слаивающиеся в направлении кровли песчаников первого поряд-

ка. На рис. 64 приведены две последовательности сланцев и пес-

чаников, характеризующиеся укрупнением материала вверх по

разрезу, между двумя пачками известняков серии Ярдейл в Уэст-

морленде.

Эти известняки образуют обширные покровы и относительно

легко (по сравнению с терригенными слоями) коррелируются по

латерали. Они включают в себя карбонатные породы самого раз-

ного типа — от косослоистых биокластических скелетных калька-

ренитов до массивных или тонкорасслоенных кальцилютитов.

Встречаются, особенно в верхней части толщи, силицифицирован-

ные известняки и тонкие прослои кремня. Для нижней части каж-

дой известняковой последовательности часто характерны косая

слоистость и присутствие зерен терригенных песков. Обычны так-

же банки, сложенные целиком из чешуек криноидей, и отдельные

117

рифы, образованные водорос-

лями, мшанками, кораллами

и брахиоподами.

Внутри каждого цикла на

известняках обычно залегают

сланцы, представленные чер-

ными пиритовыми слюдистыми

алевролитами с тонкими кон-

креционными прослоями сиде-

рита. Они, как правило, по

всему разрезу не содержат ис-

копаемых организмов.

Сланцы, размер частиц ко-

торых постепенно увеличива-

ется, переходят в средне- и

мелкозернистые алевритистые

песчаники, обычно пластинча-

тые или микрокосослоистые,

иногда с вертикальными иско-

паемыми следами червей, мол-

люсков и других беспозвоноч-

ных. Выше этой песчаной фа-

ции с резким перекрытием за-

легают косослоистые грубозер-

нистые песчаники. Они выпол-

няют крупные русла, имеющие

обычно локальное распростра-

нение, но в глубину иногда до-

стигающие несколько метров.

Эти русла часто прорезают не

только подстилающие песчани-

ки и нижележащие сланцы, но

и известняки.

Вверх по разрезу русловые

песчаники измельчаются и у

кровли толщи переслаиваются

с тонкими прослоями углей,

углистого сланца и корненос-

ными горизонтами.

Тип 1: интерпретация. Се-

рия пород Ярдейл состоит из

нескольких циклов, в каждом

из которых наблюдается про-

грессивное изменение от мор-

ской обстановки (доказатель-

ством этому служит фауна из-

вестняков) до континенталь-

ных условий, о чем свидетель-

ствует огрубление материала

I-10

Шельф

РИС. 64. Фактический разрез толщи

пород Ярдейл, ручей Хелл-Джил,

Уэстморленд (местоположение разреза

см. рис. 63).

Обратите внимание, что кластическая серия,

в целом, демонстрирующая укрупнение ма-

териала вверх по разрезу, между двумя пач-

ками известняков содержит две подсерии,

из которых лишь нижняя в своей верхней

части содержит угли.

1 — известняки — верхняя (основная) и ниж-

няя пачки; 2 — отложения ветвящихся русел;

—

отложения платформы и склона дельты;

4—продельтовые осадки; 5 — угли и кор-

неносные горизонты

1119

вверх по разрезу и наличие корненосных горизонтов в верхней ча-

сти толщи. Как уже указывалось в начале главы, такие признаки

характерны для дельтовых отложений.

Более подробное рассмотрение особенностей фауны и литоло-

гии известняков показало, что их накопление происходило в ус-

ловиях морского шельфа при отсутствии какого-либо поступления

терригенного материала. Известковистые илы накапливались в

обстановке с низким энергетическим уровнем, вероятно, ниже зоны

волнового воздействия. Косослоистые скелетные калькарениты

свидетельствуют о периодическом воздействии течений (более

подробно см. об этом гл. VIII, где рассматриваются обстановки

осадконакопления морских шельфов). Эти условия ограничивались

поступлением терригенных осадков. Вначале осадки были тонкими

и выпадали из суспензии в относительно спокойных условиях глу-

боководья. В это время образовались пластинчатые сланцы. Вер-

тикальное огрубление материала и наличие косой слоистости сви-

детельствуют о прогрессирующем обмелении и возрастании роли

течений. На воздействие довольно сильных течений указывает

присутствие косослоистых русловых песчаников. Однако после их

отложения стали господствовать спокойные условия, и участки

мертвых русел и межрусловые пространства заняли торфяные бо-

лота.

Итак, судя по вертикальной последовательности отложений,

фации (левая колонка) серии Ярдейл можно соотнести со следую-

щими обстановками (правая колонка):

угли и корненосные горизонты болота

косослоистые песчаники речные протоки

песчаники со знаками ряби субаквальная дельтовая

платформа дельта

пластинчатые алевролиты продельта

известняки морской шельф

Дельтовые отложения этого типа, переходящие в карбонатные

фации морского шельфа, сильно отличаются от отложений, сфор-

мировавшихся там, где дельты впадают в более глубокие камен-

ноугольные бассейны.

Тип 2: описание. Дельтовые отложения второго типа рассмот-

рим на примере каменноугольных пород Северной Англии; речь

пойдет об отложениях Миллстоун-Грит, а также подстилающих их

песчаниках и сланцах. Детальный разрез этой толщи сделан у се-

верного окончания Централыюпеннинского трога. Приведем его

краткое описание (см. рис. 63 и рис. 65).

У подошвы напластования находятся сланцы Идейл мощ-

ностью около 200 м. Они представлены темно-серыми аргиллита-

ми (нередко углистыми с рассеянным пиритом). Их осадочная

текстура хорошо выражена и представлена выдержанной лате-

рально пластинчатостью. Сланцы в основном лишены ископаемых,

однако изредка встречаются тонкие двухстворчатые раковины

моллюсков Posidonia и гониатиты. Цефалоподы отмечаются лишь

;|2о