Селли Р.Ч. Древние обстановки осадконакопления

Подождите немного. Документ загружается.

Тип зерна

РИС. 100. Схема, иллюстрирующая вертикальную последовательность фаций,

образованную продвижением в сторону моря единичного инкремента зон X,

YhZ.

1 —себха; 2

—

приливно-отливная отмель и бухта; 3 — водорослевые строматолиты; 4 — ла-

гуна; 5 — барьерный бар, приливной канал стока и шельфовая песчаная волна; 6 — зона

ниже базы волнового воздействия

отложения миссисипия (нижний карбон)

уиллистонского бассейна, северная америка:

описание и интерпретация

Уиллистонский бассейн занимает территорию площадью ва

многие сотни квадратных километров (штаты Монтана и Дакота

США и провинции Альберта, Саскачеван и Манитоба, Канада).

Его заполняет толща осадочных пород мощностью более 5 км,

причем возраст осадков охватывает все геологические периоды.

Эти породы в основном связаны с мелководьем и лишь в слабой

степени тектонически деформированы; наклоны слоев в сторону

центра впадины локально прерываются антиклинальными флек-

сурами. В позднепалеозойское время к северу от Уиллистонского

бассейна в бассейнах Альберта и Маккензи — вплоть до Арктики

происходило накопление карбонатов. Эти породы включают глав-

ным образом сланцы, известняки (иногда рифовые), доломиты и

эвапориты (нефтеносные девонские рифы будут рассмотрены в

следующей главе). Нефть имеется также в карбонатах миссиси-

пия на юго-восточной окраине Уиллистонского бассейна в Канаде

и на севере США. Интенсивное исследование этих образований и

привело к выработке общей концепции о зонах «X», «У» и «Z»,

изложенной выше. Далее приводится описание этих пород.

Разрез пород миссисипия Уиллистонского бассейна имеет

мощность более 700 м, причем депоцентр бассейна приурочен к

западной части северной Дакоты. Стратиграфическая номенкла-

тура отличается сложностью и варьирует в пределах региона. В

своем описании мы придерживаемся системы (рис. 101), предло-

женной К. Карлсоном и С. Андерсоном. Серия стратиграфических

интервалов определяется за счет тонких выдержанных слоев эва-

поритов и кластического материала, региональная корреляция

которых в погребенном состоянии может быть осуществлена при

скважинном каротаже по графикам гамма-излучения. Предполага-

ется, что маркирующие горизонты, по которым и выделяются эти

интервалы, приближаются к хронологическим границам. Сверху

вниз выделяются три диахронные фации:

1) фация Чарлз, циклические эвапориты; 2) фация Мишен-

Каньон, биокластические известняки, доломиты и оолиты; 3) фа-

ция Лоджпоул, тонкопереслаивающиеся аргиллитовые известняки.

Эти фации переслаиваются латерально и фациально замеща-

ют одна другую в направлении центра бассейна.

Описание. Фация Чарлз. Пачки этих пород развиты по южной

и восточной периферии Уиллистонского бассейна и диахронно

направлены в сторону центра бассейна поверх подстилающей

фации Мишен-Каньон. Литологически фация Чарлз представлена

в основном доломитом и ангидритом с небольшим количеством

галита, сланцев и песчаников. Отмечается ритмическое строение:

каждый ритм начинается с пелмикритов и биомикритов, которые

вверх по разрезу переходят в микрокристаллические доломиты с

рассеянными обломками раковин. В верхней части встречаются

182

+ + ++ + + + + + + +

+ + + + +

+ +

+ + Канадский щит + + + +

+ + + +

+ + + + +

' 610 M

SOO

км

о о

2 °

РИС. 101. Карта распространения отложений миссисипия (нижний карбон) Уил-

листонского бассейна — А (вверху) (по Ч. Карлсону и С. Андерсену, модифи-

цировано, с разрешения Американской ассоциации геологов-нефтяников) и раз-

рез отложений миссисипия бассейна Уиллистон — Б (по У. Смиту, Г. Саммеру

и Д. Уоллингтону, с разрешения Американской ассоциации геологов-нефтяников).

/ — фация Мишен-Каньон, калькарениты; 2 — фация Чарлз, эвапориты; 3

—

фация Лодж-

поул, кальцилютиты; 4 — временной маркер, выведенный

прожилки и желваки ангидрита, переходящие в ангидритовые по-

роды с доломитовыми жилами.

Фация Мишен-Каньон. Эта фация перекрывается (и вверх по

склону переходит в нее) фацией Чарлз, залегая на (и, в свою

очередь, переходя в нее в сторону центра бассейна) фации Лодж-

поул. Петрографически эта пачка представляет собой хорошо

сортированные известковые и илистые чистые калькарениты, из-

редка доломитизированные или сцементированные спаритом, но

часто сохраняющие первичную межзерновую пористость. Эти по-

роды иногда представлены оолитовыми, а иногда скелетными

песчаниками, часто в значительной степени состоящими из об-

ломков криноидей. Вверх по склону они переходят в пелспариты,

которые с увеличением известковисто-илистого матрикса, в свою

очередь, постепенно сменяются пелмикритами фации Чарлз. Обиль-

ные, но часто фрагментарные ископаемые фации Мишен-Каньон

включают криноидеи, брэхиоподы, мшанки, кораллы, форамини-

феры и водоросли.

Фация Лоджпоул. Наиболее хорошо развита в центральной

части бассейна, где ее перекрывают осадки фации Мишен-Каньон.

Литологически она представлена тонко- или микрослоистыми тем-

но-серыми аргиллитовыми известняками. Локально они окремнены

и переслаиваются с кремнистыми сланцами. Фауна аналогична

той, что описана в фации Мишен-Каньон, но значительно менее

обильная, хотя имеет лучшую сохранность — с отдельными корал-

лами и водорослями. Ископаемые иногда окремнены.

Интерпретация. Из вводного раздела этой главы должно быть

ясно, что отложения миссисипия Уиллистонского бассейна отно-

сятся к образованиям типа карбонатного шельфа. Фации Лодж-

поул, Мишен-Каньон и Чарлз отвечают зонам соответственно

«X», «V» и «Z», выделенным М. Ирвином [38]. Тонкозернистость

и фауна фации Лоджпоул свидетельствуют о ее накоплении в

морской обстановке с низким энергетическим уровнем. Значитель-

ное латеральное распространение этой фации предполагает, что

осаждение происходило в открытом море ниже базы волнового

воздействия (или вне участия донных течений и континентального

детрита).

Фрагментарность фауны, оолиты, отмытость осадков фации

Мишен-Каньон свидетельствуют о том, что их отложение проис-

ходило в морской обстановке с высоким энергетическим уровнем,

с вымыванием скелетных песков на мигрирующие отмели и бан-

ки. Пеллетоидные микриты, кристаллические доломиты и эвапо-

риты фации Чарлз предполагают, что ее накопление осуществлялось

в морской обстановке, изолированной от открытого моря барами,

сложенными скелетными песками. Пелмикриты типичны для сов-

ременных лагун. Микрокристаллические доломиты и эвапориты

могут формироваться за счет первичного хемогенного осадконако-

пления в отложениях приливно-отливных и надлиторальных отме-

лей — аналогов современных себх.

184

Из стратиграфических соотношений трех фаций ясно, что они

развивались синхронно и мигрировали в направлении центра бас-

сейна одна над другой. Цикличность, наблюдаемая в эвапорито-

вой фации, может отражать небольшие флуктуации береговой

линии, накладывавшиеся на общую регрессию бассейна.

Следовательно, породы миссисипия Уиллистонского бассейна —

это хороший пример обстановки древного морского карбонатного

шельфа.

дискуссия

Карбонатные отложения шельфа. С тех пор, как М. Ирвин в

60-е годы предложил свою модель с делением на зоны «X», «У»

и «Z», детальное изучение карбонатных отложений шагнуло дале-

ко вперед. Более сложные седиментационные модели были раз-

работаны А. Лизом, Дж. Уилсоном, А. Рикманом и Г. Фридма-

ном и др. [70, 110]. В упомянутых работах выделяется девять

различных обстановок осадконакопления с соответствующими фа-

циями.

На рис. 102 показана более сложная модель карбонатного

шельфа, основанная на данных перечисленных выше авторов.

Здесь также выделены три главных обстановки накопления осад-

ков (собственно бассейн, внешний шельф и внутренний шельф),

но они лишь частично коррелируются с зонами Ирвина.

Обстановка накопления, определенная как «бассейн», прости-

рается за пределы континентального склона. В сторону глубоко-

водья она выходит за пределы глубины карбонатной компенсации,

где скелетные обломки растворяются, и, таким образом, сливается

с абиссальной обстановкой, которая рассматривается в гл. XL

Бассейновые карбонаты представлены тонкозернистыми микри-

тами с пелагической фауной радиолярий и мелких пелагических

фораминифер, таких как глобигериниды (рис. 103).

Как правило, на границе между бассейном и внешним шель-

фом располагается континентальная окраина. В ее пределах может

сформироваться вполне определенная обстановка континентально-

го склона, по которому стекает карбонатный обломочный мате-

риал и происходит накопление турбидитов. Образующиеся в ре-

зультате отложения состоят из фрагментов детрита, снесенного

из зоны морского мелководья, и их часто относят к аллодепичес-

ким известнякам, в соответствии с определением К- Мейшнера в

сб. «Турбидиты», вышедшем в 1955 г. под редакцией А. Боума и

А. Брауера. На рис. 104 показан образец такого типа известняка

с о. Ямайка. Склоновая обстановка в направлении берега пере-

ходит в обстановку внешнего шельфа. Там, где внешний шельф

располагается ниже базы эффективного волнового воздействия,

происходит накопление тонких иззестковых аргиллитов, имеющих

большое сходство с вышерассмотренными бассейновыми осадка-

ми. Хорошим примером отложений древнего внешнего шельфа

185.

РИС. 103. Микрофотография палеоценовой карбонатной микрофации, отобран-

ной из подповерхностного слоя в пределах бассейна Сурт (Сирт), Ливия. Печа-

тается с разрешения Оазис-Ойл-Кампани, Ливия.

Кальцилютит с пелагическими фораминиферами, обстановка накопления — бассейн. Шири-

на поля зрения 8 мм

являются меловые породы Ближнего Востока, Северной Африки,

Северо-Западной Европы и США. К ним относятся мелы Остин-

Чалк в Техасе, а также мелы Англии (рис. 105). Мелы представ-

ляют собой тонкозернистый известковый аргиллит, состоящий в

основном из остатков скелетов группы синезеленых водорослей,

именуемой нанопланктоном. Как свидетельствует название, эти

водоросли ведут пелагический образ жизни. Когда они погибают,

их скелеты, так называемые коккосферы, опускаются на морское

дно, иногда распадаясь на составные пластинки—кокколиты

(рис. 106 и 107). Меловые известняки содержат также кальци-

сферы (микроскопические шарики неизвестного происхождения),

мелкие пелагические фораминиферы-глобигериниды и редкую мик-

рофауну. Последняя включает морских ежей, брахиоподы, пеле-

днподы, губки, мшанки и одиночные кораллы. Часты и многочис-

ленны биотурбации — следы жизнедеятельности Thalassinoides и

Zoophycus [19]. Обычно присутствие желваков и прослоев крем-

ня, известных на юге Англии преимущественно под названием

«флинт». Нередко кремнем замещены и ископаемые следы жиз-

недеятельности (рис. 108). Постоянство морских условий накоп-

ления этой толщи подтверждается существованием латерально

выдержанных твердых горизонтов, так называемых «устойчивых

подошв» (hardgrounds). Последние представляют собой интрафор-

мационные эрозионные поверхности, как правило, корродирован-

ные и фосфатизированные. Они инкрустированы, т. е. покрыты

коркой и раковинами моллюсков, обитающих на каменистом

субстрате. Каждая эрозионная поверхность перекрывается тон-

ким слоем аргиллитового мела с интраформационными базальны-

ми конгломератами, состоящими из обломков мела. Отдельные

горизонты устойчивых пород могут быть прослежены на террито-

рии Северо-Западной Европы на сотни километров.

187.

РИС. 104. Шлиф породы формации Монпелье (миоцен), о. Ямайка.

Порода представлена аллодепическим ваккитом, накопленным в глубоководном желобе,

содержит переотложенную мелководную фауну, куда входят крупные бентосные форами-

ниферы и обломки рудистов

РИС. 105. Меловой клиф верхнемелового возраста у Биера, графство Девон.

На снимке видна регулярная слоистость, характерная для шельфовых отложений зоны «X»

188.

РИС. 106. Строение отдельной кокко-

сферы мела, из которых состоят кок-

колиты. Леуер-Чок, Фолкстоун (ска-

нирующий электронный микроскоп)

Ув. 11000

РИС. , Кокколитовая природа

мелового осадка. Леуер-Чок, Фолк-

стоун (сканирующий электронный

микроскоп) Ув. 2500. С разрешения

Дж. Янга

* (Sf

isw

Jgj

РИС. 108. Образец мела, видно преобладающее окремнение ископаемых следов

жизнедеятельности беспозвоночных. Аннис-Ноб, Биер, граф. Девон (Велико-

британия)

РИС. 109. Зернистый известняк с ооидами и биокластами — палеоценовая кар-

бонатная микрофация: (погребенное состояние, бассейн Сурт, Ливня). Печа-

тается с разрешения Оазис-Ойл-Кампани.

Обстановка осадконакопления — шельф, высокий энергетический уровень. Ширина поля

зрения б мм

Тонкозернистость и характерная для пород мелового возраста

фауна свидетельствуют о том, что их накопление происходило в

морской обстановке с низким энергетическим уровнем. Отсутст-

вие бентосных водорослей означает, что морское дно находилось

ниже эйфотической зоны. Детальные палеоэкологические исследо-

вания позволили определить глубины зоны накопления осадков в

200—600 м [60]. Таким образом, мелы мелового возраста служат

хорошим примером для характеристики обстановки накопления

внешнего шельфа; такого рода обстановки развивались тогда,

когда глобальная морская трансгрессия распространялась на об-

ласти континентальных шельфов. Однако локально могло проис-

ходить формирование рифов, и возникающие бассейны заполня-

лись мелами, переотложенными с шельфов и приносимыми муть-

«выми и обломочными потоками. Примером такого рода является

Центральный грабен Северного моря, как это показал У. Кенне-

ди в работе, включенной в труды симпозиума «Накопление пород-

:коллекторов Северного моря».

Внешний и внутренний шельфы обычно разделяются барьером

высокой волновой активности, сопоставимым с зоной «}'» Ирвина.

Как уже отмечалось, эта зона является областью накопления

карбонатов с образованием скелетных или оолитовых песков на

банках или формированием рифов. На рис. 109 показан образец

мелководного зернистого известняка. Рифовая обстановка столь

важна сама по себе, что ей, как уже отмечалось, будет посвящена

следующая глава.

Как видно на рис. 102, внутренний шельф (зона «2» Ирвина)

может быть подразделен на три субобстановки: сублиторальную

(subtidal), литоральную (inlertidal) и надлиторальную (supra-

190