Селли Р.Ч. Древние обстановки осадконакопления

Подождите немного. Документ загружается.

рость потока начинает снижаться, и происходит накопление осад-

ков: сначала наиболее крупнозернистых, затем, по мере ослабле-

ния течения, постепенно все более и более тонких. Когда скорость

течения падает до нуля, возобновляется накопление пелагических

илов, выпадающих из суспензии. Все спокойно на морском дне: на

эрозионной поверхности отложилась осадочная серия с характер-

ной градационной слоистостью.

Существует два рода доказательств того, что мутьевыми тече-

ниями откладываются именно те осадки, которые геологи именуют

турбидитами; они получены как на основе экспериментов, так и

из наблюдений за современными глубоководными осадками. Тол-

щи осадков с градационной слоистостью образовывались искус-

ственно созданными турбидитовыми потоками в лабораторных

условиях ([44] и др.). Отмечено, что современные глубоководные

пески часто имеют градационную слоистость. Иногда они обнару-

живают тот же набор внутренних текстур, который находят в древ-

них турбидитах [97]. Классическим и часто цитируемым доводом

в пользу того, что современные морские глубоководные пески мо-

гут считаться турбидитами, является пример землетрясения Боль-

шой Ньюфаундлендской банки 1929 г. Его эпицентр располагался

на краю континентального шельфа на некотором расстоянии от

о. Ньюфаундленд. Телеграфные кабели, проложенные приблизи-

тельно параллельно границе шельфа, были последовательно по-

рваны вниз по склону. Керн, отобранный позднее в этом районе,

содержал силтовый с градационной слоистостью и мелководными

микрофоссилиями слой. Он был интерпретирован как продукт

мутьевого потока, который был генерирован оползневым телом

вблизи эпицентра землетрясения и скатился вниз по склону, раз-

рывая кабели и отлагая слои сортированных осадков [84 и др.].

Отсюда был сделан вывод, что современные глубоководные мор-

ские пески — продукт мутьевых потоков. Происхождение древних

осадочных пород, сравнимых с глубоководными морскими песка-

ми, было приписано тому же процессу, и сами эти образования

были квалифицированы как турбидиты.

При всей его привлекательности это объяснение, тем не менее,

вызвало обоснованную критику со стороны определенной части

геологов. В основном критике подверглись два положения: во-пер-

вых, отрицалось, что глубоководные морские пески являются тур-

бидитами, а во-вторых, утверждалось, что древние турбидиты от-

личаются от современных глубоководных песков.

Доказательства, отрицающие турбидитовое происхождение со-

временных глубоководных песков, были четко сформулированы

рядом исследователей ([100] и др.). При этом указывалось, что

многие глубоководные пески чисто отмыты, градационная слои-

стость обнаруживается далеко не всегда и что для них обычны

знаки ряби. Волокущие течения на морском дне обладают доста-

точной силой, чтобы перемещать песок, а знаки ряби удалось сфо-

тографировать на больших глубинах. Поэтому возможно, что

глубоководные морские пески отлагаются не катастрофическими

16 Зак. 803 241

турбидитовыми потоками, а слабыми, периодически возникающи-

ми, волокущими течениями. Одной из привлекательных черт гипо-

тезы турбидитов является то, что она могла бы объяснить форми-

рование подводных морских каньонов на краях континентальных

шельфов. В настоящее время они стали доступны для исследова-

ний с помощью водолазов (SCUBA divers) и подводных аппара-

тов. Турбидитовые потоки не отмечались в верхних частях под-

водных морских каньонов. Поэтому песок медленно, подобно лед-

нику, скользит, оползая и перепрыгивая висячие долины. Попыт-

ки искусственно генерировать турбидитовые потоки в головных

частях подводных каньонов успеха не имели.

Доказательства, приводимые против турбидитовой природы

древних отложений, именуемых турбидитами, основаны на двух

аргументах, а именно: они не имеют сходства с современными глу-

боководными песками и так или иначе могли быть отложены во-

локущими течениями. Особый интерес представляют следы палео-

течений в древних турбидитах. Как уже отмечалось, оползневые

складки и турбидитовые донные текстуры обычно свидетельствуют

о смещении вниз по палеосклону [103]. Однако в ряде случаев

отмечается несоответствие между донными текстурами и ориента-

цией ряби и палеосклона, определяемых по независимым данным

[97]. Было высказано предположение, что переработка кровли

турбидита нормальными океаническими течениями может вызы-

вать миграцию ряби под косым углом к (?) ориентированным вниз

по склону донным текстурам. Привлекательность такого компро-

мисса очевидна. Но был обнаружен и такой альпийский флиш, где

ориентация растительных остатков в сланцах совпадала с направ-

лением палеотечений в песчаниках. Поскольку первые могли фор-

мироваться за счет нормальных океанических течений, то же са-

мое, вероятно, следует признать справедливым и для песков. При-

мечательно и то, что не все флишевые палеотечения контролиру-

ются склоном, как это можно было ожидать в турбидитах, обус-

ловленных гравитацией. Были зарегистрированы гравитационные

оползни, перемещавшиеся под прямым углом к направлению со-

ответствующего палеотечения. Интересно отметить, что современ-

ные донные океанические течения не всегда контролируются скло-

ном и часто обнаруживают тенденцию к перемещениям параллель-

но изобатам.

Споры по поводу всех «за» и «против» турбидитового проис-

хождения древних «турбидитов» и современных морских глубоко-

водных песков бесконечны. При кратком обсуждении этой про-

блемы следует отметить следующее: существует достаточно широ-

ко распространенное седиментологическое явление, наблюдаемое

в древних породах, главным образом флишевых; это явление ши-

роко интерпретируется как осадконакопление, обусловленное тур-

бидитовыми течениями. Такого рода заключение базируется отча-

сти на экспериментальных работах, а отчасти на аналогиях с со-

временными глубоководными морскими песками. Однако в дей-

ствительности никто не наблюдал турбидит в природе, даже в

242

вершинных частях подводных каньонов, которые, казалось бы,

должны быть местом их распространения. Приводились доводы и

в пользу того, что современные глубоководные пески могут отла-

гаться волокущими течениями, и выдвигались доказательства про-

тив той полной аналогии этих осадков с древними турбидитами,

которую предполагали некоторые исследователи. Иногда древние

турбидиты обнаруживают такие черты, которые едва ли можно

было бы ожидать найти в отложениях турбидитовой природы, в

частности, когда они связаны с течениями, не контролируемыми

склоном.

При этом важно отметить, что современные и древние морские

глубоководные пески накапливались обычно там, где благодаря

подводным каньонам отложение осадков происходило на конусах,

продвигавшихся поверх илов морского дна. Пески подводных ко-

нусов обычно обнаруживают такие черты, которые предполагают

отложение их турбидитными течениями.

ВЕРХНЕЮРСКИЕ МОРСКИЕ ГЛУБОКОВОДНЫЕ (

ПЕСКИ САТЕРЛЕНДА, ШОТЛАНДИЯ:

ОПИСАНИЕ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ

Мезозойские породы бассейна Морей-Ферт выходят на поверх-

ность в нескольких пунктах побережья Сатерленд. Наиболее пол-

ный разрез обнажается широкой 2—3-километровой полосой, тя-

нущейся более чем на 30 км от Голспи на юге до Хелмсдейла на

севере (рис. 137). Слои мезозойских пород сброшены по отноше-

нию к метаморфическим и интрузивным породам каледонид вме-

сте с девонским песчаником Олдрэд (рис. 138). Разлом Хелмсдейл

представляет собой ответвление разлома Грейт-Глен и маркирует

современную границу бассейна Морей-Ферт. Именно разлом Хелмс-

дейл контролировал, как будет описано ниже, отложение юрских

глубоководных морских осадков.

Разрез Сатерленд начинается красными фангломератами и ал-

лювием пермотриасового возраста. Выше этих отложений залегает

почти полный разрез юры — от лейаса до портланда (рис. 139).

Нижне- и среднеюрские отложения имеют мелководное происхож-

дение, включая аллювиально-дельтовые пески с углями, корненос-

ными горизонтами и следами жизнедеятельности мелководных ор-

ганизмов. Они переслаиваются с морскими сланцами. Первые при-

знаки глубоководной седиментации появляются в раннем киме-

ридже, вблизи основания которого лежит песчаник Олтнаквил. По-

следний представлен массивными многоярусными русловыми пе-

сками с отдельными рассеянными гранулами и обломками. Верх-

ние части русел часто бывают выполнены плоскослоистыми отло-

жениями (рис. 140).

На песчанике Олтнаквил залегают черные слоистые углистые

сланцы с редкой морской фауной и обильными растительными

16* 243

РИС. 137. Вид к северу от Брора, Сатерленд.

Разлом Хелмсдепл отделяет береговую полосу (внизу) с отложениями юрского возраста

от холмов, сложенных породами палеозойского фундамента на западе

остатками (рис. 141). Вверх по разрезу толща постепенно перехо-

дит в тонкопересланвающиеся сланцы и песчаники. Последние

имеют резкие, иногда эрозионные, подошвы и постепенные пере-

ходы в верхних частях. Они могут быть массивными, пластинча-

тыми и косослоистыми и напоминают турбидиты (рис. 142). Лате-

рально выдержанные турбидитовые покровные пески местами пе-

рекрываются более толстыми пачками грубозернистых массивных

песчаников. Эти последние обычно прорезаны руслами с внутри-

формационными прослоями галечных конгломератов (рис. 143).

Верхняя часть, приблизительно 500 м, обнажающегося разреза

представлена валунниками Хелмсдейл (рис. 144). Это весьма вы-

разительные и обширные по распространению конгломераты с глы-

бами, размеры отдельных из глыб сравнимы с размерами неболь-

шой фермы на Шотландском нагорье. Конгломераты переслаи-

ваются с черными сланцами и тонкими турбидитовыми песками.

Валунная толща обнаруживает интересные изменения по верти-

кали. Многие обломки в нижней части толщи вне всякого сомне-

ния представляют собой переотложенные мелководные юрские

песчаники. Им присуща косая слоистость, иногда отмечается смя-

тость, что свидетельствует о том, что они попадали сюда в полу-

консолидированном состоянии. Однако вверх по разрезу эти об-

ломки исчезают, и их место занимают галька и валуны девонского

песчаника Олдрэд. Матрикс валунной толщи также меняется вверх

по разрезу; становясь более известковистым, он часто содержит

скелетный пэккит (packstone), куда входят разного рода фауни-

стические остатки: аммониты, брахиоподы, устричные, кораллы,

иглокожие и обломки криноидей. По всей валунной толще раз-

виты обильные оползания, встречаются также отдельные дайки

песчаника (рис. 145 и рис. 146). Кровля валунной толщи Хелмс-

дейл не обнажена, хотя обнажения мелководных морских песча-

244

РИС. 138. Схематическая геологическая карта останца Хелмсдейл, Сатерленд:

/ — валунник Хелмсдейл (верхняя юра); 2 — песчаник Олтнаквил (верхняя юра); 3 — ниж-

не- и среднеюрские песчаники и сланцы; 4

—

пермотриасовые красноцветные толщи; S —

каледонские метаморфические и интрузивные породы, перекрытые девонским песчаником

Олдрэд

ников раннемелового возраста известны на дне залива Морей-

Ферт.

Пермотриасовые континентальные толщи и паралические на-

пластования нижне-среднеюрского возраста нами не рассматри-

ваются. Чтобы проиллюстрировать характерные особенности глу-

боководных песков, мы обратимся к разрезу верхнеюрских пород.

Осадочные образования нижней и средней юры обнаруживают

признаки, типичные для мелководных отложений. Перекрывающие

245.

г о

Г-100

— 200 м

Валунник Хелмсдейл

WmШ

Песчаник Олтнаквил

Конгломераты со следами

размыва и оползней

(обломочные потоки)

Массивные русловые

лески (внутренний

конус)

Турбидитовые покров-

ные пески (внешний

конус)

Пластинчатые сланцы

(дно бассейна)

Массивные русловые пески

(песчаные потоки)

Уголь Брора

Аллювиапьно-дельтовые

пески и сланцы морского

мелководья

Красноцветная аллювиальная

толща

РИС. 139. Стратиграфический разрез, фации и предполагаемые обстановки на-

копления мезозойских отложений побережья Сатерленд.

Мощности формаций могли быть определены лишь приблизительно из-за сильного влия-

ния разломов; стратиграфия доверхнеюрских отложений дана схематично; верхняя и ниж-

няя части разреза не приведены. Сплошная стрелка, направленная вверх, показывает ис-

чезновение юрских валунов; сплошная стрелка, направленная вниз, показывает исчезнове-

ние девонских валунов; стрелка с пунктиром — направление продвижения подводного конуса

РИС. 140. Обнажение песчаника Олтнаквил — многоярусные массивные русло-

вые песчаники, интерпретируемые как образования песчаных потоков. Лотбег-

Пойнт, Сатерленд

массивные русловые песчаники Олтнаквил демонстрируют ано-

мальные черты. Отсутствие косой слоистости показывает, что эти

песчаники не были отложены волокущими морскими течениями.

Их массивность, вместе с наличием рассеянных обломков свиде-

тельствует о том, что они могли быть отложены песчаными пото-

ками (grainflows), перемещавшимися по ложбинам. Песчаники

Олтнаквил маркируют начало склона от мелководья к глубоко-

водью. Нет никаких сомнений в том, что этот склон образовался

в результате поднятия по разлому Хелмсдейл.

Очевидно, что накопление черных пластинчатых сланцев, ко-

торые залегают на песчаниках Олтнаквил, происходило в морской

обстановке ниже уровня волнового воздействия, однако обилие

растительных остатков показывает, что область осадконакопле-

ния располагалась у самого берега. Контакт песков песчаных^по-

токов с бассейновыми сланцами маркирует значительное опуска-

ние морского дна. Сланцы бассейна перекрыты турбидитовыми по-

кровными песками, на которых залегают более мощные русловые

галечные пески. Согласно закону Валтера такая вертикальная по-

следовательность фаций, по-видимому, обязана своим накоплением

продвижению подводного конуса по дну бассейна. Турбидитные

покровные пески отлагались на внешнем конусе и были перекры-

ты русловыми песками внутреннего конуса.

Вышележащие валунники Хелмсдейл обнаруживают все отли-

чительные признаки подводных обломочных потоков. Очевидно,

обломки сносились к западу с соседнего тектонического уступа

247.

РИС. 141. Слоистые черные сланцы, отлагавшиеся на дне бассейна. Лотбег

Пойнт, Сатерленд

РИС. 142. Градационные слои турбидитовых песчаников (сланцев), интерпре

тируемые как отложения внешнего конуса. Лотбег-Пойнт, Сатерленд

248.

^ерпоети

у1?ся

к^

ВЙ

„„

ВаЛуННН

Хелмсдейл

(тонкозернистая разновидность);

^¾¾¾°"°"

1 П

Т0Ка С 6

™

Щ£Г0

разлома

249.

РИС. 143. Массивные русловые песчаники, врезанные в турбидитовые песчаники

Сатерленд"

интерпрети

РУ

емые как

отложения внутреннего конуса. Лотбег-Пойнт,

РИС. 145. Слоистость оползания в тонкопереслаивающпхся песчаниках и слан-

цах в валунниковой толще Хелмсдейл. Кинтрадвелл, Сатерленд (а и б)

На фотографиях видно, что накопление осадков происходило на склоне