Селли Р.Ч. Древние обстановки осадконакопления

Подождите немного. Документ загружается.

РИС. 146. Дайка песчаника в верх-

неюрских отложениях, Кинтрадвелл,

Сатерленд

Хелмсдейл. Видимо, пологий склон, который обусловил возникно-

вение песчаных потоков, постепенно становился все более крутым

до тех пор, пока подводный тектонический уступ не проявился на

поверхности. Вначале юрские осадки эродировались с поднятого

блока и перераспределялись в виде турбидитных песков и отло-

жений обломочных потоков на прилежащих участках дна бассей-

на. После их удаления источником материала обломочных пото-

ков становится литифицированный песчаник Олдрэд девонского

возраста. Скальный субстрат поднятого блока позволил развиться

бентосной фауне, остатки которой послужили источником детри-

та бассейновых отложений. Разломообразование продолжалось и

после отложения верхнеюрской валунной толщи. Любопытно, что

хотя слои валунника местами отделены разломом от гранитов

Хелмсдейл, они не содержат их обломков. Это заставляет предпо-

лагать, что движения послеюрского возраста могли иметь продоль-

ную компоненту. Характерную последовательность событий, опи-

санных выше, иллюстрирует рис. 147. Верхнеюрское рифтообразо-

вание происходило также вдоль грабена Викинг в Северном море.

Многие месторождения нефти связаны происхождением с глубо-

ководными песчаниками и валунниками, отлагавшимися вблизи

тектонических уступов, аналогичных уступу Хелмсдейл, описанно-

му выше. Таким образом, модель осадконакопления, полученная

по береговым обнажениям, оказывается приложимой к случаям

погребенных осадков дальней прибрежной зоны (рис. 148).

251.

РИС. 147. Геофантасмограмма, иллюстрирующая соотношение разлома Хелмс-

дейл с накоплением соответствующих юрских осадков. По Невес, Селли (1975),

с разрешения Норвежской нефтяной ассоциации.

—

на глубине по ЛИНИИ древнего разлома Хелмсдейл начинаются тектонические движе-

ния; наклон морского дна вызывает движение масс песка в виде потоков; 2

—

тектониче-

ский уступ взламывает морское дно; углистые дельтовые пески в виде турбидитов и кон-

солидированных блоков смешиваются с девонскими валунами; 3 — поднятый блок возды-

мается выше уровня волнового воздействия; при смещении юрских скелетных мелковод-

ных песков по скалистому девонскому субстрату образуется матрикс девонского валунни-

ка; 4

—

послераннемеловое поднятие (?); все юрские и многие девонские осадочные на-

копления на поднимающемся блоке денудировэны, так что обнажились хелмсдейлские

граниты

РИС. 148. Сейсмнческт! разрез через юрский валунник подводного конуса, ме-

сторождение нефти Брэ, окраина грабена Викинг, Северное море. По [34], с раз-

решения Института нефти.

Скопление нефти, аналогичное известному в валунниках Хелмсдейл, обнажающихся на по-

бережье Сатерленд

флиш впадины анно, приморские альпы:

описание и интерпретация

В качестве другого примера выбрана богатая турбидитами

флишевая серия из типовой области фации флиша — впадины

Анио, огибающей с юго-запада массив Аржентер-Меркангур в

Приморских Альпах (юго-восток Франции, рис. 149). Разрез вскры-

вает более 650 м флишевых отложений, возраст которых варьирует

от позднего эоцена до олигоцена. В осевой части впадины флише-

вая фация согласно залегает на верхнеэоценовых мергелях. Лате-

рально тела песчаников такой же мощности врезаны на краях впа-

дины в подстилающие мергели. Здесь выделяются две различные

253

РИС. 149. Схематическая геологическая карта впадины Анно, Приморские Аль-

пы. По [90], модифицировано.

1 — флишевая фация подводного конуса; 2 — грубозернистая краевая фация подводных

каньонов; 3 — направление палеотечений

РИС. 150. Схематический разрез, иллюстрирующий взаимоотношения галечной

фации подводных каньонов Конт и флиша подводного конуса Пейра-Кава:

1 — галечные песчаники; 2

—

толща, в которой песчаники преобладают над сланцами; 3 —

толща, в которой сланцы преобладают над песчаниками; 4

—

эрозионная подошва; 5 —

постепенный переход

фации: осевая область впадины содержит флиш; по краям прогиба

располагаются языки грубозернистых песчаников и конгломератов

(см. рис. 149). Флишевая фация области Пейр а-Кава исследована

очень подробно. Последовательность отложений представлена

классическим чередованием песчаников и сланцев. По мере того,

как формация прослеживается на север, т. е. далее внутрь впа-

дины, песчаники становятся менее обильными и более мелкозер-

нистыми. Во всех вертикальных разрезах отмечается увеличение

значения песчано-глинистого коэффициента вверх по разрезу

(рис. 150). Песчаники плохо сортированы, по размеру частиц из-

меняются от грубо- до тонкозернистых, петрографически класси-

фицируются с трудом; согласно принятой классификации варьи-

руют от аркозов до граувакк. Мощность слоев песчаников различ-

на, но, как правило, измеряется дециметрами, хотя иногда встре-

чаются слои более 1 м. Во внутренней структуре песчаники обна-

руживают все классические признаки турбидитов. Практически

всем пачкам присуща сортировка по размерности, а последова-

тельность слоев А—E в пачке, впервые выделенная и получившая

свое определение именно в этой типовой области, хорошо развита

(см. рис. 135). Подошвы песчаников эрозионные, с различным на-

бором придонных текстур, включая отпечатки выемки, желобки,

канавки, отпечатки нагрузки, знаки размыва и заполнения. Па-

леотечения, устанавливаемые в песчаниках, обнаруживают, как

правило, перенос в северном направлении и радиально расходятся

от южного апекса современных грушевидной формы выходов на

поверхность формации Пейра-Кава. В толще обнаружены следы

жизнедеятельности и тела ископаемых организмов. Песчаники и

сланцы иногда пронизаны ходами илоядных червей, моллюсков

и т. п., местами отмечаются также ископаемые следы движения,

фиксируемые контактом песчаника и сланца. Довольно редки на-

ходки гастропод, шипов иглокожих и фекальных пеллет. Имеется

ассоциация пелагических фораминифер.

Другая фация развита в виде останцов к югу и западу от фли-

ша в центре впадины Анно (см. рис. 149). Эти останцы занимают

синклинали, простирающиеся с севера на юг. Эрозионные подошвы

и ограниченное распространение этих изолированных тел свиде-

тельствуют о том, что их современная геометрия вполне соответ-

ствует первоначальной. Полагают поэтому, что х>ни отлагались в

огромных ложбинах шириной до 5 км, превышение бортов при

этом составляло несколько сотен метров. Литологически осадок,

заполняющий ложбины, сильно отличается от расположенного к

северу флиша. Сланцы редки, песчаники грубозернистые, плохо

сортированные, с галькой, слоистость линзообразная за счет вну-

тренних размывов, распространена слоистость оползания. Присут-

ствуют раковины морских моллюсков вместе с фораминиферами и

остатками растений. Контактирующие песчаные и сланцевые слои

редки. Ориентация ряби, знаков размыва, направление ложбин и

черепитчатое расположение гальки указывают на северное направ-

ление палеотечений.

255.

Флишевые песчаники впадины Анно обнаруживают все класси-

ческие признаки турбидитов, которые были рассмотрены в начале

этой главы. Грубая фация маргинальных ложбин могла бы, на

первый взгляд, считаться аллювиальной. Однако присутствие мор-

ской фауны и оползни указывают на то, что эти отложения фор-

мировались в подводных каньонных системах, имеющих уклон к

северу. Тот факт, что вниз по течению они соединяются с флише-

вой фацией, предполагает, что последняя отлагалась на подводных

конусах, которые надстраивались в северном направлении в более

глубоких частях впадины. Особенно показательно соотношение га-

лечных песчаников и системы каньонов у Конта, от северного кон-

ца которой радиально расходятся палеотечения флиша (см.

рис. 143).

В заключение отметим, что этот пример является классическим

для флиша, отложенного преимущественно морскими, контроли-

руемыми склоном, мутьевыми течениями. Наиболее впечатляющим

следует признать сходство этих образований с комплексами шлей-

фовых конусов современных подводных каньонов.

дискуссия

В этой главе было дано описание отличительных признаков ха-

рактерной седиментологической ассоциации осадочных текстур и

песчаников с градационной слоистостью, которым отвечают многие

современные и древние обстановки осадконакопления. Такого рода

разрезы принято обычно считать турбидитами, связывая проис-

хождение с мутьевыми суспензионными течениями с убывающей

скоростью. Доказательства, приводимые в случае древних турби-

дитов, основываются главным образом на экспериментах и наблю-

даемом сходстве с современными глубоководными песками, интер-

претируемыми как турбидиты.

Принято считать, что большинство морских глубоководных пе-

сков являются турбидитами. Большие объемы пород флиша выхо-

дят в настоящее время на поверхность в горных цепях; полагают,

что они накапливались в линейных прогибах, именуемых геосин-

клиналями. Многие древние флишевые песчаники обнаруживают

плохую сортировку, включают значительное количество полевого

шпата и обломков. Петрографически такие песчаники являются

граувакками.

Широко дискутируется и вопрос о глубине накопления турби-

дитов. В качестве общего правила можно принять, что, хотя муть-

евой поток может возникнуть и на мелководье, чтобы воспрепят-

ствовать полной переработке турбидита волокущими течениями,

в этом случае должно было бы происходить быстрое погребение

или отложение осадка ниже уровня волнового воздействия. Одна-

ко, как мы видели, граувакки с градационной слоистостью, интер-

претируемые как турбидиты, встречаются в торридонских сериях

256

Шотландии, где они переслаиваются со сланцами с характерными

трещинами высыхания. Известны примеры мелководных турби-

дитов [90].

Большинство исследователей отдают, однако, предпочтение глу-

боководному происхождению флишевых турбидитов. Основанием

для такого заключения служат в основном палеонтологические

данные. Многие флишевые песчаники содержат фрагменты мелко-

водных морских макрофоссилий, бентосные фораминиферы и

остатки растений, но переслаивающиеся с ними сланцы несут пе-

лагические фораминиферы, что может свидетельствовать в пользу

значительных глубин. Так, для бассейна Вентура в шт. Калифор-

ния описана турбидитовая толща мощностью 6000 м. Найденные

в низах этой толщи фораминиферы сравнимы с видами, ныне жи-

вущими на глубине 1200—1500 м. Состав фораминифер выше по

разрезу, судя по современным видам, предполагает меньшие глу-

бины. В верхней части разреза турбидиты переходят в аллювиаль-

ные отложения с костями лошади. Результаты исследования этой

толщи подверглись критике на том основании, что распростране-

ние современных фораминифер зависит не только от глубины, но

и от температуры воды и других экологических факторов.

При палеонтологическом исследовании сланцев Ясло (олиго-

цен) флиша Кросно в Карпатах на территории ПНР были найде-

ны ископаемые рыбы со светочувствительными органами, анало-

гичные видам, ныне обитающим в глубинах океана. Третичный

флиш Пиренеев содержит ископаемые следы, интерпретируемые

как отпечатки птичьих лап. Исключая последний курьезный слу-

чай, фаунистические и седиментологические данные свидетель-

ствуют о том, что флишевые пески отлагались на глубине ниже

уровня волнового воздействия. Отложение осадков либо происхо-

дило на больших глубинах, либо было слишком быстрым, чтобы

мог развиться обильный бентос. Вопрос о глубине отложения фли-

ша очень подробно рассматривается в работах [22, 24 и 100].

Критика турбидитовой гипотезы, объясняющей происхождение

флиша, основана на таких доводах: флишевые пески не похожи на

современные глубоководные пески, а если бы даже такое сход-

ство существовало, то сами глубоководные пески никоим образом

не могут считаться турбидитами, ибо обязаны своим происхожде-

нием волокущим течениям с убывающей скоростью. Эта критиче-

ская позиция получила поддержку в некоторых исследованиях

палеотечений, обнаруживших несоответствие палеосклонов и инди-

каторов флишевых палеотечений. Те и другие должны были бы

совпадать, если флишевые песчаники были отложены гравитаци-

онно контролируемыми мутьевыми потоками.

В настоящее время разрешить эти споры («за» или «против»

турбидитового происхождения флиша) трудно. Несмотря на три

десятилетия интенсивных исследований, эта восхитительная фация

все еще, как и прежде, бросает вызов геологу.

17 Зак. 803

257

экономические аспекты

В случаях, когда глубоководные морские пески очевидно были

вовлечены в процессы геосинклинального орогенеза, они не явля-

ются потенциальными ловушками углеводородов. Начинающийся

метаморфизм уничтожает пористость и приводит к распаду угле-

водородов, тогда как структурные деформации ведут к утечке по-

ровых флюидов.

При отсутствии орогенеза глубоководные морские песчаники

часто оказываются высокопродуктивными на нефть и газ, в част-

ности, когда они приурочены к основаниям дельт или ограничен-

ным разломами прогибам с замкнутой морской циркуляцией.

В этих случаях илы пелагических бассейнов могут явиться постав-

щиками нефти и газа. Углеводороды могут мигрировать вверх че-

рез песчаники турбидитовых конусов, с которыми илы фациально

переслаиваются. Скопление нефти и газа может происходить как

в структурных, так и в стратиграфических ловушках, там, где пе-

ски подводных каньонов оказываются запечатанными сверху не-

проницаемыми склоновыми илами. Турбидитовые конусы обычно

имеют более низкую пористость и проницаемость, чем пески, от-

ложенные в каньонах песчаными потоками, но для них характерна

большая латеральная выдержанность. О юрских подводных ко-

нусах Северного моря уже упоминалось. Продуктивными являют-

ся глубоководные морские пески палеоценового возраста место-

рождений Фортиез и Монтроз. Месторождение Фригг связано с

раннеэоценовым подводным конусом.

Другой пример высокопродуктивного месторождения нефти в

турбидитах относится к западной Калифорнии. Здесь свыше

10 000 м турбидитов накопилось в третичных бассейнах, ограни-

ченных разломами. Последующие тектонические движения созда-

ли лишь пологую складчатость. Как уже упоминалось, форамини-

феры, обнаруженные в сланцах, свидетельствуют о том, что пер-

воначальные глубины бассейна составляли около 1200 м. По-види-

мому, эти сланцы и являлись материнскими породами. Несмотря

на слабую сортированность и относительно низкие пористость и

проницаемость, турбидитовые песчаники оказались хорошими неф-

тяными ловушками за счет того, что отдельные слои имели не-

обычно большую для турбидитов мощность — иногда более 3 м.

Кроме того, широкое распространение имеют многоярусные песча-

никовые толщи; сланцы между турбидитами отсутствуют, по-ви-

димому, в связи с эрозией или частой повторяемостью мутьевых

потоков.

В третичных турбидитовых фациях Калифорнии можно выде-

лить три основных геометрических типа, которые могут быть соот-

несены с глубоководными образованиями, ныне формирующимися

вблизи калифорнийского побережья. К первому типу относятся

шнурковые турбидитовые тела, иногда располагающиеся вдоль

синседиментарных синклиналей (ср. с каньоном Конт в Примор-

ских Альпах). В одной из работ [30] рассматривается такое обра-

258

РИС. 151. Разрезы по палеопростиранию турбидитовых толщ (объяснение см.

в тексте):

/—а— каньон Конт, впадина Анно, Приморские Альпы; б — каньон Роуздейл, бассейн Сан-

Хоакин, Калифорния; в

—

каньон Сансино, бассейн Лос-Анджелес, Калифорния; г — турби-

дитовый конус Тарзана, бассейн Лос-Анджелес, Калифорния; д — турбидитовая формация

дна бассейна: турбидитовый покров Ренетто, бассейн Лос-Анджелес, Калифорния; И

—

все

рассмотренные образования даны в едином масштабе, без увеличения по вертикали

258.

зование мощностью 50 м и шириной 600 м; состав фораминифер

предполагает накопление этих осадков на глубине 700 м. Каньон

Роуздейл (миоцен) бассейна Сан-Хоакин при ширине около 1,8 км

содержит более 4000 м турбидитов. Он может быть прослежен

вниз по склону приблизительно на 8 км, а содержащаяся в турби-

дитах фауна предполагает глубину накопления более 400 м.

Шнурковые турбидиты такого типа, вероятно, формировались

в подводных каньонах, напоминающих каньоны современных кон-

тинентальных окраин.

Второй тип геометрии демонстрируют турбидитовые тела, ко-

нусоподобные в плане и линзоподобные в поперечном сечении.

Раннемиоценовый конус Тарзана [30] имеет около 100 км в ши-

рину при мощности 1200 м. Состав фораминифер предполагает глу-

бину отложения приблизительно 1000 м. Другие примеры конусов

демонстрируют лопастные и ветвящиеся формы. Подобная геоме-

трия может рассматриваться в качестве аналога современных ко-

нусов, сформировавшихся за счет выхода осадков из устий под-

водных морских каньонов на абиссальные равнины.

Третий тип фациальной геометрии — покровы, обнаруженные в

третичных турбидитах Калифорнии. Полагают, что в этом случае

отложение происходило на дне бассейна. Примером этого типа мо-

жет служить формация Ренетто (нижний плиоцен): при макси-

мальной мощности более 750 м она покрывает площадь более

2000 км

[83].

Все три типа геометрии морских глубоководных фаций пред-

ставлены на рис. 151. Нефть обнаружена в глубоководных морских

песках, определенная роль в организации ее добычи, несомненно,

принадлежит седиментологии.

подповерхностная диагностика

морских глубоководных песков

Из-за экономической важности этих отложений распознаванию

морских глубоководных песков как в поверхностных обнажениях,

так и в погребенном состоянии, уделяется большое внимание [74,

79].

Подводные морские каньоны и конусы могут быть закартиро-

ваны по результатам скважинного каротажа и данным сейсмиче-

ских исследований. Сейсмические профили, ориентированные па-

раллельно палеосклону, позволяют идентифицировать морские глу-

боководные песчаники у подошв продвигающихся дельт или под-

водных тектонических уступов (см. рис. 65 и 148, соответственно).

Сейсмические разрезы параллельные палеопростиранию, позво-

ляют выявлять палеорельеф поверхности отмерших подводных

конусов (рис. 152). Иногда возможно определить геометрию ко-

нуса в целом (рис. 153), хотя необходимо отметить, что сама по

себе конусообразная форма не является характерным признаком

морского подводного конуса, ибо это могут быть и аллювиальные

конусы и лопасти дельт.

260