- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •Глава 1. ОБШИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОСАДОЧНЫХ ПОРОДАХ
- •Глава 2. ВЫВЕТРИВАНИЕ (ГИПЕРГЕНЕЗ) ГОРНЫХ ПОРОД
- •Глава 3. ПРОЦЕССЫ МОБИЛИЗАЦИИ И ПЕРЕНОСА ОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА
- •§ 1. ПЕРЕНОС ОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА В МОРЯХ И ОКЕАНАХ
- •§ 2 ОБСТАНОВКИ ОСАДКООБРАЗОВАНИЯ
- •Глава 4. ПОСГСЕДИМЕНТАОДОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ОСАДКОВ И ПОРОД
- •§ 1. ДИАГЕНЕЗ
- •§ 2. КАТАГЕНЕЗ
- •Глава 5. ОБЛОМОЧНЫЕ ПОРОДЫ
- •§ 1. ГРУБООБЛОМОЧНЫЕ ПОРОДЫ (ПСЕФИТЫ)
- •§ 2. ПЕСЧАНЫЕ И АЛЕВРИТОВЫЕ ПОРОДЫ
- •Глава 7. КАРБОНАТНЫЕ ПОРОДЫ
- •§ 1. ИЗВЕСТНЯКИ
- •§ 2. ДОЛОМИТЫ
- •Глава 8 КРЕМНИСТЫЕ ПОРОДЫ (СИЛИЦИТЫ)
- •Глава 9. ВУЛКАНОГЕННО-ОСАДОЧНЫЕ ПОРОДЫ
- •Глава 10. СОЛИ
- •§ 1. СУЛЬФАТНЫЕ ПОРОДЫ
- •§ 2. ХЛОРИДНЫЕ ПОРОДЫ
- •§ 1. ФОСФАТНЫЕ ПОРОДЫ
- •§ 2. АЛЮМИНИЕВЫЕ ПОРОДЫ (АЛЛИТЫ)
- •§ 3. ЖЕЛЕЗИСТЫЕ ПОРОДЫ (ФЕРРИТЫ) И РУДЫ
- •§4. МАРГАНЦЕВЫЕ ПОРОДЫ (МАНГАНИТЫ)
- •§ 1. ТЕРРИГЕННЫЕ КОМПЛЕКСЫ
- •§ 2. КАРБОНАТНЫЕ КОМПЛЕКСЫ
- •Глава 13. ОСНОВЫ КЛАССИФИКАЦИИ КОЛЛЕКТОРОВ
- •Глава 14. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПОРОД-КОЛЛЕКТОРОВ
- •Глава 15. ЗЕРНИСТЫЕ (ГРАНУЛЯРНЫЕ)КОЛЛЕКТОРЫ В ТЕРРИГЕННЫХ ПОГОДАХ
- •Глава 16. КОЛЛЕКТОРЫ В КАРБОНАТНЫХ ПОРОДАХ
- •Глава 17. TРЕЩИНОВАТОСТЬ ПОРОД И ТРЕЩИННЫЕ КОЛЛЕКТОРЫ
- •Глава 18. КОЛЛЕКТОРЫ В ГЛИНИСТЫХ, КРЕМНИСТЫХ И МАГМАТИЧЕСКИХ ПОРОДАХ
- •Глава 19. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПОРОДАХ-ФЛЮИДОУПОРАХ
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
агрегаты, но все же сохраняет свою индивидуальность при перемеще нии водными (пресными) потоками на короткие расстояния. Так, он встречается в отложениях устьев "вади" у подножия плато Хадрамаут (Аравийский п-ов). Основные глинистые минералы проходят долгий пусть в составе речной взвеси без существенных изменений. Мельчают размеры отдельных кристаллитов, отмечается деградация кристалли ческой решетки у иллита и каолинита. Есть сведения о частичной дифференциации глинистых минералов по размерам кристаллитов. Однако надежные свидетельства на этот счет отсутствуют.
§ 1. ПЕРЕНОС ОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА В МОРЯХ И ОКЕАНАХ
Достигнув конечного водоема стока, обломочные частицы оказы ваются в новой среде, где действуют иные чем на суше геологические агенты. На мелководье, в пределах шельфовой зоны, - это ветровые волны, приливно-отливные течения, далее - океанская зыбь, внутрен ние волны; на континентальном склоне - гравитационные силы, по рождающие оползни, обвалы, различного рода гравитационные пото ки; в пределах абиссали - поверхностные и придонные морские и океанические течения.
Баланс терригенного материала, поступающего в моря и океаны, складывается из твердого стока рек, вещества, приносимого ветрами, и материала, разносимого ледниками и айсбергами. Значительную роль играет морская абразия - разрушительное действие волн на породы, которыми сложены береговые уступы. Наиболее достоверные данные, касающиеся количественной оценки и структуры твердого стока рек, базируются на многолетних наблюдениях в устьях крупней ших речных артерий, обладающих гигантскими водосборными бассей нами в пределах суши. Три крупнейшие реки в мире: Амазонка, Миссисипи, Ганг (с Брахмапутрой) обеспечивают почти половину всего твердого стока рек, достигающих побережья океанов. С речными водами в Мировой океан ежегодно поступает 22,1 млрд. т терригенного материала. Как подчеркивает А. П. Лисицын (1988 г.), основная масса терригенного вещества, мобилизованного на континентах, выносится в океан в тропическом климатическом поясе (более 80% объема всего твердого стока). В составе взвеси преобладает тонкий глинистый материал.
Это связано с размывом мощных кор выветривания, формирова нию которых благоприятствует высокая среднегодовая температура, обилие атмосферных осадков и гуминовых кислот в почвах, а также широкое распространение растительности. Важным обстоятельством, определяющим преимущественный вынос терригенного кластического материала в океан в тропической зоне, является широтное положение
27
Альпийско-Гималайского пояса. Именно с Гималаев стекают две крупнейшие реки Инд и Ганг, поставляющие в Индийский океан 2177 млн. т взвеси, в основном глинистой. Кстати, в составе пелитовых фракций здесь преобладают иллит и хлорит - минералы, вымываемые из древних осадочных и метаморфизованных пород. Таким образом, особенности современного распределения терригенного речного сноса в океаны с континентов во многом обусловлены тектоническими событиями последних эпох, в частности столкновением Евразиатского континентального блока с субконтинентом Индостан, следствием которого стал рост Гималаев.
В поясах с аридным климатом важнейшим агентом, поставляющим осадочный материал с континента, является ветер. Как отмечалось выше, во время пыльных бурь огромное количество тонких частиц поднимается с поверхности прибрежных пустынь в воздух. Часть из них сразу уносится в океан, другая, пройдя через тропосферу, также опускается в пределах водных пространств. Этот перенос имеет отчет ливо выраженный широкий характер.
После песчаной бури, происшедшей в 1985 г. в Западной Сахаре, в специальных ловушках, установленных на Азорских островах и во Флориде, оказалось большое количество эоловых частиц. На Азорских
островах |
преобладали частицы |
размерами 0,005 м, во |
Флориде - |
0,001 мм. |
На то, чтобы пересечь |
Атлантический океан им |
потребова |
лось менее суток. При изучении терригенной фракции осадков глубо ководных котловин Тихого, Индийского и Атлантического океанов обнаружилось присутствие многочисленных зерен кварца, полевых шпатов и других минералов с характерным "пустынным загаром" - оболочкой из оксидов железа, образующихся в условиях пустынь и полупустынь. При исследовании глинистых минералов в отложениях Восточно-Индийской котловины было выявлено преобладание каоли нита - минерала, выдуваемого из древних латеритных кор выветрива ния, обнажающихся в пустынях Западной Австралии. В западной части глубоководной котловины Аравийского моря повсеместно обнаружи вается палыгорскит, не способный к длительному переносу в вод ной среде. Он выдувается ветром с возвышенностей Аравийского п-ова и Сомали. Согласно Уилдому, до 80% терригенного материала, достигающего центральных районов Тихого океана, обязано эоловому разносу.
В количественном отношении эоловый разнос значительно уступа ет речному. По А. П. Лисицыну, в Мировой океан поступает ежегодно около 7,6 млрд. т осадочного материала, подхваченного на континен тах ветрами.
Наименее достоверные данные существуют в отношении роли ледников, способных уносить в океан не только тонкие частицы, но также гравий, валуны и гальку. По оценке А. П. Лисицына, количество
28
этого материала в настоящее время составляет 1,5 млрд. т, т. е. его доля в общем балансе терригенной поставки в океан не превышает 7%. Однако, Гаррелс и Маккензи (1971 г.) полагают, что ледники уносят в океан (в основном из Антарктиды) более половины всего материала, поступающего с континентов.
Впрочем, сфера распространения ледников, спускающихся в море, ограничивается высокими широтами. Айсберги, в которые также впаяны терригенные обломки, спускаются до широты 45-47° (?). Поэтому этот геологический фактор имеет определяющее значение лишь в пределах ледовой климатической зоны.
Таким образом, основным поставщиком осадочного материала с континента являются в гумидных климатических поясах - реки, в аридных зонах - ветер, в полярных широтах - ледники. Четвертый источник - береговые уступы, имеет местное значение. Они разруша ются под ударами волн, а высвобождающийся при этом материал, как правило, разносится вдоль побережья течениями. Известно, что наи большая штормовая активность наблюдается в умеренных широтах (40-50°) обоих полушарий. Именно здесь в результате абразии в океан поступает больше всего терригенного материала. Впрочем, масштабы абразии определяются еще и типом побережья. На низменных участках энергия волн тратится не столько на разрушение горных пород в береговых уступах, сколько на перемещение больших масс песчаного материала, вследствие которого меняется только профиль дна, боль шая же часть вещества в береговой зоне в целом сохраняется.
Ветровые волны являются одним из важнейших агентов переноса осадочного материала в шельфовой зоне морей и океанов. Шельф - это погруженная под воду выровненная площадка, которая была вырабо тана морем в краевой части континента или вокруг островов. Уклоны дна в пределах шельфа крайне малы, обычно не более 0,01°. Ширина его резко меняется в зависимости от тектонического строения конти нентальной окраины, в состав которой он входит, - от 20 до 500 км и более. Внешний край шельфа располагается на глубинах 180-200 м.
Морские волны, обладающие большой кинетической энергией, способны перемещать довольно крупные осадочные частицы, находя щиеся на дне. Считается, что глубина, на которую распространяется воздействие волны, равна половине ее длины, т. е. половине расстоя ния между гребнями соседних валов. Это расстояние обычно не превы шает 50 м, т. е. большинство волн способно воздействовать на дно лишь в пределах 25-метровой изобаты. Существует, однако, еще и океанская зыбь, между отдельными валами которой дистанция значи тельно больше - до 200 м. Эти волны ощущаются на дне до глубин около 100 м.
Большая часть энергии волн расходуется в прибойной зоне, где они способны взмучивать большое количество осадка и волочить
29
довольно крупные обломки. Последние постепенно шлифуются и истираются, превращаясь в гравий и гальку. Тонкий же материал выносится из прибойной зоны возвратными потоками воды. Именно поэтому с течением времени в береговой зоне возникают галечные и песчаные пляжи, в зависимости от строения побережья, типа тектони ческого режима и состава коренных пород. Крупный кластический материал накапливается на пляже, причем наиболее грубый - в прибойной зоне, тогда как более тонкий вымывается на глубину, где воздействие волн на осадок значительно слабее. На глубине 5-10 м волны еще способны взмучивать частицы тонкой песчаной размернос ти, ниже этих отметок - только пелит и алеврит, на глубинах более 25-30 м волнами мобилизуются уже только самые тонкие, пелитовые частицы.
Благодаря этому возникают условия, благоприятствующие диффе ренциации осадочного материала по размерам. Этот процесс, получив ший название механической дифференциации вещества (Л. В. Пустовалов, 1940 г.), приводит к довольно строгой локализации гранулометри ческих типов осадков в прибрежной части многих морей, а отчасти и на океанических шельфах, т. е. по мере удаления от берега и увеличе ния глубины дна гравийно-галечные наносы сменяются песками, те на определенной глубине - алевритами, а эти последние - алеврито-пе- литовыми и пелитовыми илами.
Действительно, подобная смена осадков наблюдается во многих бесприливных морях с гористым типом побережий. На океанических шельфах картина распределения различных гранулометрических типов отложений значительно сложнее. Здесь действуют различные поверхности и придонные течения, в прибрежной же зоне важную роль зачастую играют приливы и отливы. Бурные водные потоки, скатываю щиеся в отлив по широким руслам, которые соединяют приливно-от- ливные равнины низменных участков побережий с открытым океаном, выносят большое количество осадочных частиц. Самые крупные из них оседают в так называемой отливной дельте, другие, находящиеся во взвешенном состоянии, продолжают перемещаться в составе отливного потока, который, распадаясь на несколько струй, еще долгое время не теряет своей индивидуальности. Эти струи отличают ся повышенной мутностью и поэтому получили название нефелоидных потоков. Обычно в толще воды над шельфом выявляется несколько таких потоков: придонный, поверхностный и промежуточные. Самый мощный из них - придонный. На шельфе Техаса в Мексиканском заливе придонные нефелоидные потоки прослеживаются от берега до континентального склона, т. е. на расстоянии 150-200 км . При этом концентрации взвеси, представленной частицами пелитовой размер ности, могут достигать 2 - 3 г/л.
На узких шельфах отливные потоки и возвратные течения, возни-
30
кающие при разрушении штормовых волн в прибойной зоне, устремля ются к вершинам подводных каньонов, глубоко врезанных в морское дно. Они перехватывают большую часть взвеси, перемещают ее из береговой зоны. В дальнейшем перенос происходит вдоль ложа под водного каньона, раскрывающегося на континентальное подножие или в глубоководный желоб, т. е. на глубинах несколько тысяч метров.
Самые, однако, мощные нефелоидные течения были обнаружены в авандельтах крупных и крупнейших рек. Эти потоки, также делящие ся на придонные, поверхностные и промежуточные, несут взвесь в основном речного происхождения. По существу они и являются продолжением речных потоков. Струи пресной воды далеко не сразу смешиваются с морской соленой. Так, на бразильском шельфе перед устьем р. Амазонка вода остается пресной на удалении до 150 км от побережья. Именно так, обнаружив за бортом пресную воду, испанс кие моряки открыли устье этой великой реки. Мощные нефелоидные потоки, зарождающиеся в авандельте р. Амазонка, отклоняются Гвианским течением на север и движутся над северо-бразильским шельфом, шельфом Суринама и Гайаны, прослеживаясь вплоть до дельты р. Ориноко. Эти потоки перемещают огромное количество алевритовой и пелитовой терригенной взвеси, которой сложены не только илы в авандельте р. Амазонка, но и так называемые иловые холмы у побережья Суринама - мелководные отмели из глинистого ила, мигрирующие вдоль берега под воздействием штормовых волн или океанской зыби.
Не менее мощные нефелоидные струи двигаются из устья р. Инд вдоль края шельфа п-ова Индостан на юг. Они несут тонкую глинистую взвесь, представленную чешуйками иллита и хлорита. Эти минералы, мобилизующиеся при размыве метаморфических комплексов в Гима лаях, были обнаружены А. И. Конюховым в составе осадков внешнего шельфа и континентального склона почти до широты Гоа. В прибреж ных районах западно-индостанского шельфа в илах распространены другие минералы: монтмориллонит и каолинит, вымываемые из кор выветривания в Западных Гатах и на плато Декан. Таким образом, нефелоидные потоки Инда определяют осадконакопление в обширной зоне протяженностью более полутора тысяч километров. Масштабы переноса вещества нефелоидными течениями в Мировом океане до настоящего времени не определены, однако, не вызывает сомнения, что они грандиозны.
Над шельфом и континентальным склоном действуют как поверх ностные, так и придонные океанские течения. Последние воздействуют на компоненты в составе донных осадков. Тонкие частицы взмучива ются струями донных течений и уносятся вниз, на континентальный склон. Но эти течения часто обладают скоростью, достаточной для перемещения довольно крупных зерен и агрегатов, имеющих не
31
Рис. 3. Пути перемещения осадочного материала в пределах подводной окраины материка.
Течение и потоки:} - приливно-отливные, 2 - вдольбереговые; 3 - нефелоидные, 4 - детритовые и зерновые, 5 — турбидитные, 6 — придонные контурные
только алевритовую, но и песчаную размерность. Нередко частицы "перевеиваются" водными струями наподобие песков в пустыне. Об этом свидетельствует образование на дне аккумулятивных форм, которые напоминают песчаные дюны. Эти формы, широко распростра ненные на шельфе, получили название подводных дюн. Они мигриру ют, как и песчаные дюны, в направлении действия течения. Благодаря влиянию придонных течений из осадков, развитых на срединной шельфовой равнине и внешнем шельфе, вымываются тонкие состав ляющие.
Если на шельфе основную роль играют гидродинамические факто ры, то на склоне и его подножии процессы осадконакопления в значи тельной мере определяются гравитационным фактором (рис. 3). С ним связаны разнообразные по масштабу и характеру явления, начиная с подводных обвалов - камнепадов и срывов крупных блоков пород и кончая образованием огромных оползней, ламинарных и турбулент ных потоков вещества.
Важнейшим событием, совершившим подлинный переворот в представлениях о процессах переноса и осаждения вещества в приконтинентальной зоне океана (а также в абиссальных районах вокруг подводных гор и поднятий), было открытие Ф. Кюненом в 1950 г. суспензионных (мутьевых) турбулентных потоков.
Помимо мутьевых существует целая гамма гравитационных потоков в различной степени разжиженного осадочного материала. В качестве общего для них названия предложен термин масс-флоу (mass-flow). Различаются потоки обломков дебрис-флоу (debris-flow), зерновые потоки грейн-флоу (grain-flow), потоки тонкого илистого материала мад-флоу (mud-flow) и др. В отечественной литературе подобные потоки и связанные с ними отложения впервые были описа-
32
ны И. В. Хворовой и А. П. Лисицыным. Под дебрис-флоу подразумева ются ламинарные потоки высокой плотности, обусловленные стекани ем разжиженных глинистых илов, увлекающих с собой разнообразные, в том числе и очень крупные обломки пород. Общим названием для потоков, несущих обломки пород, и потоков илистого материала, лишенных таковых, является термин пастообразные потоки осадочно го материала.
Не меньшим распространением на окраинах материков характери зуются грейн-флоу. Это - слаботурбулентные или ламинарные потоки вещества, плотность которых высока, хотя и ниже плотности пастооб разных потоков. В соответствии с размерностью частиц, переносимых подобными подводными течениями, различаются потоки песчаных и алевритовых частиц.
Особое место занимают турбулентные мутьевые потоки, отличаю щиеся также довольно высокой плотностью, хотя и уступающие в этом отношении зерновым и пастообразным потокам. Эти гравитационные течения играют большую роль в переносе осадочного материала на большие расстояния, до нескольких сотен и даже тысяч километров (Бенгальский и Индский подводные конусы выноса). Отложениям этих мутьевых течений, или турбидитам, принадлежит исключительно важное место в глубоководных разрезах континентальных окраин. Ими в основном сложены гигантские и малые подводные конусы выноса, так называемые фэны, обнаруженные во многих приконтинентальных районах океана.
Описанные выше процессы перемещения осадочного материала вниз вдоль материковых склонов к подножию в основном и определя ют процессы седиментации в этой зоне. Активность и распространение этих процессов настолько велики, особенно в периоды понижения уровня Мирового океана, что дали основание А. П. Лисицыну выде лить подножия материков в качестве одной из глобальных зон лавин ной седиментации. Осадконакопление в нижней части материкового склона и на его подножии является лавинным не только в смысле скоростей аккумуляции осадков в этих зонах. Многие гравитационные течения представляют подводные лавины, двигающиеся с большой скоростью. Это - прежде всего мутьевые турбидитные и зерновые потоки. Так, перемещение огромных масс песчаного материала, выз ванного землетрясением в районе Ньюфаундлендской банки, привело к обрывам густой сети подводных кабелей. Анализ времени наруше ния связи по различным кабельным линиям, отстоявшим друг от друга на несколько километров, позволил в 1966 г. Ф. Шепарду и Л. Диллу рассчитать скорость движения этого зернового потока. Она достигает 28 км/ч.
Важно отметить, что гравитационные явления одного типа порож дают другие явления, либо протекают совместно. Так, описаны случаи,
2-Ю.Бурлин и др. |
33 |