30.04.2018

Неморские известняки: известковые почвы, известковые дюны, известняки неморских отложений крупных внутриконтинентальных структурных бассейнов


К неморским известнякам относятся: 1) известковые образования в почвах, 2) известняки, образованные в результате цементации известковых песчаных дюн, и 3) известняки, ассоциирующиеся с неморскими отложениями крупных внутриконтинентальных структурных бассейнов, особенно озерные известковые осадки и отложения конусов выноса, состоящие из пере-отложенных частиц известняка.

Известковые образования в почвах. Почвы, обогащенные карбонатами, играют незначительную роль в стратиграфической летописи, но они возникают при определенных климатических условиях и потому представляют особенную ценность при стратиграфическом изучении плейстоценовых отложений. В настоящее время карбонатные почвы распространены в полуаридной и «средиземноморской» климатических зонах. К карбонатным образованиям в почвах относятся каличе юго-западных районов США и нари Среднего Востока, о которых уже упоминалось в предыдущем разделе; такого рода образования можно назвать более общими терминами — известковой корой и известковым панцирем.

Было показано, что пизолитовые плейстоценовые известняки Больших равнин в США, которые ранее относили к водным водорослевым осадкам, образовались в результате почвенных процессов. Точно так же считают, что пизолитовые пермские известняки северо-западной окраины бассейна Делавэр в юго-восточной части Нью-Мексико представляют собой продукты субаэральных процессов, хотя ранее они диагностировались как отложения «лагун» или «заднего борта рифа».

Известковые дюнные отложения. Известковые дюны могут образоваться там, где имеется источник несвязанных известняковых зерен. К известнякам, возникшим в результате цементации этих известковых зерен, относятся «анемокластические известняки» Грэбо и известковые эолианиты Сайлиса. Обычно такие дюны образуются на побережье в тропиках, где пляжные отложения состоят из известковых органогенных обломков, намытых волнами. Более подробно эти осадки рассматриваются в последнем разделе, посвященном шельфовым отложениям прибрежных участков моря. В плейстоценовых известковых эолианитах часто встречаются горизонты древних почвенных известковых кор. Примерами древних эоловых известняков служат Милиолитическая формация побережья Арабского моря и известняки Джунагарх в западной части Индии, которые состоят из остатков морских организмов, отложенных на мелководье. Известняки Джунагарх встречаются в 48 км от моря; они перекрывают деканские траппы, мощность их превышает 60 м.

Озерные отложения углекислого кальция. Озерные осадки карбоната кальция могут образовывать локальные или региональные скопления; они включают большинство разновидностей первичноосажденных частиц, известных в мелководных морских обстановках, такие, как ооиды, зачаточные ооиды, псевдоооиды, агрегаты зерен, органогенные обломки, биогенные постройки и т. д. Действительно, озерные и морские известковые отложения имеют много общих черт. Озерные отложения отличаются в основном отсутствием ряда характерных морских органических скелетных остатков, стратиграфическими соотношениями с окружающими или фациально замещающими неморскими отложениями, обычно включающими крупнозернистые осадки аллювиальных конусов выноса, которые могут со всех сторон окружать древнее озеро. Кроме того, озерные осадки отличаются присутствием неморских эвапоритов в районах с соответствующими климатическими условиями.

Ниже приведены примеры современных озерных известковых осадков и древних известняков, образовавшихся в результате литификации осадков этого типа.

А. Современные известковые озерные осадки. В настоящее время известковые озерные осадки накапливаются в Мертвом море, Израиль, в Большом Соленом озере, штат Юта, и в озере Солтон-Си, Южная Калифорния, США, и во многих других озерах.

1. Современные осадки Мертвого моря. Мертвое море — один из наиболее соленых бассейнов мира; соленость воды в нем изменяется от 285 до 330%.

В настоящее время здесь образуются арагонит, низкомагнезиальный кальцит и сульфаты.

Прибрежная зона Мертвого моря покрыта прочной гипсовой коркой (фиг. 7). Осадки и различные предметы в этой зоне, будь то гальки, деревья, лодки или канаты, покрываются гипсовой корочкой за несколько месяцев. Гипс непрерывно осаждается из поверхностных вод Мертвого моря. Осаждение гипса наиболее интенсивно в поверхностном слое, но вообще оно распространяется только до глубины 1—2 м и местами до 3—6 м. Хотя первоначально из воды выпадает гипс, на дне бассейна накапливается только кальцит. Генезис этого кальцита связан с процессами замещения; он образуется в результате разрушения сернокислого кальция сульфатредуцирующими бактериями (более подробно об этом см. выше в разделе «Превращение сернокислого кальция в кальцит в результате деятельности бактерий») .
Арагонит, также первичноосажденный минерал, выпадает повсеместно в Мертвом море, что обусловливает периодическое побеление вод. Побеление отмечается примерно через каждые 5 лет в тот период, когда температура вод Мертвого моря достигает годового максимума; такое явление наблюдалось в августе 1943 г. и в августе 1959 г. Очевидно, что высокая температура способствует быстрому осаждению арагонита.

Донные осадки Мертвого моря состоят из ритмически чередующихся черных и белых прослойков. Белые прослойки содержат много арагонита и обогащены более тяжелыми изотопами углерода, кислорода и стронцием, тогда как черные содержат меньше арагонита и стронция и обогащены более легкими изотопами углерода и кислорода. Одновременное осаждение арагонита и обогащение более тяжелыми изотопами углерода и кислорода объясняются процессами концентрации изотопов, происходящих при интенсивном испарении, когда более легкие изотопы удаляются в атмосферу в виде двуокиси углерода. Эти данные также подтверждают наблюдения Нива, согласно которым высокие температуры вызывают массовое осаждение арагонита.

Доломит, по-видимому, среди современных осадков Мертвого моря не встречается, хотя имеются противоположные сообщения. Нив не обнаружил здесь доломита, а Фридмен длительное время безуспешно пытался найти его в образцах, собранных лично и Нивом. Отсутствие доломита в осадках Мертвого моря, возможно, объясняется низким отношением Mg/Ca в водах. Содержание Mg и Ca в поровых водах осадков не определялось, но во многих пробах придонных вод отношение Mg/Ca составляло только 2—2,5. В поровых водах современных морских доломитовых отложений это отношение гораздо выше — от 3 до 10 в отложениях Персидского залива и около 30 в отложениях Бонайре на Малых Антильских островах. Обогащение магнием в этих районах происходит на обширных незаливаемых равнинах, где в результате постоянного испарения концентрация солей постепенно увеличивается. Подобных прибрежных равнин в районе Мертвого моря нет.

2. Большое Соленое озеро, Юта. Большое Соленое озеро занимает тектоническую депрессию, ограниченную горами Уосатч с востока и более мелкими хребтами с севера, юга и запада. Западнее лежит пустыня Большого Соленого озера. Это озеро расчленяется на две части меридиональными хребтами, которые на севере заходят в озеро в виде вытянутого полуострова Промонтори, а на юге выступают в виде островов Фримонт и Энтелоп — продолжений гор Окверр. Центральная часть озера находится на 41°10' с. ш. Поверхность озера сейчас занимает 3225 км2, объем воды 15,85 км3 при средней глубине 4,91 м (рассчитано по данным Ирдли и др.).

За исторически обозримое время уровень озера колебался на 5,8 м около отметки 1293 м, причем наивысший уровень (1296,4 м) был в 1873 г., а наименьший (1290,6 м) — в 1934 г. Соленость воды в настоящее время равна 23,0%, общее количество растворенных солей, главным образом NaCl и Na2SO4 составляет 4760*10в6 т. Подсчитано также, что 559*10в6 т солей залегает среди озерных глинистых осадков. Ежегодно реками привносится 1,1*10в6 т солей.

Современные осадки Большого Соленого озера представлены разнообразными терригенными прибрежными отложениями в восточной части и оолитовыми и фекально-пеллетовыми песками и водорослевыми биостромами в прибрежных участках западной части. Известковые глины встречаются в более глубоководных участках. Оолитовые и пеллитовые пески и водорослевые биостромы состоят из почти чистых карбонатов кальция, тогда как глинистые осадки представляют собой смесь терригенного и карбонатного материалов.

Оолитовые и псевдооолитовые пески с хорошо выраженными знаками ряби слагают почти непрерывную полосу по краям западной части озера, простирающейся от берега до глубин 3,60 м. Эти осадки были изучены по 60 образцам, отобранным из 5 профилей, пройденных перпендикулярно береговой линии на расстояния 200—1760 м до глубин 1—1,80 м. Три профиля были пройдены с западной стороны острова Энтелоп, один — с южной стороны полуострова Промонтори, и один — с северной стороны северного окончания острова Стэнебери. Если не принимать во внимание переотложенные ооиды, которые встречались в профиле у полуострова Промонтори на расстоянии до 85 м от берега, можно установить, что размер ооидов зависит от степени подвижности воды и размера зародышей. Эти факты подтверждают данные Ирдли. Здесь встречаются три типа оолитовых осадков: 1) осадки, состоящие из ооидов, и зачаточные ооиды (не выделенные самостоятельно), 2) осадки, состоящие из смешанных ооидов, зачаточных ооидов и псевдоооидов, и 3) осадки, почти полностью состоящие из псевдоооидов (не имеющие каких-либо признаков истинных оолитов). В каждом профиле было установлено, что осадки третьего типа (существенно псевдоооидные) слагают самую удаленную от берега полосу; между этой полосой и берегом находится зона смешанных ооидов, зачаточных ооидов и псевдоооидов. В зависимости от степени подвижности вод полоса чисто оолитовых песков (включая нерасчлененные зоны ооидов и зачаточных ооидов) может простираться до волноприбойной зоны. Ирдли отмечал, что зародыши ооидов представлены терригенными минеральными зернами, главным образом кварцем и фекальными пеллитами соленоводных креветок. В свете данных Иллинга по Багамским банкам следовало бы выяснить: действительно ли все псевдоооиды представляют собой фекальные комочки или среди них присутствуют агрегаты какого-либо иного типа.

Скопления сине-зеленых колониальных водорослей занимают площадь около 256 км2 в западной акватории озера в виде прерывистой полосы, протягивающейся от берега до глубин 3,05—3,66 м. Водоросли образуют наиболее крупные скопления у восточного побережья. Мощность водорослевого слоя составляет 15 см; он подстилается оолитовыми песками мощностью 30,5 см, ниже которых залегают более прочные оолитовые глинистые пески, представляющие собой субстрат. Форма водорослевых колоний отражает мельчайшие детали поверхности субстрата. В разрезе водорослевые отложения состоят из чередующихся слоев пористых белых корок, образовавшихся, по-видимому, в результате непосредственного осаждения углекислого кальция водорослями и слоев обломочных осадков, сложенных обломками корок, ооидами, фекальными пеллетами, алевритовыми зернами и глинистым материалом. Анализ водорослевого материала показывает, что он состоит из арагонита (66,4%), доломита (11,8%), нерастворимого остатка из алевритовых, песчаных и глинистых частиц с фекальными комочками креветок (20%) и органического вещества (2%).

В известковистых глинах в центре озера содержится в среднем 30% карбонатов; только в 33 пробах из 200 содержание карбонатов было больше этой цифры и лишь в 10 пробах ниже 15%. В самой длинной пробе, взятой между островами Стэнсбери и Энтелоп (№ 4), были обнаружены следующие колебания содержания карбоната в зависимости от глубины: от 0 до 5,49 м — 42% углекислого кальция; от 5,49 до 8,53 м — 22%, от 8,53 м до 13,41 м (основание пробы) — 11%.

3. Озеро Солтон-Си, Южная Калифорния. Озеро Солтон-Си в южной части Калифорнии образовалось в 1905 г. во время наводнения и прорыва рукава в дельте реки Колорадо. Центр озера находится на 33°20' с. ш. Длина озера — 56 км, ширина — 16—24 км, площадь — около 1100 км2. Поверхность озера расположена ниже уровня моря на 71,14 м, а наиболее глубокие участки дна — на 85 м. Вода в озере, первоначально пресная, постепенно осолонялась и сейчас соленость ее составляет 33,68%, т. е. почти соответствует солености морской воды. Температура поверхностного слоя воды изменяется от 12° до 35,3° С (последняя величина была получена в августе 1954 г.) и с глубиной мало изменяется. На 10 июля 1954 г. температура воды у поверхности была 32° С, а в придонном слое на глубине 13,2 м — 29° С.

Озерные осадки представлены преимущественно терригенными разновидностями с низким содержанием карбонатов, особенно у побережья; однако в тех местах, где изобилуют известьвыделяющие ракообразные (Balanus amphitrite saltonensis), содержание карбонатов возрастает до 40—60%. С удалением от берега оно также увеличивается и достигает больших величин на участке накопления глин у северной оконечности озера. Помимо ракообразных имеются другие известьвыделяющие организмы — известковые фораминиферы; раковины этих организмов слабо корродированы в тех участках, где pH вод падает ниже 7,2, и интенсивно разъедены в участках с pH вод 7,0—6,8. Средняя величина pH приповерхностного слоя воды в центральных участках озера составляет 8,1—8,4, однако на мелководье с обильной растительностью pH максимально: 8,93. Минимальная величина pH придонных вод равна 7,34, а pH осадков обычно на 0,5—1,0 ниже этой величины.

Запас карбонатов можно рассчитать по их содержанию в озерных водах и осадках и сопоставлению с количеством привносимых карбонатов. Эти компоненты привносятся главным образом рекой Колорадо в виде растворов и суспензии, а также водами бассейна озера Солтон. Подсчитано, что в озерных осадках, отложенных за 50 лет (1905—1955), содержится 71,43*10в6 т углекислого кальция. В 1955 г. в растворенном виде в водах озера содержалось 1,874*10в6 т CaCO3. Таким образом, общий запас углекислого кальция равен 73,304-IO6 т. Эта цифра сопоставима с общим количеством привнесенного CaCO3 — 71,617*10в6 т, которое рассчитано на основании следующих данных: в растворенном виде водами реки Колорадо привнесено 29,21*10в6 т CaCO3; 30,86*10в6 т в виде суспензированных частиц (допуская, что содержание карбонатов составляет 10% от общего количества привнесенных суспендированных частиц) и 11,547*10в6 т дали воды бассейна Солтон из местных источников.

Б. Древние озерные отложения карбоната кальция.
К древним известнякам, образовавшимся в результате литификации озерных карбонатных осадков, относятся известняки неогенплейстоцена в грабене «долина Иордана — Мертвое море»; формаций Уосатч, Грин-Ривер, Юинта (ранний кайнозой) в центральной части Скалистых гор, формации Хорс-Спринг (ранний кайнозой) в южной части Невады и известняки Флагстафф (палеоцен) юга центральной части штата Юта, США; известняки верхней юры в горах Юра, Швейцария; триаса в долине Коннектикут и в Виргинии, США; группы Мабоу (каменноугольная система) в восточной части Новой Шотландии, Канада, и угленосных толщ (пенсильваний и пермь) в Пенсильвании и Западной Виргинии, США. Другие примеры приведены в работах Сорби, Кайе и Хатч и др.

1. Неоген-плейстоценовые отложения грабена «долина Иордан — Мертвое море». Эти отложения слагают комплекс, выполняющий рифтовую долину Среднего Востока. Рифтовая долина состоит из Северной Тивериадской долины и южной долины бассейна Мертвого моря, которые время от времени сообщались или изолировались одна от другой. Озерные отложения карбоната кальция составляют часть комплекса, выполняющего грабен; эти озерные отложения фациально замещаются и переслаиваются с предгорными красноцветными осадками и фангломератами, флювиальными и дельтовыми отложениями, базальтовыми потоками и туфами.

Известняки, образовавшиеся за счет древних озерных осадков в Тивериадском бассейне, представлены листоватыми белыми кальцилютитами, чисто оолитовыми породами, калькаренитами, состоящими почти нацело из обломков пелеципод, оолитовыми известняками, содержащими большое или подавляющее количество пресноводных гастропод, и кальцилютитами с этими же гастроподами. Близ Бейт-Шеана плейстоценовые отложения состоят из чередующихся слоев мелкозернистых белых и серых арагонитовых, кальцитовых и слабодоломитовых пород и местами включают пропластки гипса. Этот разрез сходен с типичными ритмическими плейстоценовыми отложениями бассейна Мертвого моря, а также с современными осадками этого озера; древние отложения, по-видимому, также отражают сезонные изменения климата.

Толща, заполняющая грабен бассейна Мертвого моря, включает перемежающиеся и клинообразно переслаивающиеся терригенные отложения и известняки, образовавшиеся за счет озерных известковых осадков. Возраст озерных известняков — от олигоцена до плейстоцена включительно; толща их состоит из трех ритмов мощностью более 4100 м. Базальный член каждого ритма представлен озерными отложениями, средняя часть — солоноватоводными отложениями и верхняя — осадками засушливого климата. Плейстоценовые отложения бассейна Мертвого моря разделяются на две формации. Нижняя формация Самра сложена оолитовыми известняками (вероятно, пресноводными), известковыми глинами, известковыми песчаниками и алевролитами, гипсами и конгломератами. Верхняя формация Лизан представлена ритмически чередующимися прослоями тонкослоистых светлоокрашенных арагонитовых и темноокрашенных кальцитовых мергелей, терригенными отложениями и гипсом. Предполагается, что эта ритмичность отложений отражает сезонные изменения климата, при этом в летние месяцы откладывались светлоокрашенные осадки, а в зимние — темноокрашенные. Согласно Лангозки, осадки формации Самра отлагались в мелком озере, воды которого были менее солеными, чем воды озера, где отложились осадки формации Лизан. Воды озера Лизан были высокосолоноватыми и солеными. Местами в осадках формации Самра встречается пресноводная фауна.

В течение неогена и плейстоцена, как и в настоящее время, грабен Мертвого моря представлял собой понижение в рельефе, в котором аккумулировались пресные воды, стекающие с окружающих гор. Пресноводные карбонатные осадки накапливались в центральной части озера, тогда как терригенные загружали его краевые участки. Арагонитовые слои каждого ритма, вероятно, накапливались в течение летних периодов побеления воды, происходившего в условиях интенсивного испарения, как это наблюдается в современном Мертвом море. Более темноокрашенные кальцитовые мергели накапливались при менее интенсивном испарении вод и, по-видимому, под воздействием сульфатредуцирующих бактерий таким образом, как это было описано в разделе «Превращение сернокислого кальция в кальцит в результате деятельности бактерий».

2. Эоценовая формация Грин-Ривер Вайоминга, Юты и Колорадо. В течение палеоцена и эоцена на территории Вайоминга, Юты и Колорадо в США существовали крупные озера, занимавшие один или несколько структурных бассейнов. Единое крупное озеро покрывало обширный участок (изменяющийся по размерам) бассейна Юинта площадью 23 000 км2. В этом бассейне залегают третичные озерные и связанные с ними флювиальные и аллювиально-пролювиальные отложения мощностью 3600 м. Флювиальные равнины и предгорные аллювиальные склоны, окружавшие озеро, образовывали непрерывную пограничную зону между озером и периферическими возвышенностями. Размеры озера и соленость его вод изменялись во времени: когда размеры озера уменьшались, соленость воды увеличивалась, а озерные осадки повсеместно перекрывались флювиальными отложениями; когда же размеры озера увеличивались, воды становились менее солеными и озеро заливали прежние флювиальные русла, причем отложения пограничной зоны перекрывались озерными осадками.

Для этой сложной толщи осадков были предложены различные стратиграфические схемы. Первоначально предполагалось, что формации Уосатч, Грин-Ривер и Юинта представляют собой индивидуальные литологические толщи, сложенные однотипными отложениями. Считали, что конгломератовые красноцветные аллювиально-пролювиальные отложения палеоценовой формации Уосатч — самые древние. Предполагали, что эти отложения повсюду сменяются средней толщей озерных отложений формации Грин-Ривер и верхней толщей флювиальных отложений формации Юинта, которые, как считали, залегают выше формации Грин-Ривер. Позднее было показано, что отложения этих трех толщ клинообразно переслаиваются, и поэтому под названиями формаций стали все больше подразумевать фации отложившиеся в трех главных обстановках, не учитывая их возрастного соотношения. Позднее одновозрастные «формации» скоррелировали по пластам вулканических туфов, выделив различные фации в пределах этих толщ. Фактически такой подход означает возврат к более раннему трехчленному делению на формации Уосатч, Грнн-Ривер и Юинта, хотя допускают, что каждая из этих толщ включает пограничные аллювиально-пролювиальные отложения, промежуточные флювиальные отложения и озерные осадки центральной части бассейна, а не только отложения какой-либо одной из этих обстановок.

Самые древние озерные карбонатные отложения представлены известняками без окаменелостей и «горючими сланцами», которые переслаиваются с более мощными флювиальными отложениями в верхней части палеоценовой формации Уосатч (в стратиграфическом понимании) в районе Сольдер-Саммит, Юта. Озеро в то время было относительно пресным, неглубоким и не характеризовалось вертикальной зональностью; оно изобиловало бентос-ной фауной. Границы его быстро перемещались по огромной территории. Углеводороды, отложенные в это время, были представлены в основном озокеритом — разновидностью с длинными парафиновыми цепочками; карбонаты представлены кальцитом; доломит отсутствует.

Формация Грин-Ривер (в фациальном или стратиграфическом понимании) сложена преимущественно озерными отложениями; благодаря тщательно проведенным исследованиям Бредли и других геологов эти отложения приняты за эталонные для сравнения с отложениями других крупных озер.

В центральной части бассейна Юинта формация Грин-Ривер сложена почти полностью озерными отложениями мощностью 2100 м; фациально они замещаются более крупнозернистыми осадками краевых участков бассейна. Нижняя часть формации Грин-Ривер включает ракушняковые известковые глины, водорослевые рифы (в виде отдельных рифов или групп рифов), водорослево-галечниковые пласты и остракодосодержащие и оолитовые известняки. Водоросли произрастали в изобилии и строили рифы, покрывающие обширные участки сглаженного дна озера. Эти рифы очень похожи на рифы в миоценовых озерных отложениях в долине Рейна, ФРГ; прибрежные фации карбонатных отложений сходны с современными отложениями западной части Большого Соленого озера, Юта. Озера изобиловали рыбой, моллюсками, ракообразными и водными личинками насекомых, а берега населяли черепахи, крокодилы, птицы, небольшие верблюды и мириады крылатых насекомых. Углеводороды в трещинах в озерных отложениях нижней части формации Грин-Ривер представлены альбертитом с конденсированными кольцевыми структурами.

Средняя часть формации Грин-Ривер включает «горючие сланцы» (более правильно их называть доломитовыми мергелями); это кремнистые карбонатные породы, сложенные кальцитом, доломитом, мелкозернистым кварцем, глинистым материалом и органическим веществом, здесь много галита, троны (Na2CO3*NaHCO3*2Н2О), шортита (Na2CO3*2СаСО3) и меньшие количества других солей и необычных аутигенных минералов — силикатов, боросиликатов, фторидов, фосфатов и сложных карбонатов. Среди других пород преобладают песчаники; на контакте с горючими сланцами они насыщены жидким гильсонитом — углеводородом, характерным для этой части формации. Очевидно, площадь озера сильно уменьшилась, сток вод прекратился, и они стали более солеными и химически стратифицированными. Придонные воды стали токсичными, и никакая придонная фауна не могла существовать, а любые близповерхностные организмы, попадавшие в эти воды, моментально гибли.

Верхняя часть формации Грин-Ривер состоит из пачек Парачут-Крик и Эвакуэйшин-Крик. Пачка Парачут-Крик — наиболее выраженная, широко распространенная и выдержанная толща данной формации. Она несет богатейшие и наиболее обширные залежи горючих сланцев, включающих «маркирующий горизонт красного дерева», хорошо известный пласт анальцимизированных туфов в восточной части бассейна Юинта. Мощность этой пачки 130—150 м. Здесь присутствуют также илистые мергели, глинистые сланцы, низкокачественные горючие сланцы, вулканические пеплы, ленточные доломитовые мергели, песчаники и известняки. Местами близ бывших границ озера встречаются тонкие пласты водорослевых известняков и скопления известняковых желваков. По всему разрезу мощностью во многие сотни метров характер осадков и углеводородов остается неизменным, что свидетельствует о существовании постоянных условий осадконакопления в озере. Обычно присутствует пирит; встречаются кальцит, доломит и нахколит. Озеро Грин-Ривер достигло в то время максимальных размеров, климат же становился снова более влажным и сток вод возобновлялся. Перекрывающие отложения пачки Эвакуэйшин-Крик мощностью 180— 260 м представлены более терригенными осадками — слоистыми глинистыми сланцами, глинисто-мергелистыми породами, мергелями, алевролитами и песчаниками; горючие сланцы встречаются редко. Накопление последних пластов формации Грин-Ривер сопровождалось усилением вулканической деятельности.

Раньше считали, что озерные отложения формации Юинта принадлежат формации Грин-Ривер; однако на основании стратиграфических соотношений этих отложений и их положения выше характерных туфовых пластов они снова были отнесены к формации Юинта. Эти отложения состоят из типичных озерных осадков, названных «соленоводными фациями», которые по простиранию сменяются характерными флювиальными осадками формации Юинта восточнее Грин-Ривер. В соленоводных фациях карбонатов содержится больше, чем в подстилающих отложениях. Кроме того, здесь имеются карбонаты кальция, магния и натрия, магниевый силикат — сепиолит, многочисленные друзовые полости и много кремнезема. Углеводороды представлены ароматическими соединениями и более нафтеновой разновидностью — вурцилитом с большим содержанием серы и азота. Очевидно, озеро снова обмелело и становилось все более застойным и соленым; в конце концов оно исчезло совсем.

3. Формация Хорс-Спрингс в южной части Невады. Формация Xopc-Спрингс (ранний кайнозой) на юге Невады представлена комплексом озерных отложений мощностью 320—830 м, которые включают известняки, доломиты, магнезиты, глины, алевролиты, песчаники и вулканические пеплы. Значительную часть ее слагают светлоокрашенные известняки. Близ Логан-Уош известняки достигают мощности 155 м и состоят из пластов толщиной 18—60 см. Более толстоплитчатые пористые среднезернистые известняки чередуются с тонкими полосчатыми прослоями; плоскости напластования имеют неровную бугристую поверхность. Известняки сложены почти чистым кальцитом; анализами установлены только следы магния. В бассейне Уайт мощность известняков 185 м. Они подстилаются толщей гипсоносных отложений мощностью 90 м и перекрываются 185-м толщей пород — белыми песчаниками, тонкослоистыми магнезитами, вулканическими туфами и известковистыми глинами с колеманитом.

4. Известняки Флагстафф юга центральной части Юты
. Известняки Флагстафф (палеоцен) образуют покров плато Уосатч на юге центральной части Юты, США. В типичном проявлении этих пород на Флагстафф-Пик их сохранившаяся мощность составляет 60 м. На Феррон-Маунтин и близ Сейдж-Флат мощность формации 150 м и максимальная 450 м в других участках плато Уосатч. Западнее, на плато Ганнисон максимальная мощность известняков 285 м. Известняки Флагстафф залегают почти горизонтально, покрывая крупные участки плато Уосатч; они повсеместно рассечены и хорошо обнажены в крутых ущельях у гребня плато. Однако вдоль его западного края они падают на запад, слагая моноклиналь Уосатч, а у западного края долины Санпете обнажаются отложения перекрывающей формации Грин-Ривер.

На плато Уосатч известняки Флагстафф разделены на две толщи: нижнюю, сложенную синевато-серыми глинистыми сланцами с тонкими прослоями известняков, и верхнюю, представленную массивными белыми известняками, немногочисленными слоями глинистых сланцев и русловых песчаников, включениями гипса и местами — кремнистыми породами. На плато Ганнисон среди этих отложений выделено до пяти отдельных толщ.

Площадь озера, в котором отложились известняки Флагстафф, вероятно, изменялась от 7158 км2 до 10 240 км2. Наблюдалось три стадии в истории озера; максимальный разлив его приходится на среднюю стадию. В последнюю стадию озеро обмелело и оставалось мелким вплоть до полного усыхания.

5. Верхнеюрские отложения гор Юра, Швейцария. Пурбекские отложения (самые верхи юры) гор Юра в Швейцарии включают озерные известняки, представленные мелкозернистыми компактными породами с обильными остатками остракод и (или) харовых водорослей. В большей части озерных известняков присутствуют терригенные зерна кварца. Мощность собственно Пурбекских отложений редко превышает 20 м и во многих местах равна только 5—10 м. Базальные отложения представлены гипсоносными мергелистыми глинами на северо-западе и доломитами на юго-востоке, что указывает на северо-западное положение берега моря. Средняя часть Пурбекской толщи состоит из двух выклинивающихся пластов озерных известняков, разделенных тонким (1—2 м) слоем морских отложений. Верхний пласт озерных известняков обычно перекрывается толщей морских известняков, слагающих верхнюю часть Пурбекских отложений, за исключением мест, размытых в предмеловое время. Эти юрские озерные известняки отложились не в крупных внутриконтинентальных бассейнах, как описанные выше, а в мелких озерах на прибрежных низменностях. Поэтому по топографическому положению они более близки к угленосным толщам, чем к известнякам, отложенным в крупных озерах внутриконтинентальных структурных бассейнов.

6. Триасовые отложения долины Коннектикута и Виргинии. Мощная толща триасовых отложений центральной и южной частей Коннектикута, сложенная преимущественно песчаниками и конгломератами с тремя комплексами базальтовых потоков, включает тонкие пласты озерных известняков, которые обнажаются только в четырех местах. Распространение и стратиграфические зависимости этих известняков точно не установлены. Они встречаются в средней части триасовой толщи; в трех разрезах известняки переслаиваются с породами нижнего лавового комплекса, тогда как в четвертом они перекрывают средний лавовый поток. В двух местах мощность известняков составляет всего 30—60 см; в другом — их мощность равна 4 м, а максимальная мощность достигает 8 м. Карбонатные породы содержат 7—17% нерастворимой терригенной примеси, состоящей из зерен кварца и полевых шпатов; иногда известняки включают водорослевые биогермы. В одном проявлении в известняках встречается несколько прослоев с мелкими знаками ряби (Сендерс, личные наблюдения), здесь также найдены многочисленные небольшие полости, пустотелые или заполненные белыми и желтоватыми кристаллами кальцита или красноватыми агрегатами окислов железа. Никаких оолитов в триасовых озерных известняках Коннектикута обнаружено не было, хотя они и встречаются в триасовых отложениях Виргинии.

7. Группа Мабоу (каменноугольная система), восточная часть Новой Шотландии, Канада. На острове Кейп-Бретон в восточной части Новой Шотландии в Канаде развиты формации Кансо и Эмери-Брук — мелкозернистые серые фации группы Мабоу (средний отдел каменноугольной системы), включающие озерные известняки. Максимальная мощность формации Кансо 430—770 м. Карбонатные породы составляют только незначительную часть разреза. Они представлены: а) тонкими пластами оолитовых известняков, обнаруженных в разрезах Брод-Ков, Эйнсли-Пойнт и Кейп-Дофин; б) ракушечниками (грубодетритусовыми рыхлыми карбонатными породами, coquina), сложенными обломками раковин пресноводной мидии Carbonicola, вскрытыми в разрезе у залива Св. Лаврентия, и в) доломитами с буроватой поверхностью выветривания с местными водорослевыми постройками, вскрытыми во многих разрезах. Формация Эмери-Брук включает лишь тонкие пласты кальцилютита.

Согласно Бельту, водорослевые колонии и корочки указывают на то, что максимальная глубина озера Кансо была 10 м, тогда как инкрустирующие водорослевые колонии свидетельствуют о глубине около 15 м.

Эти среднекаменноугольные озерные отложения латерально сменяются мелкозернистыми терригенными флювиальными фациями, которые в свою очередь замещаются крупнозернистыми отложениями пограничной зоны бассейна — фангломератами. Это распределение фаций аналогично кайнозойским отложениям грабена «долина Иордан — Мертвое море», отложениям формации Грин-Ривер Скалистых гор в США и триасовым отложениям восточной части США.

8. Угленосные толщи (пенсилъваний и пермь) в Пенсильвании и Западной Виргинии. Озерные известняки известны в пенсильванских циклотемах на севере центральной части США. Морские известняки встречаются в Иллинойсе и только в нескольких местах в Пенсильвании; в большинстве районов Пенсильвании морские известняки отсутствуют. Озерные известняки («известняки в подугольных глинах») встречаются в 3-й пачке первичной десятичленной циклотемы, тогда как морские известняки — в 7-й пачке. Озерные известняки встречаются в виде рассеянных желваков в глине или отдельных пластов; в Иллинойсе они обычно не содержат окаменелостей, за исключением водорослей.

Озерные известняки встречаются в западной части Пенсильвании в двух самых верхних формациях серии Аллегани (пенсильваний) — Киттаннинг (нижняя) и Фрипорт (верхняя). Известняки наиболее широко развиты в верхней части формации Киттаннинг (пачка К/4 по Ферму и Уильямсу) и в средней части формации Фрипорт (пачка F2), где они занимают место морских известняков, присутствующих в аналогичной толще формации Киттаннинг (пачка К2). Наиболее распространенная разновидность известняков представлена желваковым кальцилютитом; содержание нерастворимого остатка изменяется от 5 до 50%, составляя в среднем 30%. Среди ископаемых организмов встречаются пресноводные гастроподы, остракоды, редкие пелециподы и споры. Определения редких элементов показали, что в озерных известняках бора содержится 0,003—0,009%, чаще всего 0,0075—0,008%, тогда как в морских известняках этой же толщи 0,0133—0,12% (чаще всего 0,02—0,03%). Галлия, напротив, больше в озерных известняках (0,0025—0,011%), чем в морских (0,0003—0,004%).

Озерные известняки широко развиты также в северо-восточной половине полосы распространения отложений группы Дункард (пермь) в юго-западной части Пенсильвании и северной части Западной Виргинии, где они ассоциируют с каменными углями. Циклотемы нижней части группы Дункард включают одиннадцать пачек. Известняки встречаются ниже каменного угля и переслаиваются с ним (пачка 2), а кроме того, залегают как фациальные эквиваленты двух пластов аргиллитов в верхних частях циклотем (пачки 9 и 10). Известняки образуют крайне невыдержанные прослои локального распространения.

Озера, в которых откладывались известняки, ассоциирующиеся с угленосными толщами, занимали прибрежные (приморские) низменности, а не межгорные структурные бассейны.

Отложения потоков и конусов выноса, состоящие из переотложенных частиц известняка. Отложения потоков и конусов выноса, состоящие из переотложенных частиц известняка, встречаются в тех местах, где коренные известняки подвергались интенсивной эрозии в условиях отсутствия сплошного почвенного покрова. Эти осадки в основном отлагаются на тектонически опущенном блоке, когда соседний блок, сложенный известняками, подвергается прерывистому воздыманию. Известняковые обломки не выдерживают сильной абразии; обычно они накапливаются вблизи источника сноса и только в редких случаях выдерживают более одного или двух циклов эрозии и переотложения. Ниже приведен один пример современных отложений и ряд примеров древних отложений этого типа.

А. Современные отложения потоков, состоящие из переотложенных частиц известняка. Современные потоки, дренирующие горы Арбакл в Оклахоме, где широко развиты скальные известняки, имеют небольшие размеры и обычно несут мало твердого материала, исключая периоды паводков; однако паводковые отложения сходны с пенсильванскими галечниково-извест-няковыми конгломератами. Во время паводков эти небольшие речки превращаются в мощные стремительные потоки, которые переносят одновременно песок, гальки и глыбы. Эти потоки быстро ослабевают и оставляют плохосортированные осадки, сходные в стуктурном отношении с выходящими поблизости древними конгломератами. Казалось бы, грубозернистые пере-отложенные обломки известняка должны свидетельствовать о сильно расчлененном рельефе района источника, однако паводковые отложения Оклахомы образуются на территории, где превышения рельефа составляют менее 60 м.

Б. Древние известковые аллювиальные отложения конусов выноса. В геологической летописи зафиксированы многочисленные примеры известковых аллювиальных отложений конусов выноса. Здесь приводится несколько примеров таких образований — миоценовые отложения грабена «долина Иордан — Мертвое море», Овертонские фангломераты (третичные?) южной части Невады в США, верхнемеловые отложения Юты в США; триасовые — в южном Девоне в Англии и в Нью-Йорке, Нью-Джерси, Пенсильвании и Мэриленде в США, пенсильванские отложения гор Арбакл и бассейна Ардмор в Оклахоме, США, и формация Бонавантюр (миссисипий) в восточной части полуострова Гаспе в Канаде.

1. Миоценовые отложения грабена «долина Иордан — Мертвое море», Израиль. Эти отложения включают фангломераты с гальками и валунами известняка. Известняковые обломки, лежащие вдоль сбросового уступа близ края рифтовой долины в северной части Израиля, образовались за счет местных меловых пород; здесь также встречаются глыбы базальта, образовавшиеся за счет местных потоков.

2. Овертонские фангломераты (третичные?) в южной части Невады. Эти фангломераты сложены крупными валунами известняка и песчинками, сцементированными карбонатом кальция. Мощность формации резко изменяется от 6 до 920 м. Верхняя пачка представляет собой единый мощный слой, названный «известняковым фангломератом», мощность которого в Овертон-Уош 65 м, а в Уибер-Уош 145 м; нижележащие отложения включают переслаивающиеся песчаники и известняковые конгломераты. Подсчет галек близ Овертона указывает на содержание 70—90% обломков известняка, 5—20% обломков песчаников и 0—10% — кремневых обломков; размеры обломков самые разнообразные. Некоторые слои включают обломки со средним размером менее 7 см и изредка — с максимальным — до 25 см. В Каолин-Уош встречается много обломков до 12 см и до 75 см. В Логан-Уош размер обломков от 10 до 60 см и часто достигает 91 см. Здесь имеется один слой мощностью, равной диаметру только одного валуна, который прослеживается на 0,8 км по простиранию и падению; в этом слое валуны тесно уложены вместе. Близ Мадди-Крик часто встречаются блоки известняка диаметром 6 м. Примерно в 3,2 км севернее Мадди-Крик находится выход известняков Кзйбаб (пермь) длиной 0,5 км; в 6,4 км южнее этого места можно встретить скопления обломков палеозойских известняков, которые слагают толщу длиной по меньшей мере 550 м и мощностью около 90 м. Ориентировка плоских галек указывает на транспортировку из участков, расположенных близ Логан-Уош, западнее и юго-западнее него. В нижних частях формации Овертонских фангломератов в изобилии присутствуют обломки пород более молодых формаций — юрских песчаников и пород формации Манкопи (нижний триас); в верхней части формации Овертон преобладают обломки пород более древних формаций — известняков Кэйбаб, миссисипия и девона. Все эти обломки привнесены с поднимающегося надвига Глендейл. Этот надвиг перекрыл предгорные склоны, на которых накопились фангломераты. В конце концов, после прекращения движения надвига большая часть этих же обломочных осадков оказалась перекрытой и погребенной под его фронтальной частью. Следовательно, овертонские фангломераты представляют собой типичный пример «надвиговых конгломератов». Эти конгломераты служат эталоном, предложенным для объяснения природы многих морских известняковых галечниковых алевролитов, которые встречаются в геосинклинальных участках и рассматриваются ниже в одном из разделов.

3. Формация Прайс-Ривер (группа Месаверде верхнего мела) центральной части Юты. Эта формация залегает близ южной части гор Уосатч и включает известняковые галечниковые и валунные конгломераты, которые образовались за счет палеозойских песчаников и известняков, обнаженных в горах, расположенных западнее. Формация Прайс-Ривер представлена отложениями предгорных фаций, постепенно сменяющимися в восточном направлении внутриконтинентальными пойменными, лагунными, литоральными морскими и, наконец, типично морскими отложениями. Петрографическое изучение Фридменом образцов конгломератов показало, что они сложены обломками известняков (65%), зернами кварца (20%), обломками кремнистых пород (10%) и метакварцитов (5%). Содержание известняковых обломков на восток резко уменьшается, содержание же кремнистых обломков соответственно увеличивается. Во внутриконтинентальных пойменных осадках карбонатные зерна встречаются спорадически или отсутствуют.

4. Триасовые отложения южного девона в Англии. Эти отложения включают местные скопления известнякового щебня. Обломки образовались за счет известняков Плимут (средний девон). Хорошие обнажения имеются в береговых обрывах у Тейгнмут и Петит-Тор северо-восточнее Торквен. Фангломераты сложены светлоокрашенными обломками карбонатных пород, помещенными в мелкозернистую основную массу из красного ила (показано Сендерсу Лемингом во время экскурсии в июле 1954 г.).

5. Триасовые конгломераты северо-западной окраины полосы отложений бассейна Ньюарк в Нью-Йорке, Нью-Джерси, Пенсильвании и Мэриленде. Эти конгломераты включают скопления известняковых галек и валунов. Обломки известняка и доломита, образованные за счет близлежащих нижнепалеозойских (кембрийских и ордовикских) карбонатных пород, присутствуют в переменных количествах в пограничных фангломератах. Эти осадки были отложены на аллювиальных конусах выноса короткими бурными потоками, которые стекали на юго-восток в опускавшийся бассейн Ньюарк с периодически воздымавшегося соседнего блока. В некоторых участках содержание обломков карбонатных пород может превышать 95 %, тогда как в соседних участках они могут отсутствовать.

Согласно описаниям и геологической карте Карлстона, обломки карбонатных пород имеют менее округлую форму, чем ассоциирующиеся обломки кварцитов и песчаников. Крупнозернистые отложения, включающие обломки карбонатных пород, простираются на более короткие расстояния от границы бассейна, чем отложения с обломками кварцитов.

Карбонатные конгломераты и брекчии, называемые «Потомакским мрамором», приурочены к северо-западной окраине бассейна Ньюарк и простираются с северо-востока от реки Гудзон на юго-запад до реки Потомак. Самое крайнее северо-восточное обнажение находится севернее Стони-Пойнт в штате Нью-Йорк. Брекчии, состоящие почти полностью из угловатых глыб и валунов карбонатных пород диаметром до 1,25 м обнажаются между Ладентауном и Уисли-Чапел в округе Рокленд, Нью-Йорк, в 6,4—12,8 км юго-западнее Стони-Пойнт.

Напротив, в полосе распространения триасовых пород в долине Коннектикут гальки карбонатных пород неизвестны. Большая часть галек этой полосы была принесена с востока из района, где карбонатные породы редки. Исключение составляет пласт конгломерата близ верхней границы формации Шуттл-Мидоу, который обнажается на хребте Солтонстол в округе Ист-Хейвен в Коннектикуте в месте пересечения хребта просекой (Route) 1. Почти все гальки в этом пласте состоят из неизвестковых пород, 90% галек представлено кварцитами, гранитами и крупными кристаллами полевых шпатов и около 5% галек карбонатными породами неизвестного источника (Сендерс, личные наблюдения).

6. Конгломераты Коллингс-Рэнч (пенсилъваний в горах Арбакл в Оклахоме). Эти конгломераты представляют собой отложения известняковых валунов мощностью не менее 800 м и, вероятно, до 925 м. Это наиболее мощная и грубообломочная единая залежь, образовавшаяся при воздымании гор Арбакл. Обломки представлены валунами и гальками мелкозернистых доломитовых известняков, пелитовых, водорослевых или строматолитовых известняков и оолитовых известняков группы Арбакл (кембрий и ордовик). С более древними формациями конгломераты Коллингс-Рэнч контактируют по тектоническим разломам. Однако на одном участке оказалось возможным установить, что большей частью (если не полностью) эти конгломераты отлагались вплоть до стадии затухания тектонических подвижек.

Пенсильванские конгломераты бассейна Ардмор в Оклахоме сложены гальками, состоящими преимущественно из известняков и кремнистых пород (99%). Известняковые гальки приурочены к пограничной зоне бассейна шириной 4,8—6,4 км. Вне этой зоны содержание известняковых галек резко уменьшается, и в конгломератах, расположенных ближе к центральной части бассейна, присутствуют только обломки кремнистых пород. В тех местах, где по краям бассейна установлены разломы, конгломераты встречаются на одном или нескольких стратиграфических уровнях; вероятно, все пенсильванские конгломераты бассейна Ардмор образовались у подножия обрывов, обусловленных окаймляющими бассейн разломами.

7. Формация Бонавантюр (миссисипий) в восточной части полуострова Гаспе в Канаде. Эта формация сложена преимущественно крупнозернистыми красноцветными песчаниками. Однако на северо-западной стороне острова Бонавантюр напротив Персе встречаются многочисленные прослои известняковых галечниковых конгломератов. Эти обломки образовались за счет мелкозернистых верхнеордовикских известняков, которые встречаются поблизости на берегу материка. Обломки известняка обычно имеют правильную округлую форму и размеры от 3 до 15 см. Около 2% галек представлено молочно-белым кварцем; изредка встречаются гальки выветрелых изверженных пород (Сендерс, личные наблюдения). Современные пляжные галечники, залегающие по соседству с этими конгломератами, состоят из известняковых галек, извлеченных из коренных пород и подвергающихся дальнейшему окатыванию волнами.





Яндекс.Метрика