30.04.2018

Карбонатные отложения открытого моря


В обстановках открытого моря также накапливаются специфические комплексы карбонатных отложений как с примесью, так и без примеси терригенных осадков подобно рассмотренным мелководным и прибрежным отложениям.

Под обстановкой «открытого моря» мы понимаем удаленные от суши мелководные или глубоководные участки моря. В мелководных участках открытого моря накопление осадков контролируется исключительно степенью удаленности от суши; здесь возможны лишь процессы вертикального осаждения осадков. В глубоководных участках существенную роль может играть гравитационное смещение осадков вниз по подводным склонам. В тех местах, где возможно такое гравитационное оползание осадков, могут иметь место осадочные процессы двух типов — вертикальное осаждение и горизонтальное перемещение осадков; однако при отсутствии бокового гравитационного смещения отложений даже в глубоких морях происходит только вертикальное осаждение материала.

Как в результате вертикального осаждения материала, так и комбинированного вертикального осаждения и бокового перемещения могут образовываться чистые отложения углекислого кальция и (или) смешанные отложения известкового и неизвесткового терригенного материалов. Ниже описываются вначале чистые карбонатные отложения, а после них — смешанные.

Если прибрежные карбонатные отложения обычно характеризуются симметричной или несимметричной ритмической последовательностью, которая включает отложения многих лито логических типов, то для известковых отложений открытого моря обычно характерно более простое чередование пластов, представленных обычно только двумя литологическими разностями и редко — большим количеством типов.

Чистые карбонатные отложения обстановок открытого моря. Такие отложения могут накопиться в результате только вертикального осаждения планктонных организмов (пелагические отложения), либо совместного воздействия нормального осадочного процесса и бокового смещения осадков в результате гравитационного оползания, если перемещенный осадок представлен чистым углекислым кальцием.

А. Пелагические карбонатные отложения. Отложения этого типа сложены раковинами планктонных беспозвоночных организмов или растений и остатками плавающих организмов, опустившихся на дно. В небольших количествах могут присутствовать бентосные организмы; однако, если этих организмов много, термин пелагический не будет соответствовать действительности. Для пелагических обстановок характерна низкая скорость накопления осадков; скорость накопления карбонатного материала, слагающего послеледниковые современные глубоководные осадки в экваториальной зоне Атлантического океана, составляет 1,34 г/см2/1000 лет. Большая скорость накопления 2,80 г/см2/1000 лет была определена для плейстоценовых ледниковых осадков этого же района. Поэтому значительные геологические периоды времени могут быть зафиксированы толщей пелагических отложений мощностью всего несколько метров.

К пелагическим карбонатным отложениям относятся: современные глубоководные зоогенные илы; современные шельфовые осадки в участках, где нет привноса терригенного материала; юрские известняки с Aptychus в Альпах и Карпатах; мелы мелового периода в северо-западной части Европы и в некоторых районах США; меловые известняки в некоторых местах Швейцарских Альп и известняки Монтпилиер (эоцен-миоцен) на Ямайке.

Современные глубоководные зоогенные илы сложены раковинами фораминифер, птеропод и кокколитов. Впервые эти отложения были установлены и всесторонне изучены во время экспедиции «Челенджера». Большинство фотографий и описаний «ила», опубликованных в работах этой экспедиции, были сделаны с отмученных образцов, которые содержали только органогенные остатки; поэтому эти сообщения способствовали созданию ложного представления о содержании и разновидностях других компонентов ила. Более позднее систематическое описание современных осадков Тихого океана и обоснованные их классификации приводятся в работе Ривилли. В соответствии с классификацией Ривилли пелагические осадки называются зоогенным илом в том случае, если в них отсутствует примесь терригенного материала и содержится более 30% органогенных остатков; известковые зоогенные илы содержат более 30% углекислого кальция. Роджерс дал ценную сводку по распределению современных глубоководных известковых отложений.

Верхнеюрские отложения серии Шорштин зоны пеннинского тектонического останца в центральных Карпатах в Польше состоят из чередующихся пластов пелагических и неритовых чистых известняков. Нижнетитонские отложения включают в основании красные известняки с Calpionella мощностью 2—3 м и перекрывающие белые известняки с Calpionella мощностью

4—11 м. В обоих известняках встречаются микроскопические остатки водорослей Globochaetes. Среднетитонские известняки мощностью 6,2—8 м содержат неритовую фауну брахиопод и криноидей. Верхнетитонские отложения включают известняки мощностью 0,6—2 м с криноидеями и Aptychus.

Известняки с Aptychus в Альпах также представляют собой хороший пример пелагических карбонатных отложений.

Меловые отложения мелового возраста в северо-западной части Европы слагают толщу мощностью 330—450 м. Эти характерные отложения состоят почти полностью из кальцита (98%) и включают незначительную примесь глинистых минералов, кварца и магнезиального карбоната. Впервые они были детально изучены Сорби и Гюксли, выводы которых были подтверждены современными методами прокрашивания. Блэк и Барнс применили центрифугу для выделения мела по размеру зерен и установили, что диаметр органических остатков изменяется от менее 1,0 до 0,001 мм. Очень мало материала содержится во фракции 1,0—0,1 мм; во фракции 0,1—01 мм содержатся следующие компоненты (в порядке уменьшения размера): кальцитовые призмы из внешнего слоя раковин Inoceramus, фораминиферы и обломки различных раковин. Однако основная мелкозернистая масса мела состоит из кокколитов (coccoliths) (частично из клеточных мембран одноклеточных известковых водорослей) и представлена фракцией 0,01—0,001 мм. Агрегатов частиц кокколитов больше всего во фракции менее 0,006 мм; эти агрегаты обычно разламываются на отдельные частицы кокколитов с наименьшим диаметром, равным 0,001 мм.

Некоторые геологи сопоставляли мел с современными глубоководными глобигериновыми зоогенными илами по наличию фораминифер и предполагали, что мел представляет собой древний глубоководный осадок; однако результаты экологических исследований гастропод, губок, морских ежей и бентосных фораминифер заставляют предполагать, что меловые осадки отлагались на глубине 200—800 м. Так называемые «твердые мелы» содержат больше остатков раковин, имевших первоначально арагонитовый состав и обитавших в мелководной обстановке. В Лондонско-Парижском бассейне твердые мелы наиболее распространены по окраинам; эти мелы по простиранию сменяются мелководными биогенно-детритусовыми известняками и песчаниками. Более глубоководные мягкие мелы приурочены к центральной части бассейна.

Мелы лучше всего рассматривать как чистые пелагические отложения, специфические особенности которых обусловлены 1) обилием кальцитовых остатков организмов, особенно кокколитов, 2) отсутствием арагонитовых остатков организмов, 3) отсутствием примеси терригенного материала и 4) отсутствием боковых гравитационных смещений осадка во время его накопления. Обычно мелы не рассматривают как отложения, образовавшиеся в особенно глубоководных обстановках.

Мелы мелового периода в Алабаме, Миссисипи, Техасе и Канзасе в США представляют типичный пример несомненно мелководных мелов; они подстилаются, перекрываются и сменяются по простиранию прибрежноморскими терригенными отложениями.

Гельветские отложения верхнего мела в Верхней Савойе во Франции включают толщу мощностью 145 м, сложенную белыми полулитографскими известняками и слабо мергелистыми и мелководными породами. Органические остатки этих пелагических отложений представлены большим количеством раковин планктонных фораминифер Globigerina и Globotruncana и меньшими количествами призм Inoceramus, остатков планктонных крино-идей и остракод и некоторых бентосных организмов.

Фация Монтпилиер «известняков Уайт» (средний эоцен — нижний миоцен) Ямайки сложена слоистыми мелами, обычно включающими кремневые желваки, или тонкокристаллическими глобигеринидовыми известняками, которые представляют собой осадки открытого моря близ мелководной банки Кларендон, описание которой приведено выше. На северном склоне гор Пальмира-Хиллс обнажается толща известняков Монтпилиер мощностью более 300 м.

Послеюрские пелагические известняки заметно отличаются от более древних пелагических отложений благодаря пышному расцвету в меловой период таких известковых фораминифер, как глобигерины, и их постоянному обилию в морях с мелового до настоящего времени.

Б. Комплексы пелагических и гравитационно-перемещенных чистых карбонатных отложений. Комплексы таких отложений встречаются только в тех местах, где обстановка открытого моря была достаточно глубокой для того, чтобы произошло гравитационное смещение чистых карбонатных осадков с изолированной мелководной морской банки. Гравитационное смещение может произойти в результате оползания, осыпания, деятельности мутьевых потоков и флюидизированных слоев песка; все эти процессы приводят к почти мгйовенному накоплению осадков в результате переноса материала из мелководной обстановки в глубоководные участки погребения. Скорость накопления осадков путем гравитационного перемещения материала может быть очень большой; пласты мощностью 1—3 м (обычно встречаются менее мощные пласты и редко — более мощные) образуются в течение нескольких минут или часов. Следовательно, средняя скорость осаждения зависит от частоты смещения масс осадка и объема этих масс; средняя скорость осадконакопления может превышать 1 см/год.

Объем «мелкозернистого» гравитационно-смещенного осадка, который переносится в виде суспензии мутьевым потоком, может превышать объем «крупнозернистого» осадка, который обычно связывается с этим механизмом осадконакопления. Следует всякий раз пытаться выявить различия между мелкозернистым гравитационно-перемещенным осадком (процессом бокового смещения) и мелкозернистым пелагическим осадком (процесс вертикального осаждения). В таких случаях наибольшую пользу принесет фаунистический критерий.

Примеры комбинированных пелагических и гравитационно-перемещенных чистых карбонатных отложений известны среди современных осадков Бермудского порога, впадины Тонг на Багамских банках и в южной части абиссальной равнины Хаттерас. Древние образования этого типа представлены некоторыми третичными отложениями Италии и известковыми юрскими флишами в польской части Карпат и Швейцарских Альпах.

Бермудским порогом называют крутые подводные склоны, которые окружают Бермудские острова и спускаются в прилегающие глубоководные участки от мелководной платформы, несущей эти острова. Фридмен изучил пробы современных и плейстоценовых карбонатных отложений, отобранных сотрудниками геологической Ламонтской обсерватории. Отложения на пороге почти аналогичны прибрежным осадкам, но в отличие от них характеризуются хорошо выраженной градационной слоистостью (graded bedding). Нижние части пластов с градационной слоистостью сложены песками, включающими типичные прибрежные скелетные обломки; эти осадки состоят из арагонита и высокомагнезиального и низкомагнезиального кальцитов. Верхние части пластов представлены алевритом или частицами «илистой» фракции, которые почти полностью состоят из низкомагнезиального кальцита. Неизвестно, чем обусловлен такой состав верхних частей пластов: условиями ли образования или гранулярным составом, или диагенетическими изменениями. Образование пластов с градационной слоистостью связывалось с деятельностью мутьевых потоков. В некоторых глубоководных осадках Бермудского порога присутствуют Globigerina или Orbulina, которые частично были привнесены с окраин Бермудского поднятия мутьевыми потоками, переместившими осадки вниз по склону; но они могли быть отложены и в результате вертикального осаждения раковин в спокойные периоды перед отложением следующего пласта с градационной слоистостью. Следовательно, генезис карбонатных отложений Бермудского порога сводится к двум противоположным осадочным процессам: 1) боковому гравитационному перемещению осадка мутьевыми потоками и 2) вертикальному осаждению пелагических осадков.

На Большой Багамской банке выделяется открытый к морю залив Тонгоф-Ошен — узкий канал глубиной более 2000 м (фиг. 11). Смыкающиеся каналы Норт-Ист-Провиденс и Норт-Уэст-Провиденс и залива Тонг образуют систему подводных каньонов. Очень крутые скальные борта каньонов сложены третичными и меловыми осадочными породами. Дно залива Тонг-оф-Ошен покрыто карбонатными отложениями, включающими пласты с хорошо выраженной градационной слоистостью, содержащими перенесенные мелководные организмы. В этом отношении залив Тонг сходен со многими другими глубоководными участками морей, которые примыкают к крутым склонам и соседствуют с мелководными зонами.

Прибрежные карбонатные обломки сначала отлагались по краям обрыва, окружающего Багамские банки, а потом под действием силы тяжести были смещены в боковых направлениях, вероятно, мутьевыми потоками. Осадки наряду с органогенным карбонатным материалом включают ооиды; эти частицы имеют худшую сортировку, а градационная слоистость их выражена более слабо, чем в терригенных отложениях мутьевых потоков, встречающихся на абиссальных равнинах других океанических районов. Эта особенность отложений связывалась с небольшими размерами залива Тонг, которые не обеспечивают соответствующей сортировки материала при его боковой транспортировке, и с большим разнообразием биогенного детритуса, представленного пластинками Halimeda, птероподами и фораминиферами, которые резко отличаются по форме и вследствие этого по характеру переноса в воде. Кроме того, эти отложения, особенно близ кровли, имеют более крупнозернистый состав, чем осадки терригенных мутьевых потоков.

Образцы осадков из залива Тонг, предоставленные Фридмену Руснаком, являли собой мелкозернистые плохосортированные органогенные пески, часть которых содержала интерстициальный известковый ил. Мелкозернистые верхние части пластов с градационной слоистостью обычно включают глубоководную морскую фауну — птеропод и Globigerina. Возраст изученных карбонатных отложений — от позднеплейстоценового до современного (от 25 000 до 800 лет). В течение всего этого периода, вероятно, действовали мутьевые потоки. Эти отложения содержат 30—60% высокомагнезиального кальцита, что превышает количество этого минерала в одновозрастных мелководных осадках Багамских банок.

Верхняя часть мощностью 80 см образца А 167-49 (коллекция Ламонтской геологической обсерватории) со дна залива Тонг сложена известковым илом с тонкими песчанистыми прослоями, за ней следует слой песка 30 см и далее слой известкового ила 260 см. В этом и других образцах из канала Норт-Ист-Провиденс известковый ил состоит из алевритовых и пелитовых известковых частиц, планктонных фораминифер, кокколитов и мельчайших известковых пластинок, выделенных протистами. Известковые илы содержат марказит и гидротроилит; цвет их меняется от светло-бурого до зеленосерого. Песчанистые осадки сложены преимущественно раковинами планктонных фораминифер или мелководными органогенными частицами.
В южной части абиссальной равнины Хаттерас известковые мутьевые отложения, привнесенные с Багамских банок, переслаиваются с глубоководными известковыми зоогенными илами.

Третичные отложения Италии местами включают известняки с градационной слоистостью. К таким известнякам относятся эоценовые известняки северной части Апуанских Альп, миоценовые известняки на шоссе 80 севернее массива Гран-Сассо-д’Италия и раннеолигоценовые нуммулитовые брекчии в Тоскане.

Верхнеюрские (мальмские) отложения тектонического покрова Моркль и автохтонных хребтов в Верхней Савойе, Франция, включают темные пиритсодержащие известняки мощностью 100—150 м с девятью прослоями известковых микробрекчий, сложенных известковыми органогенными обломками рифов и прибрежных известковых образований. Синхронные по времени образования рифовые постройки обнажаются по краям массива Эгюй-Руж; рифовые обломки сносились в южном направлении в глубоководные участки, однако более поздние тектонические подвижки сместили глубоководные отложения к северу от рифов, что и наблюдается в настоящее время.

Цешинские известняки (самые низы мела Силезского тектонического покрова) в юго-западной части Польши представляют собой относительно чистые известняки, образовавшиеся из смешанных осадков мутьевых потоков и пелагических. В небольшом карьере южнее Голешова, примерно в 10 км восточнее Цешина, вскрыт единый пласт с монотонной слоистостью мощностью 3 м (Сендерс, наблюдения во время экскурсии под руководством Ксишкевича и Дзилински, сентябрь 1960 г.).

Смешанные карбонатные и некарбонатные отложения открытого моря. Карбонатные осадки могут смешиваться с некарбонатными (терригенными) осадками в обстановках открытого моря путем процессов, вызывающих вертикальное осаждение материала, и путем совместного действия этих процессов с процессами бокового смещения материала. Как и в случае прибрежных отложений, материал примесей может быть рассеян в пределах отдельных слоев или слагать самостоятельные слои, перемещающиеся с относительно чистыми карбонатными слоями, или присутствовать и в том и в другом виде одновременно. Осадок относится не к зоогенному, а к «органическому илу», если содержание органических раковин превышает 30%, и к «неорганическому илу», если содержание органических раковин меньше 30%. Однако органические компоненты «илов» могут быть идентичны таковым «зоогенных илов». Органические илы и родственные органические терригенные отложения известны как гемипелагические осадки и могут встречаться только в ассоциации с гравитационно-перемещенными и (или) пелагическими осадками.

А. Гемипелагические отложения. Гемипелагические отложения, как это следует из самого названия, представляют собой терригенные осадки, смешанные тем или иным способом с чистыми пелагическими осадками; они занимают промежуточную зону между сушей и обстановкой открытого моря. Эти отложения могут встречаться самостоятельно или переслаиваться с пелагическими или с неритовыми осадками, отложенными на участках, более близких к берегу.

Современные гемипелагические известковые органические илы известны в Тихом океане. Древние смешанные гемипелагические и пелагические отложения, возможно, входят в состав формаций Уэст-Каслтон (кембрий) и Дипкилл (нижний ордовик) толщи Таконик штата Нью-Йорк, США. В обеих формациях встречаются чередующиеся пласты мелкозернистых (пелагических?) известняков мощностью 1—5 см и глинистых сланцев (гемипелагических?) мощностью 5—20 см (фиг. 12).
Очень трудно объяснить условия накопления таких чередующихся прослоев мелкозернистых известняков и глин или глинистых сланцев, так как подобные отложения могут также накапливаться в прибрежных обстановках. Авторам неизвестны какие-либо детальные разработки этой проблемы, однако гемипелагические и другие отложения, по-видимому, можно будет различить с помощью фаунистического и, вероятно, минералогического критериев.

Б. Комплексы карбонатных и некарбонатных гемипелагических и гравитационно-перемещенных отложений. В более глубоких участках морских бассейнов известковые и неизвестковые отложения могут смешиваться между собой самыми различными способами в результате пелагического и (или) гемипелагического осадконакопления и гравитационных перемещений осадков. Карбонатные отложения могут состоять из первичнообразованных частиц in situ, или из переотложенных (перемещенных) первичнообразованных зерен мелководной среды, или из гравитационно-перемещенных известковых терригенных осадков, которые уже подвергались переотложению. Некарбонатный материал может поступать путем вертикального осаждения суспендированных частиц из толщи воды или посредством различных латеральных процессов гравитационного перемещения, протекающих на дне или близ него. Известковые отложения обычно представлены мелкозернистым материалом, однако гравитационно-перемещенные отложения могут состоять из зерен самых различных размеров. Вследствие большого разнообразия исходных материалов и осадочных процессов в данной обстановке могут образоваться всевозможные типы отложений.

Современные смешанные карбонатные и некарбонатные глубоководные осадки открытого моря известны в северной части абиссальной равнины Хаттерас, в желобе Пуэрто-Рико и в заливе Эйлат (Акаба), Красное море. К древним отложениям такого типа относятся карбонатные брекчии (верхний мел — эоцен) северной части Апеннин, Италия, флиш Платтен (верхний мел), Швейцария, верхнемеловые отложения Вестфалии, ФРГ, нижнемеловые отложения центральной части Карпат, Польша, юрские брекчии в Верхней Савойе, Франция, пермские отложения бассейна Делавэр в Техасе, США, силурийские отложения центральной части Невады, США, ордовикский флиш полуострова Гаспе в Квебеке, Канада, и кембро-ордовикские карбонатные брекчии Тройи в Нью-Йорке, США. В этом отношении очень близкие отложения, известные под названием дикого флиша, могут содержать много валунов известняка. Такие образования известны в палеоцен-эоценовых глинистых сланцах северо-западной части Венесуэлы, в миссисипских толщах Уачита в Оклахоме и Арканзасе, США, и в кембрийских и ордовикских отложениях на севере Аппалачей в Ньюфаундленде и Квебеке, Канада, и в Вермонте и Нью-Йорке, США.

На севере абиссальной равнины Хаттерас отлагаются кварцевые терригенные осадки, привнесенные в результате бокового перемещения материала мутьевыми потоками, и пелагические известняковые зоогенные илы, которые накапливались в промежутки между поступлениями кварцевого материала.

Отложения со дна желоба Пуэрто-Рико состоят из смеси карбонатных и терригенных зерен. Водоросли, спикулы губок, обломки моллюсков и зерна багамского типа, вероятно, привнесены с Багамских банок, а оолиты — с шельфа Пуэрто-Рико. Терригенные зерна, представленные вулканическими образованиями, кварцем, полевым шпатом, пироксеном, амфиболом и оливином, вероятно, попали сюда с шельфа Пуэрто-Рико.

Залив Эйлат (Акаба) — одно из северо-западных ответвлений Красного моря — представляет собой узкую тектоническую долину с крутыми бортами шириной в среднем 10—20 км и максимальной 26 км. Это часть Большой рифтовой долины, проходящей из Турции через Красное море в Восточную Африку. Впадина настолько узкая и крутостенная, что фон Бух характеризует ее как «трещину в земной коре». Подводные склоны залива представляют поверхности сброса; они фактически являются обрывами с обычным уклоном 60—70%. Береговые уступы также обрывистые. Образец 14-126 (коллекция Ламонтской геологической обсерватории), отобранный со дна залива, имеет четкие признаки отложения мутьевыми потоками. Встречаются пласты с градационной слоистостью, хотя она менее заметна, чем в более глубоководных морских терригенных осадках. Содержание карбонатного материала составляет 20—75%. Арагонит встречается спорадически или отсутствует. Отмечается необычная ассоциация высокомагнезиального и низкомагнезиального кальцитов, которая отражает минеральный состав фаунистического комплекса. Отложения залива Эйлат напоминают отложения с градационной слоистостью в глубоководных участках. Они отличаются от карбонатных отложений Тонга в районе Багамских банок наличием примеси терригенных компонентов, привнесенных из докембрийских кристаллических пород Аравийско-Нубийского щита, слагающих берега залива.

Термин известняковые брекчии относится к пластам брекчий известняка с градационной слоистостью, которые переслаиваются с темноцветными глинистыми сланцами в верхней части Scaglia — формации позднемелового-эоценового возраста на севере Италии. Считают, что эти известняковые брекчии представляют отложения мутьевых потоков, а темноцветные глинистые сланцы — глубоководные осадки открытого моря (offshore).

Флиш Платтен (верхний мел, Маастрихт) в Швейцарии состоит из переслаивающихся между собой кальцилютитов и мелкозернистых терригенных песчаников. На поверхностях слоев песчаников видны крупные знаки ряби и почти в каждом пласте песчаника видны косая и извилистая слоистость. Очень хорошее обнажение этих пород находится в дорожной выемке у перевала Жан в Швейцарии. Считают, что известняки представляют собой пелагические осадки, а терригенные песчаники, по-видимому, отложения мутьевых потоков. Эти потоки переносили песок с юго-востока в северо-западном направлении (показано Сендерсу проф. Терсиером во время экскурсии 14 июня 1954 г.).

Верхнемеловые отложения Вестфалии, ФРГ, включают пласты карбонатных пород с градационной слоистостью. В состав некоторых пластов входят глауконит и известковые глины (marls). Считают, что эти осадки были отложены в неритовой зоне.

Нижняя 10-м толща ааленского флиша (нижний мел) зоны пеннинского тектонического покрова в центральной части Карпат, Польша, включает чередующиеся пласты глинистых сланцев, песчанистых слоистых криноидных известняков мощностью 2—20 см и сидеритовых мергелистых известняков. Криноидные известняки включают обломки, сходные со среднетриасовыми известняками и доломитами; отдельные пласты сложены в нижней части криноидными известняками, а в верхней — мергелистыми сидеритовыми известняками, т. е. происхождение обеих разновидностей отложений, возможно, обязано боковому перемещению осадков, несмотря на тонкозернистость сидеритовых мергелистых известняков. Остальная часть этой флишевой формации состоит преимущественно из неизвестковистых терригенных отложений.

Стратиграфическая единица Нап-де-ла-Бреш в Верхней Савойе, Франция, включает нижнюю (средняя юра) и верхнюю толщу (верхняя юра), которые изобилуют известковыми брекчиями, сложенными гравитационно-перемещенным материалом и мелкозернистыми пелагическими известняками. Эти две брекчиевые толщи разделены мелкозернистыми терригенными, вероятно пелагическими, отложениями мощностью 250—300 м. У Пик-Марсели во Франции нижняя брекчиевая толща имеет мощность 1300 м и включает блоки размером до 8 м длиной и 2 м толщиной, сложенные триасовыми и нижнеюрскими известняками. В восточном направлении мощность этой толщи уменьшается до 300—400 м, а максимальный размер обломков до 20 см. Мощность верхней брекчиевой толщи 200 м; максимальный размер обломков здесь не превышает 1 м. Эти брекчиевые пласты по простиранию сменяются отложениями открытого моря — известняками, известковыми глинистыми сланцами и силецитами.

Пермские отложения в бассейне Делавэр в западной части Техаса и на юго-востоке Нью-Мексико, США, включают толщи переслаивающихся песчаников, крупнозернистых калькаренитов и кальцирудитов. Согласно наиболее широко принятой гипотезе, эти породы представляют собой глубоководные осадки; эту гипотезу поддерживает Фридмен. Однако ведущий автор настоящей главы не согласен с подобным заключением о глубоководности обстановки осадконакопления, в соответствии с которым глубина бассейна Делавэр изменялась в пределах 250—300 м во время образования рифов Гот-Сип на северо-западной окраине бассейна и 360—550 м — во время формирования рифов Капитан. Рифы вырастали на внешнем крае обширного шельфа, занимавшем северо-западную часть бассейна (по результатам изучения поверхностных обнажений; подземные выработки свидетельствуют о простирании шельфа также на север, северо-восток и восток). Вдоль гор Гуадалупе выходят фронтальные части двух рифов — более древнего Гот-Сип и более молодого рифа Капитан. Обломки этих рифов сносились в более глубокие участки бассейна Делавэр. Рифы росли быстро и компенсировали глубину опускания дна; детритусовый материал низвергался с рифов вниз по крутым подводным склонам, образуя конусы выноса. Осадки так называемого переднего склона рифа отлагались на крутых подводных склонах; эти отложения залегают с углом падения 30°, который отражает первичные условия залегания. В результате штормов, землетрясений или других катастрофических явлений неустойчивые массы осадков, покрывавшие крутые склоны с внешней стороны рифов, сносились в бассейн подводными грязевыми и мутьевыми потоками. Пласты с хорошо выраженной градационной слоистостью, часть которых в основании сложена крупногалечниковым материалом, перемежаются с более мелкозернистыми тонкослоистыми и обычно микрослоистыми отложениями, сформированными на дне бассейна Делавэр. Количество пластов с градационной слоистостью к окраине бассейна увеличивается, однако местами пласты крупнообломочных карбонатных осадков встречаются даже близ центра бассейна. Помимо пластов с градационной слоистостью отмечаются многочисленные оползни и признаки внутрислойного течения вдоль пластов известняков, образовавшихся за счет неустойчивых обломочных шлейфов на крутых склонах. Для таких оползней характерны опрокинутые складки и разрывные трещины.

С другой стороны, Сендерс поддерживает многие аргументы Мура, основанные на картировании брекчий обрушения в краевых участках бассейна, на характерных особенностях частей массивных известняков Капитан, не содержащих окаменелостей, и осадочных текстурах в бассейновых терригенных отложениях. Если приводимые аргументы верны, они ставят под сомнение многие важные аспекты вышеприведенной рифовой гипотезы. Эти спорные вопросы нельзя разрешить здесь в кратком обзоре, и для их разрешения требуется новый критический подход к изучению обнажений, подземных выработок и петрографии пород новыми поколениями геологов, которые еще не находятся в плену прежних гипотез.

Формация Робертс-Маунтин (силур) центральной части Невады, США, сложена чередующимися пластами калькаренитов с градационной слоистостью мощностью от нескольких сантиметров до 60 см (в среднем 15 см) и мелкозернистых загрязненных известняков, алевролитов, глинистых сланцев и кремнистых пород. Калькарениты с градационной слоистостью состоят из обломков, привнесенных с рифов, как и в случае вышеописанных верхнеюрских брекчий Верхней Савойи, Франция. В некоторых местах пласты с градационной слоистостью прослеживаются по простиранию на расстояние до 0,8 км. Близ местонахождения бывших рифов мощность отдельных таких пластов увеличивается в среднем в полтора раза. Считают, что мелкозернистые породы представляют собой осадки глубоководных участков.

Ордовикский флиш на полуострове Гаспе, в Квебеке, состоит из комплекса переслаивающихся отложений, представленных пятью разновидностями граувакк, двумя разновидностями кальцисилтитов, известковыми вакками, алевритистыми глинистыми сланцами, доломитовыми алевритистыми глинистыми сланцами, доломитами, мелкозернистыми черными известняками и незначительным количеством вулканического пепла. Обломки карбонатных пород присутствуют только в одной разновидности граувакк в количестве 30—90%. Содержание карбонатов в одной из разновидности кальцисилтитов составляет 45—82% (где они представлены примерно поровну кальцитом и доломитом), а в другой — 27—64% (преимущественно доломитом). Содержание карбонатного материала в мелкозернистых черных известняках составляет 84%, в доломитовых алевритистых глинистых сланцах — 14% и в доломитах — 93%. Неизвестковые алевритистые глинистые сланцы преобладают среди других типов пород и слагают от 40 до 85% разреза различных частей этой толщи. Считают, что доломиты и мелкозернистые черные известняки представляют пелагические осадки, а другие разновидности пород, за исключением вулканического пепла, — продукты бокового гравитационного перемещения .

В городке Ренселерского политехнического института в Тройе, штат Нью-Йорк, США, известно хорошее обнажение отложений, принадлежащих формации Уэст-Каслтон («Шодак») (нижний кембрий). Эти отложения походят на итальянские третичные карбонатные брекчии. Здесь среди коричневато-пурпуровых мелкозернистых песчаников или алевролитов встречаются отдельные пласты мощностью 3—7 м, включающие многочисленные известковые обломки, отдельные крупные округлые кварцевые зерна и реже — небольшие глиняные катыши размером 5 а в поперечнике, обломки мелкозернистых светло-серых известняков и немного обломков песчанистых пород. Форма обломков изменяется от неправильной до округлой и таблитчатой. Средний размер обломков 5—12,5 см, максимальный — 45 см; кроме того, встречается немного больших плит, самая крупная из которых толщиной 60 см и длиной 240 см. Обломки ориентированы в общем субпараллельно границам пластов брекчий. В этих брекчиях Уолкотт собрал нижнекембрийские трилобиты (Ellipsocephala asaphoides). Близ Тройи также встречаются брекчии такого же типа, принадлежащие формации Дипкилл (нижний и средний ордовик).

Так называемый дикий флиш представляет весьма любопытную разновидность осадочных пород, особенно часто встречающуюся в древних геосинклинальных прогибах. Он сложен обломками различного размера (часть которых достигает колоссальных размеров), заключенными в основную массу из мелкозернистого, обычно темноцветного морского глинистого сланца, алевролита или аргиллита; эти отложения — типичный пример диамиктитов. Обломки в диком флише представлены почти всеми типами пород, но здесь рассматриваются только те отложения, в которых преобладают карбонатные обломки. Весьма характерно, что глинистые алевролиты дикого флиша с валунами известняка переслаиваются с терригенными толщами; в них нет большого количества карбонатов, но они несут признаки отложения в глубоких водах — реликты глубоководной фауны и чередование пластов с градационной слоистостью. Диамиктиты дикого флиша можно рассматривать как морские аналоги континентальных фан-гломератов с валунами известняков, описанных в предыдущем разделе. Отложения дикого флиша известны среди палеоцен-эоценовых глинистых сланцев северо-западной части Венесуэлы, глинистых сланцев Джонс-Валли, толщ Уачита (миссисипий) в Оклахоме и Арканзасе, США, кембро-ордовикских толщ северной части Аппалачей в Ньюфаундленде и Квебеке, Канада, и в долине Шамплейн-Гудзон в Вермонте и Нью-Йорке, США.

Палеоцен-эоценовые глинистые сланцы в Лара на северо-западе Венесуэлы примерно в 100 км восточнее озера Маракайбо содержат крупные обломки домеловых, меловых и палеоценовых пород, включая некарбонатные породы и известняки. Пласты известняковых песчаников с градационной слоистостью переслаиваются с глинистыми сланцами, включающими валуны. Блоки меловых пород достигают огромных размеров; один из них имеет длину 100 м при толщине 30 м, другой — длину 1 км при толщине 100 м. Эоценовая часть разреза глинистых сланцев включает валуны кристаллических пород, меловых известняков и палеоценовых литотамниевых известняков. Валунный пласт Парагуито прослеживается по простиранию на 40 км. Эти экзотические блоки относятся к оползневым подводным отложениям в троге Баркуисимето; некоторые глыбы были привнесены с шельфа Маракайбо.

Глинистые сланцы Джонс-Валли включают «экзотические» гальки и валуны известняка в зоне длиной 200 км и шириной 40—48 км, которая простирается от района Атока в Оклахоме на восток до Боулса в Арканзасе. Мощность глинистых сланцев 130—250 м; они включают две зоны экзотических обломков — нижнюю и верхнюю, причем каждая из них представлена несколькими пластами валунов. Размер экзотических обломков изменяется от галек до валунов; длина отдельных угловатых блоков известняка 12 ж. Эти известняки происходят из почти одновременно отложенных и более древних «Арбаклских фаций». Сюда входят карбонатные породы кембро-ордовикского, силурийского, девонского и миссисипского возрастов, которые приурочены к районам, расположенным севернее и западнее полосы распространения глинистых сланцев, включающих валуны; эти же карбонатные породы тектонически смещены под глинистые сланцы.

Кембро-ордовикские морские диамиктиты с гальками известняка и конгломераты встречаются в западной части Ньюфаундленда и близ города Квебек в Канаде, а также в долине Шамплейн в Вермонте и в верховьях долины Гудзон, Нью-Йорк, США.

Импозантные известняковые брекчии Kay-Хед в западной части Ньюфаундленда включают блоки диаметром до 30 ж; размеры одного из них 120х108х6 м. Раньше предполагалось, что эта толща представляет собой единый пласт среднеордовикского возраста, залегающий в основании толщи глинистых сланцев, однако более поздние сборы окаменелостей указывают на то, что сходные брекчии встречаются по всему разрезу мощностью 300 м, который охватывает интервал от среднего кембрия до среднего ордовика, и они не принадлежат единому горизонту. Характерная особенность обломков — более или менее уплощенная форма. Они включены в илистую, редко-песчанистую, основную массу и представлены преимущественно различными типами известняков. Немногие обломки сложены глинистыми сланцами и кремнистыми породами; отсутствуют обломки изверженных и метаморфических пород. Обломки в любом конкретном слое образовались за счет пород определенного возраста; например, конгломераты Kay-Хед включают известняковые обломки, образовавшиеся за счет среднеордовикской формации Тейбл-Хед. Если эти обломки привносились с подводного сбросового уступа, то он имел небольшую высоту.

Несколько сходные отложения встречаются близ города Квебек и Леви в Квебеке в формациях Силлери и Леви (нижний ордовик) и слоях Квебек-Сити (средний ордовик). Здесь так же, как и в Ньюфаундленде, гальки в пределах каждого слоя имеют тот же самый возраст (или несколько более древний), что и формация, вмещающая конгломераты. Конгломераты Силлери представлены обломками нижнекембрийских известняков; обломки же в формации Леви — в основном верхнекембрийскими и нижнеордовикскими известняками, а также в большом количестве гнейсами, изверженными породами, кварцитами и песчаниками формации Силлери; обломки в слоях Квебек-Сити сложены только среднеордовикскими известняками (формации Блэк-Ривер и Ловер-Трентон).

В северо-западной части Вермонта в зоне клинообразного переслаивания карбонатных пород, распространяющихся к западу, и терригенных отложений, уходящих на восток, известняково-галечниковые конгломераты образуют по меньшей мере десять отдельных формаций, возраст которых охватывает интервал от раннего кембрия до среднего ордовика. Однако почти все эти конгломераты образуют локальные залежи с известковой или доломитовой основной массой и включают гальки, одновозрастные с вмещающими отложениями. Ни один из прослоев не содержит обломков, резко отличающихся по возрасту от вмещающих пород. Поэтому они представляют собой внутриформационные конгломераты.

Напротив, более молодая формация Хатавей (средний ордовик) в долине Шамплейн в Вермонте включает крупные обломки карбонатных пород, кварцевых песчаников и крупнозернистых граувакк и небольшие обломки изверженных и метаморфических пород. Эти отложения рассматриваются как подводные оползневые брекчии, образовавшиеся у сбросового уступа высотой не менее 600 м; это заключение основано на результатах изучения отложений у северной оконечности острова Батлер.

Ордовикские морские известняково-галечниковые диамиктиты встречаются в нескольких отдельных участках верховья долины Гудзон в штате Нью-Йорк. У Болд-Маунтин в Нью-Йорке эти отложения включают округлые и полуугловатые гальки карбонатных пород диаметром 60—90 см, происходящие из нижнекембрийских-среднеордовикских формаций, плавающие в черной илистой основной массе. На основании фаунистических данных они были отнесены к конгломератам Ризедорф-Хилл, несмотря на то, что конгломераты у Ризедорф-Хилл и в других ближайших районах имеют известковую основную массу. Некоторые из известняково-галечниковых диамиктитов, размещенных близ разломов, не были включены в формацию Ризедорф-Хилл, несмотря на их сходство с отложениями этой формации, на том основании, что они были отнесены к брекчиям трения.

Происхождение известняково-валунных морских диамиктитов вызывало много споров. Одни исследователи связывали их с деятельностью ледников или плавающих льдин (особенно при объяснении таких образований в Уачита, США и др. (см. сводки и при интерпретации условий образования конгломератов близ города Квебек), другие трактовали их как тектонические конгломераты (ордовикские отложения долины Гудзон в штате Нью-Йорк, брекчии Kay-Хед в Ньюфаундленде, валуны в глинистых сланцах Джонс-Вали-Уачита). Ледниковые гипотезы потерпели неудачу в свете данных о теплых тропических условиях образования морских известняков, но гипотеза тектонических конгломератов имеет много сторонников, что, возможно, объясняется тесной пространственной ассоциацией этих спорных отложений с конкретными реликтами надвигов. Однако важнейший и неизбежный недостаток этой гипотезы, если рассматривать ее хотя бы в отношении конгломератов Ризедорф-Хилл в Нью-Йорке, подмечен Каем: продвигающийся надвиговый покров, который, как предполагалось, смещал перед собой экзотические блоки, не содержит тех разновидностей карбонатных пород, которые встречаются в виде галек; на самом деле они вообще крайне редко включают какие-либо карбонатные породы (смотри предыдущий раздел о фангломератах Овертон, где приводится описание типичных надвиговых конгломератов).

Принятая настоящими авторами гипотеза заключается в том, что блоки пород были смещены вниз по подводным склонам под действием силы тяжести, как это предполагалось Бэйли и др. и Осборном для конгломератов Квебек; Шухертом и Данбаром, Данбаром и Роджерсом и Киндли и Уайттингтоном для Ньюфаундлендских конгломератов; Диксоном, Крамером, Мизером, Муром и Клайном для глинистых сланцев Джонс-Вали и Ринцем и др. для палеоцен-эоценовых отложений Венесуэлы.

Сбросовые уступы, с которыми предположительно были связаны эти известняково-валунные диамиктиты, вероятно, представляли собой «нормальные» сбросы. Ассоциация этих отложений с тектоническими надвигами, вероятно, случайна и обусловлена более поздними подвижками, в продолжение которых диамиктиты перемещались обратно вверх в направлении мелководных участков, из которых были привнесены карбонатные породы. В самом деле, эти отложения могли подвергнуться перемещению далеко за пределы крутого склона, где они первоначально образовались. Такую историю тектонического развития, вероятно, имеют верхнеюрские рифовые брекчии тектонического покрова Моркль и автохтонные чешуи в Верхней Савойе, Франция.

Если эти представления о подводных оползнях и сбросовых уступах верны, то такие известняково-валунные диамиктиты могут иметь исключительно важное значение для палеогеографических реконструкций; они маркируют бывшую батиметрическую границу между мелководными банками, на которых образовывались известняки, и глубоководными трогами, где накапливались терригенные отложения. В действительности эта граница может представлять древние крутые континентальные склоны.





Яндекс.Метрика