30.04.2018

Сингенетические доломиты, фациально замещающиеся морскими и континентальными известняками, с терригенными отложениями или без них


Наиболее часто доломиты ассоциируются с известняками, образуя либо прослои в преимущественно известняковой толще, либо доломитовые формации, которые фациально сменяются известняками. С известняками ассоциируются сингенетические доломиты и диагенетические доломиты замещения; доломиты первого типа идентичны тем доломитам, которые ассоциируются с эвапоритами. Первично хемогенные доломиты занимают определенное положение в эвапоритовых и известняковых комплексах. В эвапоритовых толщах, включающих также известняки, доломиты залегают между известняками и эвапоритами, а в тех эвапоритовых толщах, которые не содержат известняков, доломиты представляют собой осадки зон, удаленных от береговой линии. В общем эти же самые замечания касаются большей части ассоциирующихся доломитов, образование которых связано с послойным замещением известняков.

Сингенетические доломиты образуются неорганическим путем на широких прибрежных шельфах из морских карбонатов обычно в среде, непригодной для обитания большинства морских организмов. Как было показано выше, доломиты этого типа образуются в приливной зоне или в соседней с ней незаливной зоне и, как это имеет место в наши дни в Персидском заливе, со стороны суши фациально замещаются такими эвапоритами, как гипсы и (или) ангидриты, а со стороны моря — нормальными морскими карбонатами. Обычно сингенетические доломиты, образующиеся под воздействием неорганических агентов, отлагаются в условиях интенсивного испарения и в генетическом отношении могут быть рассмотрены как эвапоритовые породы. В древних толщах эти доломиты обычно фациально замещаются гипсами, ангидритами или теми и другими, хотя это не всегда так. Даже в современных обстановках на Багамских банках, в которых образуется доломит, гипс и ангидрит отсутствуют. Наличие или отсутствие ангидрита или гипса зависит от климатических условий. В засушливой обстановке, подобной району современного Персидского залива, эти эвапоритовые минералы образуются в больших количествах, тогда как в более влажных условиях Багамских банок они не возникают. Во многих районах сингенетические доломиты фациально замещаются морскими или неморскими терригенными отложениями, а такие эвапориты, как гипсы или ангидриты, могут присутствовать или отсутствовать. Можно было привести многочисленные примеры сингенетических доломитов от древнепалеозойского до современного возраста. Однако в этом разделе выборочно описываются только немногие примеры для того, чтобы проиллюстрировать условия накопления сингенетических доломитов, не ассоциирующихся с эвапоритами.

Формация Манлиес (нижний девон по Рикарду; верхний силур по другим авторам) в штате Нью-Йорк, США, по составу зерен, структурам, окаменелостям и первичным текстурам отчетливо разделяется на три осадочные фации. Эти фации слагают трансгрессивную толщу осадков. Более молодые отложения появляются в западном направлении, что свидетельствует о миграции моря в этом же направлении. Фация 1 представлена от средне- до толстослоистых пеллетовыми известковыми алевролитами с обильными местными скоплениями строматопороидей, которые образуют компактные породы из инкрустирующих и полусферических колоний. Очевидно, эти строматопороидеи образовывали волноустойчивые постройки, сложенные рифообразующими и связующими осадок организмами; многие крупные строматопороидные массивы опрокинуты и абрадированы, что указывает на временные сильные волнения вод. Среди других окаменелостей встречаются кораллы ругозы и табуляты, гастроподы, брахиоподы, остракоды и неопределимые водоросли, которые, как предполагают, представляют собой зеленые известковые водоросли, сходные с современными Halimeda, распространенными в участках Багамских банок и Флоридского залива, находящихся ниже уровня моря. Предполагают, что фация 1 представлена осадками таких участков и сопоставима со сходными отложениями Багамских банок и Флоридского залива.

Фация 2 слагается от тонко- до среднеслоистых бедными окаменелостями, пеллетовыми известковыми аргиллитами, которые местами переслаиваются с пеллетовыми органогенными песками. Для этой фации характерны текстуры размыва, знаки ряби, косая слоистость и наличие известняково-галечниковых конгломератов; присутствует немного оолитов. Ископаемые организмы представлены остракодами, моллюсками, брахиоподами, мшанками и серпулидовыми червями. В самой нижней части фации обычно присутствуют хорошо образованные водорослевые строматолиты и онколиты. Эти водорослевые структуры представляют собой тонкие неправильные прослойки, инкрустирующие свободно лежащие зерна («онколиты») на субстрате, где они слагают колонии различных форм и размеров («строматолиты»).

Вторая фация сопоставима с современными отложениями, описанными Логаном и соавторами в Западной Австралии, где инкрустирующие покровы нитевидных сине-зеленых водорослей покрывают и связывают ил и мелкий песок на уровне малой воды и несколько ниже него и образуют сходные строматолитовые постройки. Осадки фации 2 сравнимы с осадками фации приливной зоны во Флоридском заливе и на Багамских банках, которые были описаны Гинсбургом и Баарсом.

Фация 3 представлена слоистыми доломитовыми известняками и доломитами, почти не содержащими окаменелостей. Отдельные прослойки мощностью 0,25—0,5 мм сложены ромбоэдрическими кристаллами и агрегатами кристаллов доломита и постепенно сменяются кальцитовыми пеллетовыми известняками. С поверхности каждый слой покрыт очень тонким битуминозным прослойком, который, возможно, представляет собой остатки водорослевого покрова. В отложениях часто встречаются трещины усыхания ила, текстуры «птичьего глаза» и ходы роющих организмов и лишь изредка — органогенные обломки. Эта фация сопоставима с современными доломитами незаливных участков Флоридских рифов и Багамских банок, описанными Шинном и Гинсбургом, и с доломитами из участков накопления пеллетового ила в Уайд-Опенинг у побережья острова Андрос на Большой Багамской банке, описанными Фридменом.

Сходные в фациальном отношении отложения слагают нижнеордовикскую (канадский ярус) толщу долины Мохок-Валли в штате Нью-Йорк, США. Эти отложения впервые изучал Итон — пионер-геолог, исследовавший долину Мохок-Валли, основатель и первый профессор кафедры геологии при Ренселерском политехническом институте. С тех пор нижнеордовикские породы изучались многими геологами; детальные описания этих отложений, недавно опубликованные Фишером, послужили прекрасной основой для палеогеографических исследований, предпринятых Брауном при Ренселерском политехническом институте. Браун и Фридмен (неопубликованные данные) выделили предварительно две-три четко различающиеся фации, осадки которых отложились в обстановках, сходных с теми, в которых, как предполагает Лапорт, отложились осадки формации Манлиес. Эти отложения содержат калькарениты с окаменелостями, которые местами включают: 1) истертые и абрадированные гальки известкового или доломитового илов, отложившихся первоначально, по-видимому, в море за пределами приливной зоны; 2) плоскогалечниковые конгломераты, в которых гальки представлены угловатыми и удлиненными обломками известкового или доломитового илов, которые местами постепенно сменяются брекчиями усыхания, что, по-видимому, указывает на их образование в приливной зоне и 3) афанитовые доломиты, обладающие местами хорошо выраженной полигональной отдельностью или представленные брекчиями высыхания, плоско-галечниковыми конгломератами и породами, густо насыщенными ходами роющих организмов; эти осадки, по-видимому, представляют собой прибрежные отложения незаливной зоны. Плоскогалечниковые конгломераты сложены обломками известкового или доломитового ила, которые образовались в результате высыхания этого ила и затем были смыты случайными волнами в приливную зону или еще дальше в море, где они подверглись окатыванию и абразии. Доломиты слагают большую часть прибрежных отложений, которые формировались за пределами того участка, который, вероятно, представлял собой ордовикский шельф. В карьере Гофмана, примерно в 4 милях восточнее Амстердама в штате Нью-Йорк, вскрыты доломиты, известные на востоке как доломиты Гейлор, несущие типичные признаки отложения на пологих низинах приливной зоны. Эти доломиты представлены в основном доломикритами и включают водорослевые постройки, небольшие каналы (вероятно, приливно-отливные каналы), заполненные органогенным песком (биогенным яснокристаллическим обломочным известняком), брекчии высыхания известкового и доломитового ила, доломитовые галечниковые конгломераты и гальки слоистого известкового и доломитового ила. В направлении к суше доломиты фациально замещаются кварцевыми песками.

Отложения группы Блэк-Ривер (средний ордовик) выходят на дневную поверхность на пологой моноклинали севернее и восточнее озера Онтарио в штате Нью-Йорк, США, и в провинции Онтарио, Канада. Региональная стратиграфия этих пород освещена в работах Кая, Юинга и Уиндера. Нижеследующие замечания основаны на наблюдениях Фридмена (неопубликованные данные). Базальная часть известняков Лоувилл близ Мидлвилла в штате Нью-Йорк включает афанитовые доломиты, которые несогласно залегают на неровной поверхности кембрийских известняков. Среди первичных осадочных текстур отмечаются текстуры «птичьего глаза», многочисленные ходы червей, полигональная отдельность высыхания ила, подобная той, какая встречается в упоминавшихся ранее породах нижнего ордовика и формации Манлиес. Местами (linguoid) знаки ряби и косая слоистость указывают на такое однонаправленное течение воды, которое обычно встречается в приливно-отливных каналах. Никаких осадков приливно-отливных каналов с уверенностью нельзя констатировать, однако эти же самые каналы могут частично обусловливать неровности базальной поверхности слоя осадков. Афанитовые доломиты переслаиваются с кальцилютитами и пеллетовыми известняками и перекрываются ими. Эти известняки очень сильно напоминают современные отложения Багамских банок и породы нижнего ордовика и формации Манлиес штата Нью-Йорк. Нет сомнения в том, что осадки накапливались также в мелководных условиях и в приливно-отливной полосе и выше нее.

В типичном проявлении формации Лоувилл у Лоувилла в штате Нью-Йорк встречается много известняково-галечниковых конгломератов; эти конгломераты переслаиваются с пеллетовыми кальцилютитами, испещренными ходами роющих организмов. Преобладают «гальки» известняка, хотя встречаются также «гальки» доломита. Эти «гальки», вероятно, были привнесены с тех участков, которые временами подвергались высыханию в субаэральных условиях, например с низин приливной зоны, как это имело место при накоплении нижнеордовикских отложений Нью-Йорка. Близ Кингстона и в Haпани в Онтарио кальцилютит и известняково-галечниковые конгломераты слагают большую часть разреза формации Лоувилл; никаких афанитовых доломитов здесь не встречено. В Напани прослеживаются постепенные переходы от известкового ила, раздробленного трещинами высыхания, к дискретным удлиненным остроугольным обломкам и, наконец, округлым «галькам» известкового ила, окатанным, очевидно, морскими волнами или течениями. Местами в разрезе встречаются прослои оолитовых пород, которые отражают более высокую гидродинамическую активность среды отложения.

В Напани в этих породах встречаются многочисленные узкие щели или трещины, которые Юинг отмечал повсюду в формации Лоувилл. Эти щели сходны с трещинами, которые обычно встречаются в афанитовых доломитах верхнего силура в Огайо, Нью-Йорке и Мичигане и в девонских доломитах Индианы. Эти щели или трещины объясняли как пустотелые отпечатки гипсовых кристаллов, подвергшихся растворению после того, как они оставили слепки в мягких карбонатных осадках. Слои силурийских отложений Огайо, включающие щелевидные гипсовые отпечатки, не содержат окаменелостей, хотя в связанных с ними слоях встречаются строматолиты. Эти слои сопоставлялись с современными отложениями на низинах приливной зоны и смежной с ней незаливной зоны в нижних участках Флоридских отмелей и Багамских банок. Саммерсон предполагает, что гипс осадился химическим путем из рассола в условиях интенсивного испарения и впоследствии подвергся растворению паводковыми менее солеными водами. Афанитовые доломиты, знаки ряби, косая слоистость, трещины высыхания, известково-иловые и доломитовые галечниковые конгломераты, ходы червей и гипсовые отпечатки в формации Лоувилл представляют собой совокупность диагностических признаков осадков равнинной приливной зоны. Возможно, что эти Лоувиллские равнины покрывались пересекающимися приливно-отливными каналами. Временами происходило интенсивное испарение.

Поверхность раздела осадок — вода во всех этих палеозойских обстановках осадконакопления должна была иметь очень слабый наклон от незаливных равнин в сторону затопленных морем участков, чтобы обширные территории могли заливаться во время приливов и осушаться во время отливов. На аналогичных современных низинах, таких, как Багамские банки или побережье Техасского залива, приливно-отливные воды прорезывают каналы и русла. Каналы, образование которых, вероятно, связано с приливно-отливным воздействием вод, встречаются близ верхней части и на поверхности отложений пачки Вольфс-Холлоу формации Трайбс-Хилл (нижний ордовик) в участке, известном под названием Гринс-Корнер примерно в 4 милях северо-восточнее Амстердама и в карьере, находящемся в 2 милях севернее Трайбс-Хилл в штате Нью-Йорк. Эти каналы прорезают белый на выветрелой поверхности известковый ил (микрит); сами каналы заполнены серым на выветрелой поверхности органогенным песком (биогенный яснокристаллический известняк). Микрит включает многочисленные ходы роющих организмов, заполненные доломитом. Эти ходы простираются по горизонтали, а не по вертикали; в этой зоне встречается много гастропод, особенно Ophileta и Ecculiomphalous, что заставляет предполагать, что эти ходы образованы гастроподами, а не червями. Каналы заполнены органогенными обломками, а также гальками и крупными блоками известкового ила, причем некоторые из них имеют диаметр более одного метра. Вероятно, эти каналы образованы бурными потоками, которые пересекали приливно-отливные равнины.

Юрские карбонатные породы так называемого Мактеш-Катан, «эрозионного цирка» или долины в южной части Израиля, представлены известняками, образовавшимися в результате цементации пеллетовых известковых песков, сингенетическими доломитами и доломитами замещения. Состав, структуры и стратиграфические особенности отложений указывают на то, что они накопились на мелководной банке, участки которой периодически подвергались осушению. В верхней части доломитовых пластов встречаются эрозионные каналы, в которых залегают юрские осадки, несогласно перекрывающие доломиты. Эти небольшие несогласия создавались в течение периодов субаэральной эрозии; Фридмен связывает их образование с приливно-отливными каналами, которые рассекали приливно-отливные и незаливные участки карбонатных банок. Другая характерная особенность этих карбонатных пород заключается в соотношении между известняками и доломитами. Карбонатные породы в основании представлены известняками, образовавшимися путем цементации пеллетовых известковых песков, а в верхней части — сингенетическими доломитами, изрезанными каналами. По-видимому, эта последовательность указывает на постепенное воздымание прибрежной зоны.

В меловых отложениях Израиля обнаружены геологические факты, подтверждающие образование доломитов на приливно-отливных равнинах. В Иудейских горах с западной стороны Мертвого моря близ Иерусалима встречаются афанитовые доломиты (нижний сеноман; недавно переименованы в формацию Сорек, согласно Брауну, личное сообщение). Доломиты слагают толщу мощностью 200—250 м; они подстилаются морскими отложениями альбского возраста. В одном месте в деревне Бейт-Цайта близ Иерусалима на участке площадью около 80 м2 были обнаружены следы динозавра. Более 20 отпечатков ступней образуют непрерывный след длиной почти 20 м; эти следы, по-видимому, оставлены одной трехпалой рептилией, которая предварительно была отнесена к силурозаврам, род Elaphrosauras, и имела среднюю длину пальцев 24—26 см и развал между пальцами около 20 см (фиг. 3). Расстояние между соседними следами одной и той же ступни 160 см. Предполагается длина задних лап около 120 см, а длина самого тела 2,5 м или более. По обеим сторонам следа встречаются менее крупные и менее отчетливые отпечатки. До тех пор пока не были обнаружены следы динозавра, предполагали, что весь сеноманский комплекс доломитов имеет морское происхождение. Фридмен считает, что эти мощные, широко распространенные доломитовые отложения накопились на приливно-отливных низинах аналогично описанным выше современным доломитам Персидского залива и доломитам формации Манлиес и ордовикским доломитам в штате Нью-Йорк, США, хотя мощность сеноманских доломитов в Израиле значительно большая, чем мощность палеозойских доломитов Нью-Йорка. Сухопутные рептилии, вероятно, свободно передвигались по приливно-отливным низинам и, так как в результате обводнения, обусловленного суточным, весенним или штормовым приливами, как и в современных обстановках Персидского залива, осадки были достаточно мягкими, животные проваливались в них, оставляя превосходные отпечатки следов (фиг. 3, Б).
Во всех этих примерах доломиты и связанные с ними известняковые фации представляют банковые обстановки, которые включают незаливные участки с частичным воздействием субаэральных агентов, участки приливной зоны и участки, постоянно погруженные под водой. Преобладающие литологические разности пород представлены сингенетическими доломитами и пеллетовыми кальцилютитами или калькаренитами. Эти доломиты представляют собой базальные осадки трансгрессирующего моря, отлагающего карбонаты. В тех местах, где отмечаются такие трансгрессии, доломиты перекрываются морскими известняками, содержащими окаменелости, подобно формации Манлиес в штате Нью-Йорк, США, или группе Блэк-Ривер в южной части провинции Онтарио, Канада. Прибрежные морские доломиты могут также образоваться в результате воздымания дна или наступания берега в сторону моря. В этих случаях доломиты перекрывают прибрежные морские известняки, подобно описанным выше юрским отложениям Израиля. Такие прибрежно-морские доломиты характеризуются постепенным переходом в сторону моря в нормальные морские известняки. Среди древних отложений известны многочисленные примеры такого распределения пород; некоторые из них были упомянуты выше.

В тех местах, где доломитовые формации по простиранию сменяются известняковыми толщами, полевые взаимоотношения пород наводят на мысль о том, что доломиты образовывались в участках, расположенных ближе к береговой линии, чем соответствующие им известняки. Этот вывод подтверждается также существованием прямой зависимости между содержанием терригенного нерастворимого остатка и содержанием магния в кембрийско-ордовикских карбонатных породах в округе Камберленд в Пенсильвании, США, установленной Лесли, и результатами химических анализов нижнеордовикских карбонатных пород центральной части Аппалачей в Виргинии, США, обобщенными Купером.
На фиг. 4, заимствованной из работы Данбара и Роджерса, показаны стратиграфические зависимости доломитовой группы «Нокс», которая включает снизу вверх доломиты Коппер-Ридж, Чипультепек, Лонгвью и Маскот, выходящие на дневную поверхность на северо-западе, и известняки Конокочиг-Джонсборо, выходящие на дневную поверхность на юго-востоке и очень хорошо представляющие эту толщу. На этом разрезе схематично показано также распределение морских глинистых сланцев, известняков и доломитов нижележащей группы Конасога (средний и верхний кембрий), которое обратно распределению вышележащих верхнекембрийских — нижнеордовикских пород. Известняки (Ратледж, Мэривилл, Мейнардвилл) лежат северо-западнее доломитов (Хонакер, Элбрук); Данбар и Роджерс обращали внимание на то, что ил времени Конасога и необломочный кремнезем времени Нокс указывают на существование источника этих материалов на северо-западе в течение всего интервала, представленного этими двумя группами отложений. Однако если справедливо общее правило, что доломиты формируются в более близких к берегу участках, чем одновременные с ними известняки, то положение ближайшей береговой линии должно было бы изменяться: в течение времени Конасога она находилась на юго-востоке, тогда как в течение времени Нокс — на северо-западе. Если такая интерпретация верна, глинистые сланцы группы Конасога представляют собой терригенные осадки открытого моря, окаймляющие прибрежные доломитовые осадки, а не прибрежные терригенные отложения, как предполагали Данбар и Роджерс и другие авторы. Если это представление о терригенных осадках открытого моря правомочно, то группа Конасога также может служить примером ассоциаций прибрежных карбонатных отложений и терригенных осадков открытого моря, которые рассматривались в предыдущей главе.

Ордовикские породы северной части Аппалачей на западе Вермонта также служат примером прибрежных доломитов, сменяющихся мористее известняками. Доломиты Бриджпорт предгорья Шамплен — Ришелье в восточном направлении сменяются формацией Белденс надвиговой чешуи Xайгейт-Спринг-Сент-Доминик, которая сложена известняками и доломитами; породы этой надвиговой чешуи сменяются известняками Арманд и Корей надвиговой толщи Филлипсберг.

Примером прибрежных доломитов могут служить также доломиты Симонсон (средний девон) восточной части Невады, которые в западном направлении в сторону от береговой линии сменяются известняками Невада.





Яндекс.Метрика