19.01.2021

Дельтовые модели осадочных обстановок


Термин «дельта» происходит от греческого знака «А»; он был использован около двух с половиной тысячелетий назад Геродотом при описании устьевой части Нила, Подобным же образом термин все еще используется географами и геологами. В современном понимании дельта рассматривается как «субаэральная или подводная масса осадочного материала, отложенная рекой под толщей воды (морской или озерной). Это определение, хотя и соответствует первоначальному определению Геродота, не подчеркивает трехугольной формы. He все дельты, известные в настоящее время, имеют такую форму.

а. Процессы в дельте

Если отбросить все детали, можно сказать, что дельта образуется в местах, где струйный по-ток нагруженной осадочным материалом воды входит в толщу стоячей воды (фиг. 105).

Скорость течения уменьшается в радиальных направлениях от устья струйного потока и в отлагающемся осадке, вследствие различных скоростей осаждения, размеры зерен уменьшаются в тех же направлениях. Отлагающиеся осадки нагромождаются вплоть до уровня воды, HO поток все же прокладывает русло через эти отложения. Удлиненные возвышенности по обеим сторонам русла называются «намывными валами». По мере накопления осадков дельта продвигается в сторону открытой воды. Здесь можно различить три основные детали строения дельты. Дельтовая платформа представляет собой субгоризонтальную поверхность, ближайшую к устью потока. Она сложена в основном песками и пересекается дельтовым рукавом и окаймляющими его намывными валами. Дельтовая платформа далее сменяется дельтовым склоном, на котором накапливаются более мелкие пески и алевриты. Дельтовый склон далее переходит в продельту, где отлагаются глинистые осадки. Следовательно, в вертикальном сечении, проходящем через вершину дельты, будет наблюдаться постепенное увеличение размеров зерен осадка. Продельтовые глины у основания дельты кверху будут сменяться алевритами и песками дельтового склона и затем песками дельтовой платформы. Эти три типа отложений принято называть придонным дельтовым слоем, отложениями склона или передовыми слоями и поверхностными отложениями дельты (фиг. 106).
Дельтовые модели осадочных обстановок

Постепенно дельтовый рукав становится настолько длинным, что его устье заполняется осадками. Намывной вал в ослабленном участке разрушается, и образуется новый дельтовый рукав. Отмерший рукав заполняется осадками из суспензии, и все это отмершее дельтовое лопастное тело уплотняется и погружается под воду.

Этот процесс может продолжаться неопределенно длительное время, по мере того как рукава перемещаются из стороны в сторону от первоначального участка привнося осадка. Такая идеальная модель лопастной дельты состоит из серии переплетающихся слоев, размеры зерен в которых постепенно увеличиваются вверху по разрезу и уменьшаются к периферии дельты.

Теперь эту идеальную модель сопоставим с современными дельтами.

б. Современные дельтовые системы

Дельта Миссисипи — одна из наиболее изученных современных дельт. Изучению дельты Миссисипи посвящен ряд работ.

Дельта Миссисипи очень близка к идеальной модели (фиг. 107). Здесь можно выделить серию из семи четвертичных изолированных дельтовых языков (фиг. 108). Могут быть выделены также приповерхностные, склоновые и придонные фации с характерной литологией, фауной и флорой, текстурами осадочных пород.

Около 25 % твердого стока Миссисипи составляет песок, а остальную часть — алеврит и глина. Это означает, что лишь очень небольшая часть каждой дельтовой лопасти слагается песком. Почти весь песчаный материал откладывается в устьях рукавов, где образуются удлиненные линзовидные песчаные тела. Поскольку рукава распространяются в направлении моря, эти песчаные тела имеют линейную форму. Смещение дельты обусловливает образование общей системы радиально расположенных песчаных тел подобно пальцам на руке.

В более древних лопастных дельтах Миссисипи песок отлагался в основном у края дельтовой платформы, где можно наблюдать дугоообразный пояс песчаных слоев на фронте дельты, отложенных в устьевых частях дельтовых рукавов (фиг, 109). Эти слоистые пески распространяются по направлению к берегу и перекрываются перемежающимися алевритами, глинами и торфяниками, отложенными в намывных валах, в межрукавных и в болотных обстановках. Продвижение дельты в море, следовательно, приводит к накоплению толщи осадков с увеличивающимися кверху размерами зерен, начиная от морских глин, продельты до поверхностных песков на фронте дельты. Эти пески перекрываются тонкозернистыми отложениями солоноватоводных и неморских фаций, расчлененными радиально расходящимися телами песков рукавов дельты.

К востоку от сегодняшнего активного устья Миссисипи лежит дугообразный архипелаг островов Чэнделер. Он маркирует край отмершего языка древней дельты Сент-Бернард. Ясно, что после прекращения поступления осадков в дельту она стала размываться под действием приливов и волн. По мере уплотнения и погружения отложений дельты море наступало и переоткладывало близповерхностные осадки. Тонкозернистые осадки переотлагались в более глубокой и спокойной воде. Пески переотлагались в виде трансгрессивного покрова, который может несогласно перекрывать различные фации дельты.

Вместо простой последовательности с увеличением размеров зерен осадков кверху в современной дельте Миссисипи для неморских толщ характерна обратная последовательность. Более того, поскольку дельта представляет собой регрессивно продвигающуюся призму, каждая лопасть может отражать регрессивные аккумулирующие и трансгрессивные разрушающие фазы.

Дельта Миссисипи типа «птичьей ноги», с радиальной сетью рукавов, в общем редко встречается в современной обстановке и, вероятно, дельты такого типа более характерны для озер, чем для морей, например дельта реки Сент-Клер в Канаде. Причин две. Во-первых, не все реки несут такой тонкий материал, как Миссисипи. Гравийные дельты Арктики и дельты пустынных пологих побережий типа дельт восточной части залива Акваба приобретают в основном форму аллювиальных конусов. От горных склонов до дна моря они могут не проявлять никакой дифференциации на различные субобстановки осадконакопления, характерные для илистой Миссисипи.

Другой главный фактор, влияющий ка морфологию дельты,— это влияние моря и рек. Дельта Миссисипи приобрела форму «птичьей ноги» благодаря ее относительно укрытому положению в Мексиканском заливе.

Более открытые дельты, такие как у Нила или Нигера, характеризуются пологой дугообразной береговой линией (фиг. 110). Это происходит из-за того, что скорость отложения песка у устья рукавов превышает скорость его перемыва и переотложения вдоль фронта дельты, часто в форме барьерных островов. На открытых побережьях морское воздействие может быть волновым или приливно-отливным при высоком уровне прилива. У дельты Миссисипи высота прилива составляет всего лишь около 1 м. В Бенгальском же заливе высота прилива варьирует от 3 до 5 м. Из-за этого главным образом дельта Бенгальского залива резко отличается от дельты Миссисипи. Это дельты Ганга и Брахмапутры, Кланга, Лангата и Меконга. Размывающее действие мощных приливно-отливных течений приводит к перераспределению речного материала на заливной равнине, где развитие мангровых болот способствует накоплению осадков. Дельтовые рукава сами по себе широкие, прямые и разветвляющиеся эстуарии (см. фиг. 110).

Как показывает анализ, лопастные дельты состоят из слоев обломочных осадков, в которых размер зерен увеличивается вверх по разрезу и по направлению к континенту. Эти языки, существенно регрессивного происхождения, могут содержать поверхностные тонкозернистые дельтовые отложения и аккумулятивные и деструктивные фазы. Кроме того, обстановки осадконакопления и фации дельт широко варьируют в соответствии с относительной значимостью речных, приливно-отливных и волновых процессов.

В табл. XXXI предложена классификация возможных типов дельт.

в. Древние дельтовые отложения

Многие осадочные фации принадлежат к дельтовому типу. Они не только широко распространены в геологической истории, но и являются также весьма промышленно важными, так как содержат большую часть запасов угля в мире, а также значительные ресурсы нефти и газа. Быстрая седиментация богатых органикой осадков преимущественно в восстановительной среде ведет к метаморфизму торфяников с образованием углей, а также к генерации нефти и газа.

Достаточно полные сведения о дельтовой седиментации, как древней, так и современной, имеются в обзорах составленных под редакцией Ширли и Рагсдейла, Морганом и Шейвером и Фишером и др.

В общем можно различать дельты речного и морского происхождения. Хорошие примеры циклических дельтовых осадков известны в Пенсильванской толще бассейна Иллинойс.

Детальное картирование осадочных пород регионально распространенных маркирующих угольных горизонтов показывает радиальное распространение песчаных удлиненных тел, аналогично дельте Миссисипи (фиг. 111). Седиментологические исследования и полевые наблюдения говорят, что это скорее русловые пески, чем песчано-линзовидные тела дельтового типа, и хотя Пенсильванские пески и отличаются от современных песчаных образований Миссисипи, следует полагать, что они были отложены в существенно речной дельтовой обстановке.

Примеры дельт, переработанных морем, найти также нетрудно, например, в верхнем мелу вдоль восточного края гор Роки-Маунтинс, от Арктической Канады до Мексиканского залива. При подъеме суши во время ларамийской фазы орогенеза огромные количества осадочного детритуса были вынесены в открытое море с запада. Отложение происходило в широком диапазоне обстановок осадконакопления — от фангломератов предгорной зоны группы Месаверд до прибрежных морских глинистых сланцев формаций Пьер и Левис. Переходные береговые отложения были образованы в чрезвычайно разнообразных условиях. Распознаются как линейные прибрежные осадки, так и осадки береговых выступов. Дельтовые осадки были отложены, вероятно, в преобладающих морских условиях, подобных обстановке дельт Нила и Нигера. Хорошие описания этих отложений даны Веймером и Асквитом. Примером таких отложений могут служить песчаники Кастлгейт в штате Юта (фиг. 112). Они рассматриваются как конструктивная дельта, в которой речные пески по направлению к морю сменяются дельтово-платформенными углями, песками, глинистыми сланцами и затем фациями переслаивающихся мелкозернистых песков и плов, тонкослоистых и содержащих органическое вещество и пронизанных с поверхности ходами роющих организмов. Эта последняя ассоциация интерпретируется как отложения фронта и склона дельты. Однако в верхах толщи песчаников Кастлгейт начинают преобладать чисто морские условия. Углистые осадки основания дельты отделены от склоновых отложений грубозернистыми, чистыми, хорошо сортированными песками с увеличением размеров зерен кверху. Передовые слои их полого падают в сторону моря и круто погружаются в сторону берега. Это свидетельствует о том, что мелководные тела песков были образованы путем переработки дельты во время конструктивной преобладающей морской фазы.

Эти примеры показывают, что в древних осадках можно распознавать дельты с преобладающими речными или морскими условиями.

Однако есть и другое довольно важное отличие. Отложения двух главных описанных типов дельт по направлению к морю постепенно переходят в илистые осадки открытого моря. Другие дельты, подобные пенсильванским или района Аппалачского плато, а также серии Иоридэйл в северной Англии, продвигаются в море по карбонатным платформам.

Имеется и еще один тип дельт, в основании которых формируются турбидитовые пески. В современных дельтах известно развитие процессов обрушения и оползней, а также транспортировка этого материала турбидитовыми потоками на дно бассейна. Такие явления описаны для дельт Миссисипи, Фразера и Нигера. Большая глубина воды и осадков делает трудным изучение гурбидитов на фронтах современных дельт. Однако примеры древних отложений известны и в карбоновых отложениях Англии, в ордовикских породах Аппалачей, в формации Коаледо в Орегоне и в третичных дельты Нигера (фиг. 113).

В заключение отметим: в простейшем случае процесс развития лопастной дельты приводит к образованию слоев отложений с укрупняющимися зернами вверх по разрезу; вверх и к побережью морские илы переходят к неморским пескам, илам и часто углям. Такая простая модель может усложняться при воздействии разрушающих агентов моря. Кроме того при достаточно неустойчивом склоне дельты и образовании оползней у подножья дельты могут присутствовать переотложенные турбидитовые пески.

Выявление моделей дельт имеет большое значение для эффективной эксплуатации нефтегазовых залежей в отложениях древних дельт. Песчаные накопления в дельтах с преобладающим речным режимом образуют радиально расходящиеся удлиненные тела в основании дельты. Дельты с преобладающим морским режимом имеют тенденцию к дугообразному распределению мелководных песков. Дополнительное накопление песков может быть в подводных каньонах и конусах дельт с высоким склоном.





Яндекс.Метрика