19.01.2021

Модель морского шельфа


Для отложений континентальных шельфов может быть представлена четкая модель. Точно также, как современные берега не совсем удобны для изучения эволюции барьерных отложений, современные шельфы не являются идеальными для изучения в качестве аналогов древних образований. В современных шельфах встречаются эрозионные, равновесные и седиментационные обстановки осадконакопления. Шельфы унаследовали те черты, которые приобрели во время последнего оледенения при низком уровне моря. Существующие сейчас осадки континентального шельфа большей частью были отложены в речных, перигляциальных и лагунных условиях. Впоследствии они были переработаны в период постледникового подъема уровня моря. Расчеты показывают, что почти 70% территории континентальных шельфов покрыты такими «реликтовыми» осадками.

Учитывая эти данные, современные шельфовые осадки можно разделить на три вида: осадки, которые были отложены в плейстоцене и затем были переработаны настолько, что находятся в равновесии с современной гидродинамической обстановкой; действительно «реликтовые» осадки, оставшиеся почти неизмененными при современном режиме моря; осадки, которые сейчас погребены под покровом илов.

Равновесные с современной гидродинамической обстановкой шельфовые осадки являются в основном прибрежными и мелководными, тогда как неизмененные реликтовые отложения сохраняются большей частью в глубоких водах около границ континентальных шельфов. Захоронение реликтовых плейстоценовых осадков под покровом илов отмечается около устьев крупных рек на участках с низкими скоростями течений.

Рассмотренные фациальные типы находятся в противоречии с концепцией «сортированного» шельфа, согласно которой в идеальном случае осадочный чехол шельфа при равновесии с гидродинамическим режимом должен иметь размеры зерен осадков, уменьшающиеся но направлению к морю. Примером такого сортированного шельфа служит шельф Берингова моря.

а. Современные шельфовые отложения

Из-за неустойчивости уровня моря за последний миллион лет трудно изучать эволюцию осадков континентального шельфа во времени. Тем не менее процессы и структура отдельных обстановок осадконакопления могут быть изучены и перенесены на древние осадочные фации.

В современном шельфе имеются три главные обстановки осадконакопления: прибрежная зона песчаных баров и приливно-отливных равнин, обстановка открытого моря с высоким энергетическим уровнем и обстановка открытого моря с низким энергетическим уровнем. В идеальном случае шельф полого и однообразно погружается, а эти три зоны располагаются параллельно берегу, образуя линейные пояса. Из-за сложной тектонической и ледниковой истории многих современных шельфов эти зоны недостаточно четко выражены.

Прибрежная зона состоит большей частью из осадков приливно-отливных равнин, которые составляют неотъемлемую часть барьерных берегов. На основе ранее указанных исследований для этих отложений можно продемонстрировать общее уменьшение размера обломочного материала в осадке снизу вверх. Мощности отдельных горизонтов в этих осадках контролируются приливно-отливным режимом. Считается, что размах приливов-отливов прошлого может быть определен именно по этим мощностям. Нa терригенных побережьях в отложениях приливно-отливных равнин кварцсодержащие пески сменяются глинами и далее маршевыми торфяниками. Вдоль аридных побережий развиваются соляные марши и себкхи (как их называют в Аравии). Для них также характерно уменьшение зерен обломочного материала кверху, но в основании залегают органогенные карбонатные пески. Они выше переходят в карбонатные илы, часто доломитизированные, с желваковыми горизонтами гипса и ангидрита (фиг. 116). Могут присутствовать тонкие прослои торфяников водорослево-строматолитового типа. Древние циклические осадки типа себкхи были описаны Вудом и Вулфом.

В относительно изолированных прибрежных обстановках приливно-отливных равнин осадки не подвергаются сильному воздействию открытого моря. Воздействия вод моря ослабляют барьерные острова. Сохранности осадков могут способствовать как рифовые породы, так и зоны подводных мелководных песков. Обстановка осадконакопления с высоким энергетическим уровнем может быть эрозионной, когда морская терраса срезает породы фундамента; это может быть и обстановка равновесия, когда мелководные пески перемещаются вперед и назад приливно-отливными течениями; изредка это может быть обстановка накопления осадков.

Современные шельфы с высоким энергетическим уровнем хорошо изучены. Из них наиболее хорошо известен континентальный шельф Западной Европы. Многие из этих шельфов покрыты плейстоценовыми ледниковыми и флювиогляциальными отложениями. Различаются три главных зоны осадков, в первой зоне преобладает гравий, во второй — пески, в третьей — илы (фиг. 117).

Участки шельфа с гравийным чехлом подвержены наиболее сильным приливно-отливным течениям. Это существенно эрозионные участки, из которых ил и песок вымываются и образуется остаточный гравий. Этот пласт гравия пересекается эфемерными песчаными лентами длиной до 2,5 км и шириной 100 м, которые совпадают с осевыми участками приливно-отливных течений.

Участки шельфа, покрытые песками, в основном представляют собой обстановки равновесия. Здесь осадочный материал перемещается вперед и назад, но почти не накапливается. Песок залегает в виде волнистого горизонта, представляющего собой крупные подводные дюны высотой до 20 м и длиной волны дюн до 1 км. Поверхность дюн осложняется более мелкими дюнами и рябью.

Акустическим и электроискровым методами показано, что эти пески имеют малые углы падения. В керне с ненарушенной структурой обнаруживаются косослоистые серии насыщенных ракушками песков. При детальном исследовании этих песчаных образований вскрыты сложные взаимоотношения между их внешней формой и внутренним строением. Корреляция между высотой дюн и глубиной воды отсутствует. Сложность морфологии и текстур песчаных волн обусловлена изменениями приливно-отливных течений.

Аналоги песчаных тел меньшего масштаба изучались в участках малых приливов. В них наблюдается биполярная косослоистая текстура, ориентированная в соответствии с направлениями прилива и отлива. Древние аналоги песчаных тел приливно-отливной зоны описаны в ряде работ.

Третьим типом осадков шельфа Западной Европы являются изолированные участки, покрытые илами. Они находятся там, где скорости движения воды достаточно низки, что допускает осаждение ила из суспензии. Как видно из фиг. 117, эти участки не обязательно являются глубоководными. Европейский шельф сходен с другими современными шельфами, которые были изучены. Образованные в результате приливно-отливных течений песчаные тела описаны также для шельфа Северо-Западной Атлантики и в Малаккском проливе.

Современные карбонатные шельфы имеют много общих черт с терригенными шельфами. В Аравийском заливе можно различить зоны илов, песков и гравия, аналогичные отложениям шельфа в Северной Атлантике (фиг. 118). Прибрежные осадки приливно-отливных равнин типа себкхи описаны выше.
Модель морского шельфа

Для Багамской платформы были описаны морфология, генезис и текстуры оолитовых и органогенных песков.

Приведенный обзор отложений современных шельфов показывает, что в них различаются три характерных типа: участки отложения илов, равновесные или с небольшим преобладанием осаждения песчаные отмели высоких энергетических уровней и равновесные или эрозионные участки распространения гравия или коренных пород. Эти зоны различаются как в терригенных, так и в карбонатных шельфах.

Быстро сменяющиеся регрессии и трансгрессии на современных шельфах, происшедшие на протяжении последнего миллиона лет, делают трудным составление пространственной модели фациальных обстановок. Это, однако, может быть сделано исходя из данных изучения древних шельфов, которые были подвержены менее резким колебаниям уровня моря.

б. Древние шельфовые отложения

Общая теория осадконакопления в шельфах была выдвинута на основе изучения главным образом древних пород. Основной тезис, на котором базируется эта теория, заключается в том, что в эпохи отсутствия тектонических движений существовали широкие субгоризонтальные шельфы с уклонами менее чем 1:1000. Эти пологие склоны пересекались с двумя важными горизонтальными поверхностями: уровнем моря и поверхностью основания активной волновой зоны.

Участки пересечения этих поверхностей с дном моря определяют три обстановки осадконакоплення. В самых глубоких частях шельфа ниже активной волновой зоны из суспензии осаждаются илы. Результирующей осадочной фацией являются тонкослоистые глинистые сланцы и кальцилютиты, иногда с полосами кремня, и остатками жизнедеятельности в виде редких, хорошо сохраненных крупных раковин моллюсков и пелагических фораминифер. Выше точки, в которой происходит соприкосновение зоны активного действия волн с морским дном, располагается обстановка осадконакопления с высоким энергетическим уровнем. Этот пояс может иметь ширину в десятки километров, поскольку угол склона очень мал. Это зона отмелей и баров. Результирующими осадочными фациями здесь являются косослоистые оолиты биогенных рифов, органогенные и зрелые кварцевые пески. С подветренной стороны этого пояса с высоким энергетическим уровнем располагается спокойная защищенная зона, которая может протягиваться на расстояние в несколько сотен километров от береговой линии. В этой зоне с низким энергетическим уровнем отлагаются пелмикриты, микриты, доломикриты и эвапориты лагун, приливно-отливных равнин и себкх в аридных карбонатных участках. В аналогичных обстановках терригенных областей отлагаются глины, пески и торфяники (фиг. 119).

Регрессии и трансгрессии приводят к миграции всех трех указанных фаций.

Впервые модель эпиконтинентального шельфового моря была создана для карбонатных толщ палеозоя бассейна Уиллистон в Северной Америке, Ее простота была привлекательна и привела к тому, что модель была применена к терригенным шельфовым отложениям типа нижнепалеозойских пород Аравийского щита.

Фации и процессы эпиконтинентальных морей могут быть изучены на современных континентальных шельфах, но из-за резких колебаний уровня моря в плейстоцене взаимоотношения шельфовых фаций лучше изучать в древних породах.





Яндекс.Метрика