Фации глубоководных морских песков

Оглавление

 Введение…………………………………………………………………………...2

1.Глубоководные морские  пески: определение, развитие  представлений о происхождении……………………………………………………………………3

 

2.Процессы, формирующие морские глубоководные осадки………………….3

2.1Эрозия-перенос-осадконакопление…………………………………………..3

2.2.Непрерывная последовательность процессов………………………………5

2.3 Процессы переотложения……………………………………………………6

2.4Нормальные придонные  течения…………………………………………….7

 

3.Модели фаций…………………………………………………………………...9

3.1.Модели переотложенных  фаций……………………………………………..9

3.2. Модели фаций придонных  течений………………………………………..12

 

4.Современные и древние  морские глубоководные пески……………………13

4.1Современные морские  глубоководные обстановки………………………..13

4.2.Распознание древних  глубоководных систем……………………………...16

4.3Совокупности фаций  древних глубоководных систем  в различных обстановках………………………………………………………………………17

4.4.Верхнеюрские морские  глубоководные пески  Сатерленда, Шотландия..19

4.5.Залежи нефти в   морских глубоководных песках…………………………23

Заключение……………………………………………………………………….25

Список используемой литературы……………………………………………...26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

    Море - область преимущественного накопления осадков. Однако морское дно также как и суша представляет неоднородную область, где сочетаются как процессы интенсивного осадконакопления, так и размыва или очень слабой седиментации. Однако, в целом морское осадконакопление более устойчивое, чем континентальное, и поэтому морские фации более выдержаны по составу и другим признакам.

    В настоящее время морские глубоководные фации определяются на основании следующих принципиальных особенностей: размерность зерен и другие структурные признаки, отношение песок/ил, мощность слоев и их геометрия, внутреннее упорядочение слоев, динамические и биогенные осадочные текстуры, строение, состав и биота. В идеале каждая фация, определенная таким образом, будет единственным в своем роде типом, который формируется при определенных условиях, отражая определенный процесс. Однако, поскольку существуют свыше десяти отдельных процессов осадконакопления и широкий спектр обстановок, а размерность осаждающихся обломков колеблется от огромных валунов до тончайших глинистых частиц, то очевидно, что к глубокому морю приурочено очень большое число всевозможных фаций.

В связи с этим фацию морских глубоководных  песков делят на ряд дополнительных фаций, что позволяет более подробно и точно характеризовать и интерпретировать ее. Хотя в настоящее время мы имеем четко разграниченные модели фаций, связывающие глубоководные отложения с процессами осадконакопления и относительно хорошо описанные модели обстановок, которые существуют в современных системах, распознать и проинтерпретировать древние морские отложения далеко не просто. Этот факт является немаловажной проблемой. Потому что, как в современных, так и в древних морских глубоководных песках обнаружены скопления нефти. Определенная роль в организации ее добычи принадлежит седиментологии. Из-за экономической важности этих отложений распознанию морских глубоководных песков, как в поверхностных обнажениях, так и в погребенном состоянии, уделяется большое внимание.

Поэтому целью данной работы является рассмотрение процессов и обстановок осадконакопления, моделей фаций глубоководных систем, связи месторождений нефти с глубоководными песками и распознание древних морских глубоководных фаций.

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Глубоководные морские пески: определение, развитие представлений о происхождении.

      Морские  глубоководные пески – отложения,  которые формировались ниже уровня  континентального шельфа. Существует несколько критериев, на основании которых можно утверждать, что те или иные пески формировались в условиях глубоководья.    Морские глубоководные пески не должны обладать признаками, присущими мелководью. Им не свойственны трещины усыхания, следы дождя, корненосные горизонты и палеопочвы, не  должны наблюдаться следы жизнедеятельности организмов, обитающих на мелководье, водоросли, крупная косая слоистость.

     Критерии, свидетельствующие  в пользу  морской глубоководной  обстановки не  столь определены. Содержащаяся в них фауна в  значительной степени состоит из привнесенных мелководных и свободноплавающих организмов. Тела ископаемых  глубоководных морских животных редки.  Хотя следы жизнедеятельности сообществ беспозвоночных, поверхностные и внутри осадочных слоев распространены широко. Можно судить о глубоководности формирования  по стратиграфии и региональной позиции формации. Можно предполагать, что в глубоководных частях бассейнов песчаники имеют глубоководное происхождение, особенно, если они переходят в склоновые отложения в направлении шельфа и за ними следуют осадки морского мелководья.

    Несмотря на  трудности в идентификации морских  глубоководных песков, большинство  геологов признают, что значительные  объемы глубоководных песчаников  представлены флишем.  Осадочные   текстуры флишевых песчаников  предполагают, что  они являются  турбидитами. Этот термин был  введен Дейли в 1936 году. Он высказал  предположение, что в период  низкого стояния моря образуются  положительные потоки, вызываемые  волновым взмучиванием осадка. Они  при движении вниз по склону  вырабатывают подводные каньоны.  Эта теория смогла объяснить  многие вопросы кажущиеся аномалиями  в глубоководных морских песчаных  отложениях. Хотя  еще  в конце  19 века многие геологи опирались  на труды Меррея и Рионера.  Которые предполагали, что в глубоководных областях морей развиты только пелагические глины и биогенные илы, а более грубозернистые осадки распространены в  мелководных или наземных обстановках. Эти труды создавались после экспедиции британского судна «Челенджер» (1872-1876 г.г.), где были выявлены общие черты морфологии океанических бассейнов и основные типы залегающих на их дне осадков.

    

2.Процессы, формирующие морские глубоководные осадки

2.1Эрозия-перенос-осадконакопление

     Для того, чтобы  обломочные осадочные частицы  накопились на дне глубокого  моря, они должны быть эродированы  с суши или дна, перенесены, а затем отложены. Основная часть  биогенного материала образуется  непосредственно в океане –  или вблизи поверхности или  на карбонатных банках,  аутигенные минералы образуются на поверхности  раздела осадок – вода, или вблизи него, впоследствии они также могут быть переработаны.

     Материал, полученный вследствие физического и химического выветривания и эрозии  на суше, транспортируется реками, ледниками или ветром в океан.  Большая его часть отлагается в мелководных обстановках шельфа, и только небольшое количество материала достигает открытого океана. Эти шельфовые и склоновые отложения в результате подводной эрозии и переотложения в дальнейшем достигают глубокого моря. Затем, под воздействием течений в глубоком море может иметь место третья фаза эрозии и переотложения.

      Начало  переноса осадков в морских  условиях может быть связано  с механизмами, нарушающими сплошность  осадка на склоне, либо с критической  скорость сдвига, которая требуется  для эрозии и транспортировки  осадочного материала  по плоскому  слою.

     Осадки, отложившиеся  на склоне, начнут перемещаться вниз, когда сдвиговые напряжения, вызываемые силой тяжести, превысят сопротивление сдвигу в осадках вдоль плоскости сдвига  внутри колонны осадка (рис.1а)

Движение осадков, лежащих на плоском слое, начинается, когда увеличиваются флюидные сдвиговые напряжения и достигается критический порог, при котором перемещаются отдельные зерна. Зерно начинает

двигаться, когда составляющая волочения и  подъемной силы       превысит массу зерна (рис 1 б). Вызвать перемещение осадков могут штормы, внутренние волны, обычные придонные течения и мутьевые потоки.

 

 

 

 

Рис.1 а-условия  устойчивости плоского бесконечного слоя

б-силы, дествующие на неподвижную частицу, лежащую

на несвязанном  гранулярном слое, и возникающие  за счет

 флюидного  потока над ним

 

                                                  

 

 

 

 

2.2.Непрерывная последовательность процессов

     Существует  три основных группы процессов, которые способны вызвать эрозию, транспортировку и осаждение терригенного и биогенного материала в глубоком  море: процессы переотложения, нормальные придонные течения и поверхностные течения с пелагическим отложением.

   Основываясь на механическом поведении потока, механизме переноса и системе поставки осадка выделяют  пятнадцать процессов (рис.2.) Механическое поведение меняется от упругого через пластичное к вязкой жидкости и вязкому осаждению. Переход от скольжения  к осадочным

Рис. 2.Непрерывная  последовательность основных процессов  переноса и отложения и самих  осадков в глубоком море.

 

гравитационным потокам вызывает изменение физического состояния осадочных масс: они становятся  более дезинтегрированными, за счет  включения в осадок большего количества жидкости и распада метастабильной упаковки частиц. Переход от обломочного потока к  разжиженному или флюид ному и мутьевому потокам вызывает дальнейшее раз рыхление      и разжижение потока. Экспериментально и по данным полевых наблюдений было показано, что в течение любого единичного акта переноса и отложения эти процессы могут действовать одновременно или последовательно.

     Конечным членом ряда осадочных гравитационных потоков является мутьевой  поток с очень низкой концентрацией осадочного материала и низкой скоростью. Он будет перемещаться не вниз по склону, а вдоль него, под действием сил Кориолиса, и может незаметно переходить в нормальный придонный поток, известный так же как контурное течение. Оно поддерживается не гравитационным эффектом своего осадочного наполнения, а глубинной океанической циркуляцией. Когда горизонтальное перемещение и разжижение отсутствуют, происходит вертикальное осаждение частиц.

 

2.3 Процессы переотложения

    К процессам  переотложения относятся все  процессы, в ходе которых осадки  перемещаются вниз по склону  из более мелких в более  глубокие воды под действием  силы тяжести.

   Камнепады. Относительно редки в море из-за очень пологих склонов. Они происходят только на крутых склонах имеющих разломное происхождение или сложенных карбонатным материалом  или в верховьях глубоко врезанных морских каньонов и возникают за счет подмывания и эрозии,  при землетрясениях.

    Осадочный крип. Образуется под действием постоянной нагрузки. Возникают напряжения, которые могут существовать от нескольких часов до нескольких лет, в результате чего происходит деформация. Это процесс редко наблюдается в глубоком море, но является весьма распространенным  на очень пологих склонах.

     Сползания блоков и оползни. Вызывают смещение осадочных масс вниз по склону вдоль поверхности сдвига с сохранением некоторой внутренней структуры. Смещение латеральное. Эти процессы широко распространены даже на очень пологих склонах. Объем вовлеченных в них осадков от менее 1 км³ до более 100 км³.Обычно вызываются землетрясениями, зависят также от литологии, сопротивления осадков сдвигу, скорости осадконакопления, углу склона.

   Обломочные потоки. Представляют собой  высоко концентрированную очень вязкую осадочную дисперсию, которая обладает пределом текучести. Они непрерывно или периодически перемещаются по склону с углом наклона превышающим всего 0,5⁰ . На наиболее крутых склонах поток утоняется, его скорость увеличивается. Когда обломочный поток продвигается вниз по склону, своим весом он воздействует на подстилающие осадки и  вызывает вторичное нарушение поверхности дна. При увеличении крутизны склона потоки могут переходить в оползни. Обломочные потоки возникают за счет сейсмических толчков, оползания или крипа осадков, но могут формироваться и в результате быстрого осадконакопления или образования газов, что приводит к увеличению порового давления.  Поток останавливается, когда сопротивление сдвигу обломочных масс превышает силу тяжести или при удалении избытка порового давления.

   Зернистые потоки. Для их образования нужны склоны с углом наклона больше 18⁰. Поэтому в глубоком море они проявляются очень локально в форме мелкомасштабных песчаных лавин в верховьях подводных каньонов. Мощность их не велика (не превышает нескольких сантиметров).

     Разжиженные и флюидизированные потоки. Образуются при обрушении метастабильной структуры, когда зерна частично или полностью теряют опору вследствие перемещения вверх поровых флюидов. Неплотно упакованный алеврит и песок чувствительны к флюидизации. Флюидизированый песок ведет себя подобно жидкости с высокой вязкостью и может быстро течь вниз по склону с углом наклона выше 2-3⁰. Осадконакопление из таких потоков происходит очень быстро. Эти потоки обычно представляют собой конечную стадию отложения осадка из турбидитных течений высокой плотности.

   Турбидитные течения высокой плотности. Вероятно возникают одним из следующих способов:1) из оползней или обломочных потоков при перемешивании их материала с водой 2) из песчаных обвалов, зернистых потоков, или разрывных течений, питающих осадками верховья подводных каньонов 3) при штормах, взмучивающих неконсолидированные донные осадки и создающих на шельфе концентрированные нефелоидные осадки 4) непосредственно из взвешенного осадочного материала, поставляемого в море реками в половодье или при таянии ледников. Турбидитный поток может сохраняться в виде автосуспензии. То есть, в состоянии динамического равновесия при котором избыток плотности взвешенных осадков способствует движению потока, движение усиливает и поддерживает в жидкости трение и турбуленцию, осадочные частицы остаются во взвеси за счет турбуленции. Когда поток перемещается вниз по склону, за счет вбирания в себя новых частиц увеличивается сила тяжести.  Энергия силы тяжести компенсирует потери энергии на трение, и процесс повторяется, и так далее.