Фации глубоководных морских песков

   С  помощью экспериментов  выявили, что турбидитные потоки имеют характерное продольное строение: головная и хвостовая часть, тело и шейка. Головная часть, как правило, имеет текстуру течения, внутри существует система круговых вихрей, направленных вперед и вверх, здесь концентрируются наиболее крупные осадки. Тел располагается за головной частью и характеризуется почти однородной мощностью потока. В пределах тела может происходить осадконакопление, в то время как в головной части еще продолжается эрозия. В хвостовой части поток быстро утоняется и становится очень разжиженным.  Эти соотношения важны для распознания турбидитного течения.

    Турбидитные течения низкой плотности. Переносят с низкой скоростью частицы песчаной или глинистой размерности, имеющие низкую концентрацию.  В глубоком море они более обычны, чем потоки  высокой плотности. Они могут формироваться из взмученных штормовыми волнами осадков на шельфе или перегибе шельфа; при постоянном переносе частиц через шельф - они стекают вниз по склону вдоль осей каньонов; образуются при  прямой разгрузке в море рек, несущих во время половодья или таяния ледников ил, а также при преобразовании крипа, оползней, обломочных и турбидитных потоков высокой плотности. Турбидитные течения низкой плотности имеют мощность от нескольких метров до более чем 800 метров, и имеют скорости 10-50 см/с.

2.4Нормальные придонные течения

Эта группа явлений включает в себя все процессы, связанные  с глубоководными течениями, которые эродируют, транспортируют и отлагают осадки на морское дно, но их возникновение не обусловлено суспензированием осадков и поэтому они могут течь не только вниз по склону, но также вдоль него и вверх.

Внутренние волны  и приливы. Поверхностные волны и приливы представляют собой наиболее важные физические процессы, воздействующие на осадки и биоту на мелководье. Поскольку море является гетерогенным телом, в верхних нескольких сотнях метрах водной толщи между приповерхностными горизонтами меняющейся плотности могут также формироваться внутренние волны. Они широко распространены и могут быть разными по амплитуде и периодичности. Скорость их продвижения обычно невысока (5—300 см/с). Выявлены крупномасштабные колебания на плотностных разделах, которые имеют приливной период и называются внутренними приливами.

    Разрывы и турбулентные вихри, связанные с внутренними волнами, и скорости, которые достигаются внутренними волнами и приливами, вероятно, служат причиной взмучивания и эрозии значительного количества осадка на перегибе шельфа, на вершинах подводных гор или на относительно мелководном склоне и в котловинах на шельфе.

 Течения в каньонах. Почти не затухающие течения вдоль осей каньонов и других подводных долин движутся вверх и вниз даже на глубинах более 4000 м. Скорость их составляя в среднем около 30 см/с. Регистрируются также периоды и изменения направления, связанные с внутренними волнами, поверхностными течениями, штормовыми нагонами. Некоторые из этих течений представляют собой турбидитные потоки низкой плотности, обладающие возможностью перемещать вниз по склону большие объемы тонкозернистого осадка, однако большую их часть можно отнести к нормальным придонным течениям. Частота и скорость этих течений дают основание полагать, что они оказывают значительный эффект на перемещение осадков на морском дне и на формирование морфологии каньонов и русел.

Придонные (контурные) течения. Океанические глубоководные придонные течения формируются вследствие охлаждения и погружения поверхностных вод на высоких широтах и медленной, глубинной термогалинной циркуляции этих полярных водных масс через Мировой океан. Интенсивность течения увеличивается, если поток ограничен узкими проходами, а также под действием силы Кориолиса, которая отклоняет движущуюся воду направо в Северном полушарии и налево в Южном. Таким образом, водные массы концентрируются на западных границах котловин, формируя контурные течения.

  Если большая часть морского дна охвачена очень медленными течениями (<2 см/с), то западные пограничные течения обычно имеют скорости 10—20 см/с, а там, где поток частично ограничен, скорости превышают 100 см/с.    Придонные течения являются более или менее постоянными и могут размывать, переносить и отлагать осадки в различных частях океана. Ширина течений изменяется от нескольких километров до десятков километров.

       Геологические эффекты от придонных течений включают в себя эрозию русел, рвов и борозд, взмучивание и перенос мелкозернистого осадка, образование таких форм ложа, как знаки ряби и волны, формирование крупных удлиненных или куполообразных осадочных наносов, сложенных контуритами. Придонные течения отлагают контуриты также вдоль континентального склона и подножия, где они переслаиваются с турбидитами и другими осадочными фациями и могут существенно перерабатывать ранее накопленные осадки. Там, где скорость придонных течений особенно велика, они обычно являются причиной перерыва в осадконакоплении, а в некоторых случаях с ними связаны грубозернистые остаточные отложения.

3.Модели фаций

    При классификации  морских глубоководных фаций,  уделяющая особое внимание песчаникам, достаточно тщательно была разработана более 10 лет назад. После этого как для мелкозернистых, так и для крупнозернистых отложений было выделено несколько дополнительных фаций.

3.1.Модели переотложенных фаций

Оползни . Могут включать в себя отложения любого литологического состава, и их размерность может быть или очень большой (> 100 м),или очень маленькой (<10см). В сползших блоках внутренние слои в основном согласные. В их головных и хвостовых частях могут быть выделены соответственно структуры сжатия и растяжения. В оползнях существуют проникающие нарушения слоев, и выделяется широкий спектр деформационных структур, включая несколько типов складок, надвигов, шаровые текстуры, серповидные опрокинутые складки, оползни вращения, уступы и т. д. Стандартного вертикального разреза этих структур не существует.

      Деформации, вызванные оползанием, и последующие тектонические деформации имеют важные отличительные особенности: 1) деформированные слои присутствуют в виде отдельной зоны между ненарушенными горизонтами; 2) между неровной верхней поверхностью деформированных слоев и основанием перекрывающего горизонта существует осадочный контакт; 3) верхняя поверхность может срезать антиклинальные складки; 4) преобладающая ориентировка осей складок может быть не связана с простиранием тектонических структур и 5) внутри отдельно взятого оползня структурный стиль может быть неупорядоченным, и может наблюдаться широкий набор деформационных структур.

     Дебриты (отложения обломочных потоков) Состоят из осадков смешанного литологического состава, который может изменяться от глин, содержащих незначительное количество обломков песчаной и валунной размерности, до валунных масс с небольшой примесью глинистого материала. Мощность отдельных горизонтов изменяется на несколько десятков метров. Дебриты могут быть полностью лишены текстурных особенностей и неупорядоченными или упорядоченными в небольшой степени, иметь размытую подошву, некоторую горизонтальную ориентировку удлиненных обломков и кровлю, которая или переходит в глинистые турбидиты, или имеет резкий контакт с крупными внедряющимися в нее обломками (рис 3).

Дебриты хорошо известны как в современных глубоких морях, так и в древних разрезах. В некоторых случаях наблюдается их перемещение по пологому (~1-2°) склону на несколько сот километров. Они покрывают площади, измеряемые многими тысячами квадратных километров. Мощность слоя дебритов колеблется от нескольких десятков сантиметров до нескольких десятков метров, существует тесная связь между мощностью слоя и максимальными размерами обломков.

 Турбидиты. В основе распознания турбидитов лежит не один какой-то признак, а совокупность многих критериев. Наиболее заметная особенность турбидитов – это свойственная им вертикальная сортированность. Можно выделить три различные модели турбидитов, каждая из которых имеет свой стандартный разрез текстур в пределах единого слоя .

 Грубозернистые  турбидиты. Транспортировка материала на большие расстояния происходит в основном турбидными  потоками высокой плотности. Нижняя часть разреза может состоять из гравия, галечного песка или песка, перекрывающих размытую подошву(рис 3). К характерным текстурным единицам относятся нижняя пачка с отрицательной градационной слоистостью (R₁), перекрытая массивной (R₂), стратифицированной (S₁), градационно-стратифицированной (S₂) пачками и, наконец, пачкой с блюдцеобразными и трубкообразными структурами (S₃). Кровля обычно имеет резкий и плоский контакт.

Рис. 3.Модели переотложенных обломочных фаций. Для каждого разреза показана мощность типичной единицы, которая фактически может сильно варьировать

 Среднезернистые турбидиты. Для них характерной является классическая последовательность Боумы. Выделяется пять структурных единиц, перекрывающих эродированную или нагруженную подошву (рис 3): песок от массивного до сортированного (Т_а), песок с параллельной слоистостью (Т_b), песок с косой и запутанно-волнистой слоистостью (Т_с), тонкий песок и алеврит с параллельной слоистостью (T_d) и ил от массивного до биотурбированного (T_e ).

Мелкозернистые  турбидиты. Представлена по большей части глинами с прослоями алеврита (рис 3) и градационной слоистостью (Е,) переходят вверх в сортированный ил (Е₂) и в несортированный ил (Е₃). Пачку с градационной слоистостью (Е₁) можно далее подразделить на мощный часто линзовидный базальный слой алеврита со слабой волнистостью на кровле (Т₀), относительно мощный горизонт глины с конволютными прослойками алеврита (Т₁), слой с низкоамплитудной волнистостью (Т₂), отчетливо параллельный (Т₃), неотчетливо параллельный (Т₄) и тонкослоистый алеврит (Т₅). Они перекрываются сортированной глиной (Т₆), несортированной глиной (Т₇) и маломощной микробиотурбированной зоной (Т₈) .

 Эти идеализированные разрезы турбидитов - образующиеся при едином событии переотложения, в которых с течением времени осаждается все более тонкий материал и по мере уменьшения скорости потока и его несущей силы формируются различные осадочные текстуры.

Помимо динамических осадочных  текстур, существует несколько других характерных особенностей, которые важны при определении и интерпретации турбидитов. Положительная градационная слоистость весьма обычна для турбидитов. Кроме того, в основании многих слоев часто наблюдается отрицательная градационная слоистость. Структурные исследования показали, что удлиненные частицы (зерна песка, фрагменты растений и т. д.) часто ориентируются параллельно потоку. В направлении от подошвы к кровле турбидитов ориентировка частиц может все более отклоняться от простирания подошвенных знаков. Это может быть обусловлено меандрирующим характером потока в турбидном течении. Встречается также черепичное расположение зерен с падением их против течения.

В некоторых турбидитах присутствуют биогенные текстуры различных типов. Большей частью их распространение ограничивается кровлей отдельных слоев или увеличивается по направлению к ней; они также встречаются в прослоях пелагических осадков (следы жизнедеятельности и органические остатки) и в виде единичных проявлений на плоскостях напластования между горизонтами турбидитов (следы ползания, остатки жизнедеятельности). На ассоциацию этих ископаемых следов большое влияние оказывает батиметрия, хотя ряд других факторов, в том числе плотность и разнообразие бентосных организмов, экологический стресс, размерность осадочных частиц, среда осадконакопления, состав осадков, частота турбидных течений, могут быть одинаково важны при определении ископаемой биологической активности.

    Состав турбидитов зависит от источников сноса и поэтому может сильно варьировать.

3.2. Модели фаций придонных течений

Морские глубоководные  придонные течения оказывают влияние на образование двух различных типов фаций: переотложенных осадков русел и контуритов.

Переотложенные  русловые осадки. В каньонах и руслах под воздействием более или менее постоянных донных течений могут формироваться крупные гряды косослоистых песчаников, маломощные гравийные остаточные отложения. В последовательности русловых осадков переотложенные осадки присутствуют в виде изолированных горизонтов большой и малой мощности. В них можно видеть признаки транспортировки волочением и переработки, но отсутствуют черты, связанные с мгновенным осаждением из потока. Эти отложения хорошо описаны в древних разрезах .

     Контуриты. Под воздействием донных течений образуются два основных типа фаций контуритов: илистые контуриты и песчаные контуриты.

       Илистые контуриты. Тонкозернистые, плохо сортированные отложения глинистой и алевритовой размерности с содержанием песчаной фракции до 15%. Они в основном гомогенны или бесструктурны, реже характеризуются неправильным наслоением и линзовидностью. По размеру зерна контуриты колеблются от тонкозернистых гомогенных илов до илистых крапчатых алевритов. Их состав зависит от поставляемого материала, но наиболее обычна смесь биогенного и терригенного вещества.

     Песчаные контуриты. Встречаются в виде тонких неправильных слоев (<1-5 см) или более мощных слоев (5— 25 см), которые или бесструктурны или сохраняют первичную горизонтальную и косую слоистость. В них может быть видна как положительная, так и отрицательная сортировка или та и другая, а контакт между слоями резкий или постепенный. Размер зерен обычно соответствует мелкому песку, реже среднезернистому песку, сортировка плохая или средняя. Состав варьирует. Обычна смесь терригенного и биогенного материала. Иногда эти фации путают с мелкозернистыми турбидитами.