Фации глубоководных морских песков

  Как пример глубоководного  осадконакопления рассмотрим Мезозойские  породы бассейна Морей-Ферт, которые  выходят на поверхность в нескольких  пунктах побережья Сатерленд.  Наиболее полный разрез обнажается 30 километровой полосой от Голпси  на юге до Хелмсдейл на севере, шириной 2-3 километра.

    Отложения юрских глубоководных морских осадков контролировалось разломом  Хелмсдейл. Он представляет собой ответвление разлома Грейт-глен и маркирует современную границу бассейна Морей-Ферт. Слои  мезозойских пород сброшены по разлому Хелмсдейл относительно метаморфических и интрузивных пород, перекрытых  девонским песчаником Олдред.

     Разрез Сатерленд начинается красными фангломератами и аллювием пермотриасового возраста. Выше этих отложений залегает почти полный разрез юры.   Ниже и среднеюрские отложения представлены аллювиально - дельтовыми песками с углями, корненосными горизонтами и следами жизнедеятельности мелководных организмов. Следовательно, эти отложения формировались в условиях мелководья. Они переслаиваются с морскими сланцами. Первые признаки глубоководной седиментации появляются в раннем кемиридже и связаны с песчаником Олтнаквил.  Он представлен массивными многоярусными русловыми песками  с отдельными рассеянными гранулами  и обломками.   На песчанике Олтнаквил залегают черные слоистые углистые сланцы с редкой морской фауной  и обильными  растительными остатками. Вверх по разрезу толща постепенно переходит в тонкопереслаивающиеся сланцы и песчаники.

    Рис.6. Стратиграфический разрез, фации и предполагаемые обстановки осадконакопления мезозойских отложений побережья Сатерленд.

    Мощности формаций могли быть определены лишь приблизительно из-за сильного влияния разломов; стратиграфия доверхнеюрских отложений дана схематично; верхняя и нижняя части разреза не приведены. Сплошная стрелка, направленная вверх, показывает исчезновение юрских валунов; сплошная стрелка, направленная вниз, показывает исчезновение девонских валунов; стрелка с пунктиром – направление продвижения подводного конуса.

 

     Последние имеют резкие, иногда эрозионные подошвы и постепенные  переходы в верхних частях. Они могут быть массивными, косослоистыми, пластинчатыми и напоминать турбидиты. Выше лежат латерально выдержанные покровные турбидитовые пески, которые местами покрываются более толстыми пачками грубозернистых массивных песчаников.

      Верхняя  часть обнажающегося разреза  (≈ 500м) представлена валунниками Хелмсдейл. Это весьма выразительные и обширные конгломераты с глыбами. Конгломераты переслаиваются с черными сланцами и тонкими турбидитовыми  песками.

   Нижняя часть толщи  валунника представлена переотложенными мелководными юрскими песчаниками. Им присуща косая слоистость, смятость, что свидетельствует о том, что они попали сюда в полуконсолидированном состоянии. Вверх по разрезу эти песчаники исчезают, и их место занимают галька и валуны девонского песчаника Олдред.  Матрикс валунной толщи тоже меняется вверх по разрезу, становясь более известковым, и содержит разного рода остатки фауны. По всей валунной толще развиты обильные оползания, встречаются также отдельные дайки песчаника.

    Чтобы проиллюстрировать  характерные особенности глубоководных  песков обратимся к разрезу  верхнеюрских пород   и  рассмотрим  процессы способствовавшие формированию  данного разреза.

    1.На глубине  по линии разлома  Хелмсдейл  начинаются тектонические движения (рис.7.1). Наклон морского дна вызывает движение песка в виде потоков. Эти песчаные потоки, перемещающиеся по ложбинам вниз по склону, сформировали массивные русловые пески Олтнаквил. Об этом свидетельствует их массивность, вместе с наличием рассеянных обломков. Отсутствие в них косой слоистости показывает, что эти песчаники не были отложены волокущими течениями.

     Наложение  черных пластинчатых сланцев,  которые залегают на песчанике  Олтнаквил, происходило в морской обстановке, ниже уровня волнового воздействия, но область осадконакопления располагалась у самого берега, на что указывает обилие растительных остатков. Контакт песков песчаных потоков с угольными сланцами маркирует значительное опускание морского дна.

   2.Пологий склон, который обусловил возникновение песчаных потоков, постепенно становится все более крутым, до тех пор, пока тектонический уступ не появляется на поверхности (рис.7.2). Тектонический уступ взламывает морское дно. Углистые дельтовые пески в виде турбидитов и консолидированных блоков смешиваются с девонскими валунами. Турбидитовые покровные пески перекрывают сланцы бассейна. А их в свою очередь перекрывают более крупные галечные пески. Такая вертикальная последовательность, по видимому, обязана своим накоплением продвижению подводного конуса по дну бассейна.

     3.Поднятый блок воздымается выше уровня волнового воздействия (рис 7.3). Вначале Юрские осадки эродируются с поднятого блока и перераспределяются в виде турбидитных песков и отложений обломочных потоков на прилежащих участках дна бассейна. После их удаления источником материала становится литифицированый песчаник Олдред Девонского возраста. Скальный субстрат поднятого блока позволяет развиться  бентосной фауне, остатки которой послужили источником детрита бассейновых отложений. Откладывается верхнеюрская валунная толща.  

	валунник  Хелмсдейл		Каледонские метаморфические  и интрузивные породы, перекрытые девонским песчаником Олдред
	нижнее и среднеюрские песчаники и сланцы		Пермотриасовые красноцветные  толщи

Рис.7. Геофантасмограмма, иллюстрирующая соотношение разлома  Хелмсдейл с накоплением соответствующих  юрских осадков. 1  По линии древнего разлома Хелмсдейл начинаются тектонические  движения, наклон морского дна вызывает движение масс песка в виде потоков. 2 Тектонический уступ взламывает морское дно: углистые дельтовые пески смешиваются с девонскими валунами. 3 Поднятый блок воздымается выше уровня волнового воздействия, при смещении юрских скелетных мелководных песков по скалистому девонскому субстрату образуется матрикс девонского валунника. 4.Послемеловое поднятие. Обнажились Хелмчдейлские граниты.

      4.Происходит послераннемеловое поднятие (рис.7.4). Все юрские и многие девонские осадочные накопления на поднимающемся блоке денудированы, так что обнажились Хелмсдейлские граниты. Хотя слои валунника местами отделены разломом от гранитов, они не содержат их обломков. Это заставляет предполагать, что движения послеюрского возраста могли иметь продольную компоненту. Многие месторождения нефти связаны происхождением с глубоководными песчаниками и валунниками, отолгавшимися возле тектонических уступов, аналогичных уступу Хелмсдейл.

 

       4.5.Залежи нефти в морских глубоководных песках

     В случаях, когда морские глубоководные пески очевидно были вовлечены в процессы геосинклинального орогенеза, они не являются потенциальными ловушками углеводородов.  Начинающийся метаморфизм уничтожает пористость и приводит к распаду углеводородов, тогда как структурные деформации ведут к утечке поровых флюидов.

      При отсутствии  орогенеза глубоководные морские  песчаники часто оказываются   высокопродуктивными на нефть и газ, в частности, когда они приурочены  основаниям дельт или ограничены разломами прогибам с замкнутой морской циркуляцией. В этих случаях илы пелагических бассейнов могут являться поставщиками нефти и газа. Углеводороды могут мигрировать вверх через песчаники турбидитовых конусов, с которыми илы фациально переслаиваются. Скопление нефти и газа могут происходить как в структурных, так и стратиграфических ловушках, там, где пески подводных каньоном  оказываются запечатанными сверху непроницаемыми склоновыми илами. Турбидитовые конусы обычно имеют более низкую пористость и проницаемость, чем пески отложенные в каньонах песчаными потоками, но для них характерна большая латеральная выдержанность.

     Пример высокопродуктивного  месторождения нефти в турбидитах относится к Западной Колифорни. Здесь свыше 10 000 м турбидитов накопилось в третичных бассейнах, ограниченных разломами. Последующие тектонические движения создали лишь пологую складчатость. Фораминиферы, обнаруженные в сланцах, свидетельствуют о том, что первоначальные глубины бассейна составляли около 1200 м. По-видимому, эти сланцы и являются материнскими породами. Несмотря на слабую сортированность и относительно низкие пористость и проницаемость, турбидитовые песчаники оказались хорошими нефтяными ловушками, за счет того, что отдельные слои имели необычно большую для турбидитов мощность – иногда более 3 м. Кроме того, широкое распространение имеют многоярусные песчаниковые толщи; сланцы между турбидитами отсутствуют. По-видимому, в связи с эрозией или частой повторяемостью мутьевых  потоков.

    В третичных  турбидитовых фациях Калифорнии  можно выделить три  основных  геометрических типа, которые могут  быть соотнесены с глубоководными  образованиями, ныне формирующимися  вблизи калифорнийского побережья. К первому типу относятся шнурковые турбидитовые тела.  Каньон  Роуздейл  бассейна Сан-Хаокин при ширине около 1,8 км содержит более 4000 м турбидитов. Он может  быть прослежен по склону на 8 км, а содержащаяся в турбидитах фауна предполагает глубин у накопления более 400 м.

    Шнурковые турбидиты  такого типа, вероятно, формировались  в подводных каньонах, напоминающих  каньоны современных континентальных  окраин.

     Второй тип  геометрии демонстрируют турбидитовые  тела, конусоподобные  в плане  и линзоподобные в поперечном  сечении. Раннемиоценовый конус  Тарзана имеет около 100 км  ширину  при  мощности 1200 м. Состав фораминифер  предполагает глубину отложения  приблизительно 1000 м. Другие примеры  конусов демонстрируют лопастные и ветвящиеся формы. Подобная геометрия может рассматриваться в качестве аналога современных конусов, сформировавшихся за счет выхода осадков из устий подводных морских каньонов на абиссальные равнины.

      Третий  тип фациальной геометрии –  покровы, обнаруженные в третичных  турбидитах Калифорнии. Полагают, что  в этом случае отложение происходило  на дне бассейна. Примером является  формация Ренетто (нижний плиоцен): при максимальной мощности более  750 м  она покрывает площадь  более 2000 км².

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

     Можно выделить три основных фактора, контролирующих глубоководное осадконакопление: поступление осадочного материала, тектонику, колебания уровня моря.

     Объемы поступающих терригенных осадков контролируются рельефом и климатом прилегающей суши. Источником терригенного материала являются большей частью речной сток, вулканические извержения, ветровой и ледяной переносы. Перераспределение терригенного материала происходит за счет собственной работы моря. Обломочный материал может переноситься, как под действием силы тяжести (камнепады, крип, оползни, обломочные потоки, песчаные потоки, турбидитные потоки), так и нормальными придонными течениями (контурными, течениями в каньонах, внутренними волнами и приливами). Для формирования глубоководных морских песчаных отложений наиболее значимы турбидиты и песчаные потоки.

     В пределах морских областей можно выделить три фундаментально различающиеся обстановки терригенного осадконакопления: шлейф склона, подводные конусы выноса и дно бассейна. Наиболее характерным для глубоководных песков является накопление в конусах выноса, где они обнаруживают целый ряд признаков, характерных для турбидитов.

     Для распознания древних глубоководных систем изучают горизонтальное распределение фаций, характер палеотечений, совокупности фаций в различных обстановках. Как в древних, так и в современных системах     глубоководные морские пески могут быть продуктивными на нефть и газ. Илы пелагических бассейнов могут являться поставщиками нефти и газа. А непроницаемые склоновые илы играют роль флюидоупоров.

В перспективе  для понимания природы глубоководных обломочных отложений следует проводить детальное изучение с помощью бурения и глубоководной буксируемой аппаратуры современных конусов выноса. Исследования нефтяных компаний с использованием сейсмических и каротажных методов могут дать представления о трехмерной структуре древних конусов выноса, находящихся вблизи поверхности. В дальнейшем следует проанализировать подножие склона и обратить внимание на равнины бассейнов. Необходимо также понять процессы, которые привели к образованию фации или систем фаций, наблюдаемых в настоящее время.

Необходимо иметь  более детальные, чем во многих прежних  обобщенных моделях, описания индивидуальных примеров, в которых фации тесно увязаны с процессами и палеотечениями. Для древних глубоководных обломочных осадков должны быть определены источники питания.

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы:

 

 

1. Рединг Х.  Обстановки осадконакопления и фации. – М.: Мир, 1990
2. Селли Р. Ч.  Древние обстановки осадконакопления. – М.: Недра, 1989