Основные фациальные области

Все многообразие фаций объединяется в три крупные области осадконакопления: континентальные, морские и переходные (иначе их еще называют прибрежно-морские или фации бассейнов с ненормальной соленостью).

Континентальное осадконакопление обладает рядом особенностей: неустойчивостью (часто накопившиеся осадки сразу же подвергаются размыву), изменчивостью, преобладанием обломочного материала (большинство растворенных веществ выносится в море), наиболее тесной связью с материнскими породами, составом органических остатков (наземные растения и животные: позвоночные, насекомые, пресноводные организмы) и климатической зональностью.

Н.М. Страховым выделено три типа литогенеза, определяемых климатическими различиями: ледовый, гумидный и аридный. Ледовым называют такой тип литогенеза на континентальных площадях, который обеспечивает геологически длительное существование на данной территории ледового покрова. Современным примером являются Гренландия и Антарктида. Основным источником осадочного материала является механическое выветривание, перенос осуществляется также механическим путем с помощью льда, талых вод или ветра. Хемогенная садка и жизнедеятельность организмов резко подавлены.

Гумидным называется породообразование в условиях влажных климатов, отличающихся преобладанием метеорных осадков над испарением и с температурами, разрешающими существование воды в жидкой фазе, по крайней мере в течение теплой части года. Тропический, субтропический, умеренный и холодный влажный климаты являются разновидностями гумидного климатического режима. Гумидное осадкообразование отличается от ледового большей сложностью и разнообразием. Кроме чисто механических процессов, в нем участвуют химические и биологические процессы. Основной перенос осадочного материала осуществляется реками. При этом вещество мигрирует в виде растворов, в виде взвесей и волочением. Осаждение происходит либо по пути переноса, либо в принимающих водоемах: озерах и морях. Большая часть выносится в моря. Среди континентальных осадков гумидной зоны преобладают обломочные породы, хотя весьма типичны торфяники, присутствуют карбонатные и сапропелевые илы.

Для аридного типа литогенеза характерно преобладание процессов испарения над количеством выпадающих осадков за год. Он распространен в областях засушливого климата. Для районов с засушливым климатом характерно отсутствие лесного покрова, болота встречаются редко, как следствие в аридных отложениях мало углей. Внутриконтинентальные водоемы аридной зоны, как правило, бессточны и осолонены. Например, оз. Балхаш, Аральское море. В результате в этих водоемах резко падает роль организмов, зато усиливается роль хемогенных осадков.

Классификация континентальных отложений

Многими исследователями (Г.Ф. Крашенников, Н.М. Страхов, В.И. Марченко и др.) приводится следующее подразделение континентальных фаций: аллювиальные, озерные, болот, пустынь, эоловые, элювиальные, пролювиальные, склоновые и ряд других.

Речные, или аллювиальные, фации (лат. alluvio - намыв) широко распространены как на современной поверхности суши, так и континентальных отложениях прошлого. Продукты выветриваня размыва материнских пород реки переносят в трех формах: относительно крупный материал - волочением, более мелкие частицы - в виде взвеси (мути) и, наконец, самые тонкие в виде коллоидных и истинных растворов. Среди речных фаций различают три главных группы: русловую, пойменную и старичную.

Русловая группа по Е.В. Шанцеру представлена фациями перлювия, пристрежневой части, прирусловой отмели и перекатов. Перлювий - это скопление относительно крупного материала у вогнутого подмываемого берега. Пристрежневые осадки тяготеют еще к вогнутой части излучины и состоят из относительно грубозернистого материала. Это песок с гравием и галькой, сменяющийся вверх по разрезу более мелким и разнозернистым песком. Однако в целом - это наиболее плохосортированная фация руслового аллювия. Наиболее типичен для этой фации неправильно линзовиднослоистый тип слоистости, хотя встречается и косая одноонаправленная диагональная.

Осадки перекатов являются результатом придонных течений, формирующих намывную отмель и отличающихся своебразием поперечной циркуляции воды в промежутке между двумя плесами. Однако отложения, слагающие перекаты почти не переходят в ископаемое состояние.

Пойменные фации по классификации В.С. Муромцева подразделяется на отложения внутренней и внешней поймы. Фация внешней поймы включает песчано-алевритовые осадки береговых валов, русел прорыва и т.д. Прирусловые валы образуются при сгружении несомого рекой материала при паводках непосредственно рядом с руслом. Для этих отложений характерны разнозернистые структуры, возможна внутриформационная галька, прослои алевро-глинистого материала, слоистость ряби течений. Отложения внутренней поймы приурочены к наиболее низким и плохо дренируемым участкам поймы, Здесь отлагаются наиболее мелкозернистые преимущественно глинисто-алевритовые разности пород с горизонтально-, линзовидно- и неяснослоистыми текстурами. С пойменными осадками всегда тесно связаны почвенные слои и образования, а также болотные.

Старичные фации занимают небольшие площади. В ископаемом состоянии они обычно объединяются с пойменным комплексом осадков, хотя и отличаются от них по составу - летом в старицах развивается богатая жизнь, осенью большая часть организмов гибнет, часто формируя сапропелевый ил, а при зарастании стариц высшей растительностью может накапливаться и торф.

Озерные фации в гумидном климате представлены обломочными и глинистыми отложениями, а также продуктами жизнедеятельности пресноводных организмов. Если на берегах и в самом озере развивается обильная растительность, то может произойти зарастание озера и превращение его в торфяное болото. В аридном климате осадки в основном галогенно-карбонатные. Ледниковые озера дают тесное сочетание ледниковых и озерных отложений с образованием, так называемых ленточных глин (светлоокрашенная пачка сравнительно грубозернистая - летняя, темноокрашенная – тонкозернистая - зимняя).

Болотные фации разделяются на отложения приморских и внутриконтинентальных болот. Последние характеризуются преобладанием глинистого материала, присутствием пластов углей, обилием остатков растений, часто их корней и образованием в восстановительных условиях. Отложения приморских болот часто встречаются совместно с осадками опресненных лагун, маршей и, реже, с морскими отложениями. Сформировавшиеся угли носят название паралических. Кроме торфяных болот (высшая растительность - гумусовая органика) выделяются еще сапропелевые болота (или озера) - это озера и болота, в которых обитали главным образом водоросли (угли типа богхеда) и смесь растений и водорослей (угли типа кеннелей). С болотами тесно связаны почвы, которые часто наблюдаются в основании уголных пластов.

Эоловые (ветровые) фации образуются в результате выпадения из воздуха или путем волочения по поверхности земли песчаных и пылеватых частиц. Они наиболее распространены в условиях аридного климата в пустынях, в меньшей степени на низменных морских побережьях в виде дюн. Наиболее характерные признаки эоловых отложений: 1) хорошая сортированность зерен с преобладанием частиц 0,15-0,3 мм; 2) значительное количество зерен высокой окатанности с матовой поверхностью; 3) часто большая мощность косых серий с углами падения слойков около 30-33⁰; 4) отсутствие цемента и фауны. Все эти признаки свойственны лишь наиболее типичным и крупным эоловым образованиям как дюны и барханы.

Элювием называются уцелевшие на месте своего формирования продукты выветривания горных пород. Это понятие тесно связано с понятием «кора выветривания» и между ними нет четкой разницы. Рядом исследователей под «элювием» понимаются все продукты выветривания, оставшиеся на месте своего формирования, а под корой выветривания - сложно построенный элювиальный профиль, обладающий рядом характерных признаков. Что такое выветривание? Реакция горных пород на новые для них условия. Различают физическое, химическое и реже, биологическое выветривание. Физическое выветривание – дезинтеграция пород. Химическое выветривание - объединяет комплекс процессов окисления, гидратации, выноса катионов, накопление окислов алюминия, кремния и железа. На характер процессов оказывает влияние состав материнских пород, климат, рельеф, органический мир.

Пролювий или отложения продуктов выветривания временными потоками слагают конусы выноса и образующиеся от их слияния пролювиальные шлейфы. От вершины конусов к их подножию механический состав обломочного материала изменяется от гальки и щебня (и даже глыб) с песчано-глинистым заполнителем до более тонких и отсортированных осадков. Пролювий характеризуется плохой сортировкой и характерен для молассовых формаций. К пролювию также относят отложения селей.

Склоновые фации объединяют отложения, разнородные по динамике аккумуляции, строению и составу. В большинстве осадочных толщ они либо отсутствуют, либо присутствуют в виде линзовидных тел. Среди склоновых отложений выделяют коллювий - это продукты выветривания, смещенные вниз по склону под влиянием силы тяжести, и делювий - продукты выветривания, перемещенные по склону дождевыми и снеговыми водами. Различают коллювий обрушения (обвальный и осыпной) и коллювий оползания (оползневые и солифлюкционные образования). Делювиальные отложения (лат. delure - смывать) представлены разными типами отложений в зависимости от того, какие продукты элювиального процесса подвергаются размыву и в каких условиях это происходит.

Классификация морских отложений

Морской бассейн рассматривается как 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.

Осадконакопление в морях определяется соотношением аккомодационного пространства или пространства, в котором возможна аккумуляция осадков (объем, в котором высота - столб воды от уровня моря до дна) и объемов поступающих терригенных или формирующихся био- и хемогенных осадков. Аккомодационное пространство зависит от соотношения скоростей тектонического погружения (или подъема) и изменения уровня моря (развитие трансгрессии или регрессии) в зоне осадконакопления. 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: волнениями, океаническими течениями, плотностными потоками, глубоководными течениями, приливами и отливами. Наиболее благоприятными для терригенного осадконакопления представляются зоны холодного и умеренного влажного климатов, а также районы с прилегающей гористой местностью (даже в районах с жарким климатом), где интенсивно поступающий терригенный материал подавляет карбонатную седиментацию.

Основные физико-химические свойства морской воды связаны с соленостью (средняя 35 промилле), содержанием различных газов, в особенности кислорода, углекислого газа и сероводорода, температурой (определяющей в значительной степени возможность осаждения карбонатов), светом и другими факторами.

Разнообразие органического мира является одной из основных черт морской среды. По Д.В. Наливкину может быть суша с морскими организмами, но не может быть моря без морских организмов. Особенности расселения организмов в пределах шельфа и других областей предопредили их особую значимость для фациальных реконструкций.

Образование карбонатного материала (СаСО₃, СаMg(СО₃)₂, MgСО₃) в отличие от терригенного обеспечивается солями, растворенными в речной воде, поступающей с суши. И если, взвешенные формы вещества - основа терригенной седиментации - на 70% задерживаются в устьях рек и на 20% на шельфах и у основания континентального склона, то растворенные формы - основа карбонатонакопления - достигают шельфа и склона без заметных изменений. Содержание Са в морской воде регулируется привносом растворенных солей речным стоком, содержанием СО₂ в атмосфере и в океане, температурой воды и жизнедеятельностью организмов, выделяющих СаСО₃ в твердую фазу.

Главной особенностью карбонатного накопления является преобладание биогенного механизма извлечения СаСО₃ из морской воды по сравнению с хемогенным, где осаждение кальцита происходит чисто химическим путем:

Са²⁺ + 2НСО₃ Þ Са(НСО₃)₂ Þ СаСО₃+Н₂СО₃ Þ СО₂ + Н₂О

К числу важных биологических факторов относятся: эволюция органического мира и органический компонент состава организмов – высоко-низкомагнезиально кальциевый или арагонитовый. Климатическая зональность определяет низкоширотные тропические или высокоширотные субарктические температуры. Это в свою очередь определяет соленость вод и распределение эври- и стеногалинных организмов. Следующим важным фактором, влияющим на биогенные компоненты осадков, является глубина и подвижность вод. Первая определяет распределение света, ограничивающего биологическую активность пределами эвфотической зоны, а вторая контролирует насыщенность вод питательной продукцией, т.е. как бы является управляющим потребительской корзины морских организмов. И, наконец, поступление питательных веществ в морскую среду, напрямую связанное с увеличением площадей, окружающих морской бассейн и поставляющих эти вещества в виде терригенной взвеси морским обитателям, потребляющим её.

Карбонатные седиментационные бассейны включают три крупных элемента: впадина, платформенная окраина и шельфовая лагуна. Положение этих элементов, как и распределение фаций, контролируется тремя энергетическими зонами X-Y-Z и определяется батиметрической классификацией (рисунок 1). Различия в гидродинамике позволяют выделить в пределах шельфа три зоны седиментогенеза: 1) лагунную (энергетическая зона Z), 2) литоральную и сублиторальную (энергетическая зона Y) и 3) неритовую - остальную, более глубокую часть шельфа (энергетическая зона X). Гидрологические факторы действуют на карбонатное осадкообразование иначе, чем известные механические процессы переноса, отложения и вымывания. Восходящие морские течения и активное движение воды усиливают биологическую продуктивность и таксономическое разнообразие жизни на континентальных окраинах, а недостаток или ограниченность циркуляции в шельфовых лагунах их уменьшает. Поэтому мелководные осадки окраин карбонатных платформ и осадки приливно-отливных равнин шельфов составляют наибольший объем карбонатных пород. Рост карбонатной продукции или её потенциал выражается в наращивании карбонатной платформы во времени как по латерали (проградация), так и по вертикали (аградация).

Рисунок 1 – Модель осадконакопления на шельфе по зонам X-Y-Z (по М. Ирвину)

И наконец, все выше перечисленные факторы, контролирующие карбонатную седиментацию, замыкаются на геометрическом или ландшафтно-морфологическом типе самой карбонатной платформы. Это может быть либо внутриматериковое море с широким шельфом, где преобладают низкоэнергетические водные обстановки и характерны широкие мало контрастные фациальные пояса. По характеристике к ним близки обстановки карбонатного рампа, когда карбонатная платформа не имеет выраженной бровки и крутых склонов. Однако на рампе в условиях открытого водообмена с океаном могут формироваться разнообразные склоновые органогенные постройки. При наличии отчетливо выраженной шельфовой бровки с растущими на ней рифами или формирующимися песчаными отмелями в пределах платформы обособляется шельф с нарушенным водообменом, который характеризуется фациями зарифовых лагун, приливно-отливных равнин и соляных равнин-себх. Последние, особенно распространены в условиях аридного климата.

Геологические, климатические и биологические факторы, определяющие накопление известковых осадков in situ, позволили Джеймсу Уилсону (1980) выделить девять фациальных поясов с различными условиями среды (рисунок 2). Эта идеализированная модель фаций отражает довольно выдержанную последовательность при различных тектонических условиях. Внешние пояса окружают впадины, выделяются по краям крупных карбонатных банок и вытягиваются в виде ореолов вокруг приподнятых участков. Устойчивость модели используется для определения географического распределения типов горных пород. Она стала инструментом полевого картирования, при выделении литологических подразделений для целей корреляции и при восстановлении обстановок осадконакопления. Типовая последовательность фаций устанавливается по смене типов осадков в процессе роста слабо наклоненной платформы или склона, имеющих клиновидную форму и плоскую поверхность с определенным подводным рельефом.

Рисунок 2 – Схема стандартных фациальных поясов (по Дж. Уилсону)

Схема распределения фаций представляется в виде профиля поперек платформы, имеющей слабо наклонный шельф с крутым краем. Остановимся на краткой характеристике фациальных поясов.

1. Бассейновые фации – это фации некомпенсированной впадины. Воды батиальных глубин плохо освещены для того, чтобы обеспечить донное образование карбонатов, и осадконакопление зависит от количества привносимого глинистого и кремнистого материала и отмершего планктона. Могут создаваться эвксинные или застойные условия, а также условия повышенной солености. Возможно название является не совсем удачным, так как эвксинные обстановки могут возникать и внутри шельфа, подобно верхнедевонским доманикоидным фациям, широко распространенным во всем мире.

2. Открыто шельфовые фации – глубины достигают десятков и первых сотен метров – от сублиторальной до неритовой зон. Благодаря течениям – хорошая циркуляция, воды насыщены кислородом и имеют нормальную морскую соленость. Благоприятные обстановки для развития и расцвета разнообразных организмов. Донные осадки лежат ниже нормального базиса действия волн, но штормы периодически затрагивают их.

3. Фации глубокой окраины шельфа - сформированы на самом краю карбонатообразующего шельфа за счет пелагических организмов и тонкого скелетного материала, принесенного с соседних мелководных участков шельфа. По облику отложения напоминают бассейновые, но менее глинисты и слои более мощны. Глубины неритовой зоны, но могут быть меньше, в зависимости от общих глубин самого шельфа. Осадки формируются ниже базиса действия волн и насыщены кислородом.

4. Фации передового склона карбонатной платформы или осыпной шлейф – формируются на склоне выше нижней границы насыщения кислородом вод и выше или ниже базиса действия волн. Материал представлен обломками, отложившимися на склоне крутизной до 30⁰, осадки подвижны, размер обломочных частиц заметно варьирует. Слоистость характеризуется наличием оползневых текстур, раздувов, клиновидных передовых пластов и крупных глыб

5. Органогенный риф края платформы – экологические особенности варьируют в зависимости от энергии волн, крутизны склона, биологической продуктивности, степени развитости каркаса, процессов связывания элементов постройки и улавливания мелкозернистого материала между элементами каркаса. Характерна раннеморская цементация в виде инкрустаций. Различаются три типа профилей через органогенный постройки окраины шельфа. Тип I –склон, усеянный микробиальными или иловыми холмами, строящие каркас организмы встречаются изолированно или образуют панцирь; они растут лишь до базиса действия волн и ограничивают накопление обломочного материала. Тип II – скопление карбонатного материала и органогенных обломков на склоне – скелетные купола или бугры. Тип III - каркасные барьерные рифы, подобные современным водорослево-коралловым сообществам с прикрепленными формами организмов, пересекающих при росте базис действия волн и достигающих зоны прибоя. Классическими примерами могут быть современный Барьерный риф Австралии, верхнедевонские рифы Каннингского бассейна на северо-западе Австралии и верхнесилурийско-нижнедевонские рифы западного склона Урала.

6. Фации волновых песков края платформы – фации формируют отмели, пляжи, пояса приливных баров и острова-дюны. Глубины колеблются от 5-10 м до 0 м. Воды сильно насыщены кислородом, но не благоприятны для жизни морских организмов из-за сильно подвижного субстрата.

7. Мелководные платформенные фации – фации проливов, открытых лагун и заливов, расположенных ближе к берегу. Глубины обычно максимум несколько десятков метров. Соленость может быть различна. Циркуляция вод умеренная. Эти фации могут быть прослежены от окраины карбонатной платформы при отсутствии на бровке шельфа каких-либо барьеров - рифов и отмелей.

8. Фации ограниченной циркуляции – включают главным образом тонкие осадки весьма мелководных бассейнов и лагун, отгороженных от океанического бассейна барьером на окраине шельфа; более грубые осадки встречаются в приливных каналах и на редких пляжах. Развит весь комплекс отложений приливной зоны. Условия исключительно разнообразны и неблагоприятны для организмов. Воды пресные, соленые и сильносоленые. Встречаются осушающиеся участки. Восстановительные и окислительные условия, морская и болотная растительность. Существенной частью осадков может быть принесенный ветром материал. Диагенетические изменения осадков сильно выражены.

9. Платформенные эвапоритовые фации (себха) – формируются выше зоны приливов и в отгороженных от моря водоемах в областях с засушливым климатом – участки себхи, соленых маршей. Климат жаркий и засушливый в отдельные сезоны. При испарении морской воды образуются как осадочный, так и диагенетический гипс и ангидрит.

Фациальная картина, представленная на профиле, определяется комбинацией характера склона, геологического возраста, энергии волн и климата и изменяется с изменением этих факторов. На нее влияет также привнос терригенного материала. Поэтому очевидно, что в конкретных случаях профиль не включает все девять фациальных поясов. Ясно, например, что наличие поясов 1 и 2 зависит от того, воздымается ли карбонатная банка или склон из глубоководной застойной впадины или они расположены в шельфовом море с открытой циркуляцией. Аналогично наличие поясов 3 и 4 определяется крутизной склона, глубинами, на который он погружается, и величиной волновой энергии у его верхнего края. Органогенный риф может чередоваться вдоль простирания фациального пояса с известковыми песками отмелей. А может быть так, что в пределах хорошо развитых обширных рифовых плато известковые пески формируют пляжевые отмели. Если за барьером существует достаточно глубокая лагуна, то в условиях постоянно умеренного или тропического климата в ней может быть хорошая циркуляция и характерные для изолированных участков моря или образуются эвапориты.

Приведенная схема распределения фаций не является единственной, но она как бы обобщила наиболее типичные обстановки формирования карбонатных осадков в пределах хорошо выраженных шельфов.

Классификация переходных отложений

Граница между сушей и морем носит название береговой линии. Береговая линия весьма неустойчива. Часть суши, примыкающая к береговой линии и испытывающая влияние водоема, называется побережьем. Непосредственно в береговой зоне в зависимости от конкретных условий волны формируют то пологий пляж, иногда с береговыми валами, то береговой обрыв - клиф, то изрезанный бухтовый берег. Прибрежную мелководную часть моря называют литоральной областью. Однако термин литораль употребляют в разном смысле. Наиболее широко распространено представление о литорали как о прибрежной области, где действуют волнения или приливы-отливы, а также много света, воздуха и питательных веществ. Однако существует представление, согласно которому всю шельфовую зону относят к литорали.

Ассоциация фаций, связанных с осадконакоплением в зоне побережья и прибрежной мелководной части моря рассматривается как переходная от континентальных к морским и объединяет многочисленные фации, включая комплексы прибрежных баровых, дельтовых, лагунных, приливно-отливных и других фаций. Наиболее существенные признаки этих фаций: 1) частые изменения текстур и структур в слое, 2) широкое развитие знаков ряби течений и волнений, ходов червей, 3) обилие растительных остатков, 4) наличие как нормально морской фауны, так и фауны опресненных водоемов, 5) при прослеживании по площади наблюдается связь как с континентальными, так и морскими фациями.

При более подробном исследовании литоральной области выделяется три более дробные зоны. Выше уровня, которого достигает вода во время приливов, выделяется супралитораль. На нее попадают набегающие волны, брызги. Здесь находится и верхний пляж, который получает наиболее яркое выражение в условиях волнового открытого побережья. Собственно литораль - это та зона, которая регулярно заливается морской водой при приливе и осушается во время отлива. При высоте приливов свыше 10 м и на пологих берегах эта зона может иметь значительную (до нескольких км) ширину. В морях, лишенных приливов собственно литораль располагается у самого уреза воды и имеет небольшую ширину. В условиях волновых побережий в этой зоне волны расходуют основную часть своей энергии. Здесь находится подводное продолжение пляжа, или нижний пляж. Та часть литоральной области, которая постояннно находится под водой называется сублиторалью. Нижняя граница сублиторальной зоны наиболее неопределенна. В строгом смысле за нее принимается глубина, где кончается взмучивающая осадки работа волн, или находится волновой базис. Обычно - это глубина от нескольких метров до 10-30 м. В условиях волнового и приливно-отливного побережья здесь накапливаются отложения верхней и нижней предпляжевой зон. В условиях заливно-лагунного побережья здесь формируется лагунный комплекс осадков.

Верхний пляж - представляет собой часть приливно-отливной полосы, не заливаемую морем. В зоне верхнего пляжа преобладают почти горизонтально слоистые пески с отдельными прослоями со слоистостью мелкой ряби течений. Во время штормов происходит относительная сортировка материала, в результате чего в районе верхнего пляжа формируются россыпи тяжелых минералов.

Нижний пляж - периодически осушаемая и заливаемая часть приливно-отливной полосы. Основной тип слоистости - горизонтальная или пологая косая разнонаправленная (клиновидная). Весьма характерны знаки волновой ряби, волноприбойные знаки, самые разнообразные органические остатки (как правило, образующие танатоценозы). По составу пляжевые отложения изменяются от грубых глыб до тонкого песка в зависимости от типа побережья. Предфронтальная зона пляжа - остоянно находится под водой и отличается максимальной волновой активностью Для нее весьма характерно развитие мегаряби волнений и косой разнонаправленной и иногда желобковой слоистости. По составу это, главным образом, песчаные отложения, слагающие так называемые береговые и барьерные бары.

Прибрежные лагуны - это неглубокие водоемы, расположенные параллельно берегу и связанные с открытым морем узкими протоками. От открытого моря их отгораживают песчаные бары или барьерные острова. Основная их особенность повышенная или пониженная соленость. Водоемы лагун при гумидном климате опреснены, и в них преобладают песчано-глинистые осадки. Плоские побережья лагун являются благоприятными обстановками для образования торфа и углей. При аридном климате лагуны в разной степени осолонены, и в них образуются карбонатные (доломит) и галогенные отложения (преобладают гипс, ангидрит, каменная соль).

Фауна обычно указывает на повышенную или пониженную соленость вод и характеризуется бедностью видового состава. Распределение осадков и осадочных текстур контролируется в основном гидрографическими условиями и объемом осадков. В протоках лагун преобладают песчаные отложения и обычно развита рябь течений. Обширное дно лагун служит идеальным местом накопления алевритовых и илистых осадков, которые могут быть биотурбированы. В тропических условиях в лагунах создаются благоприятные условия для развития мангровых болот (своеобразная мангровая флора). Для осадков характерна хорошо выраженная слоистость, преимущественно линзовидная, волнистая и горизонтальная. (примеры лагун: Кара-Богаз-Гол, Таманского полуострова, побережья Техаса).

Фации приливно-отливных равнин развиваются вдоль полого погружающихся в сторону моря побережий, где существуют приливные течения, имеется достаточно большое количество осадков и отсутствует разрушительное действие волн. Она может образовываться в заливно-лагунных побережьях и на побережьях открытых морей (например, ряд бухт Северного моря). В зависимости от климата в пределах приливно-отливной зоны в разной степени развивается растительность, в том числе мангровая. Осадки в приливно-отливной зоне располагаются между отметками высокой и низкой воды, обычно в интервале 2-3 до 10-15 м при ширине до 7-10 км. Осадочная толща вытянута параллельно береговой линии и пересечена русловыми промоинами (сублиторальная зона). Распределение осадков в пределах зоны закономерно: вблизи уровня высокой воды - илистые осадки, около отметки низкой воды - песчанистая. Таким образом, в пределах приливно-отливных равнин развиты фации илистой, песчаной и смешанной платформ, а также русловых промоин. Для русловых промоин характерны глинистые катыши и ракушняк, желобковая и бимодальная косая слоистость. На песчаных участках наиболее часто встречается слоистость ряби течений, для смешанных участков - волнистая, флазерная линзовидная, на илистых равнинах развиты, в основном, мощные горизонты илов с маломощными песчаными прослоями (горизонтальнослоистые и линзовидные текстуры). В целом наиболее характерны векториальная бимодальность косой слоистости, слоистость переслаивания (илов и песков), развитие трещин, биотурбации.

Комплекс баровых фаций. Под барами понимают комплекс аккумулятивных песчаных форм, развитых, главным образом, вдоль побережей и представленных прибрежными барами и барьерными островами. Они формируются (за исключением устьевых баров) волнами и морскими течениями. Они образуются в местах благоприятного сочетания фациальных (предфронтальная зона пляжа) и тектонических условий (на склонах платформенных поднятий, в зонах флексурообразных перегибов, цепочек антиклинальных структур, древних береговых линий). Нередко они возникают и в удалении от берега.

Бары и барьерные острова имеют удлиненную форму при отношении длины к ширине более 10. В поперечном сечении они имеют форму выпуклой кверху линзы. В фациальный комплекс барьерного побережья входят его фронтальная часть, пляж, дюны, приливные протоки и дельты, лагуны, приливно-отливные отмели.

Для собственно барового тела наиболее типична регрессивная вертикальная последовательность фаций, аналогичная таковой в последовательности нижняя предпляжевая зона - верхний пляж. Дельты - это весьма сложные природные системы, формирующиеся при впадении рек в водоемы. Они характеризуются специфическими процессами, обусловленными постепенным переходом гидрологического режима реки в гидрологический режим приемного водоема. Для дельт характерны как элементы речного, так и морского (приливы, ветровое волнение, течение, соленость вод и т.д.) режимов. В их пределах происходят быстрые и существенные изменения динамических, физико-химических и биологических свойств водных масс, а, главное - мощная аккумуляция наносов.

В дельтовых областях выделяют следующие основные зоны: надводную (или субаэральную) и подводную части дельты. Первая состоит из низких островов и разделяющих их проток (рукавов), стариц, болот. Осадкообразование происходит в основном в континентальных условиях. Вторая – подразделяется на авандельту, расположенную в пределах предустьевого взморья, находящегося у внешнего края субаэральной дельты и наклонной части дельты (свал глубин, продельта).

Русла рукавов - наиболее типичны косая слоистость, слоистость ряби течений, текстуры размыва и заполнения, а также эрозионные поверхности. Прирусловые бары или валы - состоят из тонкозернистых илов и алевритов. Наиболее распространены осадочные текстуры, обусловленные течений, однако отмечается и совместное действие волн и течений, в результате чего формируются сложные виды слоистости. Кроме того часто присутствует волнистая слоистость, текстуры размыва и заполнения, шарики глины. Приустьевые бары - состоят из песка и алеврита, присутствуют растительные остатки. Из текстур наиболее типичны желобообразная косая слоистость, встречается рябь течений и волнений, местами знаки ряби, деформационные структуры (раздувания). Периферийный вал - слоистость сезонного происхождения, биотурбация, фукоиды, остатки раковин. Внутридельтовые заливы - открытые водные бассейны, окруженные барами и болотами. Осаждение в подобных заливах обусловлено двумя процессами: оседанием тонкозернистого материала из взвесей и привносом более грубозернистого материала по промоинам. Типичны линзовидная и горизонтальная слоистости. Встречаются биотурбированные осадки и раковины. Часто в результате развития дельтовых комплексов формируются песчаные покровы фронта дельты или пески ветвящихся баров.

Продельта – или фронтальный склон дельты. Наиболее характерны тонкозернистые илистые осадки: алевриты и глины. Обычно переходят в осадки шельфа. Развита ленточная и параллельная слоистость. В результате быстрого осаждения дельтовых песков на неконсолидированные илы продельты развиваются текстуры оползания или глиняные диапиры. Кроме того дельтовые отложения всех типов обычно заканчиваются углями, что не типично для баровых комплексов.

По результатам литолого-фациального анализа составляют фациальные профили, карты литофаций и изопахит. После этого составляют палеогеографические карты, на которых отражаются физико-географические условия в определенный геологический период. Детальность и достоверность таких карт зависит от масштаба карты, размера территории исследований и ее геолого-геофизической изученности.

Теоретическое значение изучения палеогеографии в том, что позволяет устанавливать причины тех или иных геологических процессов на Земле на разных этапах её развития. На практике палеогеографические карты используют в целях прогноза полезных ископаемых.

Лабораторные работы

При выполнении лабораторных работ используется набор карт литофаций и изопахит по 39 стратиграфическим подразделениям осадочного чехла Тимано-Печорского нефтегазоносного бассейна (НГБ), масштаба 1:500 000, выполненный в Тимано-Печорском научно-исследовательском центре (ТП НИЦ). Дополнительно привлекается Атлас геологических карт (ТП НИЦ, 2000).

Тимано-Печорский НГБ имеет длительную и сложную историю формирования. В составе его осадочного выполнения отчетливо выделяются вертикальные и горизонтальные фациальные ряды. Каждый из них имеет свою пространственную локализацию и тектоническую приуроченность. Сложены они определенным набором литофаций и образуют самостоятельные литокомплексы. Последние являются вещественным выражением палеозойских и мезозойских палеобассейнов (суббассейнов) седиментации, формировавшихся в различных геодинамических обстановках в течение дивергентного и конвергентного периодов развития и заключительного периода изостазии рассматриваемого региона.

По своему структурно-тектоническому положению Тимано-Печорский НГБ относится к окраинно-плитному типу, включаещему палеорифтогены и зоны палеоконвергенции. В палеозое, особенно в позднем, отмечается преобладание рифтогенеза, которое сменялось позднегерцинской коллизией в полосе Северного Урала - Пай-Хоя. В последующем Тимано-Печорская провинция представляла часть Евразийской мегаплиты, испытавшей реактивизацию тектонодинамических движений в пределах сутурных швов консолидации «жестких» геоблоков коры. Такая сложная и геологически длительная история формирования осадочного чехла предопределила практически весь спектр фациальных обстановок в ее составе, что и вызывает постоянный интерес многих исследований к Тимано-Печорскому НГБ, как к уникальному учебному полигону.

Для закрепления теоретических основ дисциплины «Фациальный анализ» необходимо выполнить три лабораторные работы по следующим направлениям:

- построение литолого-фациального палеопрофиля терригенной формации морского или континентального генезиса;

- построение литолого-фациального палеопрофиля карбонатной формации эпиконтинентальной платформы;

- построение литолого-фациального палеопрофиля рифосодержащей формации.

При выполнении лабораторной работы необходимы следующие исходные данные: карта литофаций масштаба 1:500 000, перечень скважин со стратиграфическими разбивками, которые будут привлечены для построения палеопрофиля, легенда (условные обозначения).

Цель работы: построить литолого-фациальный палеопрофиль вкрест простирания основных фациальных зон, охарактеризовать условия седиментации и фациальный ряд в направлении от берега к бассейну.

Порядок выполнения задания: 1) горизонтальный масштаб литолого-фациального палеопрофиля соответствует масштабу карты; 2) вертикальный масштаб определить самостоятельно; 3) определить поверхность выравнивания с учетом характера осадконакопления (компенсированный или некомпенсированный), построить палеопрофиль, используя всю имеющуюся информацию; 4) проанализировать изменения мощностей отложений и выявить их взаимосвязь с распределением фациальных зон; 5) дать характеристику бассейна седиментации; 6) определить глубины седиментации вдоль профиля от суши к бассейну.

Построения выполняются на масштабной бумаге грифельными карандашами (твердо-мягким и твердым), поскольку чернила не позволяют вносить исправления.

Дата добавления: 2015-09-05