Размещено на http://www.allbest.ru/

ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Геолого-географический факультет

Реферат

Абиссальные обстановки и основные типы глубоководных отложений

Выполнила студентка 4к. 1гр.

Назаренко А.А.

Ростов-на-Дону 2010 г.

Введение

абиссальный осадок равнина ископаемое

Равнины бассейнов плоские и относительно глубокие. По своей площади они широко варьируют от крошечных котловин на склоне до крупных океанических абиссальных равнин (1,5 млн. км²) и от достаточно мелководных до желобов глубиной до 10 км. Обычно они имеют очень пологий рельеф, который образовался вследствие выравнивания и захоронения ранее существовавших неровностей турбидитными отложениями и постепенно или сравнительно резко переходят в ограничивающие их склоны и в оставшиеся не погребенными изолированные подводные или приподнятые блоки фундамента. По своей форме они могут быть вытянутыми, изометричными или неправильными. В большинстве равнин бассейнов мощность осадков составляет первые сотни метров, хотя в некоторых из них, ограниченных разломами, погружение, сопровождаемое осадконакоплением, может привести к накоплению толщи мощностью несколько километров.

Равнины бассейнов служат конечной ловушкой для осадков, сносимых с континентов и с подводных поднятий; наиболее обширные равнины бассейнов расположены мористее основных дренажных бассейнов земного шара. Единичная равнина бассейна может питаться за счет нескольких источников, включая подводные каньоны, глубоководные русла, конусы выносов и склоны, окружающие равнину бассейна. К их основным морфологическим элементам относятся наиболее удаленные от склонов участки подводных конусов выноса, русел и лопастевидных выносов, очень обширные области сглаженного или нарушенного течениями морского дна, а также изолированные русла внутри бассейнов, хребты и наносы, структур, но контролируемые грабенами и морфологически ограниченными проходами.

На основании таких критериев, как состав (терригенные или карбонатные осадки), характер ограничения бассейна (открытый или замкнутый), геометрия заполнения (проградационное, холмистое, трансгрессивное и драпирующее), глубина (выше и ниже уровня карбонатной компенсации) и питание осадками (недосыщенный или пересыщенный), предлагается ряд различных классификаций.

Существуют взаимосвязанные переменные параметры, которые контролируют питание осадками, типы фаций и их распределение внутри равнин бассейна. Наиболее важными из них являются геометрия бассейна, тектоника и источники питания. Например, в крупную равнину бассейна, расположенную в области слабой тектонической активности, сносится относительно немного осадков, тогда как небольшая равнина бассейна в тектонически активной области характеризуется высоким отношением объема осадков к размеру.

Абиссальные равнины широко развиты в Атлантическом и Индийском океанах и по периметру Антарктиды. Они имеют удлиненные очертания с длинной осью, ориентированной параллельно континентальным окраинам. Со стороны суши равнины ограничены континентальной окраиной, откуда поступают терригенные осадки. Со стороны открытого моря равнины граничат с провинциями абиссальных холмов и срединно-океанических хребтов. Средние скорости осадконакопления составляют здесь порядка первых сантиметров в тысячу лет. Плоская поверхность равнины может нарушаться абиссальными холмами или подводными горами. Абиссальная равнина Хаттерас представляет собой крупную, вытянутую первичную равнину, которая имеет длину приблизительно 1000 км, а среднюю ширину около 200 км при средней rлубине 5500 м. Максимальная мощность осадочного заполнения составляет около 350 м. главный источник терригенных осадков расположена на ее северном ограничении. Равнина слабо наклонена с севера на юг, в этом же направлении наблюдается основное рассеивание осадочного материала, а мощность индивидуальных слоев и размер зерен осадков уменьшаются по направлению течений и, в крест их. Отдельные горизонты турбидитного песка имеют большую протяженность, покрывая до 60% океанического дна, но частота встречаемости песчаных горизонтов сравнительно небольшая. С севера на юг наблюдается отчетливый переход от проксимальных фаций к дистальным. Турбидные течения, которые питают равнину, должны достигать колоссальных размеров, но их относительная редкость и большие размеры бассейна приводят к низкому отношению объема осадков к размеру бассейна и к плоской гeoметрии осадочных слоев.

Абиссальная равнина Нарес является вторичной равниной бассейна, и ее питание осуществляется через проход Вима, приуроченный к южному замыканию абиссальной равнины Хаттерас. После того как турбидные течения проходят по первичной равнине Хаттерас 1000 км или более с удалением от абиссального прохода, через который турбидными течениями осуществляется поставка терригенного материала, происходит переполнение. В результате этого заполнение вторичных равнин состоит главным образом из сортированных алевритов, илов и переслаивающихся с ними пелагических отложений.

Широкое распространение крупных равнин бассейнов в Атлантическом океане и практическое отсутствие их по периметру Тихого океана обусловлены двумя основными причинами:

1) континентальные окраины Атлантики в основном пассивные, и с ними соседствуют многие крупные дренажные бассейны земного шара;

2) континентальные окраины Тихого океана главным образом активные, и основные дренажные системы континентов располагаются в стороне от них, кроме того, вулканические дуги, задуговые бассейны и желоба служат барьерами и ловушками для терригенных отложений.

Окраинные моря также имеют равнины бассейнов, такие, как абиссальная равнина Сигсби в Мексиканском заливе, Балеарская абиссальная равнина в западной части Средиземного моря и равнина бассейна Черного моря. Вследствие того что эти бассейны замкнутые, их глубоководные части питаются турбидными течениями, приносящими материал из весьма разнообразных источников. Наиболее глубокой частью бассейна обычно является ее центральная часть, которая может быть или слабонаклонной, или полностью выровненной. Для равнин бассейнов характерно близкое к центростремительному рассеивание турбидитов и обычно подпруживание турбидных течений. Турбидиты, например, в абиссальной равнине Сигсби, связанные как с терригенными, так и с биогенными источниками материала, могут языкообразно выклиниваться и обычно состоят из тонкозернистого алеврита, ила и кальцилютита. Мощность и протяженность отдельных горизонтов турбидитных песков в большинстве окраинных бассейнов, как правило, невелики, из-за относительно малых размеров самих турбидных течений. Однако вследствие наличия ряда активных источников их частота довольно высока. Скорость голоценового осадконакопления колеблется от 10 до 20 см/1000 лет, но в течение последней фазы оледенения она была в несколько раз выше.

Дно некоторых морских глубоководных желобов может целиком или частично состоять из равнин бассейна, которые вытянуты параллельно континентальной окраине на расстояние в сотни километров и имеют ширину не более нескольких десятков километров. Дно желоба может быть разбито поперечными зонами на отдельные ceгменты, часть из которых лишена осадков, а в другие поставляются большие объемы материала. Близость областей сноса, их высокий рельеф и наличие вулканической активности благоприятствует поставкам обломочного материала на равнины бассейна желобов. Турбидные течения распределяют eгo главным образом в продольном направлении. Вдоль краев равнины бассейна Могут развиваться отчетливые краевые фации. В Центральноамериканском желобе на его континентальном фланге преобладают алевролитовые глины, в то время как на океаническом фланге накапливаются биогенные осадки. На континентальной стороне Алеутской равнины бассейна параллельно ее продольной оси протягивается глубоководное русло шириной 2,56 км, маркируемое намывным валом, расположенным со стороны моря. Дно русла сложено песком, тогда как в намывном валу и на дне желоба накапливаются алевриты и илы. Однако в настоящее время связь равнины с областью терригeннoгo сноса отсутствует, и разрез турбидитов перекрывается пелагическими отложениями мощностью около 100 м. Тектоническая активность и крутые (до 100) внутренние стенки желоба приводят к оползневым смещениям склоновых отложений на равнину бассейна. Направление оползания в целом перпендикулярно преобладающему рассеиванию турбидитов. В обстановках горизонтального смещения равнины бассейнов встречаются вдоль калифорнийской окраины, где их называют также бассейнами бордерленда, и вдоль окраины Новой 3еландии. Питание осадками этих равнин может происходить из нескольких мест, хотя, как правило, на окраине преобладает один активный разлом. Типы фаций зависят от окружающих областей сноса. Здесь могут присутствовать грубозернистые пески и гравий, крупные оползни, обломочные потоки тонкозернистых осадков, значителен вклад гемипелагического материала из континентальных источников. По направлению от окраины к центру бассейна происходят изменения, типичные для перехода от проксимальных к дистальным фациям, несмотря на то что подпруживание потоков может приводить к увеличению мощности осадков в ее центральных частях, горизонты турбидитных песков имеют тенденцию прерываться, поскольку турбидные течения относительно слабые, тогда как их встречаемость высока вследствие частой повторяемости потоков, обусловленной тектонической активностью.

Небольшие склоновые бассейны вдоль тектонически активных окраин с наличием диапиризма могут быть недосыщены осадками или могут быстро заполняться терригенными и вулканогенными отложениями, которые переполняют их, спускаясь вниз по склону и в нижние склоновые бассейны. Серии связанных склоновых бассейнов были описаны на окраине Эллинской дуги и на окраинах Тирренского моря, разбитых субвертикальными разломами. Эти бассейны питаются смешанными осадками, частично связанными с оползанием на склонах котловины, а частично поступающими из русел, которые соединяют бассейны и служат для переноса материала в наиболее глубокие бассейны.

Современные пелагические осадки

Современные океанические осадки могут быть подразделены на такие типы: 1) терригенные осадки, 2) известковые илы, 3) кремнистые илы, 4) красные глины, 5) железо-марганцевые отложения.

Ниже будет дана краткая характеристика каждого типа с указанием распространения.

Терригенные осадки располагаются вблизи континентов. К ним относятся глинистые отложения и глубоководные морские пески, вероятно, турбидитовые по происхождению (см. гл. X). Известковые илы (oozes, muds) состоят в основном из раковин микрофоссилий. Можно выделить среди них две разновидности: птероподовые илы, состоящие главным образом из арагонитовых раковин этого моллюска, и фораминиферовые илы, материал которых представлен преимущественно кальцитовыми остатками фораминифер, часто рода Globigerina.

Кремнистые илы состоят из скелетов диатомей и радиолярий.

Красные глины -- красные и темно-коричневые илы, которые, как полагают, образовались из тончайшей разносимой ветром пыли континентальных пустынь вместе с чрезвычайно тонкими частицами вулканического пепла и космической пылью.

Последний тип пелагических осадков по существу является скорее продуктом диагенеза, чем осадконакопления. Эти осадки представляют собой размытые поверхности морского дна, называемые «устойчивыми подошвами» (hard ground), в которые вкраплены и на которых залегают марганцевые конкреции. Установлено, что это наиболее широко распространенные поверхности твердых пород.

Распределение разного типа современных осадков в целом коррелируется с глубиной. Так, на большей части Атлантического и Тихого океанов красные глины встречаются на самых глубоководных участках, радиоляриевые илы формируются на меньших глубинах, ниже приблизительно 4500 м, кальцитовые фораминиферовые илы находятся на дне океана на глубине 4500--3500 м, выше этого уровня преобладают арагонитовые птероподовые и фораминиферовые илы (рис. 3). Хотя распределение пелагических осадков примерно коррелируется с глубиной, в действительности оно контролируется целым рядом факторов, таких как скорость осадконакопления и скорость растворения.

Рис. 3. Схематический разрез современного океанического бассейна, сопряженного со срединно-океаническим рифтом. Иллюстрирует взаимоотношения между осадками и глубиной. Интересен тот факт, что глубина уровня карбонатной компенсации меняется в зависимости от широты I--граница стабильности арагонита, II -- граница стабильности кальцита, III--VII -- типы осадков. III -- вулканиты с железистой инкрустацией, IV -- птероподовый ил, V -- глобн-гериновый ил, VI -- терригенные осадки, VII -- радиоляриевый ил, красные глины и железо-марганцевые конкреции

Таким образом, последовательность (по степени увеличения глубины) арагонитовых, кальцитовых, кремнистых и глинистых осадков в значительной мере отражает повышение их химической стабильности. Скорость растворения этих минералов является функцией скорости их погребения, температуры воды и степени ее насыщения различными химическими элементами, а также зависит от гидростатического давления. Только последний из этих факторов действительно непосредственно связан с глубиной. Это иллюстрируется тем фактом, что независимо от глубины известковые илы плохо развиты в полярных водах. Обусловлено это низкой температурой воды в придонном слое, за счет чего растворение арагонита и кальцита происходит с большей скоростью, чем в водах экваториальных частей океана с их более равномерным распределением температур.

Тот факт, что распределение современных пелагических осадков не отражает напрямую глубину, является критическим в попытках определить абсолютные глубины древних пелагических отложений.

В настоящее время океаны занимают большую часть земной поверхности. Соответствующей доминанты глубоководных осадков над мелководными в геологических колонках, однако, не обнаруживается. Напротив, древние морские глубоководные отложения оказываются очень редкими. Это отвечает концепции изостазии, так как предполагает, что континенты никогда не были погружены на большие глубины ниже уровня океана. Древние глубоководные отложения не только редки, но и сама глубина их накопления часто спорна. Объясняется это тем, что отделить критерии глубины осадконакопления от тех, что показывают степень удаленности области накопления от суши, весьма трудно.

Экономические аспекты

Пелагические отложения представляют экономический интерес по целому ряду причин. Они могут быть нефтематеринскими горизонтами, а также вмещать разного рода рудные тела. В океанах, на глубинах около 200--1500 м, наблюдается дефицит кислорода. Верхняя граница этой зоны совпадает со средней глубиной края континентального шельфа. Таким образом, замкнутые бассейны, дно которых лежит между 200--1500 м, вероятно, представляют области, где могут накапливаться обогащенные органикой осадки, в конечном итоге превращающиеся в нефтематеринские толщи. Детальный анализ данных глубоководного бурения (D.S.D.P.) показал, что существует некая оптимальная, с точки зрения сохранности органического материала, скорость осадконакопления. Эта оптимальная скорость меняется с изменением типа осадков. Она составляет около 14 м/млн лет для известковых илов, 21 м/млн лет для кремнистых илов и около 400 м/млн лет для глин. Глины представляют собой осадки с наиболее высоким содержанием сохранившейся органики. Предполагается, что, когда скорости осадконакопления слишком высоки, органика растворяется, а когда они слишком низки, органический материал подвергается окислению.

В настоящее время оптимальной с точки зрения накопления осадков, обогащенных органикой, считается область ниже глубины современного континентального шельфа. В периоды глобального повышения уровня моря, однако, бескислородная зона (зона «anoxic») могла распространяться на континентальный шельф (рис. 4). Таким образом можно объяснить распространение в определенные периоды времени обширных нефтепродуктивных толщ, таких, например, как верхнеюрские и нижнемеловые.

Рис. 4. Разрезы, демонстрирующие распространение океанической зоны пониженного содержания кислорода по шельфу в периоды высокого положения уровня моря (это обеспечивало благоприятные условия для отложения трансгрессивных нефтематеринскнх слоев). а -- верхний уровень зоны пониженного содержания кислорода находится у края континентального шельфа, б -- высокое положение уровня моря -- зона пониженного содержания кислорода распространяется на шельф, заштрихована зона пониженного содержания кислорода

Рис. 5. Литология, фации и обстановки осадконакопления древних глубоководных марганцевых руд и сопутствующих отложений

Пелагические условия благоприятствуют так же образованию месторождений некоторых полезных ископаемых, в частности марганцевых и сульфидных руд. Распространение марганцевых конкреций и инкрустации (т. е. участков морского дна, где происходит образование твердых минеральных корок),

уже рассматривалось выше. Осуществлены конкретные исследования по определению возможностей коммерческой разработки этих отложений. Конкреции, поднятые со дна Тихого океана, содержат до 20 % марганца, а также следы меди, никеля и других металлов. Известны некоторые древние слоистые марганцевые отложения, образование которых, по-видимому, происходило в древних глубоководных обстановках, в частности, они найдены на о. Кипр и в Омане. Эти отложения в большинстве случаев залегают на подушечных лавах и/нли офиолитах; с ними переслаиваются и их перекрывают кремнистые сланцы. Последние, в свою очередь, перекрываются пелагическими тонкозернистыми известняками или турбидитами. По-видимому, такая последовательность свидетельствует о постепенном обмелении и увеличении скорости седиментации со времени образования марганцевых слоев. Изверженные породы, лежащие ниже рудных горизонтов, формировались как дно древнего океана; на нем происходило образование марганцевых конкреций и твердой корки. Кремнистые сланцы образовались из кремнистых илов, а пелагические микриты накапливались в условиях морского мелководья, выше уровня карбонатной компенсации (рис. 5).

Изучение современных срединно-океанических хребтов, в частности дна Красного моря, выявило так называемые «горячие дыры», где со дна моря бьют источники горячих рассолов с аномально высоким содержанием ионов металлов. Температура рассолов достигает 50--60 °С, а соленость составляет более 200 %о. На дне морей поблизости от таких источников за счет жизнедеятельности особых термолюбивых бактерий идет образование гидротермальных сульфидных руд. Эти современные осадки содержат сульфиды железа, меди, свинца, цинка вместе со следами природной меди, серебра и золота. К древним аналогам этих отложений приурочены тела сульфидных руд Раммельсберга в ФРГ и в Омане.

Слоистые бариты также, по-видимому, формировались в условиях морского глубоководья. Примером могут служить отложения Монитэ-Вэли в Неваде. Они приурочены к ордовикским геосинклинальным толщам радиоляриевых кремнистых сланцев и глинистых сланцев. Бариты переслаиваются с ними и образуют тонкие конгломераты с включением фосфоритовых конкреций. Присутствие переотложенных обломков баритов предполагает их первичное происхождение.

Заключение

Для понимания природы глубоководных отложений следует проводить детальное изучение с помощью бурения и глубоководной буксируемой аппаратуры современных конусов выноса; дальнейшие исследования нефтяных компаний с использованием сейсмических и каротажных методов могут дать представления о трехмерной структуре древних конусов выноса, находящихся вблизи поверхности.

В частности, следует проанализировать подножие склона и вновь обратить внимание на равнины бассейнов. Необходимо также понять процессы, которые привели к образованию фаций или систем фаций, наблюдаемых в настоящее время. Сформировались ли они за счет типичных турбидных течений, или же их образование было обусловлено другими видами глубоководных течений? Определяется ли характер фаций транспортирующими и отлагающими осадочный материал течениями или рельефом локальной обстановки осадконакопления, образовавшимся за счет предшествовавшей системы русел, намывных валов и лопастевидных выносов или за счет консе-диментационной тектоники и диапиризма в осадочной котловине, или же основными факторами, контролирующими характер распределений фаций являются природа, размеры и тектоника области сноса?

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 (тип береговой зоны, мелководное море или дельта).

Список литературы

1. Д.В. Наливкин. Учение о фациях, издательство Академии наук СССР, Москва-Ленинград, 1956.

2. Г.Ф. Крашенинников. Учение о фациях. М. 'Высшая школа',. 1971

3. Обстановки осадконакопления и фации. Под редакцией Х. Рединга. Москва, «МИР», 1990

Размещено на Allbest.ru