Понятие "фация". История возникновения. Практическая значимость фациальных реконструкций

Итак, основные типы движений морской воды, являющиеся и основными агентами формирования определенных текстурных особенностей пород, представлены волнениями или деятельностью волн, береговыми течениями, приливами и отливами, океаническими течениями, плотностными потоками, глубоководными течениями

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 карбонаатов), светом и другими факторами.

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

2. Классификация переходных фаций

2.1 Классификация переходных фаций

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 (рис. 2 - из Крашенинникова, стр.130, совместно с рис. 410 из Рейнека, стр. 272). 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 постоянно 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.

2.2 Характеристика основных фаций

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 (рис. 9). Во время штормов происходит относительная сортироввка 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) (рис. из Рейнека, стр.441). 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 - постоянно находится под водой и отличается максимальной волновой активностью. Для нее весьма характерно развитие мегаряби волнений и косой разнонаправленной и иногда желобковой слоистости (рис. 3-4 из). 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 (фото из Рейнека стр. 341). 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 (рис. 5-513, 515 из Рейнека).

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 (фото 515 из Рейнека), на илистых равнинах развиты, в основном, мощные горизонты илов с маломощными песчаными прослоями (горизонтально-слоистые 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 побережий и представленных прибрежными барами и барьерными островами (рис. 1-3, 4, 6 стр. 250-251 из Depositional). 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. (рис. 8-25, 33 стр.260-262 из Depositional). Далее описание характерных особенностей и сравнение с аллювиальными фациями.

3. Дельтовые фации

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.

3.1 Комплекс дельтовых фаций и их характеристика

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 субаральной дельты и наклонной части дельты (свал глубин, продельта) (рис. 7 из Крашенинникова стр. 215 и рис. 16 из Структурной геоморфологии).

Русла рукавов - наиболее типичны косая слоистость, слоистость ряби течений, текстуры размыва и заполнения, а также эрозионные поверхности (рис. 8-9).

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 ттонкозернистого материала из взвесей и привносом более грубозернистого материала по промоинам. Типичны линзовидная и горизонтальная слоистости. Встречаются биотурбированнные 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.

3.2 Типы дельт и характеристика вертикальной последовательности дельтовых комплексов

Дельты подразделяются на три главных типа с преобладанием речных, волновых и приливно-отливных процессов (рис. 10-19 и 20 из «Структурной геоморфологии»).

В дельтах, где преобладают речные процессы, а морские не играют значительной роли, происходит быстрый рост в сторону моря за счет отложения влекомых речных наносов. Речные наносы откладываются главным образом на приустьевом баре. По мере разрастания дельты речные уклоны становятся более пологими и поток теряет транспортирующую силу. На этой стадии может образоваться промоина в прирусловом валу, открывающая более короткий путь к морю. В результате быстрого отложения паводковых наносов формируется побочная дельта. С течением времени поток прорыва может превратиться в главный рукав, а процесс повториться. При преобладании в расходах реки взвешенных осадков образуются дельты в форме «птичьей лапки» (рис. 392, 397, 398 из Рейнека).

Быстрое выдвижение дельт с преобладанием речных процессов вызывает формирование характерного для дельтовых отложений цикла с погрубением осадочного материала вверх по разрезу. На рис. показан полный цикл развития лопасти дельты. Изменения от глин продельты до осадков русловых проток и дельтовых болот, включая погребенные почвы и уголь.

В условиях большой активности волнений отложения речных устьевых баров непрерывно перерабатываются в морские барьерные и вдольбереговые бары. Скопления песков будут параллельны береговой линии (Пример - дельта Сан-Франсиско).

В дельтах с высокими приливами поток с обратными течениями, возникающими в проточных рукавах во время приливов и отливов, может стать главным фактором перемещения осадков. При этом могут сформироваться ряд параллельных линейных и пальцеобразных гряд, расположенных параллельно приливно-отливному течению. Субаэральная часть таких дельт представлена преимущественно приливными равнинами. В рукавах отлагаются пески с бимодальной слоистостью.

Различные процессы влияют на аккумуляцию в дельтах. В настоящее время Ж. Колеман и Л. Райт выделяют 6 главных моделей распределения дельтовых песчаных тел (рис. II).

I тип - его формированию способствует слабая сила волн, низкий прилив, пологий прибрежный склон, слабые вдольбереговые течения и отложение мелкозернистого материала;

II тип - слабая энергия волн, высокая амплитуда приливов, слабые вдольбереговые течения;

III тип - умеренная сила волн, высокие приливы, слабые береговые течения и мелкие бассейны с постоянной аккумуляцией;

IV тип - умеренная сила волн, пологий прибрежный склон и слабое поступление осадков;

V тип - в условиях большой силы волн, слабого берегового течения и крутого прибрежного склона;

VI тип - сильное вдольбереговое течение, большая энергия волн и крутой прибрежный склон.

Таким образом, диагностика дельтовых комплексов основывается на анализе вертикальной последовательности пород в разрезах и площадного распространения: характер распределения мощностей песчаных отложений и латеральное взаимоотношение фаций, в частности переход в аллювиальные отложения с одной стороны и шельфовые (неритовые) - с другой. Вертикальная последовательность напластования напоминает таковую в баровых комплексах (рис. II). Однако наиболее характерные отличия наблюдаются в верхних крупнозернистых пачках циклов. Отложения дельтовых песков характеризуются косой слоистостью с большими углами наклона и общей направленностью палеотечений. Часто они представлены русловыми фациями рукавов дельт. Пески барьерных и вдольбереговых баров имеют косую слоистость с меньшими углами наклона и разнонаправленную. Осадконакопление в дельтах обычно происходит быстрее, вследствие чего сортировка и биотурбации менее развиты. 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.

Литература:

1. Г.Ф. Крашенинников. Учение о фациях. М. «Высшая школа», 1971.

2. Справочник по литологии. М. «Недра», 1983.

3. Н.М. Страхов Типы литогенеза и их эволюции в истории Земли. М. Гостоптехиздат., 1963

4. В.В. Беляев, Б.А. Яцкевич, И.В. Швецова Девонские бокситы Тимана. Сыктывкар, 1997.

5. Paleosols and Weathering Through Geologic Time. Geological Society of America, special paper, 216, 1988.

6. Paleosols in Silisiclastic Sequences. University of Reading, 1989

Приложения

Рис. 1

Рис. 2

Размещено на Allbest.ru