6 лет назад
Нету коментариев

ля фациального анализа ископаемых морских отложений существенно знание некоторых закономерностей осадкообразования, касающихся главным образом мелководных, шельфовых областей моря, т. е. тех именно фациальных зон, которые были наиболее распространены в геологическом прошлом. Закономерности эти разъяснены за последние 15—12 лет работами американских и некоторых советских ученых (Ф. Шепарда, П. Траска, М. В. Кленовой, А. Д. Архангельского, Н. М. Страхова).

В 1932 г. Фрэнсисом Шепардом была опубликована серия мелкомасштабных карт осадков шельфовой зоны из самых разнообразных участков земного шара: вдоль восточного побережья Северной Америки, Мексиканского залива и Южной Америки от о. Тринидада до Рио-де-Жанейро; вдоль калифорнийского побережья Северной Америки, вдоль побережья Азии от устья Ганга до Сахалина включительно, вдоль европейского побережья от Испании до Норвегии и Баренцева моря. Эти карты были построены в основном на изучении морских навигационных карт, на которых, помимо отметок глубин, наносятся обычно также сведения о грунтах; определения грунта давались макроскопически, без лабораторного изучения, и потому, конечно, карты Шепарда могут рассматриваться лишь как первое, грубое приближение к действительности. Тем не менее и в таком несовершенном виде они представляют для нас большой интерес, тем более что детальное изучение отдельных морей — калифорнийского побережья, Баренцева моря, Черного моря, Каспия, Ламанша, Северного моря — дает в общем сходные результаты.

Схема расположения осадков на шельфе на тихоокеанском побережье Северной Америки от С.Франциско до залива Хуан-де-Фуке (по Шепарду)

Схема расположения осадков на шельфе на тихоокеанском побережье Северной Америки от С.Франциско до залива Хуан-де-Фуке (по Шепарду)

По представлениям, господствовавшим до недавнего времени, а отчасти удерживающимся и доныне, в мелководной зоне по направлению от берега в открытое море имеет место постепенная смена грубозернистых осадков все более тонкозернистыми: гравий и грубые пески сменяются тонкозернистыми песками, последние — песчанистым илом и затем — илом, лишенным песка. ‘Карты Шепарда показывают, что такого рода простая и ясная картина встречается скорее в виде исключения, а не как правило. Типичным ее примером служат отрезки карт кали­форнийского побережья и восточной Азии изображенные на рис. 19, 20, 21. Гораздо чаще, однако, наблюдаются отклонения от этой картины. Глинистые осадки, например, очень часто располагаются прямо в прибрежной полосе моря и окаймляются по внешней части шельфа песками. В других случаях илы образуют более или менее крупные пятна внутри песчаной полосы. Пески часто не показывают никаких признаков измельчения по мере удаления в открытое море и углубления шельфа; напротив, существуют случаи погребения осадка в этом направлении, вплоть до образования гравийных полей. В некоторых случаях на значительных участках шельфа и даже в верхней части континентального склона обнаруживаются площади, лишенные современных осадков, как бы «окна», в которых проступают на дне моря более древние слои. Если добавить к этому лоскутное, пятнистое залегание ракушечников среди терригенных осадков, то станет очевидной вся сложность и прихотливость распределения на шельфе современных отложений.

Схема распределения осадков на шельфе южной Азии (по Шепарду)

Схема распределения осадков на шельфе южной Азии (по Шепарду)

В этой прихотливой и изменчивой картине можно все же уловить несколько простых закономерностей. Так, главная масса крупных пятен и полос прибрежных иловых отложений теснейшим образом связана с устьевыми частями крупных равнинных рек. Это наблюдается у рек: Амазонки, Ориноко, Миссисипи, Ла-Плата, Сан-Франциско, Гаронны, Эльбы, Менам, Ян-Цзы-Цзян, Хуан-Хе, Ирравади, Инда, Дона, Днепра, Волги. У всех этих речных артерий мощный илистый язык выходит из устья (или из дельты) и под воздействием господствующего течения на шельфе заворачивает в ту или иную сторону, образуя на некотором расстоянии глинистую прибрежную зону. Далее в открытое море эти полосы приустьевых глинистых илов сменяются нормальными песчаными осадками шельфа. Интересно, что глинистые речные выносы отличаются часто большой тонкозернистостью. Их возникновению благоприятствуют два обстоятельства: 1) отсутствие в приустьевых частях рек сильных морских течений и постепенное замедление речной струи по мере ее входа в море, 2) коагуляция тончайшего глинистого материала под влиянием катионов морской воды. По мере отодвигания от берега в открытое море вынесенный рекою материал поступает в область более сильных течений, обычно характеризующих нижнюю часть шельфа, и потому здесь илистый материал уже не оседает, но выносится дальше. Так возникает аномальное распределение осадков в верхней части шельфа: более тонкозернистых вблизи берега, более грубозернистых по внешнему краю шельфа.

Схема распределения осадков на шельфе северо-западной Мексики и Калифорнии (по Шепарду)

Схема распределения осадков на шельфе северо-западной Мексики и Калифорнии (по Шепарду)

Другой прибрежной фацией, максимально приспособленной к улавливанию мути и к образованию глинистых осадков, являются заливы, закрытые или полузакрытые от волнений моря песчаными косами, как, например, заливы Венесуэльский, Персидский и др. Их осадки, по данным Траска, отличаются исключительной тонкозернистостью, равной тонкозернистости илов глубокого моря.

В открытой части шельфовых морей пятна глинистых осадков среди песков или песчанистых илов возникают обычно в той или иной связи с течениями. Последние на шельфе довольно разнообразны, иногда сильны и связаны частью с ветровым режимом Земли и с общей циркуляцией воды в океанах, частью с приливно-отливными движениями воды. Существенно, что течения захватывают часто слои воды до значительных глубин. В случае наличия заметного подводного рельефа течения смывают с подводных возвышенностей весь тонкозернистый глинистый материал, в прилегающих же западинах он аккумулируется. Западины дна шельфа являются, таким образом, ловушками тонкозернистых частиц и вместилищем глинистых осадков, образующих пятна среди более грубых песчаных отложений. Такая роль депрессий, как ловушек глины, отчетливо видна, например, на картах Немецкого моря, где бороздина у норвежского побережья характеризуется илистыми осадками, тогда как большая мелководная часть моря дает пески; с неменьшей отчетливостью те же соотношения проступают в Баренцевом море, где депрессии к югу от Шпицбергена и к северу от полуострова Рыбачьего дают глину, а отмели посередине моря — песчанистые осадки. Но с наибольшей отчетливостью влияние рельефа выявлено на участке калифорнийского побережья, исследованном П. Траском и Ф. Шепардом. Как видно из рис. 22, топография дна здесь от­личается большой сложностью. После узкой собственно шельфовой площадки идет серия глубоких (1000—3600 м) котловин или, как их здесь называют, бассейнов, с крутыми стенками и плоским дном, разделенных гребнями, частью подводными, частью же выступающими и над водой в виде гористых островов. За пределами последнего выступа располагается крутой собственно континентальный склон, ведущий к океаническому дну. В распределении осадка по указанным элементам рельефа обнаруживается строгая закономерность. На прибрежном шельфе более мелководные части покрыты песком, более глубокие на ряде участков — песчано-глинистыми отложениями. В зоне «бассейнов» па поверхности «хребтов» и на их склонах отлагаются обычно пески и ракушечники, во многих случаях не отлагается ничего и располагаются «скалы», где проступают более древние породы (миоцен (плиоцен). На дне «бассейнов» накопляются тонкозернистые глинистые осадки с содержанием карбонатов от 7 до 25% и органического вещества до 4—6%. Такого рода локализация осадков, по данным Траска и Шепарда,— прямое следствие течений, частью поверхностных, частью глубоких, связанных с приливно-отливными движениями воды. Нужно думать, что большинство других случаев нахождения глинистых пятен среди песчаных полей шельфа (и, наоборот, песчаных среди иловых) имеет причиной аналогичное сочетание топографии дна с действием течений.

Схематическая карта распределения осадков на шельфе калифорнийского побережья (по Шепарду)

Схематическая карта распределения осадков на шельфе калифорнийского побережья (по Шепарду)

Все же имеются несомненные, хотя, может быть, и не очень распространенные случаи, когда локальное обогащение илом мелководных осадков не имеет отношения к топографии морского дна, но зависит исключительно от действия течений. Такого рода условия реализуются в затишных, прибрежных зонах, а также на участках с неустойчивым движением воды, где соприкасаются течения противоположного направления, взаимно тормозящие друг друга. Примером прибрежных затишных зон с илистым осадком является область от р. Печоры до южной оконечности Новой Земли в Баренцовом море. Область противоположно направленных или неустойчивых течений намечается, во-первых, в северной части Баренцева моря, где ей отвечает полоса илов, пролегающая через разные элементы подводного рельефа, и, во-вторых, в Черном море (рис. 23), где с нею связана срединная полоса серой глины, протягивающаяся от выступа анатолийского берега на юге до Крыма на севере. В Черном море, как известно, существуют два кругообразных движения воды, идущих против часовой стрелки, — одно в западной половине моря, другое — в восточной. В полосе отложения серой глины эти течения направлены в прямо противоположные стороны, что вызывает их торможение и оседание здесь тонкого илового материала.

Что касается нахождения на нижней части шельфа осадков более грубозернистых, чем на верхней его половине, то основной причиной здесь также является обычно действие течений, но сильных, уносящих более мелкий материал. В некоторых случаях (Агульясская банка у южной оконечности Африки) имеет место не только замедленное отложение, но даже размыв течениями ранее отложенных осадков. Таким образом, эффект действия течений весьма разнообразен.

На нижней части шельфа и в начале континентального склона в случае их заметной крутизны современные осадки в ряде мест отсутствуют в силу их подводного оплывания, соскальзывания. Эти явления подробно изучены в Черном море и описаны А. Д. Архангельским и автором. На площадях соскальзывания выходят более древние породы, в прилежащих же (снизу) районах склона развиваются своеобразные брекчии, состоящие из крупных и мелких кусков ила, порой прихотливо измятых (рис. 24).

Схема современных осадков Черного моря (по А.Д. Архангельскому и Н.М. Страхову)

Схема современных осадков Черного моря (по А.Д. Архангельскому и Н.М. Страхову)

Весьма интересен вопрос о механизме формирования ракушечных полей, нередко наблюдаемых на шельфе, и о закономерностях их локализации. Наиболее отчетливо и убедительно расшифровывается он па примерах Черного моря и Каспия.

В Черном море ракушечники располагаются двумя крупными полями: на северо-западе, от г. Варны до мыса Тарханкут, и на северо-востоке, у Керченского пролива. И в том и в другом случае они слагаются массовыми накоплениями раковин Modiola phaseolina и Муtilus. к которым присоединяются устрицы Cardium, Loripes и другие формы.

Вообще говоря, развитие ракушечников может иметь место при достаточно различных условиях. Оно может обусловливаться особо большой продуктивностью морского дна, т. е. изобилием живущих здесь донных организмов, раковины которых подавляют приносимый обломочный материал и маскируют его. Но оно может зависеть и от прямо противоположной причины — особо малого приноса терригенных частиц, которые теряются в остатках донных организмов и не влияют на состав и характер осадка. Наконец, возможно, что в некоторых случаях возникновение ракушечников определяется сочетанием обеих указанных выше причин.

Оползневые дислокации в черноморских осадках

Оползневые дислокации в черноморских осадках

Для Черного моря вопрос решается совершенно однозначно изучением мощностей как самих ракушечников, так и окружающих их илистых осадков. В северо-западном ракушечном поле мощность осадка колеблется в пределах от 25 до 10 см. Мощности свыше 50 см здесь почти не встречаются и характеризуют почти исключительно прибрежные песчаные и лиманные отложения. Наоборот, в районе илистых отложений к югу от Крыма мощности, как правило, свыше 50 см и на большей части площади даже выше 100 см. В прикерченском ракушечном поле мощности незначительны — от 10 до 40 см; в прилежащих же илистых районах, особенно по кавказскому побережью, мощности возрастают до 100 и даже до 200 см. Таким образом, создается отчетливая картина сильного понижения мощностей осадка в ракушечных полях сравнительно с мощностями синхроничных им глинистых осадков. Эта закономерность решает вопрос о механизме образования черноморских ракушечников.

Если бы главнейшей причиной развития ракушечников была высокая продуктивность бентоса, тогда мы должны были бы наблюдать в ракушечном поле не уменьшение, а, наоборот, увеличение мощностей. Действительно, в этом случае получилось бы, что к одинаковому количеству обломочных частиц здесь присоединяется избыточное количество (по сравнению с остальными районами) раковинного материала. Понятно, что получающаяся отсюда суммарная мощность осадка должна быть значительно выше обычной. Так как в ракушечных полях происходит в действительности не увеличение, а уменьшение мощности осадка, то отсюда вытекает, что решающей причиной образования ракушечников является не избыточная продуктивность бентоса, а недостаточный принос обломочного материала. Возможно, что местами в области ракушечников наблюдается и повышенная продуктивность бентоса, однако эти местные особенности не меняют общей картины, Можно сказать что черноморские ракушечники это, в сущности, илы, из которых как бы удален избыток терригенного материала, и потому, естественно, произошло обогащение осадка раковинами. Районы развития ракушечников в Черном море — это участки шельфа, на которые обломочный материал приносится в недостаточном количестве; площади же развития илов — это участки нормального или даже избыточного поступления терригенных частиц.

Сопоставив такой характер осадкообразования на различных участках черноморского шельфа с характером примыкаюших побережий, легко поймем факторы, определяющие локализацию ракушечных полей. Мощные терригенные осадки развиты в основном у высоких энергично размываемых гористых берегов, имеющих сложное строение, каковыми являются южный берег Крыма, кавказское и малоазиатское побережье. Поля маломощных ракушечников, почти чистых от терригенных частиц, примыкают на северо-западе Черного моря и у Керченского пролива к низменным, слабо размываемым берегам, в строении которых к тому, же большую роль играют известняки.

Совершенно те же факторы определяют развитие ракушечников в Каспийском море. Как видно на рис. 25, огромное поле их занимает северную мелководную часть моря, вне глинистых языков, выходящих из рек Урала, Волги и Терека. Отсюда длинный пояс ракушечников тянется вдоль восточного побережья Каспия почти до крайнего юго-восточного угла моря. Во всех этих местах побережье низкое, примыкает к пустыне и потому не дренируется. Принос обломочных частиц здесь сведен к минимуму, и содержание СаСО3 доходит до 70—95%. Вдоль западного и южного краев шельфа, где он подходит к Кавказу и Эльбрусу и где в Каспий впадают многочисленные мутные горные реки (Сулак, Кура), накопляются пески и глины; ракушечники исчезают. Ослабленный принос терригенных частиц у низких, плохо дренируемых берегов, особенно в зоне засушливого климата, является, по-видимому, фактором, регулирующим распределение ракушечников и в других местах шельфа вообще. По крайней мере, многие авторы (Шепард, Терсье и др.) думают таким образом. Показательно, что наибольшие по площади ракушечные поля развиты вокруг полуострова Флориды (очень низменный берег), по внешнему берегу полуострова Калифорнии (тоже), у берегов Франции и Англии. Приуроченность коралловых рифов к районам с чистой водой (и, следовательно, крайне ослабленным поступлением терригенных частиц) общеизвестна.

Распределение карбонатов в Каспийском море (по данным В.П. Батурина, М.В. Кленовой, А.Ф. Носова, С.Г. Саркисян)

Распределение карбонатов в Каспийском море (по данным В.П. Батурина, М.В. Кленовой, А.Ф. Носова, С.Г. Саркисян)

Описанные закономерности пространственного размещения фаций в области современного шельфа имеют существенный интерес для палеогеографа, так как позволяют поставить и при подходящих обстоятельствах решить для ископаемых водоемов ряд вопросов, касающихся де­тализации их физико-географической обстановки. Действительно, если исследователь располагает фациальной картой достаточно крупной площади, дающей разнообразные типы мелководных отложений, он всегда должен иметь в виду, что фациальная изменчивость может указывать: а) на местный привнос частиц крупными речными водотоками глины (вблизи берега); б) на неодинаковый характер побережья то гористого, хорошо дренируемого, то плоского, лишенного стока; в) на неровности дна бассейна; г) на действие течений. Для решения этих вопросов в каждом данном случае,— как вообще в фациальном анализе,— нет ни готовых рецептов, ни шаблонов, но вкратце изложенные выше данные по осадкообразованию на современном шельфе могут дать толчок мысли в нужном направлении.