авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 8 |

«ANCIENT SEDIMENTARY ENVIRONMENTS AND THEIR SUB-SURFACE DIAGNOSIS Richard C. Selley London Chapman and Hall Р. Ч. ...»

-- [ Страница 2 ] --

В н а ч а л е рассмотрим тип записи, отвечающий тонкопереслаи в а ю щ и м с я песчаникам и сланцам. Если в них одновременно со д е р ж а т с я глауконит и углистый детрит, то, к а к у ж е говорилось, это отложения подводного конуса или турбидиты. Присутствие глауконита и/или обломков раковин может свидетельствовать о накоплении песков на краю песчаного бара. Наличие слюды и/или углистого детрита предполагает формирование осадков в условиях диетальной части дельты или в л о ж б и н а х поймы.

Теперь обратимся ко второму виду записи г а м м а - к а р о т а ж а от р а ж а ю щ е м у разрез с огрублением материала снизу вверх. Если это углистый песок, то его накопление скорее всего связано с про двигающейся в сторону моря лопастью дельты. Если ж е там при сутствует глауконит, то речь, вероятно, д о л ж н а идти о регрессив ном песчаном баре.

Третий вариант записи, о т р а ж а ю щ и й песчаник с резкими ниж ним и верхним контактами и разрез с однородным зерновым со ставом, позволяет сделать три различные толкования. Если песча ник содержит глауконит и/или только обломки раковин, то наи более вероятно это морское мелководье или песчаная гряда при ливы о -отливной отмели. Д л я таких песчаных т о л щ характерны эрозионные основания с резким перекрытием абрадированного субстрата. Они хорошо сортированы и содержат скелетный детрит;

глинистая и углистая фракции отсутствуют.

Однородный песчаник с резким верхним и нижним контактом, с о д е р ж а щ и й слюду и углистые частицы, но без глауконита и об л о м к о в раковин, вероятно, отвечает руслу аллювиального или дель тового рукава. Подобное песчаное тело с глауконитом и/или об л о м к а м и раковин одновременно со слюдой и/или углистым детри том, по-видимому, обязано своим происхождением подводному каньону, который в своей устьевой части питал подводный конус.

Наконец, четвертый и последний мотив — однородный песчаник с резким нижним основанием и постепенным верхним контактом, характеризующийся измельчением материала снизу вверх, — типи чен для отложений постепенно заполняющегося русла.

Наличие слюды и/или углистого детрита предполагает речные или дельтовые условия. Если одновременно с данными компонен тами присутствуют т а к ж е обломки раковин и глауконит, то н у ж н о говорить, видимо, о подводном каньоне.

Следовательно, анализ типов к а р о т а ж н ы х записей в сочетании с данными петрографии может оказаться весьма результативным при определении обстановки накопления песчаных тел.

Использование наклономерных измерений при подповерхностном анализе фаций Другой в а ж н ы й метод анализа погребенных фаций — опреде ление наклонов в осадочных толщах по данным глубинного к а р о т а ж а с помощью наклономерного устройства. Н а к л о н о м е р н о е устройство содержит четыре близко расположенные и ориентиро ванные под углом 90° одна к другой пары электродов. При подъ еме зонда по скважине удельное сопротивление формаций изме ряется по четырем взаимопротивоположным направлениям;

одно временно осуществляется четыре независимых электронных запи си. Синхронно регистрируется ориентация зонда по отношению к магнитному полю.

Удельное сопротивление осадочных пород варьирует в широ ких пределах, поэтому четыре записи имеют весьма непостоянный характер. Выбрав на кривых четыре аналогичных события, кото рые соотносятся с данной поверхностью напластования, м о ж н о рассчитать направление и угол падения этой поверхности. Ком пьютер отбирает события, вычисляет азимут и значение наклона и д а е т статистическую оценку значимости каждого определения (рис. 11).

Результаты определения наклонов можно представить в таб личной форме, но обычно их показывают с помощью графического способа. Наиболее часто для этих целей используется т а к назы ваемый «график с головастиками», где каждый результат изобра ж а е т с я в виде точки, ордината которой — это глубина, а абсцис с а — значение угла падения. Короткая линия, идущая от к а ж д о й точки, показывает направление наклона (рис. 12). Более подроб ное описание техники работ, методов расчета и представления гра фиков глубинного наклономерного к а р о т а ж а можно найти в спе циальных руководствах по скважинному каротажу.

Наклономерные измерения такого рода совершенно неоценимы при расшифровке подповерхностных структур в районах со слож ной тектоникой. С помощью этого метода могут быть не т о л ь к о выявлены складки, разломы и несогласия, но и установлена их ориентация, однако рассмотрение данного аспекта использования наклономера выходит за рамки нашей книги. Следует отметить, Скважина Р И С. 11. Схема, и л л ю с т р и р у ю щ а я процесс проведения глубинного к а р о т а ж а с п о м о щ ь ю наклономерного устройства и способы расчета наклонов пластов по четырем кривым удельного сопротивления что подобные измерения наклонов в скважине особенно целесооб разны при подповерхностном анализе фаций. К а ж д о й обстановке осадконакопления присущи свои специфические варианты (моти вы) записи, и этот факт может быть использован для определения геометрии пористых коллекторов — русел, песчаных баров и ри фов.

При первой протяжке наклономера обычно вычисляют падения, пользуясь ускоренной, «черновой», программой. Однако у ж е на этом этапе могут быть выявлены направления и значения угла наклона отдельных структур, а т а к ж е разрывы и несогласия;

оче видно, что последние д о л ж н ы быть исключены из записей до того, к а к будут определяться направления и углы падения осадочных толщ. Таким образом, в обычной практике глубинного к а р о т а ж а операция с наклономером повторяется по меньшей мере д в а ж д ы :

после того, как вторым ходом исключают тектонический наклон, подбирают соответствующую текстурным и структурным особен ностям осадочных пород программу и, наконец, определяют коор динаты «головастиков» и их азимуты Угвл наклона, градусы для тщательно установленных интер О 10 20 валов.

Выбор соответствующей программы ч зависит от типа структуры, выявлен- ч ч ного в исследуемых осадках. Выделя- * ют три типа структур:

ч I тип. Встречается в косослоистых песках, где обычно имеются две груп пы плоских поверхностей. Главные по верхности напластования разделяют конкретные косослоистые пачки _ (рис. 13). Эти поверхности напласто вания первого порядка могут выгля- •— деть как горизонтальные, но при этом в зависимости от своего происхожде ния иметь слабый первичный наклон.

Как правило, главные поверхности напластования мигрирующих дюн сла бо наклонены вверх по течению. По- — верхности напластования первого по рядка у развитых в руслах кос могут иметь наклоны в сторону оси русла.

Таким образом, структуры I типа \ включают в себя две группы плоских поверхностей: косую слоистость с г большими углами наклонов и направ лением вниз по течению и субгоризон тальные поверхности — границы пачек.

Большинство косых слоев встречают \ \ ся в пачках толщиной менее 1 м. Сле довательно, при исследовании отло жений данного типа глубинный каро т а ж должен осуществляться с ис пользованием такой компьютерной Р И С. 12. З а п и с ь р е з у л ь т а т о в программы, которая позволяет вычис- глубинного наклономерного ка лять наклоны для весьма малых вер- р о т а ж а, выполненная с помо щью стандартного каротажно тикальных интервалов.

го г р а ф и к а с « г о л о в а с т и к а м и ».

II тип. Формирование отложений «Голова» каждого «головастика»

дает значение угла наклона, а этого структурного типа связано с его «туловище» показывает на правление наклона на определен продвигающимися дельтами или под- ной глубине (значение четырех ос водными конусами. Поэтому для них новных типов записи — мотивов, показанные на графиках, рассмат характерно наличие единственной ривается в тексте).

I — униформный характер накло группы наклонов, причем углы паде- нов («зеленый мотив»);

2 — «крас ния обычно возрастают вверх по раз- ный мотив» с измельчением ма териала вверх по разрезу;

3 — «го резу, одновременно увеличивается и лубой мотив» с укрупнением ма териала вверх по разрезу;

4 — размер зерен (рис. 14). Структу- случайное распределение накло нов («мешок с гвоздями») ры II типа могут быть идентифици рованы с помощью программ, поз Р И С. 13. Б л о к - д и а г р а м м а (а) и с т е р е о г р а м м а (б), и л л ю с т р и р у ю щ и е I с т р у к т у р н ы й тип (например, косослоистые песчаники):

/ — главные поверхности напластования, угол наклона менее 5°;

2— косая слоистость, угол наклона = 20° в сторону моря):

J — поверхности напластования с углом наклона 15°;

2—наклоны форм продвижения Р И С. 15. Б л о к - д и а г р а м м а (а) и с т е р е о г р а м м а (б) I I I с т р у к т у р н о г о т и п а (по д о б н а я хаотичная к а р т и н а м о ж е т быть обусловлена разрывами, оползнями, кон г л о м е р а т а м и или п е с ч а н ы м и п о т о к а м и ) Гамма-излучение, АНИ ) I I Инкременты Р И С. 16. К а р о т а ж н ы й г р а ф и к, и л л ю с т р и р у ю щ и й х о р о ш у ю р а з л и ч и м о с т ь п р е о б л а д а ю щ и х наклонов (мод) следующих друг за другом инкрементов ( А — Г ).

При совмещении эти же данные образуют полимодальную фигуру (справа) воляющих рассчитывать наклоны д л я больших вертикальных ин тервалов.

III тип. Осадкам этого типа присуще случайное распределение наклонов. Плоские поверхности могут иметь плохую в ы д е р ж а н ность, случайную ориентацию, осадки могут быть полностью изо тропными. Независимо от вида используемой программы в этом случае может быть получена весьма хаотичная картина распреде ления наклонов (рис. 15). Такой беспорядочный характер записи, вероятно, связан с плохими условиями в скважине или с плохо подобранным буровым раствором, но он может оказаться и гео логически значимым, свидетельствуя о наличии оползней, разры вов в конгломератах или песчаных потоках.

После того, как с помощью подобранной программы вычисле ны наклоны, результаты изображаются графически. Наиболее це лесообразно построение азимутальных д и а г р а м м для каждого ге нетического инкремента, определенного по результатам гамма-ка р о т а ж а, к а р о т а ж а по естественным потенциалам или других видов глубинного к а р о т а ж а (рис. 16). Если азимутальные д и а г р а м м ы строят для больших вертикальных интервалов, то можно получить полимодальные фигуры. Именно поэтому наклоны отдельных ин крементов могут сгруппироваться. В этом случае на графиках глу бинного наклономерного к а р о т а ж а обычно обнаруживают четыре главные типа распределения «головастиков» (см. рис. 12).

Постоянные наклоны, которые на некоторой глубине демон стрируют близкие углы и направления, получили название «зеле ного мотива». Он характерен для сланцевых разрезов и может быть использован для определения структурных наклонов форма ций. Н а к л о н ы одинаковой ориентации, но с уменьшающимися вверх значениями угла, образуют рисунок, получивший название «красного мотива». Он типичен для русел и, как далее будет по казано, может быть использован д л я локализации направления и оси русла. Мотив записи, где наклоны имеют одинаковое направ ление, но их значения возрастают снизу вверх, именуется «голу бым». Он часто показывает направление продвижения песчаных баров, лопастей дельт, подводных конусов и рифов.

Наконец, четвертый мотив записи наклонов — наиболее распро страненный. Его образно н а з в а л и «мешком с гвоздями» или «пья ными головастиками», поскольку в отдельных интервалах накло ны случайны как по значению угла, так и по направлению. Это может свидетельствовать о низком качестве к а р о т а ж н ы х работ, в частности плохой работе прибора из-за неудовлетворительных условий в скважине (например, при обрушении ее стенок). Вместе с тем вариант «мешка с гвоздями» характерен для конгломератов и отложений песчаных потоков, в которых при их гетерогенной структуре отсутствуют плоские поверхности.

Более подробную интерпретацию о результатах наклономерных измерений -в скважине при определении наклонов осадочных слоев можно найти в специальных работах [10, 39 и др.].

При подповерхностном анализе фаций каждой конкретной об становки будут рассмотрены различные случаи применения, на клономерных данных.

РЕЗЮМЕ В этой вводной главе мы затронули целый ряд проблем, по этому прежде чем перейти к вопросам подповерхностного анали за фаций, подытожим рассмотренные методы интерпретации усло вий осадконакопления.

Обстановка осадконакопления — географически ограниченный комплекс (часть земной поверхности), отличный по своим физи ческим, химическим и биологическим п а р а м е т р а м от сопредель ных территорий. Обстановки могут быть эрозионными, равновес ными (транзитными), когда отсутствуют эрозия и аккумуляция, и седиментарными (осадочными). В последнем случае формируются ^Наблюдение Интерпретация Прогноз Обстановка Локализация, оконтуривание к осадконакопления и 1 палеогеографические » экономическая Оценка условия Палеотечснив !авнение с с о в р е м е н н ы м и о с а д к а м и ' Р И С. 17. С х е м а о п р е д е л е н и я у с л о в и й а к к у м у л я ц и и о с а д к а и е г о э к о н о м и ч е с к о й оценки осадочные фации, которые могут быть определены по их геоме трии, литологии, осадочным текстурам, палеотечениям и фосси лиям. Перечисленные характеристики о т р а ж а ю т не только кон кретные условия осадконакопления, но и обстановки, предшествую щ и е или эквивалентные по времени.

Одни и те ж е типы обстановок осадконакопления встречаются на земной поверхности, причем многократно, и в настоящее вре мя. Однако не существует двух абсолютно идентичных обстановок, а между различными обстановками часто отсутствуют четкие гра ницы.

По-видимому, существует некоторое количество древних оса дочных фаций, неоднократно встречающихся в разных точках земного шара в породах разного возраста. Эти фации могут быть соотнесены с современными обстановками осадконакопления.

Миграция обстановок по земной поверхности приводит к,на коплению вертикальных последовательностей фаций. Иными сло вами, конформные вертикальные последовательности фаций мо гут быть интерпретированы в соответствии с концепцией, извест ной как закон Вальтера. Стратиграфические разрезы могут под разделяться на генетические инкременты одного и того ж е фаци ального типа и могут состоять из генетических последовательно стей вертикально надставляющих друг друга инкрементов одина кового генезиса.

Основные принципы анализа древних обстановок осадконакоп ления в обобщенном виде представлены на рис. 17. В любом слу чае при диагностике происхождения осадочных фаций предпочти тельнее использовать все доступные данные, не довольствуясь ка ким-то одним критерием. Геология — наука, в лучшем случае, не точная, в ней редко возможны детерминистические утверждения.

При геологических исследованиях мы имеем дело скорее с вероят ностями, а не абсолютными истинами.

Карта регистрации данных подповерхностного анализа фаций (по данным бурения и резупыатам геофизического каротажа) N" скважины. Производитель работ„ Район Условные обозначения (литология) Глина, Магматические +++ Известняк аргиллит породы Песок, Изверженный Доломит песчаник породы Гравий, )Л л Ssb'o [ Эвэпориг конгломерат л Ш Lc^rp- П З горизонтами) Тип пор оды Воз и структура раст Нзклономерные Фации и СI обстановка данные SX Гамма-каротаж, А Н И Uс осадко накопления 10° 20® 30° Р И С. 18. С т а н д а р т н а я к а р т а - ф о р м а т к а ( F A C D I S P L A Y l o g f o r m a t ), и с п о л ь з у е м а я для регистрации данных подповерхностного анализа фаций Итоги подповерхностного анализа фаций могут быть представ лены с помощью специальной карточки-форматки ( F A C D I S P L A Y log format, рис. 18), позволяющей показать тот минимум факти ческих данных, который требуется для любой интерпретации усло вий накопления осадков.

Начинающему геологу в первую очередь необходимо научиться избегать догматического подхода ко всякого рода истинам, какими изобилует и эта вводная глава. П р и л е ж н ы е читатели могут по святить целый год просмотру соответствующей л и т е р а т у р ы, зато чив себя д л я этого в стенах б л и ж а й ш е й библиотеки геологическо го п р о ф и л я. У б е ж д е н н ы е скептики могут предпочесть все после д у ю щ е е д е с я т и л е т и е провести в поле. Ч т о к а с а е т с я остальных чи тателей данной книги, то им не следует з а б ы в а т ь, что в с я к о е обобщение, в к л ю ч а я и это последнее, таит о п р е д е л е н н у ю опас ность.

Литература: [1, 4, 5, 7, 9, 10, 11, 12, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 28, 35, 39, 42, 43, 47, 48, 50, 52, 54, 55, 56, 59, 62, 63, 64, 69, 71, 75, 77, 78, 79, 80, 82, 83, 84, 85, 87, 94, 96, 99, 101, 102, 105, 107, 109].

ГЛАВА II РЕЧНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ СОВРЕМЕННЫЙ АЛЛЮВИЙ М о щ н ы е т о л щ и красноцветных п е р е с л а и в а ю щ и х с я к о н г л о м е р а тов, песчаников и сланцев, л и ш е н н ы х морской ископаемой ф а у н ы, широко р а с п р о с т р а н е н ы по всему миру. П о п р о и с х о ж д е н и ю их обычно считают а л л ю в и а л ь н ы м и. Г е о м о р ф о л о г и я, гидрология и седиментология современных рек хорошо известны к а к по натур ным н а б л ю д е н и я м, т а к и по р е з у л ь т а т а м э к с п е р и м е н т а л ь н ы х ис следований [57 и д р. ]. С о в р е м е н н ы е а л л ю в и а л ь н ы е о т л о ж е н и я в основном б ы в а ю т д в у х видов, причем их х а р а к т е р н ы е особенно сти в значительной степени определяются морфологией речных русел, с которыми с в я з а н о их накопление. В ы д е л я ю т сильно изви л и с т ы е м е а н д р и р у ю щ и е р у с л а и с л а б о и з в и л и с т ы е в е т в я щ и е с я рус л о в ы е комплексы.

А Л Л Ю В И Й М Е А Н Д Р И Р У Ю Щ И Х И ВЕТВЯЩИХСЯ Р Е К Аллювий меандрирующих рек. Сильно извилистые меандри р у ю щ и е речные р у с л а ф о р м и р у ю т с я, к а к правило, там, где гра диенты у к л о н а и р а с х о д воды по с р а в н е н и ю с а н а л о г и ч н ы м и пара м е т р а м и в системах в е т в я щ и х с я русел невелики [57]. В настоя щее время они характерны для областей с в л а ж н ы м к л и м а т о м и р а з в и т ы м р а с т и т е л ь н ы м покровом, где сезонные р а с х о д ы воды от носительно постоянны, а способность к о с а д к о н а к о п л е н и ю относи тельно низка за счет с г л а ж е н н о й т о п о г р а ф и и и з а м е д л я ю щ е г о эф ф е к т а растительности к а к в отношении почв, т а к и боковой эрозии в руслах. Хорошим примером современной м е а н д р и р у ю щ е й реки м о ж е т с л у ж и т ь р. Миссисипи.

О т л о ж е н и я м е а н д р и р у ю щ и х рек м о ж н о п о д р а з д е л и т ь на три г л а в н ы е субфации, соответствующие трем р а з л и ч н ы м субобстанов •кам.

Пойменная субфация — покровы очень тонких песков, глини стого песка и глины о т к л а д ы в а ю т с я на з а л и в н ы х у ч а с т к а х речной поймы. Они отличаются тонкой слоистостью, с о д е р ж а т знаки ряби и горизонты трещин высыхания, заполненные песком, образование которых предполагает наличие субаэральных условий. Присутствие почвенных горизонтов устанавливается по известковистым коркам (каличе), железистым латеритам и корненосным слоям. На по верхности напластования возможны формирование торфа и сохра нение растительных остатков. Эта субфация накапливается глав ным образом из суспензии в период паводков, когда реки выходят из берегов.

Русловая субфация — боковая миграция меандрирующего рус ла приводит к эрозии внешнего вогнутого берега, р а з м ы в а н и ю л о ж а реки и отложению осадков на внутреннем берегу. В резуль тате аккумулируются весьма характерные по размерности частицы и формируются осадочные текстуры толщ. Их подошвы представ ляют собой эрозионные поверхности, на которых залегают экетра формационная галька, интраформационные глинистые пеллеты, фрагменты костей и обломки принесенной водой древесины. Они образуют остаточные скопления на дне русла и перекрываются толщей песков, для которой характерно общее уменьшение раз мерности зерен по вертикали. Массивные с горизонтальной слои стостью пески и корытообразные косослоистые пески одновремен но с уменьшением мощности пачек постепенно переходят в пла стинчатые полого-косослоистые пески. Эти последние, в свою оче редь, переходят в микрокосо- и плоскослоистые тонкие пески, ко торые сменяются алевритами пойменной субфации [2, 101].

Субфация мертвых русел — шнуровидно-изогнутые тонкозер нистые отложения, заполняющие брошенные русла, иногда назы ваемые «старичными озерами», образуются, когда река прорывает шейку меандра, з а и л и в а я концы первоначального изгиба. Эта суб фация аналогична осадкам поймы, но отличается от них геометри ей и непосредственным залеганием (причем с резким контактом).на остаточных русловых конгломератах без каких-либо промежу точных слоев отмелевых песков.

Общее представление о возникновении субфаций отложений меандрирующих рек позволяет получить рис. 19.

Аллювий ветвящихся рек. Системы разветвленных рек пред ставляют собой сеть ветвящихся рукавов с низкой извилистостью русла. В настоящее время такие системы приурочены к участкам с более крутыми уклонами и более высоким расходом воды, чем в случае меандрирующих рек [53, 57, 65, 74]. Многие современ ные ветвящиеся реки связаны с предгорными конусами выноса у краев горных систем, т. е. находятся там, где имеется большой объем осадков, а расход воды часто, хотя и не всегда, испытывает сезонные колебания. Такие реки известны к а к в пустынях США, А л ж и р а и Австралии, т а к и в перигляциальных горных районах, например, в западной части К а н а д ы и Юконе. В данных областях эрозия происходит весьма интенсивно, расход воды высок и носит спорадический характер, растительный покров, если и существует, не столь густой, чтобы препятствовать стоку. Все эти факторы Р И С. 19. Г е о ф а н т а с м о г р а м м а, и л л ю с т р и р у ю щ а я с у б о б с т а н о в к и н а к о п л е н и я к осадочный разрез затопляемой аллювиальной равнины, прорезанной меандри р у ю щ и м речным р у с л о м. По [80] с разрешения Академик Пресс.

I — серия отмершего русла;

Jl — серия активного русла;

1 — заболоченная пойма за бере говой отмелью;

2— береговая отмель;

3 — русло;

4 — прирусловый вал;

5 — старинное озеро отмершей меандры приводят к тому, что реки здесь, как правило, перегружены обло мочным материалом. Новое русло возникает не раньше, чем преж нее оказывается забито собственными наносами, которые образуют в центральной части своего рода бар;

именно по обе стороны от него и проходят новые русла. Процесс формирования центрального бара повторяется, в результате чего в пределах области осадко накопления формируется целая система ветвящихся русел.

Таким образом, аллювий разветвляющихся рек состоит из пе ска и руслового галечника и не содержит тонкозернистых пой менных алевритов и глин. Б л а г о д а р я повторяющимся отмираниям русел и флуктуациям расхода воды здесь обычно отсутствуют ла терально выдержанные циклические серии, подобные тем, которые образуются в меандрирующих руслах. Однако здесь отмечаются серии, демонстрирующие уменьшение размерности вверх по раз р е з у — от гравия через песок к алевролитам. Их образование свя зано с ослаблением скорости течения по мере заполнения русла..

Подобные серии (но вверх по разрезу материал грубеет) установ лены для плейстоценовых песков ледниковых зандров и гравий ников в южной части пров. Онтарио. Они образуются при запол нении ветвящихся русел в эпохи усиления стока.

Алеврит, который в небольших количествах присутствует в ал лювии ветвящихся рек, как правило, отлагается в брошенных рус 4 Зак. 803 Р И С. 20. Г е о ф а н т а с м о г р а м м а, и л л ю с т р и р у ю щ а я с у б о б с т а н о в к и и о с а д о ч н ы й р а з рез зандровой равнины с ветвящимися реками:

I — серия отмершего русла;

/ / — серия активного русла;

/ — песчаные отложения активных ветвящихся русел;

2 — илистые отложения отмершего русла лах. Они формируются при закупорке и отклонении русел, а так ж е при речных перехватах в результате быстрой поступательной русловой эрозии в нижней части склона конуса. Там, где мертвое русло все еще сохраняет связь с активным руслом ниже по тече нию реки, могут формироваться своего рода ловушки для глини стых песков и глин, приносимых обратно направленными завихре ниями из главного русла. Таким образом, тонкозернистые осадки образуют шнуровидные тела в соответствии с первоначальной фор мой русла. Анализ процессов в современных системах ветвящихся русел свидетельствует, что, несмотря на возможность формирова ния здесь обоих типов последовательности (вверх по разрезу раз мер частиц может как уменьшаться, так и увеличиваться), по-ви димому, строение подавляющего большинства таких субфаций бес системно. Возникающая формация обычно включает в себя угли стые пески ветвящихся русел и гравий с редкими шнуровидными телами глинистых сланцев мертвых брошенных русел (рис. 20).

Это заметно контрастирует с более правильным распределением субфаций в системах меандрирующих рек, характеризующихся го ризонтально выдержанными пойменными глинистыми фациями.

Рассмотрим два примера древнего аллювия: в первом случае речь пойдет об осадках ветвящихся русел, а во втором упор будет сде лан на отложения меандрирующих рек.

ТОРРИДОНСКАЯ ГРУППА ( Д О К Е М Б Р И Й ) СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ШОТЛАНДИИ:

ОПИСАНИЕ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ Породы торридонской группы обнажаются вдоль северо-запад ного побережья Шотландии и на соседних Гибридских островах (рис. 21). Эти породы особо интересны тем, что они о т р а ж а ю т практически все обстановки осадконакопления и климаты, извест ные на Земле. Одно время их считали внеземными образованиями (предполагалось, что они попали на З е м л ю с Л у н ы ). Однако обра тимся к фактам. Д а н н ы е осадочные породы залегают с иррегуляр ным несогласием на гнейсах льюиса, будучи, в свою очередь, от делены (вверху) плоскостным стратиграфическим несогласием от перекрывающих их песчаников и известняков нижнекембрийского возраста.

/ Мыс Рэт Стрелками показаны палеотечения красной фации. Следует обратить внимание на то, как они очерчивают два радиальных конуса, вершины которых приурочены к разлому линия предполагаемого разлома Минч.

4* Торридонские породы делятся на две группы несогласием, ко торое проходит между наклоненными к з а п а д у красноцветными песчаниками и сланцами группы Стеуер и перекрывающими их субгоризонтальными породами собственно торридонской группы.

Последняя представляет собой толщу переслаивающихся красных конгломератов, песчаников и сланцев мощностью приблизительно 3 км. На севере эти осадочные породы отделены от гнейсов лыоиса ровной поверхностью выветривания доторридонского возраста. На юге они перекрывают породы группы Стеуер. Еще южнее, вблизи типовой области Лох-Торридон, эти осадочные породы перекры в а ю т и выполняют расчлененный, с перепадом высот в несколько сотен метров, рельеф, выработанный в гнейсовом фундаменте.

В понижениях этой поверхности брекчия, с л а г а ю щ а я уступы у флангов гор доторридонского возраста, переходит по горизонтали в серые сланцы и песчаники.

Аналогичную картину можно наблюдать на о. Разей;

рассмо трим осадочные породы торридонской группы. Они подразделяют ся на три главные фации.

1. Б а з а л ь н а я фация: красная и серая брекчия и грубозерни стые песчаники облекают погребенный рельеф гнейсов.

2. Серая фация: серые песчаники и сланцы, представляющая собой фациальньш эквивалент базальной фации.

3. К р а с н а я фация: красные грубозернистые галечные песчани ки и алевролиты, з а л е г а ю щ и е поверх двух предшествующих фа ций.

Региональное распределение всех трех фаций показано на рис. 22. Проанализируем к а ж д у ю фацию и рассмотрим обстановку их накопления.

Базальная фация: описание. Н а о. Разей подторридонское не согласие (с учетом более позднего тектонического наклона) пред ставляет собой расчлененное плато с резким, обращенным к запа ду уступом высотой около 60 м. Этот рельеф в значительной мере свободен от торридонской покрышки. Однако отложения базаль ной фации заполняют расселины на бровке уступа и формируют конусовидные осадочные тела, примыкающие к нижним частям его склона. Эти осадочные образования представлены базальными валунниками, брекчией и грубозернистыми песчаниками, причем отдельные валуны достигают в диаметре 2 м (рис. 23). Состав ва лунов и аркозовая природа грубозернистых песчаников не остав ляют никаких сомнений в том, что они обязаны своим происхож дением локально развитым гнейсам льюиса. Эти отложения ха рактеризуются очень плохой сортированностью;

обычно они мас сивны или обнаруживают неясно в ы р а ж е н н у ю слоистость.

Введя поправку на региональный тектонический наклон (с по мощью стереографической сетки), можно установить, что напла стование этой фации имеет значительный первичный наклон. Ба зальной фации (на востоке от Лох-Арниш) свойственны наклоны, идущие радиально от долин, выработанных в льюисских гнейсах (рис. 24). Эти стратиграфически самые нижние отложения базаль ОM Гриана—Сгейр Глас 6e Per Айлей Сев. берег Флэдди Кровлл серой фации V Р И С. 22. З а д о к у м е н т и р о в а н н ы е р а з р е з ы и р а с п р е д е л е н и е ф а ц и й о с а д о ч н ы х по р о д т о р р и д о н с к о й г р у п п ы на о. Р а з е й ( В н у т р е н н и е Г и б р и д с к и е о с т р о в а, Атлан тический о к е а н ). По [78], с разрешения Scottish Journal of Geology.

A — фации: 1 — базальиая, 2 — серая, 3 — красная (соотношение фаций торридона дано не в реальном масштабе);

Б —субфации: / — грубозернистая, 2 — среднезернистая, 3 — тон козернистая (мощность грубо- и тонкозернистой субфаций преувеличена) Р И С. 23. В а л у н ы гнейсов л ь ю и с а в к о н г л о м е р а т а х б а з а л ь н о й ф а ц и и з а п а д н о г о п о б е р е ж ь я о. Р а з е й, н а п р о т и в о. Ф л э д д и. По R. Selley (1965), Journal of Sedi mentary Petrology, с разрешения Общества палеонтологов и минералогов Р И С. 24. Р а с п р о с т р а н е н и е красной базальной фации останца Торрэн, северная ч а с т ь о. Р а з е й. По R. Sel Iey (1965).

А — вскрытый доторридонский уступ, выработанный в гней сах Льюиса 1 — конгломераты;

2 — галечни ково-гравийные отложения;

3 — направление и угол (цифры) наклона осадков с учетом тек тонического наклона;

4— пред полагаемое смещение осыпей по бортам доторридонских до лин, прорезанных в гнейсах лыоиса.

Первичные долины, породив шие верхние гравийники, от сутствуют, однако наличие бо лее тонкого материала пред полагает более удаленный ис точник ной фации имеют красный цвет за счет матрикса, содержащего Fe 2 O 3. Выше по напластованию, там, где б а з а л ь н а я фация лате рально переходит в серую фацию, она содержит хлоритовый це мент серо-зеленого цвета. Еще выше, там, где б а з а л ь н а я фация выполняет расщелины на бровке плато, сложенного гнейсами льюиса, осадочные породы опять приобретают красный цвет, ана логично той фации, латеральный эквивалент которой они пред ставляют.

Базальная фация: интерпретация. Грубозернистость, углова тость зерен, плохая сортировка и петрографические особенности отложений базальной фации свидетельствуют о ее локальной природе и о связи ее происхождения с гнейсами льюиса. Ее геоме трия и радиально расходящиеся наклоны без сомнения указывают, что она отвечает древнему предгорному конусу выноса. Накопле ние отложений этой фации, вероятно, было связано с оползнями, селевыми потоками и плоскостным смывом — процессами, анало гичными тем, которые происходят на крутых склонах вблизи вер шин современных конусов выноса.

Серая фация: описание. В разрезе у Брочела и на побережье о. Разей, обращенном к о. Флэдди, б а з а л ь н а я фация по л а т е р а л и переходит в серую фацию мощностью свыше 130 м. Она состоит из трех переслаивающихся типов пород: толстых слоев крупнозер нистого песчаника, тонких прослоев средне- и тонкозернистого пес чаника и сланцев.

Глинистые сланцы — наиболее широко распространенный тип пород этой фации;

они составляют около 80 % пород в разрезе Флэдди и около 50 % у Брочела. Они представлены плохо сорти рованными сланцеватыми алевролитами серого цвета, пластинча тыми образованиями с частыми пропластками тонкой глины и пе ска, а т а к ж е с высоким содержанием глинистых и слюдистых ча стиц. В этих сланцах имеются линзы и изолированные включения очень тонких песков с микрокосослоистостью. Довольно широко распространены трещины высыхания, заполненные красными сред незернистыми с хорошей окатанностью частиц песками (эоловы ми?). Сланцы чередуются со слоями средне- и тонкозернистых песчаников мощностью 10—15 см, представленных двумя типами:

в разрезе Флэдди — хорошо отмытыми аркозовыми песчаниками с косой микрослоистостью по всему разрезу, у Брочела — в основ ном плохо отсортированными в вертикальном разрезе граувакка ми. Б а з а л ь н ы е слои последних часто имеют эрозионный характер и перекрыты тонким слоем грубого песка или обломков глинистого сланца. Породы эти, как правило, массивны или имеют невыдер жанно-волнистую (конволютную) слоистость. В противоположность эвивалентным слоям в разрезе Флэдди, косая микрослоистость отмечается здесь лишь в верхних 2—3 см этих образований (рис. 25).

В разрезе у Брочела с алевролитами и граувакками переслаи ваются серые крупнозернистые косослоистые аркозовые песчаники Р И С. 25. П е р е с л а и в а ю щ и е с я с о р т и р о в а н н ы е г р а у в а к к и (турбидиты?) и с л а н ц ы с т р е щ и н а м и высыхания, перекрытые грубозернистыми косослоистыми русловы ми песчаниками. С е р а я фация, прибойная зона у Брочела, восточная часть о. P a зей. По Selley (1965) русловой фации. За исключением цвета, они аналогичны песчани кам вышележащей красной фации.

Серая фация: интерпретация. Обилие пластинчатого серого сланца указывает на то, что накопление этой фации протекало в обстановке с низким энергетическим уровнем, способствующей осаждению тонкозернистого материала из суспензии. Наличие тре щин высыхания свидетельствует, что осадкообразование шло на мелководье в условиях периодического отступания или испарения воды. П е р е м е ж а ю щ и м с я высокоэнергетическим условиям отвечают средне- и тонкозернистые песчаники. Хорошо сортированные ми крослоистые песчаники разреза у Флэдди накапливались, по-види мому, под воздействием слабых волокущих течений. Однако пло хосортированные граувакки в разрезе у Брочела о б н а р у ж и в а ю т типичные черты турбидитов (см. с. 107).

Крупнозернистые косослоистые русловые пески в разрезе у Брочела свидетельствуют о продвижении аллювия в ы ш е л е ж а щ е й красной фации, а поскольку они внедряются в серую фацию, речь, вероятно, д о л ж н а идти о турбидитах. Поэтому в целом можно счи тать, что серая фация о т л а г а л а с ь в условиях спокойного мелко водья с периодическими отступаниями или испарением воды.

Пески, отложенные волокущими течениями и мутьевыми пото ками, отвечают среде с высоким энергетическим уровнем;

судя по погребению красной фации, она была доминирующей в рассма триваемой области. Однако при интепретации генезиса серой фа ции трудно достаточно определенно решить, идет ли речь о зам кнутых озерных бассейнах или ж е о заливах сильно изрезанного Э побережья. Применительно к породам фанерозоя эта трудность легко устраняется с помощью методов палеонтологии. Что ж е ка сается рассматриваемого случая, то, хотя серая фация и содержит микрофоссилии, их палеогеографическое значение весьма неопре деленно. Неоднозначны и седиментологические признаки. Трещины высыхания могут возникнуть как в условиях приливно-отливной отмели, так и в пересыхающих озерах. Мутьевые потоки зареги стрированы и в современных озерах, и в фиордах (с. 234). Палео течеикя, устанавливаемые в серой фации, однополярны, но нали чие бнополярных палеотечений, если бы они были обнаружены, не может служить решающим критерием в этом отношении. Они ха рактерны для древних озер, однако это не позволяет считать их исключительной принадлежностью морских осадков приливно-от ливной зоны (с. 236). Недостаточная обнаженность не позволяет однозначно решать, было ли накопление серой фации ограничено узкими изолированными чашеобразными понижениями в гнейсо вом фундаменте или ж е последние вытягивались вдоль расчленен ной береговой линии.

Геохимические материалы свидетельствуют о неморском про исхождении этих образований: содержание бора в иллитах слан цев составляет около 100 ррм, в то время как в иллитах морских сланцев оно обычно выше в 2 раза и более.

Красная фация: описание. Серая и б а з а л ь н а я фации торридон ской группы развиты ограниченно. Наибольший объем осадочных накоплений характерен для красной фации, мощность которой на о. Разей составляет 2 км, а в материковой части Шотландии — 3 км. Красная фация в значительной мере представлена красными аркозовыми песчаниками и изредка красными сланцами. Р а з м е р зерен, как на о. Разей и соседних с ним островах, так и на мате рике, значительно меняется по вертикали и латерали. Красная фа ция о. Разей по размерам частиц может быть подразделена на три субфации: крупно, средне- и мелкозернистую. Д л я каждой из них характерны свои осадочные текстуры.

Крупнозернистая субфация представлена красными грубозер нистыми аркозовыми песчаниками с галькой. Они образуют по кровы мощностью более чем несколько метров, которые прослежи ваются латерально вкрест юго-восточного палеосклона на кило метры (см. рис. 23). Подошвы этих покровов — волнообразные эрозионные поверхности, перекрытые тонкими интра- и экстрафор мационными конгломератами. Последние переходят в очень грубо зернистые галечные песчаники, для которых характерна плоская слоистость, корытообразная слоистость вложения и пологонаклон ная косая слоистость. Часто отмечаются постседиментационные деформации: опрокинутые передовые слои, конволютная слои стость и гигантские диапировые структуры высотой в несколько метров (рис. 26).

Основная часть разреза красной фации на о. Разей сложена средпезернистой субфацией, включающей крупно-, средне- и тонко зернистые аркозовые песчаники. К а к правило, они встречаются в Р И С. 26. Р а з д р о б л е н н ы е песчаники, о б р а з о в а в ш и е с я за счет л и т и ф и к а ц и и з ы б у чих песков в красной фации. П р и б о й н а я зона, с е в е р о - з а п а д н ы й берег о. Ф л э д д и.

Воспроизводится по Seltey et al (1963), с разрешения Geological Magazine виде линзообразных тел мощностью около 1 м;

сверху и снизу они ограничены прослоями алевролита толщиной 1—2 см. Эти песча ники отличаются лучшей по сравнению с песчаниками предыдущей крупнозернистой субфации сортировкой материала, галька в них обычно отсутствует. Что ж е касается осадочных текстур, то здесь отмечается полого-наклонная косая и плоская слоистость. Породы этой субфации часто деформированы (формы деформации анало гичны описанным ранее для предыдущей субфации). Д л я обеих субфаций характерно присутствие прослоев тяжелых минералов, главным образом железорудных (слои эти т а к ж е часто деформи рованы).

Тонкозернистая субфация занимает приблизительно 10 % об щей мощности разреза красной фации. Она включает в себя тем но-красный мягкий выветрелый сланцеватый глинистый алевролит с тонкими прослоями розоватых песчаников, которые часто дефор мированы за счет постседиментационных обрушений в подстилаю щие сланцы с образованием отпечатков нагрузки и псевдостяже ний. Собственно песчаники обычно сплошь микрокосослоисты и на верхней поверхности (там, где они перекрываются алевролитами) сохраняют знаки ряби. Алевролиты т а к ж е расслоены, иногда со д е р ж а т отдельные пропластки песка и изолированные песчаные знаки ряби.

Тонкозернистая субфация встречается в напластованиях мощ ностью около 1 м, которые залегают на сильно размытых гори зонтальных поверхностях, срезающих первичные напластования и текстуры течения зыбучих песков н и ж е л е ж а щ и х песчаников. Кон такт маркируется маломощным конгломератом с экстраформаци онной галькой (в основном кварцевой и галькой изверженных по род). В кровле алевролитовой толщи т а к ж е отмечаются следы глубокой эрозии. Контакту с в ы ш е л е ж а щ и м и песчаниками отве чает тонкий слой конгломерата с красной (как интра-, так и экстраформационной) сланцевой галькой (рис. 27).

Палеотечения, определяемые по косой слоистости в красной фа ции разреза о. Разей, свидетельствуют, что накопление осадков б ы л о связано с юго-восточными течениями. Отмечается очень сла бый разброс значений. Однако в региональном масштабе палео течения красной фации расходятся радиально от двух точечных источников, расположенных к з а п а д у от рассматриваемого разре за (см. рис. 21), причем отложения северного конуса уходят к югу под отложения южного.

Красная фация: интерпретация. Характерные для этой фации грубость материала и косая слоистость свидетельствуют, что ее от л о ж е н и е было связано с однонаправленными волокущими тече ниями высокой скорости. Линзовидная форма слоев песчаника предполагает седиментацию в условиях попеременного размыва и заполнения впадины осадками. Прослои сланца между линзами песчаника указывают на значительные изменения скорости тече ния. Совершенно очевидно, что прослои сланцев между эрозион ными поверхностями — это отложения брошенных русел. Вероят но, отложения красной фации накапливались в аллювиальной об становке: песок — за счет материала мегаряби, мигрирующей под действием сильных течений в активных руслах;

сланцы обязаны своим происхождением мертвым руслам.

Почти половина песчаников красной фации испытала постседи ментационную деформацию. Передовые слои опрокинуты вниз по течению, первоначально плоская слоистость трансформировалась в конволютную, слои песчаника в целом приобрели форму диапи ровых интрузий высотой в несколько метров, а прослои т я ж е л ы х минералов обрушились вниз в аркозовые песчаники. Доминирую щий вертикальный тренд позволяет предположить, что эти обра зования не оползневые и вызваны не латеральным смещением, а представляют собой фоссилизированные следы течения песков за счет обезвоживания обводненных осадков. Выброс поровой воды мог быть инициирован сейсмическими колебаниями, турбулентны ми течениями или гидростатическим давлением, вызванным мигра цией реликтовых вод к подошве палеосклона. В лабораторных экс периментах все эти процессы приводили к формированию аналогов текстур разжиженного песка. Однако есть и более веские дока з а т е л ь с т в а в пользу того, что наиболее вероятным фактором дви жений в р а з ж и ж е н н ы х песках были турбулентные течения. Де формационные текстуры, аналогичные тем, что наблюдаются в красной фации (хотя меньшие по размерам и менее обильные), встречаются повсеместно в песках, отложенных волокущими тече ниями во многих обстановках осадконакопления (подробнее см.

работу Д ж. Аллена и Н. Бэнкса, 1972 г.).

Р И С. 27. З а д о к у м е н т и р о в а н н ы е р а з р е з ы ( А — Д ) и с х е м а о т м е р ш и х р у с е л, з а п о л н е н н ы х а л е в р о л и т о м, в п е с ч а н и к а х к р а с н о й ф а ц и и о. Р а з е й. По R. Selletf (1969), с разрешения Scottish Journal of Geology.

/ — изрезанная эрозионная поверхность с гальками и сланцевыми пеллетами назерху, внизу — зыбучие пески;

/ / — дно русла, выполненное галькой и сланцевыми пеллетами Р а с с м а т р и в а я красную фацию в целом (т. е. с учетом крупно зернистости материала, малой изменчивости палеотечений и от сутствия обширных сланцевых тел с переходными подошвами, сравнимых с паводковыми осадками), можно предположить, что скорее всего это системы слабоизвилистых ветвящихся русел j. а н е резко меандрирующие реки. Это представление согласуется с ре гиональной схемой радиально расходящихся палеотечений, пред полагающей отложение красной фации на предгорных конусах вы носа. Интересно отметить, что вершины конусов расположены вдоль линии разлома Минч;

доказательства существования этого разлома подтверждаются наличием глубокой, выпаханной ледни ком, в настоящее время подводной долины и горизонтальным сме щением структурных зон между гнейсами льюиса Внешних Гибрид и материковой Шотландии (см. работу Р. Диенли, 1962 г.). Дан ная структура интерпретируется как секущий разлом, аналогич ный разлому Грейт Глэн. Однако можно предположить, что в позд нем докембрии, разлом Минч имел опущенное к востоку крыло.

В этом случае предгорные конусы выноса торридонской группы могли быть порождены его уступом.

Итак, рассматриваемые осадочные образования — прекрасный пример древнего аллювия, накопление которого можно отнести за счет ветвящихся рек. На З е м л е известно множество других при меров такого рода обстановок [53, 74].

Д Е В О Н С К И Е О С А Д О Ч Н Ы Е О Т Л О Ж Е Н И Я Ю Ж Н О Г О УЭЛЬСА И ГОР КЭТСКИЛЛ, США:

ОПИСАНИЕ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ Описание. В конце силура в результате каледонской орогении в континентальных областях, окружающих северную Атлантику, сформировались крупные горные цепи. Краевые бассейны, часто ограниченные разломами, в течение девона заполнялись мощными толщами красных конгломератов, песчаников и сланцев (эти тол щи получили наименование «древних красных песчаников», или песчаников О л д р э д ). С удалением от источников сноса мощность осадков этой толщи уменьшается, и они переходят в тонкозерни стые морские осадки. Накопление красноцветов закончилось мор ской трансгрессией раннекаменноугольного периода. Красные де вонские толщи детально изучались в Северной Америке, Гренлан дии, на островах Шпицберген и в Великобритании (рис. 28).

На основании данных по северо-востоку США и Южному Уэль су (Великобритания) выделены четыре главные девонские ф а ц и и (табл. 5). На рис. 29 в обобщенном виде представлена их страти графия, а на рис. 30 и 31 показаны выходы пород.

Рассмотрим фацию Кэтскилл, а т а к ж е изложим факты, позво л я ю щ и е считать ее аллювием меандрирующих рек. В типовой об л а с т и — горах Кэтскилл — фация имеет форму призмы, утончаю щейся к северо-западу при максимальной мощности около 600 м_ З а п а д н е е она перекрывается диахронной фацией Поконо, а с а м а, Р И С. 28. О б щ и й в и д д р е в н е г о д е в о н с к о г о к о н т и н е н т а л ь н о г о п е с ч а н и к а Олдрэд.

Фиорд короля Оскара, Восточная Гренландия Таблица Сравнительное рассмотрение девонских фаций Ю ж н о г о Уэльса и штатов Пенсильвания и Нью-Йорк ( С Ш А ) Номенклатура (фации) Седнментология Фауна Обстановка Северо-вос- Южный Уэльс ток США Фация А Обычно немые Поконо Аллювиаль Красные крупно з е р н и с т ы е песча- ная: ветвя ники с г а л ь к о й, щ и е с я реки изредка сланцы Рыбы, пластин Кэтскилл Фация В Аллювиаль Переслаивающие чатожаберные, ная: меан ся к р а с н ы е с р е д растения дрирующпе н е з е р н и с т ы е пес реки чаники и сланцы Чемунг Ф р а г м е н т ы рас Фация С Переслаивающие- М о р с к а я бе тений, п л а с т и н ся т о н к и е с е р ы е р е г о в а я ли чатожаберные, песчаники и слан- ния брахиоподы, цы, и з р е д к а у г л и следы жизнедея тельности Аммониты, плас Портейдж Пластинчатые Открытое тинчатожаберные темные пиритовые море сланцы, изредка темные кальци лютиты и грау вакки т а к ж е диахронно, залегает на фации Чемунг. Аналогичные отло жения фации «В» в Южном Уэльсе отличаются сравнительно большим количеством эрратических валунов;

распределение от ложений фации определено менее точно. Они з а н и м а ю т два стра тиграфических уровня, будучи ограничены по вертикали несогла Г о р ы Кэтскилл, северо-восток С Ш А Бассейн Южн. Уэльса, Великобритания ООО оо Нижний карбон Миссисипий о о ОО О о о ОО О о о ОО О о о ОО О Верхний д е в о н о о 400 м В течение девона фации д и а х р о н н о мигрировали на C 3 более чем на 3 к м Средний д е в о н отсутствует Н и ж н и й девон 2 км Силур Обстановка Кэтскилл Южн. Уэльс О о Поконо Фация А Ветвящиеся реки О Кэтскилл Фация В Меандрирующие реки Чемунг Фация С П р и б р е ж н а я зона Портейдж Отсутствует О т к р ы т о е море Р И С. 29. Сравнение обобщенных р а з р е з о в К э т с к и л л (США) и девонских р а з р е зов Ю ж н о г о Уэльса Сев. MeffOH jookm 1 Р И С. 30. К а р т а Ю ж н о г о У э л ь с а и п р и л е г а ю щ и х т е р р и т о р и й, п о к а з ы в а ю щ а я область выходов девонских отложений.

Континентальная фация Южного Уэльса (песчаники Олдрэд) к югу почти полностью пе реходит в переслаивающиеся морские и континентальные отложения Северного Девона.

Породы: 1 — нижнепалеозойские, 2 — девонские, 3 — последевонские Р И С. 31. Выходы пород девонского в о з р а с т а (северо-восточная часть С Ш А ) еиями и переходами в осадки Поконо и Чемунг (см. рис. 29). Мощ ность конгломератов, образующих линзообразные тела, здесь очень незначительна — редко более нескольких дециметров. Они состоят из экстраформационной гальки жильного кварца и обломков по род, а т а к ж е включают в себя интраформационную сланцевую гальку местного постседимрнтационного происхождения.

Песчаники различаются и по структуре, и по составу;

как пра вило, они средне- и тонкозернистые, изредка хорошо сортированы.

Иногда присутствует рыхлый глинистый матрикс. Петрографиче ски песчаники варьируют от литических до субграувакк. В Ю ж н о м Уэльсе они имеют красный цвет за счет содержащихся в матриксе красных оксидов железа. В районе Кэтскилл они обычно блекло красные или пятнистые.

Сланцы, с которыми эти песчаники переслаиваются, представ ляют собой глинисто-песчанистые алевролиты с прослоями тонко го песка. Они преимущественно красные, хотя среди них встре чаются и блеклые, и пятнистые. Местами сланцы содержат тон кие пропластки желвакового микрокристаллического известняка и доломита. Изредка в конгломератах встречается галька того ж е петрографического состава.


Д л я отложений фации Кэтскилл характерна т а к а я литологи ческая последовательность (с измельчением вверх по р а з р е з у ) :

Зак. 5 Р И С. 32. О б о б щ е н н ы й р а з р е з ф а ции К э т с к и л л, д е в о н С Ш А и Ю ж н.

Уэльса (в толще обнаруживается и з м е л ь ч е н и е м а т е р и а л а в в е р х по р а з резу):

I — паводковые осадки поймы;

I I — отло жения песчаных кос;

III — дно русла конгломераты, песчаники, сланцы;

в соответствии с этим распре деляются по вертикали и осадочные текстуры (рис. 32).

К а ж д а я последовательность начинается эрозионной, размытой и часто глубоко эродированной поверхностью, выработанной в ни ж е л е ж а щ и х сланцах. На ней залегает, хотя местами он и отсут ствует, тонкий слой конгломератов. К а к правило, конгломераты массивные, иногда слабостратифицированные с субпараллельными к р а я м впадины поверхностями напластования.

Песчаники, з а л е г а ю щ и е над конгломератами, обычно средне зернистые: косослоистые в нижней части, вверх по разрезу они плавно переходят в тонкозернистые плоско- и микрослоистые. Гео метрия песчаных тел устанавливается с большим трудом из-за их слабой обнаженности. Однако иногда удается определить, что они представлены либо изолированными выполнениями русел, либо латерально выдержанными покровами, образованными осад ками сливающихся русел. В отдельных случаях можно наблюдать, что главные поверхности напластования имеют наклон к оси рус ла. М е ж д у главными поверхностями напластования видна косая слоистость с наклоном вниз по течению. Таким образом, здесь мы встречаемся с отложениями первого структурного типа, рассмо тренного в гл. I. Песчаники постепенно переходят в сланцы. По следние, как правило, пластинчаты и содержат тонкие прослои песчаника, гальку, знаки ряби, заполненные песком трещины усы хания, а т а к ж е горизонты с карбонатными конкрециями. Мощность напластований, характеризующихся измельчением материала сни зу вверх (от конгломератов через песчаники к с л а н ц а м ), — от до 15 м.

Н а п р а в л е н и е наклонов косой слоистости на разных участках варьирует в широких пределах. Однако при сопоставлении в ре гиональном масштабе обычно выявляется превалирующий тренд, по-видимому соответствующий палеосклону: в бассейне Уэльса он направлен к югу, а в бассейне Кэтскилл — к северо-западу.

Фоссилии в этой фации обнаруживаются с трудом. В сланцах иногда содержатся фрагменты растений и имеются корненосные горизонты. Местами в песчаниках встречаются неопределимые пластинки и шипы примитивных рыб, таких, к а к ' п т е р а с п и д ы, а в Ю ж н о м Уэльсе — часто двустворчатые симметричные раковины пелеципод, так называемых Archanodon jukesi. В песчаниках и конгломератах иногда присутствуют остатки растений.

Интерпретация. Повторяющееся в данной фации измельчение материала снизу вверх предполагает, что накопление ее связано с течениями, которые внезапно возникали в той или иной части бассейна, а со временем медленно теряли свою скорость. Таким образом, конгломераты, покрывающие эрозионные поверхности, отвечают турбулентным течениям, в то время как перекрывающие их песчаники — более низким скоростям однонаправленных воло кущих течений, с которыми связано отложение косослоистых осад ков из материала мигрирующей мегаряби. Постепенное измель чение материала (до алевролитов) свидетельствует, что скорость течений уменьшалась до таких значений, когда могло происхо дить выпадение из суспензии тонких частиц. Русловая природа песчаников и характер падения главных поверхностей наплас тования в сторону оси русла наводят на мысль о возможности сравнения их с песчаными косами современных меандрирую щих рек.

Переслаивание сланцев с косослоистыми тонкозернистыми пес чаниками и наличие трещин высыхания подразумевают, что слан цы накапливались в обстановке, при которой осаждение тонкого материала из суспензии и действие низкоскоростных волокущих течений чередовалось с периодами субаэрального развития. Ж е л ваковые псевдокристаллические карбонаты — аналоги современных почвенных горизонтов каличе. Наиболее вероятно, что тонкозер нистая субфация н а к а п л и в а л а с ь на затапливаемой пойме, по ко торой меандрировали речные русла (см. рис. 19).

Считают, что фауна, найденная здесь, является пресноводной.

Подобные выводы в значительной мере носят характер «замкну того, или порочного круга», так как строятся следующим образом:

поскольку вмещающие фауну отложения представляют собой кон тинентальные образования, то найденные в них ископаемые явля ются неморскими. Тем не менее важно, что такие несомненно мор ские организмы, как брахиоподы, иглокожие и трилобиты, здесь отсутствуют. Аналогичным образом наличие остатков растений и корненосных горизонтов позволяют предположить, что обстановка накопления осадков если и не была континентальной, то во вся ком случае была приурочена к прибрежной, периодически затоп ляемой зоне.

Все вместе взятые факты приводят к заключению, что осадки фации Кэтскилл накапливались в континентальных условиях. Вер тикальная последовательность в изменении литологии и характере осадочных текстур хорошо сравнима с той, что наблюдается в осадках современных меандрирующих рек;

размытые поверхности, выполненные конгломератом, образуются на дне русла, а силт—• на затопляемой пойме [2, 101].

5* Ц и к л такого типа — с измельчением материала снизу вверх — свойствен многим древним аллювиальным отложениям. Д о того, как этому явлению было дано простое объяснение, выдвигалось несколько предположений. Сюда относятся эвстатические измене ния уровня моря, которые могли воздействовать на базис эрозии (и аккумуляции) и профиль равновесия реки;

тектоническое под нятие истоков, приводившее к увеличению поступления м а т е р и а л а ;

климатические изменения и соответственно, изменения в количе стве осадков, величины стока и скорости течения.

Следовательно, миграция реки по своей пойме может служить адекватным объяснением аллювиальных циклов, когда этот про цесс накладывается на постепенное тектоническое погружение. Ко нечно, это не исключает воздействие иных процессов на осадко накопление, но если они и воздействуют, то их эффект должен на кладываться на существующий циклический механизм формиро вания затопляемой поймы. Несомненно, крупномасштабные вариа ции фаций и несогласия, наблюдаемые в басейне Южного Уэльса, свидетельствуют о приложении иных сил, кроме тех, которые гене рирует меандрирующая река. Н а основании статистического изу чения циклотем в Пембрукшире (Великобритания, Южный Уэльс) Р. Аллен показал, что они бывают двух типов: локализованные в пространстве и о б л а д а ю щ и е достаточной латеральной выдержан ностью. Первые были отнесены к аутоциклическим процессам (на пример, миграция меандрирующих русел), а последние связаны с аллоциклическими процессами регионального масштаба.

В плейстоценовых и современных аллювиальных осадках до лины р. Миссисипи выделяют пять серий, в каждой из которых обнаруживается измельчение материала снизу вверх. Как предпо лагают У. Тенбулл, Е. С. Кринитски и Л. Д ж о н с о н (1950 г.), их накопление может быть соотнесено с изменениями уровня моря в ледниковую эпоху. Происхождение циклов в аллювиальных тол щах подробнее рассмотрено в работах [2, 3, 22, 10 и др.].

дискуссия Большие объемы пород разного возраста — от докембрийских до современных — во многих районах Земли соотносятся с аллю виальными обстановками. В целом их можно подразделить на че тыре типа:

1) призмы осадочных пород мощностью в сотни метров, отла гавшиеся в пред- и межгорных впадинах;

2) толщи мощностью в несколько сотен метров, накопление ко торых происходило в ограниченных р а з л о м а м и узких прогибах в пределах континентальных щитов;

3) обширные аллювиальные покровы, сложенные грубыми осадками ветвящихся рек;

в пределах континентальных щитов их мощность обычно составляет несколько десятков метров;

4) тонкие аллювиальные покровы под трансгрессивными мор скими осадками.

Первый тип аллювиальных отложений, представленный ф а ц и ей Кэтскилл Северной Америки и отложениями песчаника О л д р э д Южного Уэльса, у ж е рассмотрен. К нему относят верхнемеловые отложения к востоку от Скалистых гор (гл. V I ), третичные мо лассы Швейцарии и сиваликские серии на юге Гималаев. Всем им присущи следующие отличительные признаки: их накопление про исходило в бассейнах вдоль краев воздымающихся горных цепей;

вблизи гор, откуда поступал материал, их мощность достигает не скольких сотен метров;

с удалением от источников сноса мощность уменьшается, а слагающий их материал становится более тонким.

Фациальный анализ этих осадочных толщ показал, что обстановки их накопления менялись: вблизи источников сноса — это аллювий ветвящихся рек, затем — аллювий меандрирующих рек, береговые отложения и, наконец, осадки открытого моря.

Второй тип аллювиальных отложений встречается в ограни ченных разломами впадинах, часто отделенных от моря, располо женных либо в пределах горных цепей, либо на континентальных щитах. Эти осадочные накопления, имеющие мощность сотни ме тров, обычно представлены грубым аллювием протоков и мате риалом, поступавшим из конусов выноса на уступы краевых раз ломов. По л а т е р а л и они могут переходить в аллювий меандрирую щих русел или ж е непосредственно в озерные отложения централь ной части впадины. Нередко они переслаиваются с вулканическими породами, поступавшими по краевым разломам. Примером могут служить триасовые отложения Ньюарка — комплекс Коннектикут ского прогиба в Северной Америке, девонские отложения долины Мидленд в Шотландии, докембрийские песчаники Скандинавии и, вероятно, породы торридона (верхнего докембрия) Шотландии.

Аллювиальные породы третьего типа — грубозернистые покров ные песчаники с галькой мощностью до ста метров. Они з а н и м а ю т площадь в несколько сотен квадратных километров. В их основа нии на плоской поверхности несогласия залегают конгломераты, хотя местами эта поверхность глубоко эродирована врезами или образует бугры и рытвины. Хорошо развитые осадки этого типа встречаются в краевых зонах щита Сахары и Аравийского щита.


Их возрастной диапазон весьма широк: от кембрия до настоящего времени. В широком понимании — это отложения т а к называемой нубийской фации (нубийский тип имеет меловой возраст). Седи ментологически данные породы хорошо сопоставимы с аллювием ветвящихся рек красной торридонской фации. Однако трудно по нять, насколько необходимы большие градиенты и высокие ско рости течения, чтобы ветвящиеся реки могли сохраняться в ниж нем течении на протяжении сотен километров. Скорее можно ожи дать, что осадки очень быстро д о л ж н ы были достигнуть уровня равновесия, в результате чего скорость течения снизилась бы и произошло отложение тонкого аллювия меандрирующих рек.

Эту трудность преодолел в своей работе У. Стоукс (1950 г.), исследуя формацию Ш и н а р а м п и другие аналогичные ей форма ции плато Колорадо. Здесь на плоской поверхности несогласия за Р И С. 33. П е д и м е н т, в ы р а б о т а н н ы й в д о к е м б р и й с к н х и з в е р ж е н н ы х п о р о д а х ф у н д а м е н т а ( т е м н о о к р а ш е н н ы е п о р о д ы ), в ы ш е него з а л е г а е т к е м б р о - о р д о в и к с к и й аллювий ветвящихся русел (формации Салеб и Ишрин).

На переднем плане современный аллювий, конус выноса с ветвящимися руслами. Вади Рум, Иордания •легают несколько покровов крупнозернистых песчаников и конгло мератов;

мощность каждого из них менее 100 м. Поскольку по роды с о д е р ж а т континентальную фауну, едва ли они могли быть о т л о ж е н ы морем, наступавшим на пенеплен. Более вероятно, что эти песчаные покровы отлагались на предгорных конусах выноса, выходивших с уступов, которые отступали все далее и далее по м е р е расширения (отступания задней стенки) педиплена. Анало гичное объяснение было предложено в 1969 г. П. Уилльямсом в •отношении конусов выноса торридонского возраста.

Д а н н а я концепция применима и в случае нубийской фации Са х а р ы и Аравийского щита. Типичным примером могут служить осадочные породы Южной пустыни Иордании (рис. 33). Докем брийский фундамент, сложенный изверженными породами, пере к р ы т мощной 700-метровой толщей крупнозернистых косослоистых г а л е ч н ы х песчаников, отвечающих, согласно исследованиям авто р а, обстановке ветвящихся рек. А л л ю в и а л ь н а я фация подразде л я е т с я здесь на три формации (рис. 34). Несогласный контакт с докембрийским фундаментом южнее Вади-Рум представлен пло с к о й постседиментационно выветрелой поверхностью. Севернее и г ш ж е по течению останцы этих песчаников внедряются на 35 м в в ы ш е л е ж а щ у ю формацию Салеб, мощность которой увеличивается -от 30 м ю ж н е е Вади-Рум приблизительно до 60 м в 30 км к се веру. Подошва перекрывающей ее формации Ишрин маркируется •огромными русловыми комплексами, днища которых выполнены чешуйчатыми плйстинами алевролитов размером более 1 м. Мож но предполагать, что их образование связано с переработкой ни ж е л е ж а щ е й формации Салеб. Мощность формации Ишрин около -300 м (с небольшим региональным утонением на площади в сотни к в а д р а т н ы х километров). Кровля этой формации изрезана лож б и н а м и глубиной до 5 м, местами их заполняют пластины алевро л и т а. Эти л о ж б и н ы маркируют подошву формации Дизи, которая, подобно формации Ишрин, имеет мощность около 300 м и на пло Р И С. 34. Р а з р е з к е м б р о - о р д о в и к с к и х п е с ч а н и к о в а л л ю в и а л ь н о г о г е н е з и с а ( а л - л ю в и й в е т в я щ и х с я р у с е л ) в Ю ж н о й пустыне, И о р д а н и я.

Диаграмма наглядно показывает возможный механизм накопления осадков за счет поа-.

торяющихся поднятий и педиментации щ а д и в сотни квадратных километров обнаруживает лишь неболь шие изменения мощности. Формация Дизи резко (но без следов эрозии) переходит в в ы ш е л е ж а щ у ю толщу шельфовых песчаников формации Ум-Сахм.

Наиболее привлекательное объяснение возникновения этих об разований несомненно связано с их накоплением в ветвящихся конусах, выходящих от последовательно отступающего крутого уступа. Согласно этим представлениям, Аравийский щит трижды испытывал поднятие: к а ж д а я фаза обновления рельефа вызывала перемещение уступа внутрь щита. Первый из уступов, по-видимо му, прорезал педимент в фундаменте, на котором отлагался аллю вий формации Салеб. Следующая фаза поднятия заставила вто рой уступ прорезать в осадках формации Салеб новый педимент, погребенный затем аллювием формации Ишрин. Третье повторение этого процесса привело к накоплению формации Дизи (см.

рис. 34).

Четвертый тип аллювиальных осадков, образующих тонкие по кровы под осадками морских трансгрессий, генетически связан с морскими береговыми линиями, поэтому он будет рассмотрен в гл. VI.

экономические аспекты Аллювиальные отложения представляют интерес для поисков нефти, урана, руд различных металлов, угля. Аллювиальные от л о ж е н и я могут служить хорошими нефтяными ловушками, если они соседствуют с нефтематеринскими слоями. Поскольку послед ние могут отсутствовать, в частности в континентальных аридных бассейнах, аллювиальные з а л е ж и нефти обычно бывают отделены от своих материнских пород несогласием. Основное различие долж но проводиться между перспективными с точки зрения накопле ния нефти песчаными покровами систем ветвящихся рек и песча никами изолированных русел поясов меандрирования: если первые способствуют формированию гигантских структурно обусловлен ных полей, то вторые вмещают лишь небольшие стратиграфически замкнутые залежи.

В системах ветвящихся рек могут аккумулироваться мощные покровы пористых песков с высокой проницаемостью, имеющие несколько прослоев непроницаемых сланцев. В своем развитии район может испытывать погружение, сопровождающееся образо ванием разломов, и может быть захвачен морской трансгрессией, что приведет к отложению илов с большим содержанием органи ки. После погребения нефть мигрирует из сланцев и накапливает ся в аллювиальных песчаниках ветвящихся русел — в з а м к е анти клиналей или наклонных за счет движений по р а з л о м а м блоках (рис. 35). Т а к а я последовательность событий приводит к формиро ванию гигантских нефтяных полей, таких как Прюдо-Бэй на Аля ске, Хасси-Месауд в А л ж и р е и месторождений Сарир и Месла в Ливии.

— — —" Z._"_Г — — 4 + + + 4v.— —" к— — •—• — — 4 4 + — \ Pk — — —— — — ' 4 + 4- + 4 4 4 4\ • -=г "4 " — А 4444 4- 4 ++4 4 4 1 + 4 4 4- Y + 4 4 4 V ^ + 4- + 4 4 4 + 4 4 \ 4 4 - 1 - 4 - 4 4+ 4 4- + 4- + I+ + 4 4- А + 4- 4- 4- 4 \ 4- 4 4 4- + 4 4) 4 4 4 + л 4 + 4 +V +++ 4 ++ I^H^ 4- 4 Ij Ii 1 4 Р И С. 35. С х е м а, п о к а з ы в а ю щ а я о б р а з о в а н и е к р у п н ы х н е ф т я н ы х л о в у ш е к в п о к р о в н ы х п е с ч а н и к а х в е т в я щ и х с я р у с е л в с л у ч а е их п р и у р о ч е н н о с т и к о г р а н и ченным р а з л о м а м и н а к л о н н ы м б л о к а м ф у н д а м е н т а и т р а н с г р е с с и в н о г о п е р е крытия сланцами с большим содержанием органики:

1 — трансгрессивные сланцы (материнские породы и толща запечатывания);

2 — покров ные песчаники ветвящихся русел;

3 — нефтяные залежи в покровных песчаниках;

4 — фун дамент Из-за высокого значения песчано-глннистого коэффициента (sand-shale ratio) аллювий древних пойм с меандрирующими рус л а м и лишь изредка становился местом формирования крупных структурных з а л е ж е й нефти. Д л я этих осадочных образований ха рактерны более мелкие стратиграфические аккумуляции углево дородов. Границы такого рода з а л е ж и совпадают по очертаниям с границами выполненных песчаником русел. Однако обычно на блюдают некоторые расхождения за счет регионального наклона.

На рис. 36 представлены четыре типа залежей, связанные с аллю виальными пойменными отложениями.

Иногда заполненные песчаными осадками меандрирующие рус ла наклонены в направлении палеопростирания. Нефть, мигрирую щ а я вверх по восстанию, в этом случае может накапливаться в верхах отмелевых песчаников, т. е. там, где они латерально запе чатаны перекрывающими сланцами (см. рис. 36). Примером та кого рода служит месторождение Р е к л ю з в шт. Вайоминг.

Необходимо помнить, что русло — это обстановка, в которой происходит транспортировка песка, но отнюдь не всегда та обста новка, где песок откладывается. Некоторые русла теряют актив ность и омертвляются, и в них образуется глиняная пробка. Сле довательно, бывают случаи, когда сланцы в отмершем русле за печатывают з а л е ж ь сверху, препятствуя миграции нефти (см.

рис. 36). Примеры ловушек такого типа — нефтяные месторожде ния Койот-Крик и Миллер-Крик в шт. Вайоминг.

В том случае, когда наклон направлен соответственно палео падению, нефть может мигрировать далеко вверх по выполненно му песком руслу, и ловушка образуется там, где слой песчаника будет выклиниваться между двумя непроницаемыми слоями (см.

Р И С. 36. С х е м а в о з м о ж н о г о ф о р м и р о в а н и я н е ф т я н ы х л о в у ш е к в п о й м е н н ы х от ложениях.

Следует обратить внимание, что хотя в большинстве случаев в руслах залежь приурочена -К песчаникам, в случае б мертвое русло заполнено глиной (черное), которая запечатывает нефтяную залежь (примеры рассмотрения нефтяных ловушек разного типа см. в тексте).

1 — русловой аллювий;

2 — глинистая закупорка мертвого русла;

3 — региональный наклон рис. 36). Именно к этому типу относятся месторождения Кларетон и Фидлер-Крик в шт. Вайоминг.

Наконец, русла могут пересекать антиклинали, что приводит к формированию весьма трудно уловимых аккумуляций (см.

рис. 36). Месторождение Пайкс-Пик в шт. Саскачеван служит ил л ю с т р а ц и е й такого типа з а л е ж е й [57].

Кроме нефти и газа, аллювиальные отложения могут содер ж а т ь руды металлов. Характерный пример — золотоносные отло ж е н и я Витватерсранд в Южной Африке. Они широко исследованы и рассмотрены в специальной литературе. Впадина Рэнд, протяги в а ю щ а я с я на 250 км с северо-востока на юго-запад и на 170 км 7! Р И С. 37. К а р т а б а с с е й н а В и т в а т е р с ранд (докембрий, Ю ж н а я А ф р и к а ) демонстрирует приуроченность з о л о ^ тоносных осадков к вершинам аллю виальных конусов:

/ — бассейн Витватерсранд;

2 — главные участки золотоносной минерализации;

3— направления палеотечений Р И С. 38. С х е м а, п о я с н я ю щ а я с е д и... ментологический контроль урановой.

• минерализации в аллювиальных ко~ нусах Зона рудных тел Головная часть россыпи (roll-front) в русловых песках Локальный, цапеосклон с северо-запада на юго-восток, располагается на докембрийском фундаменте Южной Африки. Ее заполняют докембрийские класто генные осадки мощностью более 8 км, для которых характерно укрупнение материала вверх по разрезу и к северо-западу, в на правлении предполагаемого источника сноса. Относительно усло вий накопления отложений Витватерсранд (и генезиса содержа щихся в них золота и урана) велись длительные дискуссии. Про слеживание по площади размеров гальки и направлений палеоте чений показало, что накопление осадков происходило в конусах, которые опускались в бассейн, радиально расходясь от несколь ких точек на его западной окраине (рис. 37). В настоящее время мнение специалистов склоняется в пользу того, что накопление осадков протекало в условиях аллювиальной зандровой равнины с ветвящимися руслами. Независимо от того, признано происхож дение рудных компонентов россыпным или сингенетическим, не вызывает сомнений факт тесной корреляции их распределения с осадочными фациями. В региональном масштабе наибольшее со д е р ж а н и е полезного компонента отвечает вершинам конусов, но л о к а л ь н ы е концентрации связаны с заполненными конгломерата ми л о ж б и н а м и шириной около 600 м и глубиной 60 м.

Урановая минерализация встречается в аллювии триасово-юр ского возраста плато Колорадо и эоценовом аллювии Вайоминга ( С Ш А ). Относительно ее происхождения т а к ж е существуют раз ногласия, однако наличие тесной корреляции между минерализа цией и осадочными фациями ни у кого сомнений не вызывает.

В региональном масштабе рудные тела приурочены к дугообраз ным зонам в средней части древних аллювиальных конусов. По видимому, именно здесь достигается то критическое соотношение песчаников с их хорошей проницаемостью и непроницаемых слан цев, которое было благоприятно для накопления минерала. Ана логичная закономерность была выявлена, например, в рудном по ясе Уравен в пределах конуса Моррисон (шт. Колорадо) и в ко нусе Паддл-Спрингз (шт. Вайоминг, С Ш А ). Что ж е касается локального положения рудных тел, то они приурочены к мениско образным телам, именуемым «ролловые фронты» (roll fronts) в пределах русел. Осаждение рудного минерала, вероятно, проис ходило у поверхности смешения реликтовой и вторично обогащен ной ураном атмосферной воды (рис. 38).

В древних аллювиальных отложениях встречаются т а к ж е угли.

Д л я удобства интерпретация условий накопления углей будет дана в гл. V, посвященной дельтам.

подповерхностная диагностика аллювиальных отложений Аллювиальные отложения часто встречаются в погребенном состоянии, а поскольку они иногда перспективны с точки зрения месторождений полезных ископаемых, их выявление имеет боль шое значение. Так к а к отложения ветвящихся рек и меандрирую 7! щих русловых систем в этом отношении различаются, целесообраз нее их рассматривать раздельно по всем пяти п а р а м е т р а м : гео метрии, литологии, осадочным текстурам, палеотечениям (т. е. ха рактеру наклонов) и палеонтологии.

Подповерхностная диагностика отложений ветвящихся рек.

Отложения ветвящихся рек обычно накапливаются в виде покро вообразных, значительных по мощности и протяженности толщ, нередко перекрывающих неправильные или в форме педиментов поверхности несогласия. Верхняя и нижняя границы таких отло жений могут быть сейсмическими рефлекторами, поскольку на их контактах с вмещающими породами наблюдаются значительные контрасты скорости прохождения волн. Покровная или конусооб р а з н а я геометрия таких осадков поддается картированию. Из-за однородной песчаной природы отложений ветвящихся рек внутри толщи скорость меняется мало и внутренние о т р а ж а ю щ и е гори зонты обнаруживаются в них редко.

Литологически такие отложения почти всегда представлены конгломератами и грубозернистыми песчаниками с весьма малым (около 10 %) количеством тонких песчаников и алевролитов. Есте ственно, в них отсутствует глауконит, но в них нет и углистого органического материала, что связано с их накоплением в окисли тельной среде. Эти осадки имеют обычно красный цвет за счет присутствия в цементе красного оксида железа. Красный цвет обусловлен процессами диагенеза, рассмотрение которых выходит за рамки данной книги [98]. Однако общепринято, что ранний диагенез осадков, которые отлагались выше уровня грунтовых вод, происходит в окислительной среде. Органический материал при этом разрушается, а железо сохраняется в виде красного оксида ж е л е з а. Те осадки, которые накапливаются ниже водного зеркала, испытывают ранний диагенез в восстановительной среде. В этом случае органический материал может сохраниться, а железо будет представлено в виде блекло окрашенных оксидов или пирита (рис. 39).

Таким образом, аллювиальные песчаники ветвящихся рек обыч но окрашены в красный цвет, подобно некоторым другим осадоч ным породам аридных или семиаридных обстановок. Естественно, что из этого общего правила есть исключения. В частности, неко торые глубоководные илы * тоже бывают красного цвета (с. 135), причем вторичная красная окраска существует ниже несогласия.

Красные слои могут приобретать серо-зеленый цвет, если они ис пытывают подтопление за счет реликтовых вод с сильно выражен ными восстановительными свойствами. Это явление особенно ча сто наблюдается в местах аккумуляции углеводородов.

Д л я отложений ветвящихся русел типично наличие русловых врезов, хотя они могут быть и не обнаружены в отдельной буровой колонке или на каротажной кривой. Русловые врезы бывают за * В советской л и т е р а т у р е в этом случае чаще используется термин «глубо ководные красные глины».

Р И С. 39. Р а н н и й д и а г е н е з с о е д и н е н и й ж е л е з а в с о о т н о ш е н и и с у р о в н е м г р у н т о вых в о д :

1 — вадозная зона: окислительная среда, органический материал разрушается, образуются красноцветные оксиды железа;

2 — фреатическая зона: среда с восстановительными свой ствами, железо сохраняется в виде слабоокрашенных оксидов и пирита полнены косо- или плоскослоистыми песками, местами с отдель ными опрокинутыми передовыми слоями и нарушенной слоисто стью.

Наиболее характерная особенность, р а з л и ч а е м а я в буровых ко лонках, — двойная эрозионная поверхность (выше и ниже про слоев с л а н ц а ). Эти отложения мертвых русел с л у ж а т диагности ческим признаком осадков ветвящихся рек. Распознавание их весь ма важно, поскольку можно предположить, что сланцы имеют шнурковую геометрию и не препятствуют миграции флюидов п формированию залежей углеводородов и водоносных горизонтов.

Рисунок записи наклонов для этих отложений весьма сложен.

Д л я сланцев брошенных русел характерен «зеленый мотив» струк турных наклонов, «мешок с гвоздями» нередко обнаруживается для русловых конгломератов и песчаников;

в последнем случае наклон передовых слоев по направлению течения может дости гать 25°.

Косая слоистость в осадках ветвящихся русел отличается четко выделяющимися направлениями вниз по течению [89]. Сред ние направления наклонов, к а к правило, сильно меняются от рус ла к руслу.

Аллювий ветвящихся русел обычно не содержит палеонтологи ческих остатков, т а к как д л я его накопления характерны окисли тельные условия. Л и ш ь изредка в них находят ископаемые следы позвоночных, а т а к ж е следы движения червей, моллюсков и...

веселящихся в сексуальном восторге динозавров.

Вот те пять критериев, которые необходимо учитывать при диагностике отложений ветвящихся русел по данным бурения и геофизическим исследованиям. На рис. 40 приведены графики г а м м а - к а р о т а ж а, глубинного наклономерного к а р о т а ж а и х а р а к теристики буровой колонки, которые д о л ж н ы быть получены при бурении скважины в породах такой фации.

Подповерхностная диагностика отложений меандрирующих рек. При переходе ветвящихся русел в меандрирующие в осадках т а к ж е обнаруживается постепенный переход. Собственно поймен ные осадки меандрирующих рек принципиально отличаются от ал Гамма -IiMVmue1AHH Наклоны, градусы Силт Р И С. 40. В и д ы к а р о т а ж н ы х з а п и с е й ( м о т и в о в ) и р а з р е з по с к в а ж и н е, в с к р ы в ш е й аллювий ветвящихся русел.

Данные гамма-каротажа свидетельствуют о более или менее однообразной толще песча ников с отдельными прослоями сланцев. Наклономерный каротаж выявляет «зеленый мо тив» в сланцах и крутое падение передовых слоев в русловых песчаниках. Бурением обна ружены главным образом ко'сослоистые песчаники со сланцами мертвого русла, залегаю щими между двумя эрозионными поверхностями Р И С. 41. Г е о л о г и ч е с к а я м о д е л ь (!) и с е й с м и ч е с к а я з а п и с ь ( I I ) д л я р у с л о в ы х о с а д к о в, д е м о н с т р и р у ю щ и х и з м е л ь ч е н и е в в е р х по р а з р е з у. По М. Шрамму и др.

(1977), с разрешения Американской ассоциации геологов-нефтяников.

Л — к а р о т а ж по естественным потенциалам;

Б— истинная вогнутая линза;

В — русловые пески, дельтовый марш;



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 8 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.