Диаграмма средних составов бокситов, развивающиеся по различным типам пород

Диаграмма средних составов бокситов, развивающиеся по различным типам пород [Schellmann, 1986].

Условные обозначения: латериты - NS (по нефелиновым сиенитам), U ( по ультрабазитам), В (по базальтам), BM (по мафическим вулканитам), С (по грано - с иентиам), G (по гранитам), AM (по кислым вулканитам), S (по песчаникам). Черные квадраты – бокситы боксонской серии.

3.8.Распределение содержаний Fe, Mn, Ba в бескарбонатном веществе поверхностного слоя донных осадков на разрезе, пересекающем Центрально-Индийский хребет в области тройного сочленения (по данным Лисицына и др., 1987).

, . Богданов металлоносных осадков Индийского океана //Металлоносные осадки Индийского океана. М.:Наука, 1987. с.100-127

Летникова специфика карбонатных отложений различных геодинамических обстановок северо-восточного сегмента Палеоазиатского океана //Литосфера. 2005. №1. с. 70-81

Геохимия осадочных рудных месторождений. 1985. с. 357.

ШЕЛЬФОВЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ:

КАРБОНАТНЫЕ И ТЕРРИГЕННЫЕ

Когда с суши поступает такое большое количест­во осадка, что морские течения не могут его переработать, обра­зуется дельта. Там же, где морские течения способны перераспре­делять весь поступающий осадочный материал, формируются ли­нейные (с барами и барьерами) береговые линии.

По мере уменьшения притока осадка в направлении моря низ­менная приливно-отливная отмель может переходить в морской шельф, где бары дальней прибрежной зоны, или песчаные волны, формируемые приливно-отливными течениями, мигрируют по рас­члененным эрозионным поверхностям. Там, где приток терригенного осадка в прибрежную область незначителен, вместо этого могут накапливаться карбонатные пески или илы.

На Земле существует значительное число областей, где отно­сительно тонкие (как правило, менее 1000 м) карбонатные толщи занимают площади в тысячи квадратных километров, образуя стратиграфические последовательности типа так называемого «сло­еного пирога», легко поддающиеся корреляции.

Согласно данным палеонтологии эти отложения формирова­лись в условиях относительно неглубокого моря, на об­ширных шельфах с весьма слабыми уклонами ложа.

Использование современных шельфовых морей в качестве ана­логов древних морей шельфа затруднительно по двум причинам:

во-первых, в настоящее время на Земле, по-видимому, нет столь обширных горизонтальных шельфов, какие существовали в прош­лые геологические эпохи; во-вторых, современные шельфы недав­но испытывали осушение при опускании уровня моря во время оледенении. Современные осадки областей шельфа, теперь хотя и переработанные приливно-отливными течениями, по сути были принесены и отложены флювиогляциальными процессами. Таким образом, эти реликтовые осадки не могут быть соответствующим аналогом древних шельфовых отложений.

Общая теория седиментации на шельфе была предложена Ирвином.

Рисунок.

Зона «X». Так как морское дно поднимается в направлении края шель­фа, оно оказывается под действием двух факторов: освещенности и турбулентности. Нижняя граница эифотическои зоны находит­ся приблизительно на глубине 80 м, хотя она варьирует в зави­симости от степени мутности. Фотосинтез, осуществляемый водо­рослями, может происходить только в пределах эифотическои зо­ны. Этот процесс приводит к двум важным результатам: благода­ря ему увеличивается содержание кислорода в воде, что делает ее пригодной для развития животного мира, а кроме того, водо­росли являются поставщиками пищи для живых организмов. Таким образом, в пределах эифотическои зоны буйно развиваются фито - и зоопланктон, составляющие основу пищевых цепей более крупных организмов. Многие из них — поставщики карбоната кальция. Там, где морское дно находится в пределах эифотическои зоны, его могут колонизировать организмы с крупной раковиной. Дно мелководий временами частично обнажается и подвергается воздействию течений, что приводит к разрушению скелетного ма­териала, образующего биокластические пески и илы (диастемы).

Так же под действием течений постоянно происходит разрушение скелетного материала. Образующиеся в результате биокластические пески могут переноситься мигрирующей рябью и мегарябью, в то время как более тонкий ил образует суспензию, чтобы в конце концов осадиться на более глубоком и с более спокойными условиями дне океана зоны «X». В экстремальных слу­чаях морское дно могут занимать колонии организмов, чьи скеле­ты устойчивы к действию течений и которые формируют рифы. Рифы—особый тип обстановки осадконакопления зоны «У», при­чем значение этого типа условий накопления осадков столь вели­ко, что рифы будут рассмотрены отдельно.

Иногда в зоне «У» образуются ооиды, которые представляют собой сферические известняковые образования, формирование ко­торых происходит за счет концентрического нарастания слоев ара­гонита вокруг некоего ядра — обычно скелетного обломка или кварцевого зерна. Ооидная формация отмечается обычно там, где теплые воды защищенного шельфа или лагуны смешиваются с бо­лее холодными водами открытого моря. Таким образом, косослоис-тые оолитовые пески обычно накапливаются в зоне «У» либо в виде узких песчаных тел, в каналах приливно-отливного стока, либо в виде обширных покровов там, где ооидная мегарябь ми­грирует в пределах шельфа. Край современной Большой Багам-ской банки — известный пример именно такой ситуации.

Далее к берегу за этими барьерными песками, характерными для обстановок с высоким энергетическим уровнем, слабое под­нятие морского дна в сторону суши продолжается. В этих защи­щенных водах с низким энергетическим уровнем преобладают лагунные условия. Для них характерно накопление скелетных песков и песков с фекальными пеллетами, которые за счет более спокойных условий являются микритовым. Далее в направлении суши на прилив­но-отливных отмелях их сменяют тонкослоистые, иногда с верти­кальными ископаемыми следами жизнедеятельности беспозвоноч­ных, карбонатные илы.

В условиях высокой солености могут образовываться доломи­ты и эвапориты. Вопрос о том, осаждаются ли они на дне лагун непосредственно или формируются в процессе постседиментацион-ного замещения карбонатных илов в пределах приливно-отливной зоны, широко дискуссировался. На участках современных берего­вых линий аридной зоны, таких как Байя-Калифорния или Тру-сиэл Кэуст (Берег перемирия) в Персидском заливе, в подобных условиях широкое развитие получают засоленные себхи, где в Настоящее время происходит образование эвапоритовых минера­лов, По-видимому, поскольку солнце здесь палит немилосердно, лагунная рапа проникает по капилля­рам в межпоровые пространства карбонатных осадков себхи. Там по мере испарения флюидов и концентрации рапы и происходит замещение вмещающего осадка с образованием доломита, гипса, ангидрита, галита и других эвапоритовых минералов. Эту фацию пеллетовых известняков, доломитов и эвапоритов М. Ирвин опре­делил как зону «2».

Пассивная и континентальная окраины Пример

Отложения древних шельфов

Обычно связаны с глубинами до 200, иногда до 500 м. Широко распрост­ранены в ископаемом состоянии. Определяющий признак — скелетные остатки морских организмов или залегание среди фаунистически охарактеризованных морских отложений.

Приводим далее фациальные характеристики отдельных зон древних шель­фов или морей и конкретные примеры различных фаций

Фации литорали

Литоралью (литоральной зоной, приливо-отливной зоной) называется прибрежная часть морей и океанов, расположенная между уровнями самого высокого прилива и самого низкого отлива.

В более широком смысле используется термин «литоральная область», под которой понимается вся прибрежная часть бассейна с глубинами до 100 м.

В пределах литоральной области различают: 1) супралитораль (прибойная зона выше уровня прилива, надводная часть пляжа); 2) литораль; 3) сублито-раль.

При выделении древних фаций литораль обычно объединяется с верхней подзоной сублиторали и описывается в качестве прибрежно-морских фаций. Нижняя подзона сублиторали с примерными глубинами от 30 до 100 м чаще всего описывается под названием «мелководные фации».

К фациям собственно литорали относят фации пляжей и приливо-отливных побережий. Пляжи протягиваются вдоль всех аккумулятивных берегов, широко распространены у абразионных, а также на лагунных побережьях. Хорошим диагностическим признаком пляжевых отложе­ний является их текстура (косая слойчатость с очень пологими углами наклона косых слойков и границ косослоистых серий—от единиц градусов до 10°, мак­симум 15°). Состав осадков на пляжах самый различный. Кроме обычных кластогенных осадков встречаются обломки пород, минералов, скелетов организмов;

Размер обломочных частиц на пляжах может варьи­ровать от мелкопесчаного до галечного и даже до валунов и глыб.

Фации приливо-отливного побережья. Приливо-отливное побережье может переходить в пляжевое и поэтому они образуют парагенезис в ископаемых фациях. Пляже-вые отложения приливных побережий более грубозернисты по составу. Для них характерно эвапоритообразование.

Фации прибрежной зоны (прибрежно-морские, литоральные)

Подобные образования формируют довольно узкие полосы осадков, протя­гивающиеся вдоль побережья бассейна. У скалистых побережий отложения этой зоны состоят из крупных обломков пород и содержат целые или разбитые раковины, обычно очень толстостенные. В тех случаях, когда берег был поло­гим и был сложен автохтонными отложениями, прибрежно-морские фации труд­но отличать от литоральных и даже мелковод­ных. В современную эпоху в этих пределах накапливаются преимущественно песчаные осадки.

Особенность прибрежно-морских фаций: 1) преобладании песчаного, обычно хорошо отсортированного материала с редким крупным, хорошо скатанным органогенным детритом (бра-хиопод, иглокожих, мшанок); 2) образовании крупных оолитов с терригенными песчинками в ядрах; 3) высокой динамике водной среды, создающей в верхних слоях осадков резко окислительную обстановку 4) образовании на застойных участках глинистых осадков; 5) развитии прибрежных фаций примерно до глубины 30 м — в Сре­диземном море песчаный материал, как правило, не осаждается. глубже 20— 40 м; в Мексиканском заливе чистые кварцевые и кварцево-детритовые пески также те спускаются ниже 25—30 м.

Фации мелководной зоны (мелководно-морские) Среди мелководных фаций различаются две больших группы: с накоплени­ем в осадках терригенного материала и с развитием карбонатных осадков.

Породы терригенного осадкоиакопления представлены двумя подгруппами: терригеннои и смешанной (терригенно-карбонатной), менее распространенной.

Осадки периодов преимущественно карбонатного осадконакопления пред­ставлены тремя группами пород: известковыми, терригенно-известковыми, доло­митовыми и терригенно-доломитовыми.

Особенностями мелководных фаций шельфа являются:

1. Наибольшее разнообразие фаций на площади и по разрезу.

2. Многочисленность и наибольшее разнообразие органического мира, пред­ставленного почти всеми группами. Преобладают брахиоподы. Многочисленны крупные пелециподы и гастроподы, мшанки и водоросли. Встречаются крупные морские ежи, редкие кораллы.

3. Наибольшее разнообразие осадков при сочетании обломочных и органо­генных пород с хемогенными.

4. Большая подвижность вод. В связи с этим почти все мелководные осадки находятся в зоне взмучивания и в них наблюдаются знаки волновой ряби и горизонтально-волнистая слоистость. Исключение—застойные фации, приуро­ченные к понижениям дна в мелководной зоне.

5. В осадках обычно нет глинистого материала.

6. Часто встречающийся, преимущественно крупный раковинный детрит, обычно в разной степени скатанный.

7. Постоянное перемешивание воды создает в придонных водах окислитель­ную обстановку. Минералами-индикаторами условий осадконакопления являют­ся соединения окисного железа,

Фации средних зон шельфа

Эти отложения выделены в средней части шельфа с вероятными глубинами от 100 до 150 м. По своим особенностям эти фации переходные от мелководных к умеренно-глубоководным. Для них характерно следующее.

1. Относительное разнообразие фаций и осадков при обычном отсутствии терригенного песчаного материала.

2. Более слабые по сравнению с мелководными фациями движения придон­ных вод. В осадках нередко наблюдается тонкая горизонтальная слойчатость.

3. Осадки представлены мелкими карбонатными песками, алевритовым терригенным материалом, известковыми илами и очень редко скоплениями мелкого органогенного неоктанного детрита. В них нередко встречается глауко­нит [б],

4. В средних зонах шельфа еще встречаются представители почти всех групп организмов (за исключением кораллов), однако видовой состав фауны значительно обеднен по сравнению с мелководной зоной.

5. Отложения этих фаций обычно являются членами отчетливых циклов, в которых они залегают на мелководных образованиях и перекрываются более глубоководными. '

Фации умеренно-глубоководные

отнес их распространение к глубинам ниже 70—100 и до 500 м. На этих глубинах органический мир значительно беднее, чем на мелководье. Встречаются кремневые губки, мшанки, морские ежи, одиночные кораллы, некоторые семейства пелеципод и гастропод, раковины планк­тонных и активно плавающих организмов (форамияифер, радиолярий, птеропод,-диатомей, головоногих моллюсков). В рассматриваемой области распростране­ны известковые и глинистые отложения. В верхней ее части еще встречаются-алевриты, а в зоне донных течений—пески. Органогенные осадки редки и воз­никают главным образом за счет скоплений остатков планктонных организмов. Встречаются коллоидно-химические образования (пластовые фосфориты, крем­нистые и карбонатные породы). В глинах ничтожна примесь песчаных частиц. Для них не характерно образование в восстановительной среде. Застойные во­ды могут возникать только в подводных котловинах. Слойчатость, как правило, тонкая, горизонтальная; она не уничтожается впоследствии взмучиванием » илоедами, как это происходит в мелкоморье.

Фации зоны перегиба шельфа

фациальная зона соответствует верхней части континенталь­ного склона, непосредственно связанной с шельфовым перегибом.

Дж. Л. Уилсон выделил два фациальных пояса глубоководных фаций шельфа.

1. «Фации шельфа (глубоководная ундатема») образуются на глубинах от десятков до сотен метров. Это типичная неритовая карбонатная и глинистая •седиментация. Современная модель такого типа неизвестна. Преобладают бога­тые фаунистическими остатками известняки с прослоями мергелей. Слои выде­ляются четко. Изредка встречаются прослои отмытых органогенно-обломочных яород с небогатой примесью основной массы. Много ходов роющих организ­мов. В микритовой массе много сгустков. На плоскостях наслоения обычны сле­ды перерывов и концентрации перемытых остатков фауны. Терригенный мате­риал — обычно кварцевый алеврит; алевролиты и глины, переслаивающиеся с известняками; контакты слоев четкие. Присутствует разнообразная фауна. Иног­да она немногочисленна, но всегда включает стеногалинные формы—брахиопо-ды, кораллы, цефалоподы и иглокожие.

2. «Фации окраины бассейна, или глубоководные фации шельфа (клиноте-ма)» образуются на самом краю карбонатообразующего шельфа за счет пелаги­ческих организмов и тонкого детрита, принесенного с соседних мелководных участков. Глубины могут достигать 200—300 м. Отложения находятся вблизи уровня окисления. Тонкие слои известняков с четкими контактами содержат мелкие пропластки глинистого или алевритового материала. Породы могут на­поминать отложения глубоких бассейнов, но менее глинисты и слои несколько Долее мощны: пачки тонкослоистых известняков достигают сотен метров. Пре­обладают пелитоморфные известняки, темные до светлых, с примесью халько-алевролитов, включающие прослои микробрекчий и более грубых био - и лито-кластовых известняков. Слоистость — тонкая ритмичная флишеподобная, круп­ная и грубая в массивных пелитоморфных известняках. Некоторые ты—щебенистые потоки био - и литокластов, сносимые с верхних ча­стей подводного склона. Ближе к шельфу встречаются отложения мутных пото­ков; экзотические глыбы и потоки обломочного материала более часты. Терри-генный материал присутствует редко, за исключением глинистых линзовидных-прослоев; характерны кремни. Комплекс фауны может представлять смесь бо­лее древних форм, обитавших на шельфе, бентонных организмов, живущих на подводном склоне, и некоторого количества пелагических форм.

Судя по приведенному описанию, этот фациальный пояс включает лишь-отчасти фации низов шельфа, а в основном это батиальные фации, распростра­ненные значительно ниже глубины 200—300 м

Фации открытого шельфа обычно представлены осадками песчаной и алеври­товой размерности, преимущественно терригенными, реже карбонатными (обло­мочными, органогенными, оолитовыми).

В пределах шельфа фации открытого шельф» характеризуются: 1) постоянным развитием в осадках однонаправленной косой слойчатости типа течений; 2) совместным накоплением различных типов ооли-тов, либо хорошо скатанного и отсортированного карбонатного обломочного" или органогенного материала; 3) отсутствием в осадках глинистого материала; 4) приуроченностью к отдельным слоям скоплений раковин брахиопод и остат­ков мшанок, реже немногочисленных пелеципод и крупных фораминифер;:

Фации зоны волнений и постоянных морских и океанических течений. (см. гл. 29 [1]) различаются образования зоны волнений с глубинами до 200 м и зоны постоянных морских течений (отложения течений в прибрежной зоне и донных течений открытого моря). Отложения зоны волне­ний чаще всего песчаные, реже более крупнозернистые (гравийные и галечные). Для зоны мелководья весьма типичны глинисто-алевритовые прослои, в особен­ности для донных осадков, продолжающих ваттовые накопления.

Отложения донных течений открытого моря распространены на самых раз­личных участках морского и океанического дна. На дне океанов и морей на глубинах до нескольких километров многократно отмечалась асимметричная рябь течений. Ряби (а следовательно, и косая слойчатость) наблюдаются не только на терригенных песках. На больших глубинах они образуются в фора-миниферовых песках, в глобигериновых и других отложениях (, 1970 г.). На поверхности рябей видны следы передвижения и ползания различ­ных донных животных. Для поверхности наслоения в зоне глубоководных от­ложений характерны промоины около отдельных валунов, галек и обломков. Для области донных течений характерны размывы и выходы коренных пород.

§ 2. ФАЦИИ БИОГЕННЫХ ПОСТРОЕК (РИФОГЕННЫЕ)

По (см. гл. 27 (4]), рифовая область—это одна из важ­нейших нимий океана, область образования значительной части современных известняков. Рифы обычно представлены скалами, расположенными на некото­ром расстоянии от берега и почти не подымающимися над уровнем моря. Их размеры и форма разнообразны. Большой Барьерный риф Австралии — извест­няковый массив длиной, около 2000 км, шириной 200 км и мощностью не ме­нее 400 м. На атолле Бикини мощность известняков достигает 780 м. Встреча­ются и рифы совсем небольших размеров, например на склонах Кракатау—это небольшие массивы от нескольких метров до нескольких десятков метров.

Признаки рифовых образований: а) обычное отсутствие седиментационной слоистости, массивность; б) нередко присутствие рифовой слоистости пород, вызванной нарастанием тел организмов; в) текстурная и структурная неоднородность; г) присутствие обломочных пород, преимущественно карбонатного состава (брекчий, песчаников и др.) и хемогенных (оолитовых, микрозерни­стых и др.); д) неравномерное распределение органических остатков; е) чисто­та химического состава пород; малое, часто ничтожное содержание нераствори­мого остатка; ж) первичная кавернозность и пористость пород; з) характерные границы с вмещающими породами (в клин, впритык, постепенные). К вторичным признакам относятся наличие инкрустационных образований и присутствие на­ряду с известняками доломитизированных известняков и доломитов замещения, обусловливающих нередко высокую вторичную пористость пород.

Полезные исклпаемые

Шельфовые отложения имеют большое экономическое значе­ние. Многие известные на Земле месторождения нефти приуроче­ны к карбонатным шельфам; к ним относятся нефтяные месторож­дения Ирака, Ирана, Ливии и бассейна Уиллистон (см. работы X. Даннингтона, Н. Фолкена, Б. Колли и Ч. Карлсона и С. Андер­сена соответственно, а также сб. материалов VI Международного конгресса по геологии нефти и «Обстановки нефтенакопления» под редакцией Л. Уикса).

Согласно всем этим исследованиям нефть накапливается глав­ным образом в отмелевых карбонатах зоны «У» и связанных с ней рифах. Последние часто сохраняют свою первич­ную пористость (некоторые нефтяные месторождения
Ливии при­урочены к абсолютно неконсолидированным карбонатным пескам), или же они могут быть цементированы, но за счет доломитизации и выщелачивания в них может сформироваться вторичная порис­тость.

Фация прибрежной зоны «2» с ее низким энергетическим уров­нем обычно менее благоприятна для формирования нефтяных залежей. В микрокристаллических доломитах и пеллетовых из­вестняках иногда наблюдается пористость. Важным с точки зре­ния повышения потенциальных коллекторских свойств пород этой фации представляется трещинообразование. Кепроки нефтяных пластов, связанные с шельфовыми карбонатами, обычно бывают представлены эвапоритами себхи, хотя эту же роль может играть и микритовый мел.

Микриты зоны «X» редко оказываются перспективными с этой точки зрения. Они могут быть пористыми, как мел, например. Од­нако обычно, если только не отмечается сильной раздробленности, проницаемость здесь отсутствует. Происхождение месторождения

Экофиск и сопряженных месторождений Северного моря связы­вают именно с такими залежами (см. [61] и работы П. Шолла и др.).

Все изложенное доказывает, что карбонатные шельфовые от­ложения представляют определенный интерес с точки зрения по­ясков нефти и газа. Концепция деления шельфа на три зоны (X, V и 2) оказывается полезной и помогает осуществлять про­гноз оптимальных с точки зрения скопления нефти и газа характе­ристик в таких породах. Дж. Уилсон и А. Риикманн и Г. Фридман [70, 110] дают примеры более подробного фациального анализа ь поисково-разведочных работах на нефть в карбонатных толщах.

Карбонатные шельфовые отложения представляют экономиче­ский интерес и другого рода, поскольку в них могут содержаться эвапориты и фосфаты, бокситы, полиметалические, россыпные