Отложения сплетенных рек.

В отличие от меандрирующих рек аллювий сплетенных русел состоит из песка, руслового гравия и галечника и не содержит тонкозернистых пойменных алевритов и глин. Диагностическими признаками отложений являются:

1) слабая сортировка материала, отсутствие четко выраженной слоистости в грубокластических гравийно-галечных отложениях;

2) многочисленные эрозионные поверхности, неоднократно повторяющиеся в вертикальном разрезе и разделяющие седиментационные серии мощностью от десятков сантиметров до нескольких метров;

3) преимущественно трансгрессивный характер строения седиментационных серий с утоняющимся кверху гранулометрическим профилем; иногда встречаются простые циклотемы с регрессивным гранулометрическим профилем;

4) наличие желобчатой диагональной слоистости большого масштаба в основании песчаных внутрирусловых баров и диагональной слоистости малого масштаба с восходящими знаками ряби в их верхней части;

5) отсутствие ископаемых растительных органических остатков и преимущественно красный цвет;

6) покровная форма осадочных тел, ограниченных поверхностями несогласий с хорошо выраженными сейсмическими рефлекторами.

Мощность аллювиальных покровов сплетенных рек достигает десятков метров при ширине в десятки километров, параметр ширина/мощность > 300; характерные особенности резервуаров приведены в табл.

Таблица

Характерные особенности резервуаров меандрирующих рек

на каротажных диаграммах ПС и ГК песчаные тела характеризуются цилиндрической или колоколообразной формами записи.

Геометрия резервуаров. Осадочные фации в сплетенных реках являются крайне изменчивыми и варьируют от конгломератов, косослоистых песков, волнисто-слоистых алевритов и тонких песков и глинистых отложений. Осадки, выполняющие канал, являются очень грубыми до грубых песков. Латеральная миграция баров и каналов образует маломасштабные (от менее 1 до 5 м) утоняющиеся кверху последовательности, которые могут наблюдаться в кернах и иногда в каротажных диаграммах. Соотношение конгломератов варьирует значительно от практически нуля до 100%.

Внутренняя архитектура сплетенных или низко извилистых флювиальных отложений является очень сложной с отсутствием упорядоченной внутренней модели. Они состоят из очень сложного слияния индивидуальных маломасштабных последовательностей с эрозионными границами в основании. Вертикальное и латеральное слияние этих индивидуальных канальных и баровых последовательностей образует мощные (десятки м) и латерально очень обширные (до десятков км) песчаные тела со сложной внутренней структурой, обусловленной многочисленными канальными последовательностями. Смещение каналов в пределах реки приводит к обширному латеральному отложению песка. Поэтому, отношение ширина/мощность отложений сплетенных рек будет гораздо выше чем меандрирующих рек. Такие коллекторские системы часто протягиваются на несколько сотен или тысяч квадратных км.

Таблица

Характерные особенности резервуаров сплетенных рек

Важным фактором коллектора является изменчивость степени однородности коллектора, вызванная присутствием глинистых прослоев, которые представляют глинистые пробки брошенных русел, и быстрыми вертикальными и латеральными изменениями размеров зерен между каналами и барами. Глинистые прослои, однако, имеют ограниченное латеральное распространение, поскольку они эродируются

2.2. Дельты

Дельта – это область отложения осадков, выносимых рекой, расположенная в ее устье при впадении реки в море или озеро. Дельты обладают значительной изменчивостью формы и размеров в зависимости от типов и энергии прибрежных процессов, рельефа дна водоема, тектонических движений, климата, объема и размерности поступающего в бассейн обломочного материала. Дельтовые бассейны аккумулируют мощные скопления песчаников и глинистых пород, которые встречаются во всех тектонических обстановках: пассивных континентальных окраинах, плоских внутрикратонных впадинах, рифтовых структурах, предгорных прогибах.

Несмотря на то, что дельтам свойственны значительные вариации в размерах и морфологии, все они включают три главные субобстановки осадконакопления: дельтовую равнину, фронт дельты и продельту (рис. 14). В каждой субобстановке формируется осадочная система с определенным типом коллектора, его морфологией и набором литофаций /31, 34, 39, 52, 56, 57/.

А	Б

Рис. 14. Схематическое строение дельты в плане (А) и разрезе (Б) / 52 /.

Дельтовая равнина представляет субаэральную часть дельты. Она состоит из плоской прибрежной равнины, покрытой болотами, мелкими водоемами озерного и лагунного типа. Основной объем осадочного материала накапливается здесь в пределах распределительных каналов и межканальных зонах. Распределительные каналы образуют разветвляющуюся в сторону морского бассейна сеть водотоков, пересекающих дельтовую равнину, по которым происходит перенос речных осадков к побережью. Они выполнены песчаными отложениями мощностью до 10-20 м, врезанными в подстилающие прибрежно-морские отложения фронта дельты. Осадки в межканальных зонах состоят из тонкозернистых алевритов, илов и карбонатной глины.

Фронт дельты включает мелководную прибрежную зону, которая обрамляет дельтовую равнину. Большая часть песка, транспортируемого через распределительные каналы, аккумулируется в устье распределительных каналов с формированием устьевого бара. Его размеры, морфология и внутреннее строение значительно меняются в зависимости от типа и энергии прибрежных процессов и объема приносимого рекой обломочного материала. Пространство между устьевыми барами занято более тонкозернистыми преимущественно алевритистыми и илистыми осадками. По направлению к морю пески устьевого бара переходят в морские или приливные илы. В процессе формирования дельты песчаные отложения бара продвигаются в сторону морского бассейна и перекрывают дистальные алевриты и илы. При этом образуется регрессивная седиментационная последовательность с огрубляющейся вверх гранулометрией, которая является наиболее характерной особенностью всех дельт.

Продельта представляет наиболее удаленную часть дельты, где в условиях пониженной гидродинамики происходит отложение тонкой фракции осадочного материала. Это обычно морской или приливной ил, накапливающийся ниже уровня волнового воздействия на глубинах более 10 м. Характерной его особенностью являются включения прибрежно-морской фауны и значительная биотурбация.

В процессе формирования дельты испытывают проградацию в сторону морского шельфа, вследствие чего образуется типовая вертикальная последовательность отложений, показанная на рис. 15. Разрез начинается в основании с тонкозернистого продельтового морского (или приливного) аргиллита, последовательно перекрытого укрупняющимися кверху песчаными аргиллитами склона устьевого бара и песчаниками гребня устьевого бара, в которые врезаны песчаные отложения распределительных каналов. В гумидных обстановках верхняя часть разреза дельтовых отложений завершается маломощным (2-5 м) покровом глинистых карбонатных образований и торфа, накопленных в пределах дельтовой равнины между распределительными каналами.

Строение современных дельт описывается моделями, основанными на соотношении речных и бассейновых процессов. Первоначально таких моделей, предложенных Фишером и Брауном / 63 /, было четыре: лопастной тип и тип «птичья лапа», а также волновой и приливный типы. Первые два типа отнесены к конструктивным, а вторые два - к деструктивным дельтам. Позднее, статистический анализ строения современных дельт дал возможность расширить список моделей до шести типов и предложить для их классификации треугольную диаграмму с основными полями преимущественно речных, волновых и приливных дельт / 31 /. Пользуясь этой диаграммой нужно иметь в виду, что она построена на характеристике процессов, имеющих место только в пределах фронта дельты, и не учитывает всего разнообразия режимов дельтовой равнины. Для более полной характеристики каждого выделенного типа современных дельт целесообразно давать подробное описание морфологии дельтовой равнины, которая может кардинально меняться у одного и того же типа дельт.

Рис. 15. Осадочные последовательности проградирующей дельты / 68 /

Для распознавания ископаемых дельт необходимо установить три принципиальные литофациальные ассоциации, генетически связанные внутри единой дельтовой системы: ассоциацию дельтовой равнины, ассоциацию фронта дельты и ассоциацию отмирания дельты / 31, 39 /. Особенности строения каждой из этих литофациальных ассоциаций позволяют реконструировать не только собственно дельтовые обстановки, но и установить их принадлежность к одному из модельных типов дельт – речному, волновому или приливному.

2.2.1. Речные дельты

Формирование этого типа дельт происходит при доминирующем влиянии речных процессов, при которых в море выносится больше наносов, чем морские течения и волны в состоянии переработать. Аллювиальная равнина – лопастная в плане и клиновидная в разрезе - продвигается, нарастая в сторону моря (рис. 16).

Ассоциация речной дельтовой равнины включает отложения крупных дельтовых каналов, а также образования более мелких межканальных аккумулятивных форм – второстепенных каналов промоин, конусов выноса промоин, намывных валов и малых устьевых баров / 31 /.

Дельтовые каналы на равнинах с высокими градиентами уклонов характеризуются низкой извилистостью и наличием многочисленных внутрирусловых баров, сложенных песчаным материалом.

Рис. 16. Схема строения речной дельты и типовая вертикальная последовательность отложений / 56 /.

Частое разветвление каналов приводит к формированию обширного конусообразного песчаного покрова. В обстановке низкоградиентной прибрежной равнины формируются узкие распределительные дельтовые каналы, ограниченные береговыми валами и разделенные илистой поймой. Каналы выполнены хорошо отсортированными средне-тонкозернистыми песчаниками мощностью до 15-20 м с эрозионной границей в основании и с однородными или постепенно уменьшающимися размерами зерен вверх по разрезу. Параметр ширина/мощность для этих песчаных отложений составляет 50-100. Дельтовые каналы отражают относительно стационарные условия разгрузки и по гидродинамическому режиму подобны речным руслам. Поверхности размыва в их основании маркируются обломками аргиллитов и алевролитов, фрагментами растений. Песчаникам свойственны различные текстуры: мульдообразная и плоская косая слоистость, параллельная слоистость и слоистость ряби течения. Тела песчаников могут быть одно- или многоярусными, причем первые из них обычно тяготеют к нижней части дельтовой равнины, а вторые – к ее верхней части / 31 /. Деградация и отмирание каналов приводят к их заполнению более тонкозернистым материалом с тенденцией к уменьшению размеров зерен вверх по разрезу. Эта часть выполнения дельтовых каналов распознается по наличию в разрезе алевролитов со слоистостью ряби, редких тонких песчаников конусов выноса промоин, глинистых сланцев с обильными растительными остатками, прослоев углей.

Второстепенные каналы промоин возникают при размыве полыми водами основного дельтового канала, по которому часть обломочного материала выносится на прилегающую пойму. Каналы выполнены песчаным материалом мощностью 1-4 м с многочисленными следами размыва и глинистыми прослоями. Поступление песчаного материала в каналы происходит в периоды паводковых вод, с которыми связаны и многочисленные размывы в песчаных толщах. В стадии низкой воды каналы заполняются глинистым материалом, в верхней части разрезов нередко встречаются палеопочвы, а в благоприятных климатических условиях здесь может накапливаться торф.

Конуса выноса промоин представлены линзовидными или пластообразными телами с эрозионными подошвами, которые характеризуются последовательностью текстур, отражающей убывание силы потока и уменьшением размеров зерен кверху. Конуса выноса непосредственно связаны с каналами промоин и наиболее активно формируются в периоды паводковых вод. В основании они сложены тонкозернистыми песчаниками, которые постепенно переходят вверх и по латерали в алевролиты и аргиллиты, осажденные из взвеси во время спада паводков. По особенностям строения разрезов и гидродинамическому режиму осадконакопления рассматриваемые образования весьма близки к пескам пойменных разливов речных обстановок.

Намывные валы обрамляют по краям дельтовые каналы и образуются в периоды паводковых наводнений. В их строении преобладают многочисленные тонкие, размытые в основании слои песчаников со слоистостью ряби или горизонтальной слоистостью. В стороны от края каналов песчаные слои становятся тоньше, размер зерен уменьшается; вверх по разрезу они сменяются аргиллитами и алевролитами.

Малые устьевые бары возникают при разгрузке каналов промоин в небольшие дельтовые озера. Возникающий при этом аккумулятивный конус имеет отчетливое регрессивное строение с постепенным увеличением размера зерен кверху, что отражает увеличивающееся влияние течений волочения по мере продвижения бара. Песчаные разрезы локально эродированы каналом промоины, питающим устьевой бар.

Ассоциация фронта дельты. Большинство разрезов фронта речной дельты представлено устойчивым сочетанием аргиллитов, алевролитов и разнозернистых песчаников, являющихся продуктами отложения осадков в прибрежной части седиментационных бассейнов. Основным элементом строения фронта дельты является устьевой бар, маркирующий местоположение устья дельтового канала. При большом удалении дельтовых рукавов друг от друга образуются локализованные тела песчаников устьевых баров с заметными вариациями в мощности и изменчивым внутренним строением в разных их частях. В случае многочисленных и близко расположенных дельтовых каналов устьевые бары соединяются и образуют единое тело песчаника фронта дельты.

Как правило, разрезы баровых отложений начинаются с мощной однородной толщи аргиллитов с тонкими прослоями алевролитов, осажденных из взвеси в наиболее удаленной от побережья обстановке продельты (рис. 17). Отложения характеризуются тонкой прерывисто-слоистой текстурой, иногда массивным строением, нарушенным процессами биотурбации. В небольшом количестве присутствует морская фауна, отмечается растительный детрит, поступающий вместе с осадками из дельтовых каналов. Выше залегают глинистые алевролиты, в которых периодически встречаются прослои более грубозернистых алевролитов и песчаников. Эти отложения соответствуют более мелководной зоне склона бара, в пределах которой породы нарушены гравитационно-оползневыми деформациями. Еще выше по разрезу расположены песчаные отложения с троговой и крупной косой параллельной слоистостью, сменяемой кверху асимметричной слоистостью ряби, свидетельствующей о волновой переработке поступающего материала. Завершается разрез устьевого бара тонкозернистыми алеврито-глинистыми отложениями дельтовой равнины.

Песчаники устьевых баров имеют несколько меньшую мощность (5-10 м и меньше), чем песчаные отложения распределительных каналов дельтовой равнины, однако они распространены значительно шире и вместе с береговыми и барьерными трансгрессивными песчаными отложениями слагают основной объем коллектора фронта дельты. Параметр ширина/мощность для баровых песчаников достигает 1000.

Рис. 17. Типовой разрез устьевого бара / 64 /.

Ассоциация отмирания дельты. Отмирание дельтовых лопастей вызвано изменением направления распределительных каналов, подъемом уровня моря, колебаниями в поступлении осадочного материала, обусловленными изменениями климата в области сноса или тектоническими причинами перехвата рек. По всей отмирающей части дельты откладывается тонкий, но хорошо выраженный маркирующий слой. В отложениях нижней и средней частей фронта дельты появляются зоны интенсивной биотурбации, иногда сопровождаемые накоплением тонких, обогащенных морской фауной глинистых или карбонатных слоев, указывающих на уменьшение скорости осадконакопления. В верхней части фронта дельты ассоциация отмирания включает маломощную толщу интенсивно биотурбированных кварцевых песчаников трансгрессивного типа, являющихся продуктами переработки устьевых баров наступающими морскими водами. В нижней части дельтовой равнины отлагается тонкий горизонт аргиллитов и алевролитов с обильной морской и солоноватоводной фауной, а верхняя часть дельтовой равнины осушается, покрывается растительностью и в благоприятных климатических условиях может накапливать обширные слои торфа.

Несмотря на незначительную роль в разрезе дельты, ассоциация отмирания имеет важное значение для корреляции разрезов, восстановления истории осадконакопления и выяснения палеогеографических условий прилегающего морского бассейна.

2.2.2. Волновые дельты

Этот тип дельт встречается на открытых побережьях морских водоемов, подвергающихся штормовому воздействию с доминирующей волновой транспортировкой осадков на фронте дельты / 31 /. На волновых побережьях дельты имеют серповидную или прямолинейную в плане форму и характеризуются меньшим количеством распределительных каналов, чем в речных и приливных типах дельт (рис. 18).

Ассоциация дельтовой равнины. Волновые дельты формируют пляжево-баровое побережье, которое отгораживает и защищает дельтовую равнину. Лишь местами в мелководных открытых заливах дельтовой равнины могут действовать вызванные ветрами волны. Они перерабатывают верхние части песков промоин в малые песчаные косы с образованием мелко- и крупномасштабных разрезов регрессивного типа, завершающихся слоями волновых песков. Последние надежно распознаются по хорошей отсортированности материала, наличию параллельной слоистости и знаков волновой ряби. На остальной части дельтовой равнины осадконакопление происходит в пределах распределительных дельтовых каналов и разделяющей их пойме с образованием породных ассоциаций малых аккумулятивных форм аналогичных дельте речного типа.

Ассоциация фронта дельты формируется в результате перераспределения большей части осадков, поступающих в область фронта дельты, волнами и вдольбереговыми течениями. Осадочный материал разносится параллельно побережью и образует обширные пояса берегового и прибрежного песка. Эти отложения могут распространяться на десятки и сотни километров вдоль побережья. Здесь не образуются хорошо выраженные устьевые бары, а изобаты параллельны пляжевой береговой линии. В продвижение обычно вовлекается весь фронт дельты, позади береговой линии остаются отмершие береговые валы, а в пределах дельтовой равнины могут встречаться эоловые дюны и удлиненные лагуны между валами. В плане валы разделены на отдельные группы несогласиями, которые отражают изменения в положении береговой линии, вызванные сменой направления вдольберегового течения или положения дельтовых каналов.

Рис. 18. Схема строения волновой дельты и типовая вертикальная последовательность отложений / 55 /.

Песчаники волнового фронта дельты образуют регрессивные огрубляющиеся вверх последовательности мощностью до 10-15 м; параметр ширина/мощность для этих отложений может достигать нескольких тысяч единиц. Идеализированный регрессивный разрез имеет следующий вид: в основании залегают биотурбированные аргиллиты с включениями морской фауны, выше они сменяются переслаивающимися аргиллитами, алевролитами и песчаниками со следами волновой эрозии, сортировки и с косой слоистостью. Завершается разрез хорошо сортированным песчаником с параллельной и слабонаклонной слоистостью, представляющим высокоэнергетическую обстановку пляжа. Местами регрессивные разрезы эродированы песчаниками флювиальных дельтовых каналов, слагающими многоярусные тела с нейтральным гранулометрическим профилем.

Ассоциация отмирания дельты. При отмирании волновой дельты ее фронтальная часть интенсивно перерабатывается волнами, а большая часть дельтового комплекса перекрывается трансгрессивными отложениями. В итоге в пределах фронта дельты остаются неполные эродированные регрессивные разрезы с локально сохранившимися песчаниками флювиальных дельтовых каналов.

2.2.3. Приливные дельты

Преимущественно приливной тип дельт формируется на открытых побережьях океанов, а также в узких удлиненных бассейнах или заливах, связанных с океаном. В таких обстановках дельтовые отложения подвергаются значительному воздействию приливных течений, способных транспортировать большие объемы осадков / 31 /. Приливные течения перераспределяют приносимые реками осадки, формируя приливные песчаные гряды, радиально расположенные по отношению к устьям каналов (рис. 19).

Ассоциация дельтовой равнины. В областях умеренно- и высокоамплитудных приливов морские воды проникают в дельтовые рукава, переливаются через их берега и затопляют внутридельтовое пространство. В пределах нижней части дельтовой равнины формируются песчаные отложения, связанные с крупными приливными дельтовыми каналами, приливными отмелями в мелких каналах, образованных системами приливных водотоков.

Рис. 19. Схема строения приливной дельты и типовая вертикальная последовательность отложений / 56 /.

Отложения приливных дельтовых каналов начинаются с грубого внутриформационного галечника с фрагментами морской фауны, перекрытого песками сначала с дециметровой грубой косой слоистостью, а выше с мелкой сантиметровой косой слоистостью. Вверх по разрезу происходит уменьшение размеров обломочного материала, в песчаниках появляется больше глинистой примеси, отмечаются многочисленные ходы илоедов. Разрезы песчаников рукавов верхней зоны дельтовой равнины обычно завершаются глинистыми отложениями с корненосными горизонтами, тогда как разрезы прибрежных приливных каналов заканчиваются параллельно-слоистыми прибрежными баровыми песчаниками.

Приливные дельтовые каналы характеризуются незначительной извилистостью и высоким значением отношения ширины к глубине. Они резко отличаются от формы флювиальных дельтовых каналов с параллельными профилями берегов, обрамленными прибрежными валами (рис. 20).

Рис. 20. Рукава с аллювиальным и приливно-отливным режимом осадконакопления / 52 /.

Во флювиальных и приливных дельтовых каналах образуются прирусловые чередующиеся бары, а в слабо извилистых протоках – удлиненные латеральные аккреционные бары. В нижних спрямленных участках проток в их осевых частях наблюдаются переработанные течением прирусловые бары похожие на вытянутые гряды приливных течений мелководных шельфовых морей (рис. 21).

В современных дельтах песчаные тела приливных каналов достигают длины 5 км при ширине до 1,5 км, мощность отдельных линзовидных песчаных тел составляет 10 м. В свободно мигрирующих приливных рукавах формируются еще большие тела – шириной 20 км и длиной 50 км / 31 /.

За пределами крупных приливных каналов дельтовая равнина представлена многочисленными мелкими приливными водотоками – каналами и ручьями, пересекающими заболоченные участки дельты. В приливных каналах формируются песчаные отмели, образованные латерально мигрирующими намывными косами. Вся дельтовая равнина заполняется покровообразным комплексом мелкомасштабных размытых в основании отложений, в которых наблюдается переход от песков и алевритов кос внизу до глинистых образований болот вверху.

А	Б

Рис. 21. Схема рукава с преобладающим аллювиальным (А) и приливно-отливным (Б) режимами осадконакопления / 52 /.

Ассоциация фронта дельты представлена сложным сочетанием гряд приливных течений, каналов и островов. Основной аккумулятивной формой являются песчаные гряды сложенные довольно мощными удлиненными телами перпендикулярными к простиранию береговой линии.

В идеализированном разрезе отложения приливных гряд имеют отчетливое регрессивное строение: в нижней части разреза залегают биотурбированные илы, переходящие в переслаивание илов, алевритов и песков, а верхняя часть представлена песками с двунаправленной мульдообразной косой слоистостью – продуктами приливно-отливной миграции песчаных валов. Приливные гряды современных дельт вытянуты по простиранию до нескольких километров при ширине сотни метров и мощности до нескольких десятков метров. В каналах между грядами встречаются отмели и бары, вытянутые в направлении паводковых и приливно-отливных течений.

Ассоциация отмирания дельты. Поскольку приливные каналы часто существенно изменяют направление береговой линии, отмирание дельты происходит в верхней части дельтовой равнины в пределах флювиальных каналов. Это может приводить к формированию обширной заболоченной равнины и перекрытию песчаных отложений дельтовых каналов тонким глинистым покровом с обильными растительными остатками и прослоями торфа.

2.2.4. Диагностические признаки дельтовых отложений

Речные дельты. Ископаемые отложения аллювиальных дельт надежно устанавливаются по данным бурения и геофизических исследований.

1. При наличии керна опорной скважины сводный разрез дельтовых отложений будет включать закономерно сменяющиеся снизу вверх осадочные последовательности, соответствующие трем субообстановкам дельты – продельте, фронту и равнине (рис. 22).

2. На каротажных диаграммах ПС и ГК устанавливается последовательность, характеризующаяся укрупнением материала вверх по разрезу. В отложениях может одновременно присутствовать морская фауна и континентальная флора: остатки морской фауны локализуются в отложениях нижней части разреза (продельте), а солоноватоводной и пресноводной фауны и флоры – в верхней части разреза.

3. Размерность и мощности песчаных тел возрастают вверх по разрезу от маломощных склоновых песчаников с прослоями аргиллитов авандельты до мощных и более однородных песчаных тел гребня устьевого бара и распределительного дельтового канала. Значение песчанистости в этом направлении увеличивается от 5-10 до 80-90%.

4. Песчаники дельтового канала характеризуются однородным или трансгрессивным гранулометрическим профилем и, соответственно, цилиндрической или колоколообразной формой кривых ПС и ГК (рис. 23).

Рис. 22. Сводный разрез отложений проградирующей речной дельты.

5. Отложения дельтовой равнины диагностируются по широкому распространению углей и корненосных горизонтов, наличию маломощных пачек переслаивания аргиллитов, алевролитов и тонкозернистых песчаников с обильным рассеянным растительным детритом и включениями сидерита.

Рис. 23. Сводный разрез отложений распределительных дельтовых каналов.

6. На сейсмических разрезах фронтальная часть дельты хорошо выделяется по клиноформному строению с падением песчаных тел в направлении проградации дельты. Форма песчаных тел дольчатая или аркообразная с простиранием поверхностей напластования параллельно палеобереговой линии. Русловые отложения могут иметь различную форму – от узких лентообразных тел перпендикулярных палеобереговой линии в случае низкоградиентной дельтовой равнины до покровообразных тел на высокоградиентных приморских равнинах.

7. Наиболее типовая особенность дельтовых отложений – наличие повторяющихся вверх по разрезу циклов укрупнения обломочного материала (рис. 24). Один эпизод проградации дельты на морской шельф создает регрессивный циклит мощностью 10-60 м. Каждый цикл начинается в нижней части с морских глинистых сланцев, которые через глинистые песчаники в верхней части переходят в косослоистые грубозернистые пресноводные русловые песчаники; вверх по разрезу они измельчаются и у кровли толщи переслаиваются с тонкими прослоями углей, углистыми сланцами и корненосными горизонтами. Вследствие авто- или аллоциклических процессов в области дельты, циклы повторяются, что приводит к формированию мощных кластических серий трансгрессивно-регрессивного строения.

Волновые дельты обладают следующей спецификой развития и строения: 1) отложения приустьевой отмели непрерывно перемываются волнами и образуют гребневые песчаные комплексы – пески прибрежных барьеров. Приустьевые бары, свойственные речному типу дельт, здесь не формируются; 2) пляжевые отложения наращиваются в сторону моря под влиянием вдольбереговых течений, вызванных волновой работой; 3) в проградацию вовлечен весь фронт дельты, вследствие чего песчаные тела устойчиво выдержаны на значительном протяжении и имеют прямолинейные очертания параллельные палеобереговой линии; 4) в тылу проградирующей дельты могут формироваться эоловые песчаники – продукты ветровой переработки прибрежных пляжевых отложений; 5) система дельтовой равнины часто плохо развита.

Рис. 24. График каротажной диаграммы ГК проградационных трансгрессивно-регрессивных дельтовых циклов / 52 /

1. Модельный разрез отложений дельты волнового типа состоит из постепенно сменяющихся снизу вверх осадочных последовательностей, соответствующих обстановкам продельты, прибрежным, пляжевым и континентальным условиям осадконакопления (рис. 25).

Рис. 25. Сводный разрез отложений волновой дельты / 52 /.

2. При каротаже дельтовых отложений устанавливается регрессивная последовательность с укрупнением материала вверх по разрезу. Графики ПС и ГК имеют воронкообразную форму. В береговых песчаниках волновых дельт вместо углистого детрита может присутствовать глауконит.

3. Песчаники береговых отложений, переработанные волнами, обладают улучшенной сортировкой материала и более высокой гранулометрической зрелостью. В них может присутствовать примесь гравия, мелкой гальки и раковинного детрита.

4. В основании разрезов дельтовых отложений присутствуют штормовые турбидиты с характерной косой слоистостью и волновыми знаками ряби. В средней и верхних частях разрезов преобладают хорошо сортированные песчаники с разномасштабной волновой слоистостью ряби. Прибрежные и береговые песчаники с регрессивным гранулометрическим профилем могут срезаться песчаниками флювиальных дельтовых каналов с нейтральными или трансгрессивными гранулометрическими профилями.

5. На сейсмических разрезах дельты волнового типа характеризуются крупными клиновидными телами; также как и речным дельтам, им свойственна регрессивная цикличность с локальными фазами трансгрессии и размыва.

Приливные дельты. Общими диагностическими особенностями этого типа дельт являются: 1) хорошо выраженная бимодальность направлений диагональной слоистости; 2) наличие следов эрозии; 3) наличие флазерной и линзовидной слоистости, знаков ряби течений с перекрестной разнонаправленной слойчатостью; 4) присутствие морской фауны, обедненной в количественном отношении.

1. Основной аккумулятивной формой дельтовых отложений являются песчаные осадки приливно-отливных отмелей (баровых гряд), залегающие на шельфовых аргиллитах и перекрытые пойменными глинистыми и угленосными отложениями (рис. 26).

Рис. 26. Сводный разрез отложений приливно-отливной дельты

2. Песчаные отложения приустьевых и дистальных частей баровых гряд характеризуются регрессивным гранулометрическим профилем и воронкообразными формами кривых ПС и ГК. Гребни баровых гряд сложены хорошо промытыми, сортированными и гранулометрически зрелыми песчаниками с двунаправленной мульдообразной косой слоистостью, тонкими глинистыми слойками и многочисленными поверхностями размыва.

3. Отложения дельтовых каналов, подверженные действию приливов, обладают трансгрессивным гранулометрическим профилем с уменьшающейся вверх по разрезу размерностью обломочного материала и колоколовидными формами каротажных графиков ПС и ГК. Этим они похожи на отложения флювиальных дельтовых каналов. Однако, в отличие от последних разрезы отложений приливно-отливных каналов характеризуются деталями строения, позволяющими надежно устанавливать их природу (рис. 27). Прежде всего, в этих разрезах обращает внимание частота мелкомасштабных текстурных изменений, отражающих флуктуации приливных течений, воздействующих на осадочный материал.

Рис. 27. Типичный разрез отложений дельтовых рукавов с приливно-отливным режимом осадконакопления

4. Приливная дельтовая равнина диагностируется по наличию мелкомасштабных трансгрессивных покровов песчаников, алевролитов и аргиллитов, обогащенных органическим веществом и растительными остатками.

5. На картах изопахит песчаные отложения приливных дельтовых рукавов характеризуются линейной морфологией депоцентров, ориентированных, как и флювиальные каналы, перпендикулярно к палеобереговой линии.

2.3. Прибрежно-морская обстановка

Там, где морские процессы достаточно масштабны, чтобы перераспределять поступающие с суши осадки, вместо дельты формируются линейные терригенные береговые линии, включающие пляжи, барьерные острова, лагуны, приливно-отливные протоки. Все они представляют самостоятельные системы осадконакопления, однако полнота развития этих систем определяется строением каждого отдельного побережья / 31 /.

Большинство современных терригенных береговых линий состоит из четырех главных обстановок осадконакопления: аллювиальной береговой равнины, лагуны с приливно-отливной отмелью, барьерного острова и морского шельфа дальней прибрежной зоны (рис. 28).

Рис. 28. Обстановки осадконакопления и элементы строения терригенной береговой линии трансгрессивного типа / 83 /.

Все четыре обстановки присутствуют в разрезе лишь тогда, когда происходит массовое поступление материала с суши. На штормовых побережьях с небольшим поступлением осадков с суши барьерные пески продвигаются в сторону береговой линии, при этом комплекс лагун и приливно-отливные отмели отсутствуют. Там, где значительный приток материала сопровождается отступанием береговой линии, все четыре фации наращивают друг друга по разрезу в сторону открытого моря. Такая регрессивная серия, подобная дельтовым, характеризуется укрупнением материала вверх по разрезу – от морских глин в основании до континентальных песков в верхах. Значительное поступление материала, сопровождающееся относительным подъемом уровня моря, приводит к возникновению трансгрессивной серии с измельчением материала вверх по разрезу / 39 /.

Схема классификации современных побережий с терригенной седиментацией, основанная на влиянии волновых и приливно-отливных процессов, предусматривает выделение трех больших их групп / 31 /: 1) побережья с преобладанием волновой деятельности (пляжи, микроприливные барьерные острова и береговые валы пляжа), 2) побережья со смешанной волновой и приливно-отливной деятельностью (мезоприливные барьерные острова с приливно-отливными дельтами) и 3) побережья с преобладанием приливно-отливной деятельности (приливно-отливные отмели и эстуарии).

2.3.1. Побережья с преобладающим волновым режимом

Основными элементами побережья являются пляжи, вдольбереговые бары и валы, барьерные острова и мелководные лагуны / 31 /.

Пляжи полного профиля формируются на безбарьерном морском берегу в защищенных заливах и бухтах вдоль низких прибрежных равнин, наклоненных в сторону моря. Поступление терригенного материала на пляж осуществляется за счет переноса его волнами и вдольбереговыми течениями. В пределах пляжа обломочные частицы, двигаясь вверх и вниз по склону, одновременно перемещаются и вдоль берега. При этом происходит сортировка зерен в зависимости от гидродинамических условий по их размерам и плотности. Серия гидродинамических зон, вытянутых примерно параллельно береговой линии показана на рис. 29.

Дальняя зона пляжа расположена ниже базиса штормового воздействия и представляет наиболее глубоководную и гидродинамически пассивную область седиментации. Осадки этой зоны – фоновые тонкослоистые илы с морской фауной, накапливаются на морском шельфе и представляют дистальные отложения, обрамляющие пляжевые пески.

Переходная зона располагается между средним базисом штормовых и средним базисом спокойных волн и характеризуется чередованием условий с высоко- и низкоэнергетическими уровнями осадконакопления. В спокойных условиях выпадает тонкозернистый осадок и накапливаются тонкослоистые глинисто-алевритовые отложения, нарушенные биотурбацией. Во время штормового воздействия в эту зону поступает более грубозернистый алеврито-песчаный или песчаный материал. Неоднократное повторение различных режимов седиментации приводит к формированию стратифицированной глинисто-алевритовой толщи с прерывистыми песчаными слоями и линзами.

Предфронтальная зона пляжа локализована между базисом спокойных волн и средним уровнем низкой воды. Нижняя часть этой зоны представлена переслаиванием алевритов и песков, что отражает чередование спокойных и штормовых условий. Верхняя часть сложена преимущественно песчаными отложениями. В направлении к суше в отложениях предфронтальной зоны наблюдаются постепенное увеличение размера зерен, уменьшение биотурбации осадка и переход от симметричных знаков ряби к асимметричным и к дюнам.

Рис. 29. Схема геоморфологических элементов береговой зоны / 31 /.

Нижний пляж – это межприливная часть затопляемого пляжа, тогда как верхний пляж – надприливная область, затопляемая только во время штормов. Эти обстановки обычно разделены низким уступом или бермой. В отложениях нижнего пляжа нередко наблюдается косослоистое строение с падением слоистости под крутыми углами в сторону суши. На верхнем пляже накапливаются осадки, состоящие из параллельных слойков, погружающихся в сторону моря под углом 2-3⁰. Эти слойки мощностью 1-2 см имеют двучленное строение – они начинаются с тонкозернистого базального слоя тяжелых минералов осадка и перекрываются слоем более крупнозернистого осадка, состоящего из легких минералов.

За пределами верхнего пляжа нередко встречаются гряды эоловых дюн, образованных в результате переработки ветром пляжевых песков. Дюны состоят из тонкозернистых хорошо отсортированных песков с крутонаклоненной косой разнонаправленной слоистостью.

Вдольбереговые бары, подводные валы и барьерные острова представляют наибольший интерес среди всего многообразия прибрежно-морских аккумулятивных форм. Они возникают вдоль низкого морского побережья при фронтальном действии волн на берег. Подводные валы и бары образуют асимметричные песчаные тела высотой до 10 м с выпуклой верхней и плоской нижней поверхностями, постепенно выклинивающиеся в сторону моря и расщепляющиеся на отдельные песчаные прослои в сторону лагуны. Эти образования, протягивающиеся параллельно берегу на десятки и сотни километров, сложены мелкозернистыми песчаниками с хорошей сортировкой обломочного материала и косой разнонаправленной слоистостью. В условиях регрессирующего морского бассейна перемещение гребня бара происходит вслед за отступающим морем. Отложения более грубозернистых осадков продвигаются в сторону моря, перекрывая образовавшиеся ранее более тонкозернистые осадки. Поэтому, седиментологическая модель регрессивного бара отражает увеличение активности среды осадкоотложения от низких гидродинамических уровней к высоким и соответствующее укрупнение размеров обломочного материала вверх по разрезу. Модель формирования трансгрессивного бара характеризуется высокой динамикой водной среды на начальном этапе его образования и постепенным снижением гидродинамической активности на завершающем этапе. В связи с этим относительно грубозернистые осадки основания песчаного бара сменяются кверху отложением тонкозернистых и глинистых осадков.

Формирование рассмотренных аккумулятивных форм сопровождается возникновением между берегом и растущим баром вдольбереговых промоин, накопление осадков в которых происходит в условиях еще не обособленного участка моря. Основную часть отложений составляют серые, зеленовато-серые глины с прослоями алевролитов и песчаников, приуроченные к верхней части разреза. Глинистые образования имеют линзообразную форму и ширину от сотен метров до нескольких километров, по простиранию они протягиваются на десятки, реже сотни километров и образуют в плане линейно вытянутые вдоль морских берегов зоны площадью в сотни, а иногда и тысячи квадратных километров.

Барьерные острова представляют собой отдельные бары или несколько наложенных друг на друга баровых гряд, вышедших на поверхность в виде островов. Наиболее благоприятные условия для их формирования возникали на участках стабилизации береговой линии в периоды переходов от регрессии к трансгрессии и наоборот. Микроприливные барьерные острова с преобладанием волнового режима характеризуются большой протяженностью пляжа с немногочисленными постоянными приливными каналами или вообще без них.

Лагуны характеризуются ограниченной площадью, малыми глубинами, застойностью водной среды. Вследствие этого в них накапливаются преимущественно илы с высоким содержанием органического вещества, либо хемогенные осадки. В небольших седиментационных системах лагун – намывных конусах, дельтах приливных течений, мелкомасштабных речных дельтах, формируются тонкие более крупнозернистые слои алеврита и симметричные знаки ряби, где переслаиваются ил и алеврит.

В результате нагона морской воды в период штормов или заполнения лагуны пресными водами, стекающими с суши, избыточные воды прорывают песчаное тело вдольберегового бара и устремляются в открытое море, образуя промоины разрывных течений. Они имеют вид неглубоких желобов, располагающихся как вдоль, так и поперек забаровой лагуны. Переносимый разрывными течениями обломочный материал заполняет промоины, образуя песчаные тела, простирающиеся на десятки километров при ширине в сотни метров. Характерной особенностью залегания этих тел является наличие следов подводных размывов в подошве.

Разрывные течения выносят часть алеврито-песчаного материала в открытое море и откладывают его в виде подводного конуса выноса, формирующего головную часть разрывных течений. Эти отложения характеризуются хорошей окатанностью и отсортированностью материала, косой разнонаправленной слоистостью, включениями глауконита и морской фауны. Ширина конуса выноса составляет единицы и десятки километров при мощности отложений 2-5 м.

2.3.2. Побережья со смешанным волновым и приливно-отливным

режимом

Эти побережья представлены барьерными островами, лагунами, приливно-отливными протоками и приливно-отливными дельтами / 31 /.

Барьерные острова по своему строению похожи на таковые волновых побережий, однако в отличие от последних они не образуют непрерывных линейно вытянутых вдоль берега песчаных тел. Приливные протоки разделяют барьерные острова на короткие сегменты протяженностью несколько километров или десятки километров. Со стороны моря краевая часть острова обрамлена намывной косой пляжа, значительно расширяющейся на выклинках барьерного сегмента по простиранию.

Лагуны позади барьерных островов характеризуются нормальной соленостью, они представляют открытую систему с постоянным обменом между лагунными водами и водами морского бассейна. За пределами приливно-отливных каналов лагунные отложения представлены в основном алеврито-глинистыми биотурбированными осадками.

Приливно-отливные протоки представляют собой каналы, по которым происходит транспортировка и отложение обломочного материала. Они аккумулируют линзовидные вытянутые песчаниковые тела, которые выделяются среди отложений барьерных островов. Их протяженность вдоль берега ограничена, а размер максимален в направлении, перпендикулярном береговой линии. Характерными особенностями песчаных тел являются / 31 /: 1) наличие эрозионной поверхности в основании с базальными отложениями раковинного гравия со смешанным фаунистическим комплексом; 2) наличие крупных латеральных поверхностей аккреции, наклоненных в сторону русла и отражающих миграцию седиментационного борта протоки; 3) присутствие крупной (более 1 см) косой слоистости приливно-отливного течения, обрамленной тонкими волнистыми слойками алеврита и глины. Вверх по разрезу происходит переход от крупномасштабной к мелкомасштабной косой слоистости. При активной волновой работе верхняя часть песчаных отложений приливно-отливных проток завершается формированием субаэральной косы, образованной параллельно-слоистыми осадками, слабо наклоненными в сторону моря.

Приливно-отливные дельты формируются в устьях приливно-отливных каналов: приливные – в устье протоки на стороне лагуны, обращенной к суше, а отливные – в устьях проток, обращенных к морю. Приливные дельты лучше всего развиты в протоках с преобладанием волновых процессов, усиливающих приливное течение. Дельтовые отложения представляют собой серию перекрывающих конусов или лопастей с плоско-параллельной и мульдообразной крупной косой слоистостью, сочетающейся с участками крупной косой слоистости, ориентированной в сторону отливных течений. Эти отложения составляют значительную часть лагунных фаций.

Отливные дельты хорошо развиты в протоках с преобладанием приливно-отливного режима / 31 /. Аккумулятивное песчаное тело в центральной части сложено русловыми отложениями приливно-отливной протоки, а на флангах – баровыми отложениями, образованными волнами. Лопастеобразные или покровные песчаные тела отливных дельт могут переслаиваться с отложениями предфронтальной зоны и сохраняться ниже эрозионной поверхности основания протоки.

2.3.3. Побережья с преобладающим приливно-отливным режимом

Они представлены эстуариями, приливно-отливными отмелями и приливно-отливными каналами. Ископаемые фации эстуариев довольно редки, не обладают крупными аккумулятивными формами и здесь не рассматриваются.

Приливно-отливные отмели образуют обширные пространства побережья в районах с низкой энергией волн. Обычно это однообразные равнины, рассеченные сетью приливно-отливных каналов. Различают отложения надлиторальных и литоральных отмелей / 31 /.

Надлиторальные отмели расположены выше верхнего уровня среднего прилива, часто они покрыты болотами, в которых накапливаются слои чередующихся глин и алевритов с интенсивно нарушенной биотурбацией тонкой слоистостью. В аридном климате вместе с глинами накапливаются гипс и галит, биотурбация в этих отложениях отсутствует или минимальна.

Литоральные отмели представляют собой ровную полого погружающуюся в сторону моря прибрежную область, пересеченную крупными и мелкими приливно-отливными каналами. Отмели сложены двумя типами осадков, между которыми имеется непрерывный переход: илистыми, отложенными мористее в обстановке более высокого уровня воды и песчаными, расположенными ближе к берегу на участках низкой воды. Неоднократное приливно-отливное воздействие на литоральную отмель приводит к формированию толщи переслаивания глин, алевритов и песков с отчетливой полосчатой, волнистой и линзовидной слоистостью, нарушенной биотурбациями.

При наступании приливно-отливных отмелей образуется разрез отложений с утоняющейся вверх зернистостью, что отражает переход от литоральной песчаной отмели к надлиторальной глинистой отмели.

Приливно-отливные каналы представляют собой сильно извилистые протоки с косами на внутреннем седиментационном борту. Дно каналов заполнено относительно крупнозернистыми песками с раковинным детритом и многочисленными глинистыми обломками, которые образуют базальные остаточные отложения канала. Косы сложены тонким переслаиванием полого наклоненных глинисто-алевритовых и песчаных слоев, которые формируются за счет латеральной аккреции мигрирующего канала. На поверхностях наслоения нередко видны следы оползания осадка и эрозионного размыва.

В сублиторальной зоне каналы нередко являются подводными продолжениями русел эстуария, выполненными грубозернистыми песками с крупно- и среднемасштабной косой слоистостью. Песчаные мелководья и бары за пределами таких каналов характеризуются более тонкозернистыми песками преимущественно со слоистостью знаков ряби и плоско-параллельным наслоением, образуемым волнами.

Песчаные отложения каналов вместе с пересекаемыми ими приливно-отливными отмелями создают песчаные покровы в несколько десятков квадратных километров. При интенсивной миграции глубоких и широких каналов фации приливно-отлив