Эвстазия и эпейрогения

В последнее тридцатилетие внимание геологической общественности привлекла разработка сотрудниками американской нефтяной компании Exxon концепции о глобально проявленных и запечатленных в геологической истории Земли колебаниях уровня Мирового океана (Vail et al., 1974; 1977). Эти колебания, прочно закрепившиеся в геологической литературе как эвстатические флуктуации (или эвстазия), были выявлены на основе анализа сейсмических профилей, протрассировавших пассивную окраину Атлантики.

Рассмотрим важнейшие геологические факторы, влияющие на фациальный облик морских осадочных толщ в эпиконтинентальных (полузамкнутых) осадочных бассейнах. Этими основными факторами являются глобальная эвстазия и эпейрогения (вертикальные тектонические движения). Еще в конце 19 – начале 20 века были популярны взгляды на эвстатическую природу крупной цикличности (L.Sloss). «Признание эвстазии имеет большое методологическое значение для циклостратиграфии, позволяя проводить межрегиональную синхронизацию как различных по составу отложений, так и прослеживать глобальные и межрегиональные маркирующие горизонты».

В 60-е и 70-е годы 20 века в отечественной геологии преобладали представления о постоянстве уровня Мирового океана. Трансгрессивно-регрессивные явления объяснялись колебательными движениями земной коры. Многие российские исследователи думают так до сих пор.

Анализ вариаций относительной скорости важнейшего геологического события, каким считается изменение уровня моря, показывает, что в основе фациальных особенностей формирующихся осадков лежат изменения относительной скорости эвстатических колебаний.

На рисунке 4.2. представлена генерализованная временнáя модель одностадийного эвстатического цикла и зависимость литологического строения разрезов от измененияскорости эвстатических колебаний.

Рис. 4.2. Генерализованная временная модель одностадийного эвстатического цикла и зависимость литологического строения разрезов от изменения скорости эвстатических колебаний.

h - уровень моря в абсолютных единицах, t - время, Т - трансгрессивная часть цикла, R - регрессивная часть цикла, 1-4 - фациальный переход от грубых осадков к тонким илам. A-D - проекции на временную ось этапов формирования осадков при: А - мгновенном повышении и последующей стабилизации уровня моря, B - равномерном повышении уровня моря, С - медленном и последующим быстром повышении уровня моря, D - быстром и последующим медленном повышении уровня моря.

Следует отметить, что данная эвстатическая временная модель (ЭВМ) справедлива только при условии отсутствия тектонических подвижек, способных повлиять на смещение фациальной обстановки. Первая половина цикла представляет собой этап повышения уровня моря от нуля до максимума, вторая – этап снижения до нуля. Рассмотрено несколько потенциально возможных вариантов повышения уровня моря: мгновенное повышение с последующей стабилизацией (А), равномерное повышение (В), медленное повышение с последующим увеличением скорости (С), быстрое повышение с последующим уменьшением скорости (D). Вверху рисунка приведена фациальная зональность осадков, связанная с глубиной бассейна и выраженная в переходе от грубых фаций к тонким илам.

Осадочные разрезы, сформированные при каждом из рассмотренных вариантов, представляют собой проекции на временную ось этапов накопления тех или иных фаций в зависимости от абсолютной величины уровня моря. Так, в варианте «А» присутствует только фация, соответствующая достигнутому уровню моря: в рассматриваемом случае это самая глубоководная фация. В варианте «В» – при равномерном повышении – наоборот, в разрезе отмечается весь фациальный спектр осадков; варианты C и D являются промежуточными. Подобная картина отмечается и на втором этапе эвстатического цикла только с обратной последовательностью смены фаций. Безусловно, представленная модель является генерализованной и максимально упрощенной. Реальная геологическая обстановка, как известно, чрезвычайно сложна и многофакторна. Преимущество данной модели в том, что она является основополагающей при накоплении морских осадочных толщ. Все остальные факторы, оказывающие влияние на их формирование – эпейрогенические, гидродинамические, климатические и иные должны быть наложены на эту основу, тем самым усложнить ее и приблизить к реальности.

Важнейшим из вышеперечисленных факторов, способным в значительной степени «затушевать» влияние эвстатических колебаний при формировании осадочных толщ, является эпейрогенический.

На рисунке 4.3. приведена ЭВМ, осложненная влияниями вертикальных тектонических подвижек – тектоно-эвстатическая модель (ТЭВМ), рассмотренная при равномерном прогибании и воздымании дна.

Рис. 4.3. Генерализованная тектоно-эвстатическая временная модель и зависимость литологического строения разрезов от равномерных эвстатических и эпейрогенических колебаний.

h - уровень моря в абсолютных единицах, t - время, Т - трансгрессивная часть цикла, R - регрессивная часть цикла. 1-4 - фациальный переход от грубых осадков к тонким илам. A-H - фациальная зональность осадков и проекции на временную ось этапов их формирования при равномерном росте / падении уровня моря: А - до прогибания, Е - до воздымания дна; B, С и D - с одновременным равномерным прогибанием дна бассейна; F, G и H - с одновременным равномерным воздыманием дна бассейна.

Если прогибание дна идет с той же равномерной скоростью, что и повышение уровня моря, то за время t сформируется последовательность слоев, в которой фациальный спектр будет смещен на 1 фацию в направлении более глубоководных осадков. При очень резком (= «мгновенном») прогибании равномерный рост уровня моря никак не отразится на литологическом составе осадков, т.к. фациальный спектр с самого начала осадконакопления сместится к самым глубоководным фациям, которыми и будет представлен весь разрез. Эта, явно гипотетическая, ситуация рассматривается как крайний вариант из бесчисленного множества вариантов промежуточных, которые в обилии встречаются в осадочных бассейнах.

При равномерном подъеме поверхности дна со скоростью, сопоставимой со скоростью повышения уровня моря, в разрезе будет отмечаться смещение на одну фацию в сторону мелководья. При «мгновенном» подъеме, вероятно, произойдет образование острова и /или резкая смена конфигурации береговой линии.

При интерпретации литологического строения разрезов, представляющих собой результат совместного воздействия эвстазии и эпейрогении, вычленить влияние последней достаточно сложно. Есть варианты, которые могут быть проинтерпретированы двояко. Например, готерив-аптская секвенция востока РП, представленная практически целиком глинами, могла сформироваться при «мгновенном» или очень быстром росте уровня моря в позднем готериве с его стабилизацией на фации глин. Возможно также «мгновенное» прогибание поверхности дна на величину, при которой глубина бассейна достигнет фации глин и останется таковой до конца среднего апта. Таким образом, формирование глин теоретически могло и не сопровождаться эвстатическими колебаниями, но только не в случае с готерив-аптской секвенцией. Сравнение условно названной эвстатической кривой, построенной по сводному разрезу готерив-аптской секвенции северо-востока УСП, с глобальными кривыми Хака, полученными на пассивной континентальной окраине, где роль тектоники минимизирована, указывает на их сходство и различия.

Сходство свидетельствует о доминировании глобальных эвстатических колебаний на данном участке платформы, что, безусловно, связано с затуханием тектонических подвижек.

Отклонения местных кривых от глобальных говорит об усилении в эти периоды тектонической активности на рассматриваемом участке платформы, которая может привести не только к сведению к нулю влияния продолжающихся эвстатических колебаний (при прогибании), но и, как известно, к изоляции бассейна и прекращению осадконакопления путем вывода разреза на сушу (при воздымании).

Контрольные вопросы:

28. Стратиграфический перерыв: определение и происхождение.

29. Четыре случая несогласий.

30. Конденсированные слои: определение, природа, виды.

31. Седиментационная и стратиграфическая конденсация: сходство и различия.

32. Определение и виды фаций.

33. Соотношение фаций и стратонов.

34. Значение фаций для стратиграфа.

35. Основные факторы, влияющие на фациальный облик осадков

36. Временнáя модель эвстатического цикла и литологическое строение разрезов

37. Тектоно-эвстатическая модель и литологическое строение разрезов