Отложения лагун и лиманов
Лагуной называют часть моря, отделенную косой, пересыпью или баром. От заливов лагуны отличаются большей изолированностью от моря.
Лагуны обычно соединяются с морем узкими и мелководными проливами, а иногда и совсем отчленяются береговыми валами, косами и другими аккумулятивными формами, вследствие чего соленость воды в них, органический мир и характер осадков становятся более автономными. Существуют все переходы между заливами, лагунами и континентальными приморскими озерами. Следовательно, существуют и все переходные типы отложений.
Лагуны и по форме и по характеру осадков часто очень близки к лиманам. Но происхождение их разное. Лагуны развиваются обычно из морских заливов, лиманы— затопленные морем устьевые части речных долин. Генетически лиманы близки эстуариям, но в отличие от последних отделены от моря пересыпью или косой. Если речные протоки, в устье которых возникли лиманы, меняют свое положение, отличить лиманы от лагун становится трудно. Мало различаются они и осадками. Некоторым указанием на то, какой перед нами комплекс — лагунный или лиманный, может служить характер подстилающих пород: лагунный комплекс чаще подстилается морскими слоями (отложения залива), а лиманные осадки — аллювиальными отложениями.
Осадкообразование в лагунах особенно зависит от климата. Во влажном климате лагуны обычно опресняются, соответственно меняется фауна и флора и часто они превращаются в болота, становятся ареной торфонакопления. Из торфа, отложившегося в таких лагунах, образовались угольные пласты некоторых пара- лических угленосных толщ. Отличить их от образовавшихся в дельтовых условиях не всегда легко, но иногда палеогеографические исследования позволяют решить вопрос. Ниже приводятся соответствующие примеры.
При совпадении ряда благоприятных условий в лагунах влажного и теплого климата может иметь место рудообразова- ние (бокситы и железные руды).
В сухом климате, особенно в сухом и жарком, лагуны становятся солеными и в «их происходит садка различных солей. Органический мир в таких условиях подавлен и не оказывает существенного влияния на осадкообразование.
Встречаются побережья, где одновременно существуют опресненные лагуны, в которых идет накопление органического вещества, и соленые, в которых органический мир угнетен, а иногда идет и отложение солей. Такие соотношения существовали и в геологическом прошлом.
В условиях любого климата в лагунах, кроме осадков, специфических для данного климата, идет осаждение разнообразного обломочного и глинистого материала. Терригенные накопления часто составляют главную часть лагунных осадков. Так как лагуны представляют обычно мелководные бассейны, больших волн в них не бывает, течения в них не сильные и имеют местный характер.
Поэтому осадки в лагунах часто тонкозернистые с тонкой горизонтальной слоистостью, нередко полого волнистой и линзо- видной.
Глубины в лагунах обычно небольшие, чаще всего от долей метра до нескольких метров. Известны лагуны, глубина которых превосходит 100 м
Лагунный комплекс — это сложное образование, в которое, кроме
собственно лагунных отложений, входят осадки и других компонентов
1. Барьерный остров, отделяющий лагуну от Мексиканского залива. На нем развиты дюны, сложенные мелкозернистыми песками с сильно окатанными обломками морских раковин. На морском пляже характерны пески с обильными остатками морской фауны и с окатанными обломками древесины; на стороне острова, обращенной к лагуне, в песке увеличивается количество обломков древесины.
2. Собственно лагуна с разнообразными осадками. В замкнутых участках лагуны наблюдается переслаивание тонкозернистых песков с гипсоносными глинами и иногда обильные остатки карликовых (угнетенных) моллюсков; в открытых частях лагуны накапливаются чистые серые пески с многочисленными морскими раковинами и только изредка они переслаиваются с глинами. В тихих участках проливов, соединяющих лагуну с морем, образуются песчанистые глины с устрицами и другими представителями морской мелководной фауны.
3. Прилежащая часть побережья. Это эоловая равнина с дюнами, сложенными песком, лишенным фаунистических остатков. Междюнные понижения заполнены зеленовато-серыми песчанистыми глинами, пронизанными остатками корешков растений. Встречаются болотистые участки с накоплением торфа. Местами попадаются дюны, сложенные глинистыми песками с остатками наземных улиток и косточками грызунов. На открытых для процессов выветривания участках формируются красновато-бурые и желтые глинистые почвы.
Приведенная характеристика показывает сложность лагунного комплекса и разнообразие входящих в его состав отложений. Сходная картина была свойственна и лагунам геологического прошлого.
Полезные ископаемые в лагунных и лиманных отложениях. С лагунами влажного климата связаны горючие ископаемые и в первую очередь угли. Угленосные толщи прибрежно-морского типа нередко представляют сложный комплекс лагунных и дельтовых отложений. Примером, кроме Печорского угольного бассейна, служит ряд угольных бассейнов палеозойского возраста в США (Иллинойс, Внутренний Западный бассейн и др.). С лагунным комплексом связаны некоторые месторождения горючих сланцев. Возможно, что иногда эти отложения являлись нефте- материнскими, хотя достоверных доказательств этого пока нет.
Рудные месторождения (бокситы, железные руды, а возможно и некоторые другие) также иногда связаны с лагунными обстановками. Наконец, многие крупные месторождения солей являются продуктом лагунных осадков в сухом климате.
55. Влияние тектоники и рельфа на литогенез. Интенсивность, частота, региональность тектонических колебательных движений существенным образом отражаются на составе, строении (структуре, текстуре), скорости накопления и мощности осадка, а также форме осадочных тел.
Как известно, колебательные движения вызывают трансгрессии и регрессии морских водоемов и, следовательно, перемещение береговых линий. Вместе с изменением положения берега меняется и состав осадка. Например, при трансгрессии в заданной точке водоема откладывались глинисто-алевритовые осадки, в случае регрессии здесь же возможно накопление более крупнозернистых отложений. Колебательные движения могут привести к образованию мелководных водоемов с весьма ограниченной связью с открытым морем. В них при пенеплене и интенсивном испарении терригенное осадконакопление может смениться накоплением различных солей. Пример такого бассейна— современный залив Кара-Богаз-Гол. Наконец, колебательные движения могут привести к заболачиванию местности, возникновению торфяников. В современных условиях примером такой обстановки служит район залива Памлико (восточное побережье Северной Америки), переходящий в огромное болото с мощностью торфа более 6 м.
Колебательные тектонические движения в пределах суши приводят к изменению положения области сноса осадочного материала, изменению базиса эрозии, что, в свою очередь, отражается на составе накапливающегося осадка. Наконец, тектоника отражается на характере продуктов выветривания, возможности образования коры выветривания и т. д.
Тектонические колебательные движения — одна из основных причин слоистого строения осадочных толщ, чередования в разрезе пород разного состава. Поскольку граница между слоями бывает выражена достаточно четко, надо полагать, что смена одной обстановки осадконакопления другой совершается относительно быстро.
Колебательные движения — одна из главных причин периодичности осадконакопления — неоднократной повторяемости в геологических разрезах литологически однотипных или близких по составу осадочных пород. Продолжительность и масштаб колебательных движений варьируют в широких пределах, поэтому и чередующиеся отложения могут быть широко распространенными и мощными или, наоборот, локально залегающими и небольшой мощности.
Тектоника оказывает огромное влияние на скорость накопления осадков и их мощность. Скорость современного осадконакопления колеблется в широких пределах. Максимальных значений она достигает у горных подножий и в конусах выноса, достигая в ряде случаев нескольких метров в год. Значительна скорость накопления в дельтах крупных рек — десятки сантиметров в год. Иллюстрация этому то, что дельта р. Хуанхэ выдвинулась в Желтое море в течение 6 лет (1947—1952 гг.) на 25 км. В районах развития мутьевых (турбидных) потоков, вызываемых разрядкой тектонических напряжений, скорость накопления современных осадков составляет в среднем 0,5 мм/год, а в центральных частях океанов 0,008—0,06 мм/год. Изучение разрезов ископаемых осадочных толщ позволило установить, что скорость накопления осадков в геосинклинальных областях значительно выше, чем в платформенных. По данным ряда исследователей, она соответственно составляет 0,01—0,3 и 0,003—0,02 мм/год. Из приведенных данных, однако, не следует вывод о том, что скорость современного осадконакопления выше, чем в прошедшие этапы геологической истории. Дело в том, что современные осадки рыхлые, тогда как ископаемые отложения существенно уплотнены, к тому же для .современных осадков приведены крайние значения скоростей. Кроме того, при расчете интенсивности осадконакопления в историческое время не учитывались возможные размывы, денудация и перерывы в накоплении осадков.
Несомненно, что и в древние эпохи скорость накопления осадков в значительной мере определялась особенностями тектонического строения территорий (антиклинории, синклинории и т. д.) и связанными с ними формами рельефа. Максимальные мощности и, соответственно, скорости накопления осадков в крупных водных бассейнах характерны для областей компенсированного прогибания (впадины, прогибы). Такие области известны как в геосинклинальных, так и платформенных условиях.
Следует отметить, что скорость и мощность накопления осадков в значительной мере зависят от количества поступающего осадочного материала. В тех случаях, когда количество осадочного материала мало, никакое прогибание не в состоянии обеспечить большие скорости накопления и мощность осадка. При обильном поступлении осадочного материала, превышающем необходимое количество для компенсации прогибания, будет происходить обмеление бассейна и изменение условий осадконакопления, а в конечном итоге аккумуляция может смениться денудацией.
Тектонический режим в значительной мере определяет форму и размер осадочных тел. При региональном продолжительном погружении территории образуются мощные, огромные по площади пласты более или менее однородного состава. Примером этого могут служить известняки нижне-волжского подъяруса верхней юры Прикаспийской впадины, имеющие мощность 80— 130 м и площадь распространения более 40 тыс. км2. В краевых прогибах осадочные тела часто имеют значительную протяженность (до 1000 км и более), при относительно небольшой ширине.
С колебательными и разрывными тектоническими движениями связано образование рифовых тел, представляющих собой карбонатные органогенные постройки, возникшие в зонах прогибания дна морского бассейна. Рифовые постройки широко распространены в палеозойских отложениях Волго-Уральской, Тимано-Печорской нефтегазоносных провинций, в верхнеюрских отложениях Западного Узбекистана и Восточной Туркмении, а также в других регионах. Вдоль крупных тектонических разломов на суше в результате деятельности рек нередко формируются рукавообразные осадочные тела.
Большое влияние на литогенез оказывают горообразовательные тектонические движения и магматизм. Благодаря их проявлению в сферу осадкообразования вовлекаются огромные массивы магматических, метаморфических и осадочных пород, а образующиеся при этом сильно пересеченные формы рельефа способствуют интенсивному их выветриванию и денудации. Горные системы, возвышенности, низменности, равнины, а также более мелкие элементы рельефа — холмы, долины, горы и т. д., в условиях существования на Земле силы тяжести существенным образом влияют на течение отдельных этапов седименто- генеза.
В условиях континента рельеф определяет общий ход механического разрушения материнских пород. В горных районах с крутыми склонами может образовываться крупный обломочный материал размером от единиц до десятков сантиметров и даже метров. В равнинных районах формируется, как правило, мелкий обломочный материал — песчаный, алевритовый, пели- товый.
Особенности рельефа определяют скорость течения и транспортирующие возможности водных потоков. В горных районах, с крутым уклоном ложа, они обладают значительной энергией и скоростью перемещения водной массы (до 7—10 м/с). В зонах деятельности горных рек и временных потоков переносится разнообразный обломочный материал, в том числе гравий, галька и даже валуны. При понижении энергетической способности потока наиболее крупные обломки переходят в осадок. Равнинные реки имеют небольшую скорость течения, обычно 0,2—0,5 м/с, и, как правило, не превосходят 1,0—1,5 м/с. В таких условиях переносится более мелкий материал — песок, алеврит, пелит. В общем виде скорость течения и транспортирующие возможности большинства водных потоков убывают от истока к устью, что определяется в основном выполаживанием рельефа. Особенно отчетливо эта закономерность проявляется у горных рек при их выходе на равнинные участки.
Обломочный материал задерживается близ мест образования и находится в состоянии транспортировки в равнинных областях значительно дольше, чем в горных. В связи с этим, а также из-за большей дисперсности обломочные частицы в областях пенеплена (при прочих равных условиях) подвергаются более глубокому преобразованию при воздействии факторов химического разложения. В результате этого быстрее исчезают неустойчивые и малоустойчивые минералы (амфиболы, пироксены, основные плагиоклазы и др.), упрощается минеральный состав (происходит «созревание» обломочной части).
Рельеф поверхности отражается также и на составе и структурных особенностях осадков. Так например, в горных районах накапливаются пролювиальные и делювиальные отложения, представленные щебенкой, дресвой, сменяющимися вниз по склону более мелкозернистыми образованиями. Обломки обычно неокатанные, полуугловатые, слабо сортированные. В равнинных районах такие отложения не характерны. Здесь в континентальных водоемах в условиях аридного климата наряду с терригенными откладываются различные хемогенные осадки (доломиты, сульфаты, галоиды), а в гумидных областях — тер- ригенные и органогенные (торфяники).
В морских и океанических условиях рельеф дна бассейна ,и прилегающей суши также оказывают большое влияние на облик и свойства осадков. От рельефа суши прежде всего зависит размер поступающих в бассейн обломков, а рельеф дна в значительной мере предопределяет особенности распределения осадочного материала. При большом уклоне поверхности суши в бассейны поступает более крупный обломочный материал, то же происходит и в случае крутых, обрывистых берегов, сложенных прочными породами При пологом, равнинном рельефе суши и значительном удалении (сотни километров) источника сноса, в море поступает мелкий обломочный материал (песок, алеврит, пелит).
Под действием волнений и течений поступивший в бассейн осадочный обломочный материал продолжает свое перемещение. На пути его встречаются поднятия и углубления дна. Относительно пониженные участки благоприятны для. ,аккумуляции осадка, наоборот — повышенные нередко подвергаются размыву, причем в первую очередь удаляются наиболее мелкозернистые фракции. Вследствие этого на повышенных участках морского дна остаются более крупные, лучше отсортированные частицы, но мощность осадка при этом понижается. С увеличением энергии воли и течений в движение вовлекаются все более крупные частицы.
От величины уклона дна бассейна зависит., размер частиц, слагающих осадок в том или ином пункте. При пологом дне морского бассейна галечный и песчаный материал слагает пляж и относительно узкую мелководную зону. При большем уклоне дна (25—30°) во время сильных волнений обломочный материал (галька, гравий, песок) скатывается вниз и задерживается лишь на уступах или в местах выполаживания поверхности дна. Такая картина наблюдалась на Черном море в районе мыса Пицунда. По подводным каньонам обломочный материал может скатываться на большие глубины. По данным Д. Хьюберта в тальвегах каньонов северо-западной Атлантики гравийный материал находится на глубинах свыше 3000 м, на значительном удалении от береговой линии. Таким образом, крупный размер обломков не всегда является признаком прибрежности или мелководья, хотя в общем случае, в морских условиях по мере удаления от берега размер обломочных частиц в осадке уменьшается.
56. Влияние климата и жизнедеятельности организмов на литогенез. Климат планеты определяется множеством факторов. Это интенсивность солнечной радиации, положение участков поверхности относительно Солнца, прозрачность и состав атмосферы, гипсометрическое положение суши и дна Мирового океана, соотношение площадей суши и моря, излучение внутреннего тепла планеты, направление ветров, направление и температура морских течений и т.д. Из приведенного перечня следует, что часть факторов, определяющих климат, имеют тектоническую природу и, следовательно, имеется определенная подчиненность климата тектогенезу. Будучи последствием взаимодействий разнообразных факторов и природных явлений, климат существенно влияет на седиментогенез в целом и на облик будущей породы.
Исходя из основных климатических признаков выделяют три типа климата: нивальный гумидный и аридный. Нивальный климат присущ областям с низкой температурой (среднегодовая ниже —10 0C). Большую часть года вода находится в виде льда и снега. В теплое время года снег и лед не успевают растаять, поэтому происходит их постепенное накопление. Типичный представитель такого климата — арктический. Гумидный климат—влажный, причем по крайней мерс в течение теплой части года вода находится в жидкой фазе. К гумидному климатическому типу относятся тропический, субтропический, умеренный и холодный влажные климаты. Для этой группы климатов характерно обильное развитие растительности. Аридный климат характеризуется сухостью воздуха, сильным прогревом поверхности суши в течение всего года или в отдельные его периоды. Количество атмосферных осадков обычно невелико (менее 150— 200 мм/год). Флора представлена разреженными, засухоустойчивыми формами или отсутствует вообще. К аридному типу относятся климаты пустынь, полупустынь и сухих степей.
Отдавая климату предпочтение перед другими факторами в части формирования основных признаков осадочных пород, Н. М. Страхов выделил три климатических типа литогенеза: ледовый (нивальный), гумидный, аридный, а четвертый — аклиматический, вулканогенно-осадочный.
Ледовый (нивальный) тип литогенеза характеризуется нахождением воды преимущественно в твердой фазе (лед) и именно в таком состоянии она проявляет свою активность. Низкая температура вызывает существенное замедление химических процессов и подавляет жизнедеятельность организмов. В связи с этим роль осадочного материала химического и органического происхождения при ледовом литогенезе весьма незначительна или не проявляется вообще. Основная часть осадочного материала, согласно представлениям, Н. Н. Страхова (1960 г.), поставляется в первую очередь механическим (морозным) выветриванием скал, не покрытых льдом (или снегом), сам ледник, медленно передвигаясь, отрывает от ложа выступающие участки и уносит обломки с собой. Перенос осадочного материала осуществляется преимущественно ледниками и, в незначительной степени, водой подледниковых ручьев. Вследствие этого осадочная дифференциация проявляется очень слабо. В итоге накапливается совершенно неотсортированный осадочный материал, из которого образуются породы моренного типа — глины валунные, супеси, неотсортированные валунники.
Ледовый тип современного литогенеза развит на континентальных массивах высоких широт (Гренландия, Антарктида и др.) и в горных районах выше снеговой линии. Представление о распространенности ледового типа литогенеза в настоящее время можно получить исходя из следующих цифр: области арктического климата занимают сейчас около 17% поверхности суши или примерно 19 % поверхности всей планеты. На протяжении геологического развития Земли эти соотношения существенно менялись.
Гумидный тип литогенеза осуществляется в обстановках тропического, субтропического, влажных умеренного и холодного климатов. В каждом из этих климатических режимов породообразование имеет свои специфические черты, при общности основных типовых признаков. Гумидный литогенез развит как на суше, так и в морских условиях. Генезис осадочного материала при таком типе литогенеза наиболее многообразен. Здесь активно проявляют себя факторы механического разрушения, химического разложения, а также биологические процессы. В связи с этим в осадок возможно поступление обломочной, хемогенной, органогенной и коллоидной частей. Поскольку в различных климатах гумидного типа температура, количество осадков, жизнедеятельность организмов неодинаковы, к тому же может существенно различаться и рельеф, то образовавшиеся осадки в каждом конкретном случае будут нести свои специфические особенности.
В условиях теплого климата (тропического и субтропического) при равнинном рельефе весьма интенсивно проистекает химическое выветривание пород. В обстановке умеренного и холодного климатов из-за снижения среднегодовой температуры этот процесс совершается в значительно замедленном темпе. Если же выветривание происходит в условиях резко пересеченного рельефа (горные и предгорные области), то даже в зонах теплого климата механическое выветривание начинает существенно преобладать над химическим. Жизнедеятельность организмов завершается образованием осадочного материала — минеральных скелетных остатков и неполностью разложившегося органического вещества, а продукты разложения последнего (в виде CO2 и гуминовых кислот) способствуют механическому и химическому выветриванию пород.
В зоны осадконакопления при гумидном литогенезе, таким образом, поступает обломочный и органогенный материал, растворенная и коллоидная части. В зависимости от термобарических условий, рН, Eh солености вод бассейна осадконакопления и биохимической активности организмов, растворенная и коллоидная части могут оставаться в растворе или перейти в осадок в виде твердой фазы. Например, в современных холодноводных морях (Баренцево, Карское и др.) карбонат кальция может переходить в твердую фазу за счет жизнедеятельности организмов, строящих свои скелеты из кальцита (арагонита), однако после отмирания организмов их скелеты обычно растворяются из-за избытка углекислоты в воде. Хемогенный кальцит в таких условиях не образуется. Таким образом, в осадке накапливается в основном терригенный материал.
В современных тепловодных приэкваториальных бассейнах, наоборот, обстановка весьма благоприятна для накопления кальцита, который выделяется из вод как биогенным, так и химическим путем. Особенности распределения современных карбонатных осадков приводятся на рис. 5. Обращает на себя внимание их не совсем симметричное расположение относительно экватора, что объясняется неодинаковым распределением теплых вод в областях течений. Довольно четкая зависимость от климата наблюдается в распределении морских кремнистых осадков, эвапоритов (рис. 6) и других осадочных образований.
Многообразие обстановок в зонах гумидного климата предопределяет и разнообразие литологического состава пород — здесь возникают глинистые, обломочные (песчаники, алевриты), хемогенные (карбонаты, бокситы и т. д.), органогенные (известняки, диатомиты, угли и др.) и смешанные осадочные образования. Гумидный тип литогенеза в геологическом прошлом резко преобладал над остальными. В современную эпоху этот тип литогенеза также преобладает над всеми остальными, охватывая примерно 57 % суши или 70 % поверхности всей планеты.
Аридный тип литогенеза — породообразование в обстановке повышенных температур, благодаря которым вода может находиться в жидкой фазе практически в течение всего года, однако ощущается ее острый дефицит. Аридный литогенез характерен для континентов (пустыни, полупустыни, сухие степи), но имеет развитие и в морских условиях (Красное, Каспийское моря и др.)
В обстановке аридного климата на континентах осадочный материал поступает в виде обломочной и растворенной частей очень часто из располагающихся по соседству гумидных зон — с гор вместе с мощными временными потоками, ручьями и реками, возникающими при таянии ледников, или же с равнин — с полноводными реками. В пределах областей аридного литогенеза перенос осадочного материала осуществляется главным образом ветром. Этому способствует отсутствие или слабое развитие почвенного слоя и растительности. Благодаря перевева- нию терригеиного материала ветром из аридных зон выносится алевритовый и глинистый материал, накапливается песчаный. Площади развития современных песчаных отложений огромны (Кара-Кумы ~240 тыс. км2, Сахара>7 млн. км2).
В озерах, лагунах и морях аридной зоны осадконакопление может осуществляться за счет аутигенного минералообразования, приносимого ветром песчаного, алевритового и глинистого материала, а также продуктов жизнедеятельности растительных и животных организмов. Если происходит засолонение водоемов, осадкообразование за счет жизнедеятельности организмов постепенно уменьшается и может совершенно прекратиться. Доминирующее значение тогда получает химическая седиментация, проявляющаяся в последовательном накоплении сульфатов кальция, хлоридов натрия, калия и магния и др. Значение терригенного материала при этом также становится незначительным. При опреснении водоемов (например за счет увеличивающегося притока пресных вод) седиментация эволюционирует в обратном порядке, с постепенным возрастанием роли терригенного и органогенного материала. Таким образом, для аридного тина литогенеза характерен следующий набор пород: эоловые пески и песчаники, глинисто-алевритовые образования (нередко засолоненные), известняки, доломиты, гипсы, ангидриты, полигалиты, каменная соль.
Вулканогенно-осадочный тип литогенеза — азональный или аклиматический. Под этим типом литогенеза Н. М. Страхов понимал породообразование на площадях вулканических извержений и в их окрестностях, находящихся под исключительным или определяющим влиянием эффузивного процесса.
Отличительная черта этого типа литогенеза — осадочный материал в значительной степени поставляется вулканами, однако по мере удаления от очагов вулканизма в осадках все более возрастает роль обломочного и хемогенного материалов, образующихся за счет продуктов выветривания.
В составе продуктов вулканической деятельности вулканические бомбы, пепел, гидротермальные воды, газы (эксгаляции). Твердые продукты извержения образуют вулканогенно-осадочные (пирокластические) породы, часть растворенных и газообразных компонентов в условиях земной поверхности или в толще морских и океанических вод (при подводных извержениях вулканов) в результате химических реакций также переходят в твердую фазу, а затем и в осадок.
Необходимо отметить недостаточную обоснованность выделения вулканогенно-осадочного типа литогенеза. Дело в том, что продукты вулканической деятельности осаждаются на поверхность планеты в зоне конкретного климата. В силу этого материал, перешедший в осадок, подвергается воздействию соответствующих климатических факторов, а образовавшиеся из него породы приобретают черты, присущие данному типу литогенеза.
Дата добавления: 2015-12-16; просмотров: 2899;