Условия накопления и литология прибрежно-морских фаций

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Министерство образования и науки Российской Федерации

Российский государственный университет нефти и газа (НИУ)

имени И.М. Губкина

Факультет разработки нефтяных и газовых месторождений

Кафедра освоения морских нефтегазовых месторождений

РЕФЕРАТ

по дисциплине: «Морская геология»

на тему: «Условия накопления и литология прибрежно-морских фаций»

Москва 2016 г

О понятии «фация»

Понятие «фация» и разработанный на основе этого понятия метод фациального анализа появились в «героический период становления и развития геологии - в первой половине 19-го века. В настоящее время это понятие является одним из основополагающих в геологии, а метод анализа, на котором он основан, - не только широко распространенным, но и крайне важным методом геологического анализа в целом.

При рассмотрении генетических типов осадков в океанах, морях, реках и озерах устанавливается определенная закономерность их распределения в зависимости от физико-географических условий - рельефа дна водоемов, подвижности и температуры воды, степени удаленности от континента, характера распределения различных организмов и других факторов. В одно и то же время в разных условиях формируются различные по генезису и составу типы осадков. Так, например, в пределах области шельфа гумидных областей, при значительном поступлении осадочного материала с континента будут откладываться преимущественно терригенные осадки. В то же время в тропических зонах при незначительном поступлении терригенного материала в мелководной области шельфа развиваются коралловые рифы. Одновременно в абиссальной части океана, удаленной от берега, могут накапливаться органогенные (планктогенные) и полигенные осадки. Приведенные данные указывают, что существует тесная и многосторонняя связь осадкообразования со средой.

Следовательно, изучая осадок, его состав, закономерности площадного развития и включенную в него фауну, можно восстановить условия и время его образования, а это, в свою очередь, имеет большое значение для анализа древних отложений и восстановления палеогеографических обстановок их формирования в различные этапы геологического развития. Впервые на это было обращено внимание в первой половине XIX в. швейцарским геологом А. Гресли при изучении Юрских гор Швейцарии, установившим закономерную смену состава отложений одновозрастных горизонтов. Им было введено понятие фация (лат. "фациес" - лицо, облик). Под фациями А. Гресли понимал отложения разного состава, имеющие одинаковый возраст и замещающие друг друга по площади (по горизонтали). В настоящее время понятие о фациях пользуется всеобщим признанием. Значительная часть исследователей считают, что фация - это горные породы (осадки), возникшие в определенной физико-географической обстановке и отличающиеся от состава и условий образования смежных одновозрастных пород. Несколько иначе трактуется понятие "фация" В.Т. Фроловым (1984). Однако во всех случаях подчеркивается четкая взаимосвязь нескольких сторон:

1) литологический состав породы (осадка) и соответствующие ей органические остатки;

2) физико-географическая обстановка седиментации;

3) геологический возраст - принадлежность фации определенному стратиграфическому горизонту, фации могут рассматриваться только в конкретных стратиграфических границах.

Рисунок 1 - Блок-схема основных направлений в понимании термина "фация"

Фациальный анализ имеет особенно большое значение для ископаемых фаций горных пород, образовавшихся в той или иной физико-географической обстановке в различные этапы геологической истории. Хорошо известно, что в ходе геологического времени обстановка осадконакопления неоднократно изменялась, что было связано или с колебаниями уровня Мирового океана, или с вертикальными тектоническими движениями земной коры, что, естественно, сопровождалось изменениями в горизонтальном и вертикальном направлениях состава осадков и органических остатков в них. В этих случаях особенно важно выявление и изучение фациальной изменчивости и зональности одновозрастных отложений для корреляции (лат. "корреляцио" - соотношение, взаимосвязь) геологических разрезов, определения бывших палеогеографических условий и обстановок осадконакопления и, таким образом, выяснения происхождения пород. Корреляция разрезов является основным материалом для составления фациальных профилей и обобщающих карт фаций.

При изучении ископаемых фаций используется метод актуализма (лат. "актуалис" - современное, настоящее) как метод познания прошлого путем изучения современных процессов. Указанный принцип был сформулирован английским ученым Ч. Лайелем как "настоящее - ключ к познанию прошлого" и в ряде случаев применяется при геологических исследованиях. Однако по мере накопления новых геологических данных по различным континентам становилось ясным, что не все физико-географические или палеогеографические обстановки могут быть интерпретированы на основании сопоставления с современными процессами. При этом, чем древнее изучаемые горные породы, тем больше отклонений и меньше возможность интерпретации их только с точки зрения наших дней. Н. М. Страхов, исходя из представлений "о необратимом и направленном процессе развития Земли, значительно уточнил и углубил метод актуализма применительно к осадочным горным породам, разработав сравнительно-исторический метод, широко используемый в геологических исследованиях.

Среди современных и ископаемых фаций различают три крупные группы фаций, которые могут быть разделены на ряд макро- и микрофаций:

1) морские (приконтинентальные, пелагические, морских водоемов с аномальной соленостью);

2) континентальные (элювиальные, аллювиальные, склоновые, ледниковые, лимнические, эоловые пустынные);

3) переходные (прибрежно-морские, дельтовые, лагунные и лиманные).

Фации, переходные от континентальных к морским

Располагаясь в прибрежных частях морей и океанов, охватывая прилегающие к часто меняющейся во времени береговой линии участки суши и водоемов, эти фации характеризуются чрезвычайной пестротой, частой изменчивостью во времени и пространстве, сочетанием условий морских и континентальных обстановок. В группу этих фаций следует прежде всего отнести комплекс обстановок, называемых прибрежно-морскими, которые часто рассматриваются в составе морских фаций. Несколько особую и своеобразную группу прибрежно-морских фаций образуют обстановки и соответствующие им отложения изрезанных берегов, где формируются лиманы и лагуны. Наконец, третий крупный фациальный комплекс этой группы фаций-- дельтовые образования.

Прибрежно-морские фации

Комплекс прибрежно-морских фаций включает весьма разнообразные обстановки и отложения. Прежде всего сюда относится литораль, т. е. область моря, расположенная между уровнями самого высокого прилива и самого низкого отлива. В современных морях разница высот отлива и прилива у берегов достигает 3--6 м, а в некоторых заливах и больше (Пенжинский залив Охотского моря до 12,9 м, залив Фанди на Атлантическом побережье Канады до 18 м).

К прибрежно-морским относятся и прилегающие к литорали мелководные участки морей (сублиторали) где интенсивно сказывается деятельность прибрежных волнений, прибоя. Во внутренних морях, где нет приливно-отливных течений и отсутствует литоральная область, прибрежно-морские отложения формируются именно в этой волноприбойной зоне. Прибрежно- морские фации не ограничиваются только береговой линией, так как надлитораль или супралитораль, т. е. непосредственно прилегающие к ней участки суши, находятся под активным влиянием моря, осадочный материал часто поставляется сюда морем, характер его осаждения определяется активностью во время сильных штормов (образование береговых валов). Важное значение имеет наземная переработка прибрежного материала ветром (образование дюн).

Таким образом, прибрежно-морские фации не имеют четких ограничений ни с континентальной, ни с морской стороны и постепенно замещаются соответственно континентальными и мелководно-морскими образованиями. Ширина ее в каждый конкретный момент относительно невелика и изменяется от нескольких метров у скалистых берегов до нескольких километров, реже 10--15 км, иногда до 25 км у очень пологих. Однако в геологических разрезах при последовательном перемещении береговой линии прибрежно-морские отложения часто занимают значительно большую площадь. Поскольку прибрежно- морские отложения лучше сохраняются при трансгрессии, они часто залегают на континентальных или на размытой поверхности подстилающих образований и перекрываются мелководно-морскими отложениями.

Прибрежно-морские обстановки характеризуются сложным и разнообразным характером и рельефом берегов и, соответственно, разнообразием и значительной изменчивостью отложений. Берега могут быть крутыми (приглубыми) и пологими (отмелыми); изрезанными многочисленными бухтами, шхерами и фиордами; выровненными -- практически прямолинейными; открытыми в море и изолированными от него островами, косами, пересыпями; абразионными и аккумулятивными и т. д. Абразионные берега (крутые, обрывистые, называются клифом, пологие -- бенчем), в ископаемом состоянии встречаются, или по крайней мере достоверно установлены сравнительно редко. Это твердые бугристые поверхности, часто изъеденные различными сверлильщиками, с прирастающими формами организмов, перекрытые более рыхлыми отложениями.

Больше известны аккумулятивные берега, сложенные осадочными породами. Одна из разновидностей подобных берегов-- побережья с выровненным плоским рельефом суши и прилегающей к ней части дна моря, развивающиеся при значительной амплитуде приливно-отливных течений. Они хорошо изучены на побережьях Северного моря, где называются ваттами, на берегах Белого, Баренцева, Охотского и других морей. Ширина ваттов составляет 8--15 км, но иногда доходит до 20--25 км. Поскольку в этой зоне происходит периодическое осушение, для нее характерно смешение признаков наземного и морского режимов, обилие света, высокая подвижность вод, резкие колебания температуры и солености вод, периодическое влияние атмосферы. Органический мир здесь обилен, но в соответствии со специфическими условиями своеобразен. Здесь обитают некоторые гастроподы и пелециподы, крабы, чрезвычайно обильны микроорганизмы и различные илоеды.

Осадки обычно тонкозернистые--переслаивающиеся, плохо отсортированные мелкозернистые пески, алевриты и глины, причем слоистость неправильная, пологоволнистая, линзовидная с многочисленными взаимными срезаниями. Осадки часто интенсивно переработаны биотурбацией. Периодическое действие приливов и отливов вызывает наличие перекрещивающихся знаков ряби течений и отчетливую бимодальность в распределении их простираний. Установлено, что скорость, а следовательно и энергия приливного течения ниже, чем течения при отливе. Это ведет к образованию характерных поверхностей наслоения, которые срезают косую слоистость подстилающих осадков.

Своеобразно и распределение осадков по площади. На наиболее удаленной от моря и обращенной к суше стороне, куда достигают только наиболее высокие приливы, формируется полоса соленых озер (маршей), в которых тонкие илистые осадки чередуются с прослоями торфа и почвами. Седиментация здесь замедлена, практически нет переработки осадка волнами, в том числе в связи с закреплением их растениями. Ниже, уже в пределах покрываемой обычными приливами области, где их энергия однако очень незначительна, располагаются илистые осадки, слабо переработанные волнами и организмами, здесь часто образование водорослевых покровов: седиментация достаточно быстрая. Еще ниже протягивается зона песчаных или алеврито-песчаных осадков, достаточно активно перерабатываемых волнами и организмами.

По своей тонкозернистой структуре осадки этих зон напоминают некоторые морские тонкозернистые отложения областей со спокойной гидродинамикой. Принципиальные отличия заключаются в разнообразии текстур, отмечающих постоянное и разнонаправленное движение воды, а также обильной биотурбации. Вся плоская равнина берегов перерезана многочисленными каналами -- приливными желобами, по которым происходит сток вод при отливе, сами каналы нередко заполняются песчаными осадками. Здесь же нередко формируются различные аккумулятивные, обусловленные приливными течениями, гряды.

Таким образом, на приливно-отливных равнинах формируется как бы обратный общей схеме осадочной дифференциации фациальный профиль -- от суши к морю зернистость в целом увеличивается. Однако это нарушение лишь кажущееся, так как обломочный материал поставляет не суша, а море и гидродинамика, обусловленная приливно-отливными течениями ослабевает от моря к суше, что и обусловливает указанное распределение материала. В трансгрессивных сериях при продвижении приливно-отливных низин на сушу зернистость в разрезе этих фациальных зон возрастает к верху, при отступлении картина меняется.

фация морской песчаный осадконакопление

В тропических и субтропических гумидных зонах приливно-отливные фации нередко сложены карбонатными осадками (породами). В этом случае при сохранении общих черт (текстуры, морфологии) имеются и важные особенности. Вместо обломочных зерен здесь широко развиты карбонатные пеллеты, оолиты и органогенный детрит, другие виды карбонатных обломков (интракласты), а также микрозернистые осадки (микриты). В субаэральных условиях при частой смене геохимических обстановок (по температуре, солености, величине рН и пр.) происходит очень быстрая литификация осадка, часто за счет высокомагнезиального кальцита и арагонита; его дробление при обезвоживании, механическом воздействии ведет к появлению трещин усыхания, брекчиевидности и т. д. Весьма широко развиты водорослевые покровы, образующие распространенные по площади и достаточно мощные маты. В карбонатных отложениях приливно-отливных равнин отмечаются нередко специфические пустоты. Одни из них связаны с неравномерным нарастанием водорослевых корочек, другие -- с разложением органического вещества, которое ведет к образованию газовых пузырьков, сохраняющихсяоднако в осадке и не выходящих из него. Те и другие имеют обычно субгоризонтальное, реже вертикальное расположение. Многие из этих пустот позднее заполнялись крупнокристаллическим кальцитом, образуя так называемую структуру «птичьего глаза» или глазковую, когда в однородной, чаще всего микрозернистой основной массе выделяются отдельные крупные кристаллы.

Своеобразная фация надприливной полосы отмечается в аридной зоне вдоль сухих пустынных побережий. Она изучена сравнительно недавно и получила название сабкха, или себкха (sabkha, sebkha). Это прибрежная равнина, залегающая выше уровня нормального прилива, но покрываемая иногда морем при наиболее высоких приливах и штормах. Ее осадки состоят из песка, алеврита или глины, покрытых на поверхности сульфатно-солевой коркой. Обломочный материал поступает как из прилегающих участков моря и часто карбонатный по составу, так и с суши, откуда преимущественно приносится ветром.

Сульфаты и соль образуются в результате испарения морской воды, поступающей сюда из-за капиллярного подтягивания и при периодических морских наводнениях.

Многие участки поверхности, особенно часто заливаемые водой, покрыты водорослевыми матами. Состав и строение этих фаций хорошо изучены на побережьях Персидского залива, залива Шарк в Австралии, а также в ряде других районов. Обломочный материал представлен пластическими и карбонатными песками, часты тонкослоистые и водорослевые доломиты, из эвапоритов присутствуют гипс, ангидрит, в молодых отложениях -- арагонит, реже каменная соль. Сульфаты находятся в виде ноздреватых и нодулярных образований, прожилков, чаще секущих, крупных, прорастающих кристаллов. Часты трещины усыхания, нередко заполненные ангидритом из покрывающих отложений, деформации за счет вторичного минералообразования и других причин, брекчирование и другие подобные текстуры. Фации приливно-отливных равнин (тайдалиты), равно как и фации себкх, служат весьма тонким индикатором границы суши и моря при палеогеографических исследованиях.

Наиболее типичное и широко распространенное аккумулятивное прибрежное песчаное образование -- пляж, образующийся в результате переработки прибоем обломочного материала. В зависимости от крутизны берега, пляж сложен галькой, гравием или, в подавляющем большинстве случаев, песком. В целом, в отличие от приливно-отливной зоны, где доминируют направленные течения, здесь преобладают волнообразные движения. В связи с многократным перемывом отложения характеризуются хорошей сортировкой и окатанностью обломков.

Периодические сильные штормовые волнения формируют на некотором удалении от берега морфологически выраженные береговые валы или целую систему таких валов. Эти образования, несмотря на их подвижность, эфемерность, могут сохраняться и в ископаемом состоянии. Формирование подобных валов ведет к появлению разнообразных косослоистых текстур -- клиновидных, перекрестных. Обычна также горизонтальная, пологоволнистая и линзовидная слоистость. Текстуры на поверхности слоев также достаточно разнообразны -- знаки ряби, струйчатые желобки, отпечатки следов птиц, наземных животных и т. д. Органические остатки в пляжевых отложениях обычно присутствуют в виде обломков морских раковин, часто сильно перетертых и окатанных. Кроме того, встречаются перебитые остатки наземной растительности и наземных позвоночных.

При удалении от береговой линии в сторону суши образованные морем пляжевые пески начинают перерабатываться ветром и образуются дюны с текстурными и структурными особенностями, характерными уже для эоловых образований. Однако тесная связь их с морскими отложениями, формирование из образованного морем осадочного материала, нередкое перекрытие мелководно-морскими осадками позволяет рассматривать их обычно в группе прибрежно-морских фаций.

Рисунок 5 - Общая схема барьерно-островного осадконакопления

Перекрытые морем прибрежно-морские осадки непосредственно у береговой линии практически не отличаются от пляжевых, но при удалении от нее становятся более тонкими. В них содержится значительно больше флоры и фауны, причем приспособившейся к жизни в обстановке интенсивного волнения-- крупные ребристые толстостенные пелициподы, зарывающиеся формы, илоеды и т. д. -- нередко в виде целых раковин.

В случае защищенных от волнения берегов, при значительной изрезанности их бухтами, заливами, фьордами, прибрежные отложения представлены главным образом тонкозернистыми, хуже отсортированными алеврито-глинистыми осадками. Естественно изменяется здесь и фауна -- это тонкостенные пелециподы и гастроподы, как правило эвригалинные, различные илоеды и т. д.

Список литературы

Кузнецов В.Г. Литология. Осадочные горные породы и их изучение. - М.: Недра, 2007. - 511 с.

Кузнецов В.Г. Фации и фациальный анализ в нефтегазоносной геологии: Учебник для вузов. - М.: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2012. - 244 с.: ил.

Гринсмит Дж. Петрология осадочных пород.-- M.: Мир, 1981.

Размещено на Allbest.ru