ОКЕАНОЛОГИЯ

Осадконакопление на континентальных шельфах - модель эпиконтинентального моря и модель криевого моря

Общие модели батиметрии

Выводы, вытекающие из обсуждения батиметрии для отдельных стратиграфических разрезов, непосредственно приводят к региональным моделям осадконакопления. Здесь будут рассмотрены два контрастных типа моделей осадконакопления на континентальных шельфах: 1) модель эпиконтинентального моря и 2) модель криевого моря.

1. Шоу [764] и Ирвин [414] предложили модель осадконакопления в эпиконгинентальном море, дня которой очень мелководная прибрежная зона с «низким энергетическим уровнем» охватывает полосу шириной в «сотню миль»; мористее за ней следует пояс с «высоким энергетическим уровнем» шириной в «десятки миль», переходящий далее в зону с «низким энергетическим уровнем» шириной в «сотни миль» ( 2-16).

Предполагается, что такое эпиконтинентальное море могло иметь ширину от 600 до 1000 км и протягивалось параллельно континентальной окраине по меньшей мере на такое же расстояние. Современными аналогами, наиболее близкими по размерам к предполагаемым древним эпиконтинентальным морям, являются Гудзонов залив (1000 км в радиусе). Персидский залив (850 х 300 км) и райо!гы Южно-Китайского, Яванского, Тиморского и Арафурского морей (если бы уровень моря в результате таяния ледников поднялся на 60 м, то появилось бы еще два региона, первый — к востоку от Малайзии, а второй — к северу от Австралии; площадь каждого из них была бы равна 1000 х 1000 км). Считается, что в древних эпиконтинентадьных морях соленость постепенно увеличивалась от окраины к центру, и вследствие мелководности вода в них была изо- галинной (т е. характеризовалась постоянной соленостью) от поверхности до дна. В современных морях такая ситуация наблюдается в Акульем заливе. Австралия (где значения солености в прибрежной зоне в конечном счете достигают 65%о/00), и к западу от острова Андрос, Багамские острова (где соленость равна примерно 45 %„). Однако в этих современных примерах расстояние, в пределах которого сохраняется такой градиент солености, составляет в каждом случае всего около 80 км, а не согни километров, как предполагается для эпиконтинентальных морей Шоу и Ирвином.

В Северной Америке наиболее обширные мелководные чоря (скорее всего эпиконтинентальные) существовали в раннем палеозое. Предполагается, что при максимальной трансгрессии в позднекембрийское время зоны Saukia («водорослевые отмели») занимали область шириной 800 км и протягивались по простиранию осадконакопления на 1000 км [507J, причем береговая линия от гягивалась от зоны отмелей в сторону суши дополнительно на 100—500 км Вся эта область (~ 1300 х 1000 км) находилась, вероятно, в эйфо1ической зоне, и гакое позднекембрийское море соответствует масштабам, постулируемым Шоу и Ирвином.

Для поэднекембрийских и раннеордовикских карбонатов модель эпиконтинентального моря используется в несколько ином смысле, связанном с предположением о том, что в соответствующих климатических зонах над обширной площадью происходило испарение. Эти раннепалеозойские известняки залегали вблизи континентальной окраины вместе с синхронными им сублиторальными доломитами, которые протягивались в сторону суши (рис 2-17). Существует представление о том, что в результате испарения над центральной частью эпикон- гинентально] о моря соленость в нем повышалась, в частности повышалось содержание магния в интерстициальных флюидах, что привело к образованию доломитов. В этой интерпретации в качестве литоральных рассматривались также многие строматолитовые горизонты. Процесс доломитизации затронул несколько тысяч кватрагных километров карбонатов мощностью до 1000 м Для этой модели требуется, по- видимому. весьма ограниченный набор климатических условий, которые существовали в течение миллионов лет над колоссальными по протяженности районами.

Во многих регионах модель эпиконтинентальных морей используется исследователями для объяснения происхождения пород верхнего протерозоя и практически для каждого периода фанерозоя. При этом несущественно, насколько эвристической может быть модель эпиконтинентальных морей, однако некоторые ее аспекты являются спорными.

а.         Из-за наличия ветров и штормов крайняя точка зрения относительно внутреннего пояса «шириной в сотни миль», который характеризуется «низким энергетическим уровнем», представляется маловероятной.

б.         Предполагаемый уклон поверхности суши требует наличия почти горизонтальной плоскости на протяжении сотен километров. Несмотря на то что современные континентальные шельфы имеют очень пологий уклон, глубина их все же достигает 150 м на расстоянии примерно 100 км от современного побережья, а в некоторых местах она значительно больше. Почти плоские поверхности, имеющие протяженность, предсказываемую для эпиконтинентальных морей, образуются не в результате эрозии, а только при седиментации в осадочных бассейнах. Поэтому существование моря, глубина которого почти повсеместно менее 30 — 50 м на расстоянии от 500 до 1000 км, представляется физически нереальным.

в. Альтернативное объяснение природы отложений нижнел о палеозоя, уже предложенное Шинном, Ллойдом и Гинзбургом [773), состоит в том, что «такое широкое распространение пород ириливно-огливной отмели говорит о серии, состоящей из многих трансгрессивных и регрессивных пакетов приливно-отливных отложений, захватывающей с течением времени все большую площадь и накапливающейся при постепенном опускании». Вторым альтернативным объяснением широкого распространения нижнепалеозойских карбонатов является то, что они представляют собой отложения наиболее широких литоральных зон, похожих по положению, занимаемому приливом, на область Сундарбан, но отличающихся от нее по региональному климату (см. стр. 92). Там, по существу, плоская поверхность протягивается в глубь суши приблизительно на 300 км и вдоль берега на 100 км.

г. Из-за неточности палеогеографических реконструкций для раннего палеозоя (и многих других времен) предполагаемый размер этих мелководных морей и расстояние от них до океана MOIYT оказаться неверными.

2. Модель краевых морей представить значительно легче ( 2-18), чем модель эпиконгиненталъных морей, поскольку существуют их многочисленные современные аналоги. Средняя ширина современного внутреннего континентального шельфа (глубина от 0 до 65 м) составляет 16 км, а ширина 68 "а всех континентальных шельфов колеблется от 3 до 80 км [369]. Внешний шельф, глубина которого составляет от 65 до 130 м, имеет в среднем ширину 50 км. Вследствие этого общее среднее расстояние от побережья до перегиба шельфа равно в настоящее время приблизительно 70 км. Между шельфом и сушей, конечно, существует литоральная область, но она не может иметь большую протяженность. Шинн. Ллойд и Гинзбург [773] обобщили свои представления о литоральных условиях, написав, что «при тех течениях и приливах, которые существуют, по-видимому, маловероятно, чтобы ширина единичной пртшивно-отливной отмели в птобое данное время превышала 10 миль» В связи с этим ширина современных краевых морей вместе со смежными титоральными областями обычно не превышает 100 км >.

Многие геологические обстановки, по-видимому, представлены отложениями менее обширных морей, чем предусматривается в моделях эпиконтинентальных морей, и без заметного перегиба шельфа, который всегда присутствует' на внешней границе краевых морей. В своей статье, написанной в 1937 г., Элиас дал образен палеобатиметри- ческого анализа, который приобрел значение четверть века спустя ( 2-19). Изучая последовательные изменения в титологии, фауне и флоре и тщательно фиксируя их современные аналоги. Элиас установил характер зональности по глубине в пермских морях внутренних частей Северной Америки. Экологическое значение некоторых его данных было впоследствии пересмотрено [241], но сам метод анализа, пионером которого являлся Элиас, в настоящее время стал широко использоваться.

В целях изучения региональной батиметрии ведутся многочисленные исследования. Особенно примечательной по комбинации седиментоло- гических, биологических и геохимических критериев является реконструкция батиметрии юрских шельфовых осадков Англии, выполненная Селлвудом [754]. В прекрасной работе Хоканссона, Бромли и Перч- Нильсена [355] показано, что писчий мел северо-западпой Европы накапливался на внешнем шельфе при глубине 100 -250 м. Ряд палеобатиметрических анализов был выполнен по рифовым фациям ввиду их потенциальной нефтеносносз и. Например, палеобатиметрия мелководных карбоновых рифов Англии была представлена в работе Бродхарста и Симпсона [94]. Наконец, следует отметить общие исследования батиметрии, выполненные Гибсоном [324, 325] и Лейтцем [496]; авторы критически оценивают данные по фауне, а их дискуссия относительно глубины миоценового шельфа у юго-восз очного побережья США весьма поучительна.

Наряду с интерпретацией палсобатиметрии для данного момента в геоло! ическом прошлом представляют также интерес изменения батиметрии во времени. Исследования Йоханнеса Вальтера (1860— 1937), изложенные в учебниках по стратиграфии, показали, что последовательность обстановок осадконакопления,наблюдаемая по вертикали, должна также существовать и по латерали [572]. Поэтому если можно определить батиметрию для последовательных временных уровней, то можно закартировать суммарные опускания или воздымания [35]. Это в свою очередь ведет к составлению тектонической карты, которая дает представление о факторах, контролирующих характер осадконакопления. Быстрое изменение в фаунистических показателях батиметрии также дает основание предполагать, что отложения промежуточных средних глубин были удалены при разломообразовании, эрозии или других внезапных изменениях обстановки осадконакопления.