Способы переноса и отложения глубоководных осадков
1. Седиментационное или биохемогенное осаждение частиц через водную толщу (частица частицей для терригенных и биогенных компонентов, в виде пеллет - для тонких биогенных организмов, выпадение из насыщенных растворов).
2. Перенос осадочного материала придонными течениями (волочением по дну)
3. Гравитационное перемещение осадочных масс в виде оползней, обвалов или турбидных (суспензионных, мутьевых) потоков различной вязкости, которые транспортируют обломочные компоненты во взвешенном состоянии.
4. Ледовый разнос (перемещение материала на плаву)
5. Вулканическая деятельность.
6. Эоловая деятельность
Процессы вертикального осаждения биогенных и терригенных (алевро-пелитовых) частиц или биохемогенная садка растворенных в воде компонентов действует практически постоянно и скорости накопления их очень малы. Все остальные способы образования осадков действуют прерывисто на фоне вертикального осаждения частиц из толщи воды. Разрезы глубоководных отложений образованы главном образом в результате действия первых трех процессов. Классификация гравититов основана на особенностях процессов перемещения и отложения осадка.
Выделяются два главных класса отложений - обвально-оползневых и гравитационных водно-осадковых потоков, или массопотоков (mass-flow). Последние представлены четырьмя типами, связанными с потоками разного режима: пастообразными, зерновыми, флюидизированными и турбидными.
Подводные обвальные и оползневые накопления.
1. Собственно гравитационные оползни. Мощность оползневой массы варьирует от первых десятков до 500 м. Ширина - от первых десятков до 100 км, а вниз по склону они иногда прослеживаются на 300-400 км. Характерна сильная смятость осадков, микроразрывы и местами включения крупных обломков. В одной скважин миоценовых отложений у подножия конт.скл.С-З Африки в интервале 50 м присутствуют около 20 смятых горизонтов толщиной от 10 см до несколько метров. Для них характерны опрокинутые складочки, конволютные "окатыши", разорванные слойки и др. текстур оползания.
2. Тектоно-гравитационные (олистостромы).
Для олистостром характерны распространение на широкой площади, приуроченность к определенным временным интервалам, большой объем перемещенного материала и присутствие грубой кластики (до глыб и отторженцев), заключенной в относительно мелкообломочной матриксе гравийно-песчаном, песчано-алевритовом, иногда пелитовом. Для такой несортированной осадочной смеси применяется термин "микстит" или "диамиктит". Среди крупных обломков различаются глыбы и отторженцы с четкими контурами, попавшими в олистострому в виде твердых, иногда метаморфизованных, а часто тектонизированных пород, и отторженцы менее литифицированных осадочных образований, в результате разрушения которых, в значительной мере сформирована связующая масса. Состав разный -"мономиктовые" (карбонатным например), другие полимиктовый состав, причем здесь может "перемешан" материал разных фациальных зон и разного возраста.
В складчатых областях олистостромы формируются в различных структурных зонах и на разных этапах развития. Они возникают как на относительно ранних стадиях и связаны с проявлением внутрибассейновых тектонических и вулканических поднятий, так и на поздних, нередко сопровождая надвигообразование.
3. Обвальные брекчии (подводный колювий)
Они представлены несортированными брекчиями, состоящими из мелких (< 1см) и крупных (несколько метров) обломков, образующими массивные накопления вблизи крутых и обрывистых подводных склонов (таллус). Состав зависит от состава разрущающихся пород.
Отложения грaвитационных потоков
1. Дебриты - отложения подводных пастообразных (дебризных или дебритных) потоков. Потоки представляют собой пластично-вязкую субстанцию, способную перемещать крупные обломки. Они удерживаются в ней гл. обр. силой сцепления пелитовых (обычно глинистых) частиц, содержание которых д.б. не менее 10%. Скорость потоков по одним данным от 10 до 100 см/с, по другим до 20 см/с. Перемещение материала может достигать 350 км. При замедление движения часть самых круп. обл. оседает, образуя базальный слой щебенки или галечника, остальная часть вследствие тиксотропности останавливается в виде сплошной массы ("замерзает"). Возникают пастообразные потоки на крутых склонах при невзапном нарушении равновесия осадного покрова. Это могут быть тектон.подвижки, наплыв больших масс осадка и сейсмические толчки. В генетическом отношении потоки тесно связаны с оползнями. Гранулометрия дебритов варьирует в больших пределах, среди них различаются две крайние разновидности - глины с рассеянным песком и более крупными обломками и пудинговые брекчиии и конгломераты с песчано-глинистой связующей массой. Главный признак дебритов - бимодальное строение и присутствие тонкого материала (пелита, обычно глины). К дебритам относятся многие отложения, описанные галечные алевропелиты, валунные глины или тиллитоподобные образования.
Отложения обычно неслоистые, массивные, хотя в них может нерезко выражена слоистость или градационное строение (как прямое, так и инверсионное). Иногда наблюдается примесь раковинного детрита. Нередко присутствуют многочисленные обломки местных пород - песчаников, алевролитов, мергелей и др. Мощность дебритовых единиц варьирует в больших пределах и может достигать нескольких десятков метров. Состав материала зависит от питающей провинции.
2. Грейниты - отл. зерновых потоков, представляющих собой движущуюся массу водонасыщенного песка и гравия. Отложения здесь происходит не частица за частицей, как при обычном течении, остановкой всего движущегося слоя. Основным механизмом, удерживающим частицы в потоке, является дисперсионное давление, создаваемое столкновением зерен. Небольшой величины зерновые потоки непосредственно наблюдались при погружениях в каньоны и представляют собой образно говоря "реки песка" с каскадами. Эксперим. и расчеты показали, что ЗП возникают лишь на крутых склонах и отлагают маломощные слои (10 или до 30 см). Однако геологические наблюдения противоречат этому, породы со структурой грейнитов имеют значительную мощность, и видимо, формировались не на столь крутом склоне.
Грейниты м.б. представлены гранулометрически разными осадками - от мелко-среднезернистых песков до гравийников, причем в тех и других м.б. примесь мелкой гальки. Характерно небольшое содержание мелкого алеврита и пелита. Сортировка в разных случаях разная от плохой до хорошей. Текстура тоже различная: массивная или с нерезко выраженной слойчатостью, иногда хорошо проявляется инверсионное градирование; некоторые иссл-ли считают его одним из характ. признаков грейнитов. Нередко отложения содержат "флотирующие" относительно крупные обломки алевропелитов или аргиллитов. Это свидетельствует о способности потоков к эрозии.
3.Отложения разжиженных и флюидизированных потоков. Потоки представляют собой движущую массу обводненного осадка, в котором частицы (зерна) удерживаются восходящим движением порового флюида. Возникают такие потоки из рыхлых осадков (пески, алевриты), когда поровое давление начинает превосходить гидростатическое. В простом случае поток ламинарный. Эксп. и расчеты показали, что рассматриваемый тип потока м.б. эффективным агентом лишь для осадков размерностью менее среднезернистого песка и расст., на которое перемещался материал небольшое (1 км и меньше); однако поток может дифференцироваться в турбидный, способный транспортировать осадок на большую дистанцию. Разжиженные потоки возникают на крутых склонах (> 3-4*) -либо из оползня, либо спонтанно из мощного осадочного слоя.
Отложения представлены песками или крупными алевритами мощностью от 0,5 м до 5 м. Они часто массивны, но иногда полностью или частично градированы, причем градирование выражено типом "грубых хвостов". При флюидизации первичная текстура м.б. стерта. Характерны чашечные (dich) и столбчатые (pillar) знаки - свидетели движения инерстиционной воды (дегидратации); такие знаки возникают на последней стадии развития потока или при его остановки. Отличаются от грейнитов текстурами и мощностью. Они имеют тенденцию концентрироваться на некоторых интервалах разреза, слагая довольно мощные пачки.
4. Турбидиты. Отложения суспензионных (мутьевых, турбидных) потоков, отличающихся от других большой мобильностью, и поэтому служат главным агентом переноса и отложения обломочного материала в глубоководные участки бассейна. Турбидные потоки турбулентны и турбулентность удерживает частицы во взвешенном состоянии. Плотность суспензии выше плотности окружающей воды и ниже значений при которых суспензия лишается турбулентности. В процессе движения скорость потока уменьшается, он теряет часть своего груза, становится менее плотным.
Условно потоки разделяют на типичные (0,0025-3 г/л) и "перегруженные" или высокоплотные (50-250 г/л). Отлож. плотных потоков отличаются и за ними укоренился термин "флюксотурбидит".
Циклы Боума. Мощность многослоев обычно-20-150 см. В дистальных частях турбидитных систем мощность 5-40 см. Изучение современных и молодых турбидитов показало, что одни из них возникали в каналах или долинах, ограничивающих движение основного потока другие же формировались на склоне без сколько-нибудь выраженного канала (покровные, или "неограниченные", турбидитные потоки). Для высокоплотн. потоков даны модели Стоу.
Ледово-морские отложения. В процессе разноса терригенного материала плавучими льдами вокруг Антарктиды накапливаются ледниково-морские отложения. Они отражают уменьшение содержания грубообломочного материала по мере удаления от континентов. Скорость накопления и содержание грубообломочного материала ледниково-морских осадков тесно связано с расстоянием от берега. Скорости осадконакопления зависят также от путей прохождения айсбергов, контролируемых общей циркуляцией вод, трассами штормов и распространением паковых льдов. В айсбергах содержится 1.6% (по объему) осадочного материала, что дает мах. величину годового твердого стока от 35 до 50 млрд. т. В глубоководных частях океана образуются осадки в результате сочетания ледового разноса и нормальной гемипелагической седиментации. (паратиль) Развиты галечные или песчаные илы. Слоистость от грубой до хорошо развитой.
Факторы контролирующие характер распространения глубоководных отложений.
1. Климат
2. Тектоника
3. Изменение уровня моря
4. Поступление осадочного материала
6. Процессы седиментации
7. Биологическая активность (продуктивность поверхностных вод)
8. Вулканизм
9. Химия вод
10. Подводные течения
Основные факторы, контролирующие пелагическое осадконакопление
1. Глубина карбонатной компенсации
2. Продуктивность поверхностных вод
Ниже ГКК известковые осадки не накапливаются. ГКК представляет глубину, на которую скорость поступления биогенного карбонатного минерала (гл. образом планктонных фораминифер и кокколитов, осаждающих через толщу вод) и скорость его растворения равны. Это приблизительно глубины 4500 м. Глубже морские воды недосыщены по отношению ко всем формам карбонатам кальция. Ниже ГКК формируются диатомовые и радиоляриевые илы и коричневые глины (красные), скорости накопления которых ниже скоростей карбонатонакопления. В зависимости от продуктивности поверхностных вод ниже ГКК накапливаются те или иные осадки. Под областями высокой биологической продуктивности ниже ГКК распространены кремнистые илы (в высоких широтах диатомовые, в экваториальных - радиоляриевые). Главным образом области с высокой биопродуктивностью развиты в зонах апвеллинга (выход холодных глубинных вод богатых питательными веществом на поверхность моря и океана). В непродуктивных районах ниже ГКК накапливаются красные глины
Основные факторы контролирующие глубоководное терригенное осадконакоплнение:
1.Поступление осадочного материала - тип осадка (размер, состав), объем материала, количество и расположение источников сноса.
2. Тектоника - контролирует скорость воздымания и денудацию, дренажные системы, ширину прибрежных равнин и шельф, градиенты склона, валовый запас осадков, морфологию котловин, аккумулирующих осадки, местные колебания уровня моря. Важное значение имеет характер и частота сейсмических событий, разломообразование, скорость прогибания дна бассейна.
3. Изменение уровня моря - влияет главным образом на источник сноса, на питание осадками, влияет на океанскую циркуляцию и глубину ГКК.