Петрология современных карбонатных осадков

Морские отложения шельфов и банок состоят из рифогенных пород, песков (различных типов) и илов. Пески гораздо более широко распространены как по площади, так и по объему. Местами они представлены оолитовыми песками. На Багамах, особенно вблизи южного окончания побережья Тонга в Атлантическом океане, а также в других местах, пески накапливаются в виде огромных баров — разнообразных субаквальных дюн, которые могут вымываться при отливах. В других местах пески имеют смешанный состав, часто органогенно-обломочный. Многие составные песчаные зерна являются микрокристаллическими агрегатами, которые могут быть представлены микритизированными или деградированными оолитами или скелетными зернами, а также могут представлять собой фекальные пеллеты или карбонатные илы. Соотношения различных компонентов разнообразны и определяют выделение фации в классе песков. В некоторых местах, где пески не подвержены значительным перемещениям, обломки зерен цементируются, соединяясь вместе с микритовым карбонатом и образуя скопления так называемого «виноградного камня». В некоторых районах эти фации широко распространены.

В табл. 10-1 показано относительное содержание органических остатков и других материалов в песчаниках. Эти данные, а также ряд других, например, показывают, что всего несколько типов организмов поставляют значительную долю обломочного вещества. Примечательна роль современных водорослей, выделяющих известь. Необходимо отметить также относительно подчиненное значение кораллов, так называемых коралловых рифов (табл. 10-2). Относительное значение разных компонентов как источников извести не обязательно отображается указанным в таблице процентным соотношением, поскольку некоторые из них являются более устойчивыми и лучше сохраняются, образуя зерна песка, другие быстро подвергаются разрушению и существуют только в виде частиц размерности илов или глин. Тем не менее водоросли, по-видимому, имеют наиболее важное значение при образовании как песков, так и илов.

Пески, особенно в районах, где они подвержены значительным перемещениям, хорошо отсортированные, стратифицированные и косо-слоистые. Там, где пески надвигаются на пляж, из них может сформироваться пляжевая известковая порода, а там, где они перемещаются в сторону суши, образуются дюны с крупномасштабной косой слоистостью. Песчаникам этих дюн свойственны самоцементация и быстрая литификация.

Известковые илы на Багамах, как правило, менее распространены, чем карбонатные пески. Они наиболее обильны на мелководных участках и приливно-отливной полосе к западу от о. Андрос и составляют более 50% отложений Флоридского залива. В приливно-отливной зоне илы образуют тонкие слойки, которые, по-видимому, связаны с развитием водорослевого покрытия. Там, где это покрытие обнажается и только изредка затопляется, ил покрывается трещинами усыхания. Субаквальные илы часто пеллетовые и формируют особый вид песка. Происхождение этих арагонитовых илов является предметом многих исследований. Хотя имеется неясность в вопросе, каким образом морская вода насыщается карбонатом кальция, не остается никаких сомнений, что мелководные морские воды, частично изолированные, могут быть насыщены карбонатом кальция, и из таких вод карбонат может осаждаться в виде арагонита. В условиях существования турбулентных потоков могут образовываться оолиты; в спокойной воде арагонит осаждается в виде крошечных игольчатых кристаллов. Обнаружение иголок арагонита в мелководных лагунах Багам является свидетельством прямого выпадения карбоната кальция. Однако последние исследования показали, что иглы арагонита могут образоваться из ткани водорослей и выделяться при распаде органического вещества. Они имеют те же размеры, морфологию и изотопный состав, что и иглы арагонита в илах (изотопный состав осажденного карбоната иной). Недавнее изучение продуктивности водорослей в районе Флориды показало, что илы действительно имеют органическое происхождение. На побережье Омана, однако, есть убедительные признаки неорганического осаждения. Возможно также, что некоторые илы представляют собой продукт тончайшего раздробления скелетного материала.

Рифогенные породы являются результатом биоценоза нескольких видов организмов. Как видно из табл. 10-2 кораллы занимают относительно подчиненное положение даже в так называемых «коралловых рифах» Организмы, формирующие риф Фунафути, распределяются следующим образом (в порядке убывания): покрывающие коралловые водоросли (Lthothamnium), другие водоросли (Halimeda), раковины фораминифер, кораллы. Весьма существенным для рифов является развитие таких форм, которые создают устойчивый к действию волн каркас. Другие формы включают детрит, который внедряется в этот каркас и обрастает его. Рифы представляют собой острова активной жизнедеятельности. Сначала они растут благодаря известковому материалу, отлагаемому живущими организмами (главным образом бентосом) Почти сразу после возникновения рифы возвышаются над окружающим дном. Когда они в своем росте достигают зоны действия турбулентности, порождаемой волнами, детритовый материал сносится и осаждается на обращенной к морю стороне рифа, расширяя рифовую платформу. Растущее ядро может впоследствии расшириться и заполнить боковой детритовый шлейф. Некоторые рифовые обломки переносятся на большие расстояния; в глубоководных участках перенос осуществляется турбидитными потоками. Таким образом, рифы дают начало отложениям гораздо более протяженным, чем сама рифовая постройка. Некоторые обломки выбрасываются на риф: образуется остров, который при определенных условиях укрепляется растительностью.

Все описанные выше типы осадков, а также фациальные обстановки, в которых они образовались, представлены в древних карбонатных разрезах. Калькарениты или карбонатные пески являются весьма распространенными, так же, как и кальцилютиты (сцементированные известковые илы), которые распространены даже шире, чем карбонатные пески в современных осадках. Рифовые породы, представленные в древних толщах и в современных отложениях, занимают незначительную часть от общего объема карбонатных пород. Однако многие карбонатные постройки геологического прошлого не являются коралловыми рифами, а по-видимому, представляют собой скопления карбонатного ила.