Междельтовые прибрежные обстановки

Уже давно признано, что в результате морских трансгрессий или регрессий в определенной последовательности формируются характерные разрезы. В общем регрессивные серии фиксируются в геологической летописи чаще, чем трансгрессивные; трансгрессии, хотя это и столь же распространенное явление, как и регрессии, оставляют в геологической летописи менее явные следы либо вообще не оставляют их Рассмотрим сначала обстановку осадконакопления и кластические осадки, связанные с регрессиями.

Регрессии представляют собой наступление суши на море в условиях прекращения или резкого замедления прогибания при интенсивном осадконакоплении. Возможны две модели. Одна из них затрагивает рассмотренные выше дельтовые условия, в которых осадконакопление проходит очень быстро. Морская обстановка нарушается в результате поступления огромного количества осадков, которые формируют быстро наступающую дельту. Другая модель характеризует междельтовый комплекс берег — бар. Хотя осадконакопление в этих условиях происходит не столь бурно, в конечном итоге, как и в дельтовой обстановке, осадки отлагаются в упорядоченной последовательности, начиная с мелководных морских алевролитов и глин, за которыми следуют прибрежные фации— пески берегового бара; последние, в свою очередь, сменяются осадками приливных лагун и маршей, а заканчивается разрез континентальными аллювиальными отложениями. Рассмотрим вкратце характерные разрезы и субобстановки, совокупность которых составляет междельтовую регрессивную модель.

Регрессивные разрезы и обстановки их осадконакопления изучались весьма обстоятельно как в современных, так и в древних осадках Изучение современных аллювиальных и дельтовых равнин, а также комплекса барьерных островов проводилось в числе других исследовательской группой компании «Шелл» в Техасе, группой компании «Датч» в Нидерландах и Западно-Германским институтом в Вильгельмсхафене. Хорошая сводка по отложениям береговых валов составлена недавно Диккинсоном, Беррихиллом и Холмсом.

Междельтовый комплекс развит вдоль линейных отрезков береговой линии, заключенных между дельтами, и включает в себя илистые отмели, пляжевые береговые валы на пляжевых отмелях, барьерные острова, отложения лагун и приливных каналов или проток. Он встречается также вдоль обращенной к морю кромки прибрежной равнины, дренированной многочисленными мелкими реками, но лишенной сколько-нибудь значительных по размерам дельт.

Большая часть этих осадков приносится с суши, однако в небольших количествах поступает и материал, образовавшийся в морской обстановке. Осадки, принесенные в море крупными и мелкими реками, рассеиваются но площади морскими течениями. Пески, мигрирующие в прибрежную зону, накапливаются в виде береговых валов и барьерных пляжевых островов. Илистые частицы переносятся во взвешенном состоянии и отчасти выносятся в море, а отчасти скапливаются в лагунно-маршевых участках между барьерными островами и собственно сушей.

Береговые бары. Барьерные острова отделяют мелководную морскую обстановку от лагун и маршей. Обращенная к морю сторона бара является зоной аккреции (наращивания) песка, поэтому рост бара происходит в сторону моря. Грубые пески отлагаются на пляжевой отмели и в верхней части обращенного к берегу склона бара, в нижней части этого склона накапливаются тонкозернистые пески. Алевриты и глины аккумулируются в более мористой зоне, на дне примыкающей к бару части шельфа. По мере роста бара в сторону моря он захватывает зону примыкающей части шельфа и таким образом, подобно наступающей дельте, генерирует цикл с увеличением зернистости вверх по разрезу (рис. 15-14). Выступающая над водой часть бара может быть переработана ветром, в результате чего образуются дюны.

Барьерные острова разделяются приливными протоками, по которым во время прилива в лагуну заносится песок. Поскольку приливное течение замедляется при входе в лагуну, перенесенный им песок образует приливную дельту, обращенную к берегу.

Если регион в целом испытывает медленное опускание, бар наращивается не только в сторону моря, но и сверху. Более древняя, обращенная к берегу часть бара, напротив, опускается и, в свою очередь, покрывается лагунно-маршевым комплексом. Эти процессы приводят к образованию типично регрессивной серии (рис. 15-15). Таким образом, пляжевые пески образуют расширяющийся покров, который трансгрессивно перекрывает стратиграфические поверхности. Его наращивание происходит за счет одновозрастного бара. Одним из наиболее часто приводимых примеров такой схемы осадконакопления являются верхнемеловые отложения Скалистых гор на западе США (рис. 15-16). Здесь сохранились как регрессивные, так и трансгрессивные серии. Последние характеризуются обратной последовательностью и имеют, как правило, меньшую (по сравнению с регрессивными сериями) мощность, а в некоторых местах они вообще отсутствуют.

Текстуры пляжевых отложений были объектом тщательного изучения. Из работ, опубликованных в последнее время, следует упомянуть статьи Клифтона, Хантера и Филлипса, Хойта и Вайнера, Мак-Ки; среди более ранних исследований заслуживает внимания работа Томпсона. Наиболее характерной чертой пляжевых отложений является, по-видимому, пляжевая слоистость, которая обычно бывает ровной, однако мощность слоев изменчива. Часто отмечается полосчатая текстура, обусловленная россыпеобразными концентрациями тяжелых минералов. Слои наклонены в сторону моря под углом, редко превышающим 10°. На современных пляжах часто встречаются обломки раковин. Хотя структурные признаки часто использовались при попытках идентификации пляжевых песков, наилучшим критерием для этого является их положение в регрессивной серии между морскими глинами и песками и глинами солоноватых лагун, а также их внутренние текстуры.

Хорошим примером квалифицированно описанного «ископаемого» пляжа может служить верхнемеловая формация Кау-Крик.

Лагуна и приливный марш. Позади берегового бара располагается лагуна или марш, в которых накапливаются тонкозернистые осадки. Эта обстановка подвержена влияниям приливов и характеризуется отложениями краевых участков приливной полосы и приливных проток. В зависимости от климата, положения приливных проток и других факторов лагунные отложения могут быть различны по типу и мощности. Обычно они представлены алевритами и илами с некоторой примесью песков вблизи приливных проток, а в маршевых участках — органическим илом или торфом (в древних отложениях — углем). Если воды лагуны солоноватые, то фауна отличается от содержащейся в подстилающих баровые песчаники морских глинах. Характерными чертами являются обилие растительных остатков и биотурбация. В аридных регионах вода в лагунах более соленая и осадки существенно отличаются по составу и текстурным особенностям. Здесь могут присутствовать эвапориты, илы с желваками гипса и оолитовые известняки.

Приливные каналы характеризуются остаточными концентрациями ракушняка и внутриформационными обломками глинистых пород.

Некоторые лагуны становятся зоной разгрузки крупных рек и их дельт. Местами такие дельты могут разрастаться до барьерных островов, перерезая лагуну пополам.

Наступающие илистые прибрежные отложения. Если по какой-либо причине песок поступает в очень малых количествах, то барьерные острова не образуются и между сушей и морем располагается илистая и заболоченная низина. Если в иле содержится достаточное количество песка, то за счет переработки и перемывания этих осадков на обращенном к морю краю низины образуется невысокий пляжевый вал. За ним в направлении моря может образоваться новая илистая низина. В этом случае формирование пляжа прекращается. Повторяющийся процесс поступления илистого материала, его переработки и образования пляжевого бара обусловливает формирование грядово-ложбинной прибрежной равнины, которая представляет собой чередование параллельных отмерших береговых баров с обширными низменными заболоченными зонами. Таким образом, возраст невысоких песчаных пляжевых баров в направлении моря последовательно омолаживается. Описание грядово-ложбинных прибрежных равнин, их происхождения и эволюции содержится в работах Бирна, ле Роя и Райли, а также Гоулда и Мак-Фэрлана.

Если песка недостаточно для того, чтобы образовались береговые бары, накопленные осадки почти полностью представлены илами и алевритами частью морского, частью континентального происхождения. Последние могут циклически чередоваться, как это наблюдалось Уокером и Хармсом в верхнем девоне Центральной Пенсильвании, где указанные авторы описали около 25 таких циклов, названных ими «мотивами». Мощность их колеблется от 4 до 45 м.

Приливная равнина и приливные осадочные циклы. Некоторые прибрежные районы, в особенности эстуарии, в значительной степени подвержены влиянию приливных течений и представляют собой зоны, где перемещаются и накапливаются в основном пески. Такая деятельность приливов в особенности хорошо выражена в тех эстуариях, где они обладают большой силой и высокой скоростью. В таких условиях образуются песчаные тела приливного происхождения. Некоторые из них имеют линзообразную форму, другие характеризуются значительной протяженностью. Размер зерен, как правило, убывает вверх по разрезу; базальный же слой представлен обычно галечником. Характерна хорошо выраженная косая слоистость, образующая неправильные перистые текстуры типа «рыбьего скелета». Роза течений, построенная по данным азимутов косой слоистости, имеет характерный рисунок типа бантика.

Клейн считает, что многие ортокварциты были отложены в приливной обстановке и именно приливными течениями. Он приводит много примеров предполагаемого приливного осадконакопления древних кварцитов и постулирует приливный цикл с преобладающим уменьшением зернистости вверх по разрезу, напоминающий аллювиальный цикл с аналогичной тенденцией. На основании изучения скоплений с такой цикличностью он производил оценку масштаба и силы палеоприливов.