Обстановки осадконакопления

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ 
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

Федеральное государственное автономное образовательное  
учреждение высшего профессионального образования

«ЮЖНЫЙ  ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

 

Геолого-географический факультет

 

 

Герасюк Виктория Сергеевна

 

 

Тема: «Обстановки осадконакопления »

 
студентки 2 курса 4 группы

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                 Ростов-на-Дону – 2012

 

По определению Н. М. Страхова осадконакопление – это закономерно развивающийся историко-геологический процесс. В самом общем виде образование осадочных пород (литогенез) происходит по схеме: мобилизация вещества при выветривании – перенос осадочного материала с частичным отложением на путях переноса – поступление осадков в конечные водоемы стока и их осаждение – преобразование осадков в породы и их последующие изменения, в том числе выветривание. Получается своего рода замкнутый цикл – круговорот осадочного вещества в природе. Однако данная схема существенно зависит от физико-географических, тектонических, химических, биологических условий, в которых происходит осадкообразование. Комплекс условий, в которых накапливаются осадки, характеризует обстановку осадконакопления. Обстановка осадконакопления непостоянна во времени и изменяется в соответствии с изменением определяющих ее условий. Осадки реагируют на всякую разницу в обстановке.

 

Обстановки осадконакопления выделяются и характеризуются на основании различных принципов. Так У. Х. Твенхофел подразделяет их на 2 главных отдела: континентальный и морской с последующим более дробным выделением пустынной, речной обстановок, обстановки предгорий и др. Л. В. Пустовалов разделял этот же подход, но обратил особое внимание на физико-химические факторы, регулирующие седиментацию, и определяющие особенности, закономерности механической, коллоидной и химической дифференциации вещества, в том числе с образованием полезных ископаемых. В настоящее время принято выделять три основных группы обстановок или три области осадконакопления: море, континент и краевая, переходная от морских к континентальным условиям область. Каждая область включает несколько обстановок с характерными для нее ассоциациями пород.

 

Область морского осадконакопления включает как относительно мелководные, так и глубоководные морские бассейны: неритовые (мелководные), батиальные (промежуточные), абиссальные (глубоководные) обстановки, переходящие одна в другую. Здесь же выделяется обстановка морских ледников. Представления об областях и обстановках осадконакопления лежат в основе генетического анализа осадочных горных пород.

 

Область континентального осадконакопления включает обстановки предгорных и равнинных долин, ледниковую, пустынную, пещерные и др.

 

Переходная область объединяет береговые, дельтовые, лагунные обстановки.

 

 

 

В. И. Попов, развивая представления  Д. В. Наливкина, провел увязку трех областей осадконакопления со строением континентальных  окраин материков, к которым примыкают  глубоководные равнины. Обстановки континентальной ступени включают отложения склонов и предгорных равнин, сменяющиеся обстановками переходной области, расположенной на сопряжении предгорной равнины и морской  акватории. Это дюны, подводная и  надводная дельта реки, стекающей  с горного поднятия. Соответственно морские обстановки включают область  шельфа с накоплениями прибрежных мелководных  осадков, известняковыми рифами, отложения  континентального склона и подводной  равнины, в которую переходит  континентальный склон.

 

Обстановки осадконакопления определяются действием группы факторов, контролирующих седиментацию.

 

Область морского осадконакопления

Органическая жизнь в  областях морского осадконакопления

Морские бассейны богаты органической жизнью. Общее число видов организмов в морях и океанах достигает 17 тысяч. Различные виды организмов расселены во всей толще морской  и океанической воды от поверхности  до дна глубоких океанических впадин, образуя биологические зоны обитания. Есть организмы, расселенные на морском дне или вблизи нег, ведущие прикрепленный или подвижный донный образ жизни. В совокупности их называют бентос, в отличие от организмов пелагиальных, населяющих толщу воды. В свою очередь пелагиальные формы подразделяются на две группы: активно плавающие – нектон и перемещаемые движением массы воды – планктон (пассивно плавающие). Нектон это рыбы, ластоногие, китообразные, головоногие моллюски. К планктону относятся одноклеточные водоросли, простейшие, мелкие рачки, медузы, личинки многих беспозвоночных. Среда обитания планктона – верхние слои воды, освещенные солнцем. Плотность заселения планктоном в прибрежных водах составляет сотни граммов на кубический метр.

 

Факторы, контролирующие морское осадконакопление

К факторам, контролирующим ход и определяющим результаты осадконакопления в морских и океанических бассейнах, относятся климат, соленость воды, глубина бассейна, газовый режим, наличие и характер течений, биологическая  активность.

 

Климат по соотношению количества атмосферных осадков и интенсивности испарения подразделяется на 3 типа: аридный, гумидный и ледовый (нивальный). По температурному режиму: тропический, умеренный, холодный, бореальный (снежный).

 

 В гумидных областях температура поверхностного слоя воды от +28°С (экватор) и +2°С у дна. В полярных областях придонная вода имеет температуру от 0 до -2°С.

В наиболее общих чертах влияние климата на осадконакопление проявляется следующим образом. В бассейнах, расположенных в  зонах аридного климата, доминирует хемогенное осаждение. В бассейнах  гумидных климатических зон, в тропиках широко развито биогенное осадконакопление с участием многочисленных форм живых организмов и растений. Для гумидных зон с умеренным и ледовым климатом характерно гравитационное осаждение и преобладание кластогенных осадков.

 

Области тропического климата, с годовым количеством осадков  не менее 750 мм, занимают около 36% земной поверхности. Области аридного (сухого) климата, умеренного, жаркого, холодного  преобладают на поверхности материков, занимая почти половину площади. Годовое количество осадков в этих областях составляет 100 – 200 мм/год и менее. Зоны холодного арктического климата со средней годовой температурой ниже -10С имеют подчиненное значение и составляют порядка 7% поверхности Земли. В истории Земли в различные отрезки геологического времени, климатические условия не были одинаковыми и закономерно менялись во времени. Климат определяет тип, интенсивность выветривания, т.е. в существенной мере влияет на процесс образования осадочного материала, пути и способы его транспортировки, особенности отложения.

 

Более резко влияние климата  сказывается на хемогенном и биогенном  осадконакоплении, на образовании полезных ископаемых.

 

Во влажном, преимущественно  тропическом поясе, сформировались осадочные железные и марганцевые  руды. В бассейнах аридных зон  накопились соленосные толщи. В теплых морях сформировались залежи фосфоритов, а в пределах гумидных зон возникли угленосные толщи.

 

Климатические обстановки влияют на развитие органического мира. Установлено  увеличение видового разнообразия таких  групп как моллюски, кораллы при  переходе от областей холодного климата  к тропическим. Например, в теплых водах Мексиканского залива живет 1500 видов живых организмов, а в водах северного Баренцева моря всего 200.

 

Температура, как важный показатель климата, является существенным фактором, определяющим бассейновое  осадконакопление, а особенности  ее воздействия на сформированную породу служат одним из критериев климатических  палеореконструкций. Температуры влияют на растворимость многих солей и газов. Например, понижение температуры сильно повышает растворимость углекислого газа, а следовательно карбонатов и бикарбонатов. Карбонат раковин при низких температурах обогащается оксидом магния, а аутигенные плагиоклазы представлены почти чистым альбитом. Температуры воздействуют на изотопный состав кислорода O16 – O18 в кислородных соединениях.

 

Соленость бассейнов характеризуется составом и содержанием растворенных веществ. По степени солености бассейны делятся на 3 основных типа:

 

• бассейны с нормальной соленостью (океан), с общей концентрацией солей в воде бассейна 35 ± 2‰;
• бассейны осолоненные, в которых вода имеет минерализацию более 37‰ (Красное море);
• бассейны опресненные с содержанием солей 18-22‰ (Черное море).

Внутриконтинентальные морские  водоемы характеризуются аномальной соленостью, зависящей в основном от климатических условий. В областях аридного климата водная масса бассейна может иметь повышенную соленость, вплоть до образования рассолов (Мертвое  море). В поясе влажного гумидного климата вода в таких водоемах отличается пониженной соленостью (опресненный бассейн).

Определенной изменчивости подвержен состав и содержание солей  в океанической воде. Например, в  полярных районах вода Тихого океана имеет несколько пониженную соленость 30-32‰, а в зоне пассатов она повышена до 37-38‰.

Соленость оказывает влияние  на минеральный состав аутигенной составляющей осадка. В бассейнах с нормальной соленостью образуются кальцит, глауконит, фосфорит, в осолоняющихся водоемах осаждается доломит и затем эвапориты – гипс, ангидрит, галит, сильвин и др.

 

Степень солености сказывается  на развитии органического мира и  его видовом составе. Большинство  морских беспозвоночных (стеногалинные  формы) живут в воде с нормальной соленостью: кораллы, иглокожие, многие брахиоподы, фораминиферы, головоногие. Некоторые моллюски, гастроподы, остракоды, сине-зеленые водоросли могут обитать в бассейнах с аномальной соленостью. Это так называемые эвригалинные формы.

 

При высоких концентрациях  солей представители флоры и  фауны встречаются редко, вплоть до полного исчезновения. Сопоставление  разнообразия органического мира с  соленостью вод устанавливает зависимость  между этими двумя характеристиками. Часть организмов не может приспособиться к изменению солености. Из данных, обобщенных в таблице, четко видно, что максимальный расцвет представителей класса моллюсков происходит в морских  бассейнах с нормальной соленостью. Опреснение воды не способствует увеличению видового разнообразия, что можно  проследить на примере числа видов  пелеципод в различных подразделениях Балтийского моря.

Соленость отражается также  на появлении в составе различных  микрокомпонентов и влияет на изотопный  состав вещества раковин.

 

Газовый режим водных бассейнов определяется наличием в воде растворенных газов, таких как азот, кислород, углекислый и углеводородные газы, сероводород. Растворимость газов лимитируется минерализацией, температурой и давлением. Присутствие газовых составляющих отражается на значениях окислительно-восстановительного потенциала, условиях кислотности-щелочности, а также сказывается существенно на хемогенном, биогенном осадкообразовании и на последующих процессах диагенеза.

 

Содержания газов в  морских и океанических водах  обычно невысоки. Так, кислород отмечается в количествах 4-5 см3/л до 7 см3/л, обеспечивает поддержание органической жизни. Углекислый газ содержится в морской воде в зависимости от температуры: в  количестве 53,3 мг/л при температуре 1,4-3,2⁰С, 35,88 мг/л – при температуре 25-28⁰С. Растворимость углекислого газа возрастает с глубиной из-за роста давления и понижения температуры.

 

В полузамкнутых водоемах может наблюдаться необычное  распределение газов. В Черном море до глубины порядка 200 м поверхностные  воды обогащены кислородом, опресненные  с минерализацией 18‰. Ниже отметки 200 м воды более тяжелые с соленостью 22,3 до 35‰ бескислородные, но с повышенным содержанием сероводорода. Сероводородное заражение вызывает подавление бентоса и создает резко восстановительную среду, продуцируя сульфиды железа, других минералов и способствуя захоронению органического вещества.

 

Глубина бассейна оказывает  влияние на распределение гранулометрических типов осадков, т.е. осадков с различным  размером зерен, на развитие, видовой  состав и количество бентоса.

 

Существует определенная зональность в распределении  обломочных частиц на площади бассейна. У берега скапливается грубозернистый материал, сменяясь по мере удаления вглубь бассейна тонкозернистым. Выделяется так называемая «иловая линия», которая разделяет поле песчано-алевритовых осадков прибрежной зоны и поле илистых осадков на удалении от побережья. В открытых краевых мелководных морях эта линия проходит на глубинах 200 м, во внутриконтинентальных морях (Каспийское, Аральское) – на меньшей глубине, порядка 20-30 м. Характерно распределение в зависимости от глубины, океанических карбонатных осадков. На мелководье развиваются рифовые постройки и терригенно-карбонатные илы, из которых при диагенезе образуются мергели. С возрастанием глубин от 1 до 4 км осаждаются известковые илы, и с глубины около 4 км появляются глубоководные глинистые илы.

 

Индикатором глубины бассейна служит также фауна. Зеленые, сине-зеленые  водоросли, багрянки, известковые губки, кораллы и представители некоторых  других групп обитают на небольших  глубинах, в мелководных частях бассейна. Здесь больше питательных веществ, воды хорошо перемешиваются, благодаря  высокой подвижности среды, лучше  прогреваются, в них много кислорода, необходимая для фотосинтеза  степень освещенности.