3. Скорости осадконакопления и методы их оценки

Скорости накопления осадков черезвычайно показательны, так как в обобщенном виде они дают информацию о климате, тектоническом ре- 190

Рис. 3.16. Схема осадочной дифференциации в вулканогенно-осадочном типе

литогенеза

жиме, геоморфологии, биопродуктивности и других процессах на Земле и в ее экзосфере.

С

шельф континёнт. океаническое склон дно

уществуют два способа количественной оценки скорости осадкона- копления: относительный и абсолютный. По первому способу скорость выражается в процентах или промилле, т.е. сотых или тысячных долях относительно суммы компонентов, принимаемой за 100%, или за 1000%_о. Таким образом, расчет ведется на осадок в целом. Хотя это привычный способ выражения содержания компонента в осадке, но он имеет сущест­венные недостатки при оценке накопления. Например, скорость проду­цирования планктоном известковых раковинок и их поступление на дно на шельфе и в центральной части бассейна одинаковы, но в осадке в пер­вом случае может быть всего 2%, а во втором — 98% извести (рис.3.17). Такое извращенное (как бы в 49 раз отличное по скорости осадконакопле- ние) представление о соотношении скоростей объясняется разбавляющей ролью других, например терригенных, компонентов: у берега их накап­ливается значительно больше, чем карбонатных, и последние теряются среди терригенных, сильно их разбавляющих. В действительности скоро­сть накопления и карбоната у берега значительно большая, чем в цент­ральной части бассейна, особенно в океане, но это выявляется другим ме­тодом — методом абсолютных масс.

Рис. 3.17. Соотношение накоп­ления терригенного силикатного вещества и извести на фациальном профиле от берега к центру океа­нов, демонстрирующее различия процентного (относительного) и аб­солютного (метода абсолютных масс) выражения содержания ком­понентов

Методом абсолютных масс, или способом выражения в “открытой системе”, впервые пользовался Н.М.Страхов, который превратил его в один из основных способов выявления закономерностей седиментации. Он широко используется А.П.Лисицыным и всеми морскими литолога- ми. Сущность метода заключается в оценке поступления за определен-

Рис. 3.18. Распределение абсолютных масс осадочного материала в Тихом океане для голоцена ( в г/см /1 ООО лет), по А.П. Лисицыну (1974):

1 — менее 0,05; 2 — от 0,05 до 0,2; 3 — от 0,2 до 0,5; 4 — от 0,5 до 2,0; 5 — более 2,0; 6 — полосы аномального осадконакопления близ хребтов; 7 — простира­ние основных хребтов на суше; 8 — границы водосбора океана; 9 — границы обла­стей бессточных и внутреннего стоков; 10 — области четвертичного оледенения; 11

• твердый сток рек, млн т

ное время (чаще всего за 1000 лет) на 1 см² дна моря осадка в граммах или в миллиметрах мощности, т.е. в абсолютных (а не относительных) величинах. Здесь, таким образом, исключается разбавляющее влияние других компонентов, которые осаждаются одновременно с данным и с ним интегрируется. А.П. Лисицын (1974, 1978, 1988), Ю.А. Богданов,

192

Рис. 3.19. Скорость осадкообразования в Мировом океане (мм/1000 лет):

/ — менее 1; 2 — от 1 до 10; 3 — от 10 до 30; 4 — от 30 до 100; 5 — более 100; 6

• данные отсутствуют

Е.М.Емельянов (1982 и др.) и другие океанологи строят карты изолиний абсолютных масс (рис. 3.18), показывающие распределение скоростей седиментации в целом и по отдельным компонентам (рис. 3.19, 3.20).

Скорости накопления осадков меняются от нулевых, когда на отдель­ных участках дна вообще не происходит седиментация (здесь развивают­ся элювиальные процессы), или даже отрицательных, когда происходит размыв осадков, до весьма высоких — 20 000 мм/год (шельф Бирмы) и больше. А.П.Лисицын предложил выражать эту скорость в единицах Бубнова (сокращенно Б), по имени немецкого геолога русского проис­хождения С.Н.Бубнова, много занимавшегося оценкой скоростей седи­ментации. 1 Б отвечает накоплению 1 мм осадка за 1000 лет.

Минимальные скорости — от 0,1-0,2 Б (0,1-0,2 мм/1000 лет) до 3-5 Б (3-5 мм/1000 лет) — приходятся на красные океанические глины. Диа­томовые и радиоляриевые илы накапливаются в 10-20 раз быстрее, а гло- бигериновые — в 20-300 раз быстрее (скорость их до 30-60 Б). Макси­мальные скорости отмечены в устьевых частях рек и прилегающих зонах морей и океанов: в Бенгальском (свыше 20 000 Б) и Персидском (5000 Б) заливах, устьях Ориноко, Миссисипи, Нигера (3000-10 000 Б), Куры (6000 Б) и т.д. Во внутренних морях скорости часто на 1-2 порядка выше океанических. В Черном море в прибрежной зоне обычны скорости в 100-400 Б (хотя в центре они близки к океаническим — 12-40 Б), а в Каспийском от 200-400 Б на восточном шельфе до 6000 Б — на западном и 200-400 Б в котловине Южного Каспия. В Средиземном море ско­рость накопления главным образом карбонатных осадков 40-200 Б, в Охотском (терригенные и диатомово-терригенные осадки) — от 25-30 до 100-500 Б у подножия континентального склона и в Южно-Куриль­ской котловине. На шельфе океанов скорости крайне неравномерны, на- 13-111 ’ 193

1 прибрежные и шельфовые, главным образом терригенные; 2 — коралловые; 3 — гемипелагические, преимущественно терригенные, а также вулканогенные и айсберговые; 4 — фораминиферовые и другие известковые; 5 — диатомовые; 6 — диа-

т

Рис. 3.20. Донные отложения Мирового океана (по А.П. Лисицыну, 1974):

омово-радиоляриевые, 7 — красная глина

пример в Атлантическом океане от 50 до 10 ООО Б (во впадинах и ловуш­ках). Седиментацию с большими (свыше 1000 Б) скоростями осадкона- копления А.П. Лисицын назвал лавинной. Термин двусмыслен, так как с ним более естественно связывается способ осадконакопления типа снеж­ных лавин, например турбидитовый.

Скорости накопления красных океанических глин и приустьевых зон тропических рек отличаются более чем на 6 порядков, что дает в руки литолога и тектониста хороший способ оценки климатического, геомор­фологического и тектонического факторов седиментации и восстановле­ния их для древних эпох.

Следует отличать разовые скорости накопления осадков, например мощности слоя, отложенного пеплопадом, турбидитом (до 1-2 м за не­сколько часов и больше), паводком реки, обвалом (до 100 м и более за минуту), штормовым прибоем (до 1-3 м за несколько дней), от суммар­ной, оцениваемой за длительные отрезки времени (тысячелетия — мил­лионы лет). Последняя всегда значительно меньшая. Объяснение — не только в сокращении толщины слоя при уплотнении и отжатии воды или при растворении, но главным образом во внутриформационных и синге- нетичных размывах.

Осадконакопление, несмотря на кажущуюся равномерность и посте­пенность, в действительности почти всегда неравномерно и прерывисто. Оно совершается пульсационно, и фазы накопления чередуются с более длительными перерывами, а часто и размывами. В результате такой пульсационности и спазматичности — от мелкой событийной (ливни, шторма, землетрясения) и сезонной — годовой до крупнопериодной (ве­ковой и более длительной) — образуются четко ограниченные поверхно­стями напластования слои-пласты, являющиеся как бы естественными квантами седиментации, нарезанными природой геологическими тела­ми. Эти тела группируются в многослои — естественные парагенезы, ча­ще всего предстающие как элементарные и более сложные циклиты. Анализ этих многослоев и отдельных слоев — основной и необходимый метод познания стадии осадконакопления за длительные периоды.