Батиметрия осадков

Другие седиментологические критерии, используемые при оценке батиметрии, включают в себя: 1) формы на поверхности наслоения, от знаков ряби до песчаных волн; 2) литологические характеристики; 3) осадочный разрез. Некоторые из этих же признаков используются при выделении отложений приливов (гл. 3). Несмотря на то что многие осадочные текстуры и признаки направления течений описывались как в современных, так и в древних осадках и осадочных породах, значение многих из них для палеобатиметрий еще не исследовано.
В областях образования песчаных волн наряду с глубиной (самой по себе) большое значение имеют приливноотливные потоки и запас песчаного материала.

В геологической летописи крупные песчаные волны, повидимому, не распознаются вследствие редкой встречаемости (если они вообще имеются) достаточно крупных обнажений. Мощность крупномасштабной плоскопараллельной косой слоистости может быть связана с глубиной. Рейнек и Синг графически показали зависимость междy увеличением скорости течения и формами ложа.
Особый интерес приставляют так называемые текстуры «птичьего глаза», которые указывают на очень мелководные условия. Наличие текстур типа «птичьего глаза» обычно является единственным диагностическим признаком этих известняков, позволяющим отличить их от других.
Известно, что в настоящее время на литорали во многих местах формируются пляжевые породы . Известно, что из морской воды нормальной солености осаждаются только арагонит и высокомагнезиальный кальцит. Вследствие этого полностью морские пляжевые породы должны иметь арагонитовый или высокомагнезиальный кальцитовый цемент и не содержать низкомагнезиального кальцита, типичного для цемента, образовавшегося из пресных вод. Пляжные породы, которые формируются в зоне перемешивания пресной и соленой вод, будут иметь цемент смешанного типа.
Многие известняки геологического прошлого были образованы на глубинах в несколько сотен метров. Уилсон охарактеризовал глубоководные известняки как чисто известковые аргиллиты обычно темного цвета (изза неокисленного органического вещества) и тонкорасслоенные с миллиметровой толщиной слойков (изза отсутствия сверлильщиков).
Градационная слоистость является типичной для турбидитовых потоков.
Ооиды, формирующиеся в сверхсоленой или пресноводной обстановке, имеют, как правило, радиальные, а не концентрические (что типично для морских ооидов) кольца роста.
3. Глубина подводной части пляжа для древнего барьерного острова составляла 3—12 м, для дельт на кратоне она была равна 10—25 м и достигала 30—90 м в подводной части пляжа у дельт, приуроченных к осадочному бассейну.
Для того чтобы показать вероятную относительную глубину, характерные особенности дельт могут быть объединены.
На литоральные условия часто указывает любая комбинация признаков, которые позволяют предполагать осадконакопление при чередующихся отливах и приливах Для диагностики используются также некоторые типы знаков ряби, но мнение о свойственных им достоинствах следует составлять для каждого случая при долевых исследованиях.
Геохимические и минералогические критерии. Для оценки абсолютной глубины существуют лишь немногочисленные геохимические и минералогические критерии; ряд критериев используется для определения относительной глубины. Эти различные опытные методы включают в себя наблюдения над: 1) лавами, главным образом над размерами в них пустот; 2) железистыми минералами; 3) минеральными фазами, чувствительными к давлению; 4) некоторыми другими геохимическими тенденциями. 1. Среди геохимических критериев, вероятно, наиболее часто используемым показателем общего изменения батиметрии является лава, изливающаяся в океан. Уровень моря маркируется переходом от лавовых покровов к подушечным лавам и брекчиям. С увеличением глубины (давления) объем и диаметр отдельных пузырьков в краевых зонах закаливания подушечных базальтов уменьшаются, что приводит к увеличению плотности базальтов.
2. В некоторых местах существует градиент в последовательности железистых минералов, прослеживающийся на континентальном шельфе по направлению от берега к морю. У самого берега (0—10 м) может появляться детритовый гётит HFe02. При захоронении и уплотнении, если сохраняется высокий Eh (т. е. очень мало органического вещества), гётит дегидратируется и переходит в гематит Fe203. И наоборот, при высоком содержании органического вещества и в восстановительных условиях гётит будет исчезать, и наиболее распространенной разновидностью окажется пирит FeS,. Действительно, появление пирита в осадочных породах почти всегда свидетельствует о первоначальном присутствии органического вещества. Как показатель органического вещества пирит является очень хорошим «ископаемым».
Существует несколько общих геохимических тенденций, которые
ориентировочно связаны с увеличением глубины. Некоторые из них соответствуют изменениям в размерности осадков от грубых к тонким
(т. е. от песков к глинам) и поэтому могут быть связаны просто с типом осадка. Другие тенденции соответствуют такому зависящему
от глубины фактору, как температура.
Вследствие сложных взаимосвязей между некоторыми минералами, способами переноса, местными обстановками осадконакопления и скоростями и процессами диагенеза бинарные графики зависимости распространенности элементов или их концентрации от глубины могут запутывать основные взаимоотношения.
Некоторые дополнительные минералогические и геохимические тенденции, имеющие отношение к батиметрии, включают в себя следующее:
1. Для карбонатов на глубинах от 0 до 100 м по сравнению с карбонатами на глубинах порядка 3200 м Пилки и Блеквелдер сообщили о следующих тенденциях: количество низкомагнезиального кальцита увеличивается примерно от 35 до 95 %; количество арагонита уменьшается от 50 до 2%; количество высокомагнезиального кальцита уменьшается от 15 до 3 %. Отношение Ca/Mg увеличивается с глубиной и расстоянием от берега.
2. Концентрации некоторых рассеянных металлов изменяются с глубиной, и это изменение соответствует увеличению тонкозернистости осадков.
3. Любая связанная с температурой тенденция будет согласовываться с батиметрией. Например, изотопный состав кислорода для агерматипных кораллов соответствует температуре воды и, следовательно, глубине.
Биологические критерии являются наиболее точными и общими для оценки батиметрии. Четыре основных положения дают возможность использовать биологические данные для оценки батиметрии: 1) некоторые способы биохимической адаптации (например, способность к фотосинтезу) зависят от глубины (т. е. от света); 2) некоторые способы механической палеозойских глубоководных осадков принесет использование физических признаков изменения в пористости базальтов как функции глубины могут быть применены к их ископаемым предкам; 4) некоторые изменения в общих свойствах организмов, например их разнообразие или размеры, связываются с глубиной.
Относительная глубина устанавливается и очерчивается намного легче, чем абсолютная.
1. Выдающимся физическим или химическим свойством организмов, которое зависит от глубины, является предел фотосинтеза на глубине. Глубина проникновения света является функцией количества материала, взвешенного в воде, так что вблизи берега фотосинтез может быть ограничен верхними пятью метрами. Распознавание того, расположен ли ископаемый осадок внутри эйфотической зоны или ниже ее, считается наиболее важным выводом, который может быть сделан относительно глубины осадконакопления шельфовых отложений. Покрытые оболочкой водоросли, включающие в себя синезеленые (формирующие осадки, называемые строматолитами) и пурпурные водоросли (образующие камнеподобные инкрустации, называемые родолитами), обычно свидетельствуют об условиях in situ. Многие из зеленых иодорослей разрушаются при отмирании, что приводит к накоплению огромных объемов известковых осадков, часть которых переносится на большие глубины и устанавливается в стратиграфических разрезах с градационными слоями и турбидитами.
2. Некоторые виды механической адаптации, выражающиеся в изменении структурной поддержки организма, могут быть обусловлены глубиной (т. е. давлением).
3. Для ископаемых видов или родов с живущими ныне поколениями можно часто определить интервал глубин обитания ископаемого сообщества. Однако на больших глубинах планктонные виды могут заметно растворяться, растворимость известковых бентосных видов несколько меньше, а песчанистые бентосные формы вообще не растворяются. Глубоководные осадки, содержащие только агглютинированные раковины, свидетельствуют о том, что глубина осадконакопления превышала региональный уровень компенсации карбоната кальция.
Возможная причина ограничения вида:
Строматолиты: до глубины 100 м ниже уровня моря Следы сверления от водорослей: вероятно, меньше 20 м;
Известковые водоросли: распределение по глубине Рецептакулиты: если эти ископаемые являются дазикладовыми водорослями, то они не могут встречаться на глубине больше 12 м.
Фораминиферы: внутри вида толщина стенки увеличивается, когда для формы предполагается большая глубина обитания (>500 м) Фораминиферы: шельфовые моря нормальной солености имеют значительно большее разнообразие видов по сравнению с гипосолеными или гиперсолеными шельфовыми морями. Распространенность современных бентосных и планктонных фораминифер уменьшается с глубиной.
Для фораминифер отряда Uvigerina скульптура изменяется с глубиной: от струйчатой (100—200 м) к ребристой (200—1500 м), шиповатой (1500—2000 м) и сосочковой (20005000 м) .
Распространенность спиральных цефалопод по вертикали ограничивается глубиной менее 10 м. Норы ракообразных: прибрежные типы. Цветовая окраска наиболее распространена для мелководных видов.
На мелководье животные выкапывают вертикальные норы, в которых они прячутся при отливах. На больших глубинах более обычны горизонтальные норы, что связано с жизнедеятельностью, обусловленной добыванием пищи; на различных глубинах наблюдаются разные виды и типы нор.
4. Установлено, что для верхнего ордовика и нижнего силура количество разновидностей брахиопод увеличивается с удалением от берега; параллельно с этим происходит увеличение глубины в направлении к краю шельфа.
Общие модели батиметрии. Типа моделей осадконакопления на континентальных шельфах: 1) модель эпиконтинентального моря и 2) модель краевого моря.
1. Очень мелководная прибрежная зона с «низким энергетическим уровнем» охватывает полосу шириной в «сотню миль»; мористее за ней следует пояс с «высоким энергетическим уровнем» шириной в «десятки миль», переходящий далее в зону с «низким энергетическим уровнем» шириной в «сотни миль». Предполагается, что такое эпиконтинентальное море могло иметь ширину от 600 до 1000 км и протягивалось параллельно континентальной окраине по меньшей мере на такое же расстояние.
2. Модель краевых морей представить значительно легче, чем модель эпиконтинентальных морей, поскольку существуют их многочисленные современные аналоги. Средняя ширина современного внутреннего континентального шельфа (глубина от 0 до 65 м) составляет 16 км, а ширина 68% всех континентальных шельфов колеблется от 3 до 80 км. Внешний шельф, глубина которого составляет от 65 до 130 м, имеет в среднем ширину 50 км. Вследствие этого общее среднее расстояние от побережья до перегиба шельфа равно в настоящее время приблизительно 70 км. Между шельфом и сушей, конечно, существует литоральная область, но она не может иметь большую' протяженность.
Единственные палеобатиметрические заключения, которые обычно можно сделать, относятся к установлению 1) побережья, 2) эйфотической зоны (0—30 м) и 3) глубины срединноокеанического хребта С2"2600 м). Два типа континентальных шельфов, которые наиболее интересны для осадочной геологии, относятся к краевым и эпиконтинентальным морям. Эти две обстановки предусматривают весьма различные модели батиметрических зависимостей.