Введение
Геологическое отложение турбидитного потока.
Турбидит – это геологическое отложение турбидитного потока, представляющего собой тип смешанного жидкостного и осадочного гравитационного потока, ответственного за перенос огромных объемов кластического материала в глубоководные области океана.
Секвенирование
Турбидиты впервые были правильно описаны Арнольдом Х. Бумой (1962), который изучал глубоководные осадочные отложения и выделил характерные "интервалы постепенного уменьшения размера зерен" в глубоководных, мелкозернистых сланцах, что было аномалией, поскольку они начинались с галечно-валунных конгломератов и заканчивались сланцами. Это было аномально, потому что в глубоком океане исторически считалось, что не существует механизма, позволяющего тракционному потоку переносить и отлагать крупнозернистые осадки в абиссальные глубины. Циклы Бумы начинаются с эрозионного контакта грубого нижнего слоя – галечника и гравия в песчаной матрице, и переходят вверх через крупнозернистый, затем среднезернистый пластообразный песчаник; через песчаник с косой слоистостью; песчаник или алевристый песок с рябью и косой слоистостью, и, наконец, ламинарный алеврит и сланец. Эта вертикальная последовательность осадочных структур, слоистости и изменения литологии отражает сильные и ослабевающие потоки и соответствующие процессы осадконакопления. Полный цикл Бумы встречается редко, так как последующие потоки мутности могут размывать рыхлые верхние слои. В качестве альтернативы, вся последовательность может отсутствовать в зависимости от того, находится ли обнажение на краю лопасти потока мутности (где она может быть представлена тонким отложением) или выше центра отложения, проявляясь в виде эрозионного канала, заполненного мелким песком, переходящим в пелагический ил. В настоящее время признается, что вертикальная прогрессия осадочных структур, описанная Бумой, применима к турбидитам, отложенным потоками мутности низкой плотности. При увеличении концентрации песка в потоке столкновения зерен друг с другом в турбулентной суспензии создают дисперсионное давление, которое препятствует дальнейшему осаждению зерен. В результате в турбидитах, отложенных потоками мутности высокой плотности, развивается несколько иной набор осадочных структур. Этот набор структур известен как последовательность Лоу, которая является описательной классификацией, дополняющей, но не заменяющей последовательность Бумы.
Формирование
Турбидиты – это осадочные породы, переносимые и отлагаемые потоками плотности, а не потоками, обусловленными трением или волочением. Отличие заключается в том, что в обычном русле реки или ручья частицы горных пород переносятся за счет силы трения воды о частицу (известной как волочение). Вода должна двигаться с определенной скоростью, чтобы удерживать частицу во взвешенном состоянии и перемещать ее. Чем больше размер или плотность частицы по отношению к жидкости, в которой она движется, тем выше скорость воды, необходимая для ее удержания и транспортировки. Однако, поток плотности возникает, когда разжижение осадка в процессе транспортировки приводит к изменению плотности жидкости. Обычно этого достигают высокотурбулентными жидкостями с взвешенной нагрузкой из мелкозернистых частиц, образующих шлам. В этом случае более крупные обломки породы могут переноситься при скоростях воды, которые в противном случае были бы недостаточными, из-за меньшей разницы в плотности (то есть вода плюс осадок имеет более высокую плотность, чем вода, и поэтому ближе к плотности породы). Такое состояние встречается во многих средах, помимо глубоководных областей, где турбидиты особенно хорошо представлены. Лахары на склонах вулканов, оползни и пирокластические потоки создают ситуации, обусловленные потоками плотности, и, особенно в последнем случае, могут формировать последовательности, удивительно похожие на турбидиты. Турбидиты в осадочных отложениях могут встречаться как в карбонатных, так и в силикакластических последовательностях. Классические турбидиты низкой плотности характеризуются слоистой структурой, рябью течения, восходящими рябчатыми ламинациями, чередующимися слоями с пелагическими отложениями, отчетливыми изменениями фауны между турбидитом и местными пелагическими отложениями, следами на подошве, мощными осадочными последовательностями, регулярной слоистостью и отсутствием признаков мелководья. Высокоплотные турбидиты характеризуются иной вертикальной последовательностью осадочных структур. Отложения турбидитов обычно встречаются в предгорных впадинах.
Модели вентиляторов для подводных лодок
Модели подводных вееров часто основаны на концепциях "от источника к месту отложения" (S2S), связывающих области источника осадка и системы переноса осадка с конечными средами отложения турбидитов. Они призваны дать представление о взаимосвязях между различными геологическими процессами и системами турбидитовых вееров. Геологические процессы, влияющие на системы турбидитов, могут быть аллогенного или аутогенного происхождения, и модели подводных вееров разработаны для учета влияния этих процессов на наличие коллекторов, распределение коллекторов, морфологию и архитектуру турбидитовых отложений. К значительным аллогенным факторам относятся влияние колебаний уровня моря, региональных тектонических событий, типа поступления осадка, скорости поступления осадка и концентрации осадка. Существует около 26 моделей подводных вееров. Некоторые распространенные модели включают классическую модель с единым источником, модели, изображающие веера с присоединенными лопастями, модель веера с отделенными лопастями и модели подводных вееров, отражающие реакцию турбидитовых систем на различные размеры зерен и различные системы питания.
Важность
Турбидиты предоставляют возможность установить тектоническую и осадочную обстановку древних осадочных последовательностей, поскольку они обычно представляют собой глубоководные породы, сформировавшиеся в открытом море у зон конвергенции, и как правило, требуют наличия наклонного шельфа и какой-либо формы тектонической активности для инициирования обвальных потоков, основанных на разнице в плотности. Потоки плотности могут возникать в областях с интенсивным поступлением осадочного материала только из-за гравитационной неустойчивости. Турбидиты могут содержать высокоразрешаемую запись сейсмической активности, а также событий, связанных с наземными штормами и наводнениями, в зависимости от связи систем каньонов и русел с наземными источниками осадка. Турбидиты из озер и фьордов также имеют важное значение, поскольку они могут предоставить хронологические данные о частоте оползней и землетрясений, которые, вероятно, их вызвали, посредством датирования радиоуглеродным методом или по варвам, залегающим выше и ниже слоя турбидита.
Экономическое значение
Турбидитовые последовательности являются классическими вмещающими породами для золоторудных месторождений, ярким примером чего служат Бендиго и Балларат в штате Виктория, Австралия, где из залежей седловидных жил, расположенных в сланцевых последовательностях мощного кембрийско-ордовикского турбидитного комплекса, извлечено более 2600 тонн золота. Золотоносные месторождения протерозоя также известны в бассейнах турбидитов. Уплотненные накопления турбидитовых отложений со временем могут превращаться в нефтегазовые коллекторы, и нефтегазовая промышленность прилагает значительные усилия для прогнозирования местоположения, общей формы и внутренних характеристик этих осадочных тел с целью эффективной разработки месторождений и поиска новых запасов.