Введение

Регионы долгосрочного проседа́ния, создающие пространство для заполнения осадками, искусственные бассейны для улавливания осадочного материала.

Осадочные бассейны – это региональные депрессии земной коры, где произошло проседание и накопилась мощная последовательность осадков, сформировавшая крупное трехмерное тело осадочных пород. Они образуются, когда длительное проседание создает региональную депрессию, обеспечивающую вместилище для накопления осадков. На протяжении миллионов, десятков или сотен миллионов лет осаждение осадков, главным образом гравитационный перенос водорождённого эрозионного материала, приводит к заполнению депрессии. По мере погребения осадков они подвергаются возрастающему давлению и начинают процессы компактизации и литификации, превращающие их в осадочные породы. Осадочные бассейны формируются в результате деформации литосферы Земли в разнообразных геологических обстановках, обычно как следствие тектонической активности плит. Механизмы деформации коры, приводящие к проседанию и образованию осадочных бассейнов, включают утоньшение подстилающей коры; прогиб коры под воздействием осадочной, тектонической или вулканической нагрузки; или изменения в толщине или плотности подстилающей или прилегающей литосферы. После начала процесса формирования бассейна вес осадков, накапливающихся в бассейне, оказывает дополнительную нагрузку на подстилающую кору, что усиливает проседание и, таким образом, способствует развитию бассейна в результате изостазии. Внутриплатформенные бассейны, формирующиеся в пределах высокостабильных континентальных областей, имеют высокую вероятность сохранения. В отличие от них, осадочные бассейны, образованные на океанической коре, вероятно, будут уничтожены субдукцией. Континентальные окраины, образованные при создании новых океанических бассейнов, таких как Атлантический, в результате разрывов континентов, вероятно, будут существовать сотни миллионов лет, но могут сохраниться лишь частично при последующем закрытии этих океанических бассейнов в результате столкновения континентов.

Механика формирования

Осадочные бассейны формируются вследствие регионального опускания литосферы, главным образом под воздействием нескольких геодинамических процессов.

Литосферное растяжение

Если литосфера подвергается горизонтальному растяжению, вызванному такими механизмами, как рифтинг (связанный с расходящимися границами плит) или толчок хребта или притяжение зоны субдукции (связанными с конвергентными границами), считается, что эффект проявляется двояко. Нижняя, более горячая часть литосферы будет медленно "течь" от основной зоны растяжения, в то время как верхняя, более холодная и хрупкая кора будет склонна к образованию разломов (трещин) и трещин. Совместное действие этих двух механизмов приводит к оседанию земной поверхности в зоне растяжения, формируя географическую депрессию, которая затем часто заполняется водой и/или осадочными породами. (Аналогией может служить кусок резины, который истончается в середине при растяжении.) Примером бассейна, образованного в результате литосферного растяжения, является Северное море – также важное местонахождение значительных запасов углеводородов. Другой пример – область Бассейна и Хребта, охватывающая большую часть Невады и формирующая серию структур типа горст и грабенов. Тектоническое растяжение на расходящихся границах, где происходит континентальный рифтинг, может привести к образованию формирующегося океанического бассейна, который в дальнейшем может стать океаном или привести к прекращению активности рифтовой зоны. Другое проявление литосферного растяжения приводит к образованию океанических бассейнов с центральными хребтами. Красное море фактически является формирующимся океаном в тектоническом контексте. Устье Красного моря также представляет собой тектонический тройной пункт, где встречаются хребет Индийского океана, рифт Красного моря и рифт Восточной Африки. Это единственное место на планете, где такой тройной пункт в океанической коре обнажён на поверхности. Это обусловлено высокой тепловой плавучестью (термическим оседанием) этого пункта, а также локальной складчатой зоной морской коры, выполняющей роль плотины, сдерживающей воды Красного моря.

Литосферная флексия

Литосферный изгиб — еще один геодинамический механизм, способный вызывать региональное проседание, приводящее к образованию осадочного бассейна. При приложении нагрузки к литосфере она будет стремиться изгибаться подобно упругой пластине. Величина литосферного изгиба является функцией приложенной нагрузки и изгибной жесткости литосферы, а длина волны изгиба – функцией изгибной жесткости литосферной плиты. Сама изгибная жесткость зависит от минерального состава литосферы, ее теплового режима и эффективной упругой толщины. Исследование, включающее количественное моделирование динамических геологических процессов их развития, называется моделированием бассейнов. Осадочные породы, составляющие заполнение осадочных бассейнов, содержат наиболее полную историческую летопись эволюции земной поверхности с течением времени. Региональное изучение этих пород может служить основной базой для различных научных исследований, направленных на понимание и реконструкцию прошлого тектоники плит (палеотектоники), географии (палеогеографии), климата (палеоклиматологии), океанов (палеоокеанографии), сред обитания (палеоэкологии и палеобиогеографии). Анализ осадочных бассейнов, таким образом, является важной областью исследований как по чисто научным, так и по академическим причинам. Однако существуют и важные экономические стимулы для понимания процессов формирования и эволюции осадочных бассейнов, поскольку почти все мировые запасы ископаемого топлива образовались в осадочных бассейнах. Все эти перспективы на историю конкретного региона основаны на изучении крупного трехмерного тела осадочных пород, образовавшегося в результате заполнения одного или нескольких осадочных бассейнов с течением времени. Научные исследования стратиграфии и, в последние десятилетия, секвенс-стратиграфии сосредоточены на понимании трехмерной архитектуры, упаковки и слоистости этого тела осадочных пород как записи, формирующейся в результате осадочных процессов, действующих во времени под влиянием глобальных изменений уровня моря и региональной тектоники плит.

Геологическое изучение поверхности

Когда осадочные породы, формирующие заполнение осадочного бассейна, выходят на земную поверхность, для изучения осадочных бассейнов могут быть использованы традиционные методы полевой геологии, аэрофотосъемка и спутниковые изображения.

Геологическое изучение недр

Большая часть заполнения осадочного бассейна часто остаётся погребённой под поверхностью, нередко погружённой в океан, и поэтому не поддаётся непосредственному изучению. Акустическая съёмка с использованием сейсмического отражения, полученного в ходе сейсморазведки и исследуемого в рамках специализированной дисциплины – сейсмической стратиграфии, является основным методом понимания трёхмерной архитектуры заполнения бассейна посредством дистанционного зондирования. Непосредственное отбор образцов горных пород осуществляется посредством бурения скважин и извлечения керна и шлама. Это позволяет геологам непосредственно изучать небольшие образцы пород, а также, что очень важно, даёт возможность палеонтологам исследовать содержащиеся в них микроокаменелости (микропалеонтология). Во время бурения скважины также подвергаются исследованию путём опускания электронных приборов вдоль ствола скважины в процессе, известном как геофизические исследования скважин (каротаж). Геофизические исследования скважин, которые иногда справедливо называют геофизикой скважин, используют электромагнитные и радиоактивные свойства горных пород, окружающих скважину, а также их взаимодействие с буровым раствором, для создания непрерывного профиля пород вдоль ствола скважины, представленного в виде набора кривых. Сопоставление кривых каротажа из нескольких скважин позволяет изучать стратиграфию осадочного бассейна, особенно в сочетании с сейсмической стратиграфией.