Стратификационные перерывы

Для геологов, изучающих осадочный чехол континентов, наличие перерывов в разрезах — дело привычное, а неполнота геологической летописи стала даже одним из ведущих принципов теоретической стратиграфии. Перерывы расклассифицированы и различаются главным образом по характеру контакта. Ho всегда это именно перерывы, а их длительность зачастую исчисляется сотнями миллионов лет. В таких случаях принято считать, что все это время ранее отложенные осадки размывались. Ho то, что когда-то в период их накопления в бассейне седиментации разрез был непрерывен, сомнений не вызывало. Частично по этой причине возлагались большие надежды на глубоководное бурение в океанах, поскольку оно давало возможность (так думали) изучить непрерывную летопись осадков в продолжение двух геологических эр.
Однако этим надеждам не суждено было оправдаться. Одним из важнейших открытий глубоководного бурения явилось обнаружение многочисленных перерывов в осадочном чехле океанов. Стало ясно, в частности, что принимавшаяся ранее многими геологами средняя скорость образования различных видов карбонатных и особенно терригенных отложений не соответствует действительным темпам аккумуляции, которая носит импульсивный характер и всегда выше расчетной. Одной из фундаментальных проблем седиментологии, таким образом, стала разработка общего подхода к расшифровке процессов активной седиментации и перерывов в ходе этого процесса, их соотношение в разрезах разного генезиса, связь с циклическим характером седиментогенеза. То, что до реализации проекта ДЖОИДЕС (JOIDES) выглядело как негативные аргументы против утверждения о прогрессивном росте скоростей осадконакопления в ходе фанерозойской истории Земли, получило надежную доказательную основу и зафиксировано в подавляющем большинстве кернов глубоководных скважин. Установлено, в частности, что перерывы характерны для всех зон океанского седимснтогенеза: от шельфа, что вполне естественно, до абиссальных глубин, где обнаружение перерывов явилось настоящей сенсацией. Причем длительность подобных перерывов даже на глубинах свыше 5 км достигала десятков миллионов лет, они синхронно прослеживались в нескольких океанах. Таким образом, накопленный в итоге материал по геологии океанов позволил сделать твердый вывод, что даже в пелагических областях непрерывное осадконакопление — скорее исключение, чем правило. Более того, А.П. Лисицын на материале карт распределения осадочного покрова в современных океанах сделал вывод еще более жесткий: осадки накапливаются только на 30—50 % поверхности океанического дна, а на остальной площади размываются.
По масштабу перерывы в океанской седиментации подразделяют на глобальные, прослеживаемые в синхроничных отложениях во всех океанах; региональные, характерные для какого-то одного океана, и локальные, отмеченные только в пределах единичного осадочного бассейна. При этом принято считать, что глобальные перерывы служат индикаторами крупных горизонтальных перемещений континентов, перестройки центров спрединга и активного роста срединно-океанических хребтов; региональные явились следствием вертикальных движений отдельных крупных блоков земной коры в соответствии с механизмом внутри плитного тектогенеза, а локальные связываются в целом с тем же механизмом, способствующим скучиванию литосферы и соответственно поднятию отдельных глыб в ложе океана с перестройкой контуров осадочного бассейна. На региональные и локальные перерывы влияют и климатические факторы, и овстатические колебания уровня океана, следствием которых являются, в частности, перестройка основной системы придонных течений и усиление гидродинамической активности глубинных океанских вод.
По длительности проявления перерывы делят на краткие (до 1 млн лет), средние (до 10 млн лет) и крупные (свыше 10 млн лет). Статистика их появления в кернах глубоководных скважин уже достаточно хорошо изучена.
Наконец, существует и простая генетическая классификация перерывов. Они являются следствием либо эрозии, либо ненакопления осадков.
Обратимся к фактам. Пространственное и хронологическое распределение перерывов в океанах по материалам глубоководного бурения впервые обобщил Г. Myp с соавторами. В результате этого исследования было установлено, что пик числа перерывов соответствует границе мела и палеогена. Это — глобальные перерывы, появление которых, вероятно, связано с быстрым раскрытием Атлантики и с закрытием свободного водообмена между Северным Ледовитым и Тихим океанами. Второй пик перерывов совпадает с границей эоцена и олигоцена и связан с раскрытием Тасманова моря. В то же время отмечено и большое число региональных перерывов. Так, в Атлантическом и Индийском океанах максимальное число перерывов в седиментации имело место 15 млн лет назад, но в это же время в восточной части Тихого океана и в Южном океане число их минимально. Таким образом, значительная часть перерывов в разных океанах не совпадает по времени, хотя несколько крупных из них носят практически глобальный характер.
Следует все же заметить, что устанавливать принадлежность перерывов к внутри- и межформационным типам только на основании их продолжительности, вероятно, нельзя, поскольку перерыв даже в 10 млн лет свидетельствует о значительной перестройке системы седиментации, следствием которой чаще всего является смена генетически взаимосвязанных комплексов фаций, что в свою очередь предопределяет появление в разрезе осадочного бассейна новой индикационной формации.
Дж.П. Кеннетт пришел к выводу, что в доолигоценовое время выпадает более 50 % стратиграфического объема разреза, а в раннепалеоценовое — даже до 90 %. Причем наиболее часто фиксируемая в скважинах глубоководного бурения длительность перерывов — примерно 4 млн лет, а наиболее крупные (по длительности) перерывы приурочены к разрезам палеогена. Если соотнести число скважин, вскрывших перерыв, к общему числу пробуренных, прошедших отложения конкретной системы, то окажется, что в пределах палеогеновой системы крупные перерывы (отдел и более) составляют 43—47, а в четвертичном периоде — всего 13,1 %. В палеогене максимальное число перерывов приходится на палеоцен (65 %) и олигоцен (64 %). Причем интересно, что в Атлантическом океане в это же время отмечены перерывы средней и малой продолжительности (их более 40 %). Все это можно объяснить тем, что именно на палеогеновый период приходится наиболее высокое стояние уровня океана (см. рис. 1.2). В это время осадки накапливались преимущественно в пределах первого пояса лавинной седиментации и в пелагиаль практически не проникали. В миоцене, напротив, уровень океана резко снизился (до —150 м), существенно изменились климатические условия, усилилась система придонной циркуляции. Поэтому, хотя в миоцене и отмечается значительное число перерывов, в целом их все же меньше, чем в разрезах палеогена.
Перерывы в осадочных разрезах маркируются поверхностями несогласия. Причем в литогеодинамическом анализе осадочных бассейнов на первый план выступают стратиграфические несогласия, а тектонические и угловые, столь характерные для складчатых областей континентов, чаще всего являются следствием изменения геодинамической обстановки, а потому их принадлежность к осадочной истории конкретного бассейна требует специального обоснования и особо тщательного регионального геодинамического анализа.
Чисто эмпирическим путем установлено, что максимальное число стратиграфических несогласий в разрезах осадочных бассейнов соответствует минимумам на кривой глобального колебания уровня океана. Это наиболее наглядно и статистически достоверно подтверждается в бассейнах первого глобального уровня лавинной седиментации и в осадочном чехле внутриплитных бассейнов. Столь же сильно колебания уровня (особенно крупноамплитудные) сказываются и на осадочной системе второго и третьего уровней лавинной седиментации, т. е. в бассейнах подводных конусов выноса (ПКВ) в основании континентального склона, в глубоководных желобах и даже в пределах абиссальных равнин океана. Только если эвстатические колебания уровня в пределах первого глобального пояса лавинной седиментации выражаются четко фиксируемыми в разрезе стратиграфическими несогласиями, то в бассейнах второго, а тем более третьего уровней сами несогласия, если и отмечаются, причинами их являются не перерыв в осадконакоплении, а резкое сокращение скорости осадочного процесса и значительное влияние инъективного циклоседиментогенеза на осадочную систему, т. е. увеличение доли турбидитов и их многочисленных генетических разновидностей.
Интересна еще одна закономерность, фиксируемая во всех океанах; чем меньше скорость накопления осадков, тем большее число мелких стратификационных перерывов в них отмечается. Это на первый взгляд странное обобщение достаточно убедительно объясняется, если опереться на физическую сторону седиментологических процессов. Действительно, чем меньше скорость накопления осадков, например красных глин абиссальных глубин океана, тем более чутко реагирует этот процесс на малейшие отклонения внешних факторов, воздействующих на систему седиментации: колебание температуры, скорости придонных течений и т. п. Одним словом, достаточно ничтожных вариаций характеристик среды, чтобы накопление осадка на некоторое время практически прекратилось. И наоборот, в зоне континентального мелководья, особенно в местах впадения в океан крупных рек (первый пояс лавинной седиментации), перерывы в накоплении осадков (если не принимать в расчет локальных межслоевых размывов) значительно более редки. Объясняется это тем же: чтобы прервать такой энергично протекающий процесс, необходимы кардинальные изменения внешних условий, которые случаются нечасто и вызываются прежде всего, как уже отмечалось, эвстатическими понижениями уровня океана. При этом зона мелководья вместе с прилегающей сушей становится областью размыва ранее накопленных осадков, поэтому в геологической летописи осадки первого пояса лавинной седиментации практически не сохраняются, а вся масса выносимой реками кластической взвеси эпизодически по подводящим каньонам сбрасывается вниз по континентальному склону и уже там закрепляется в разрезе в виде расслоенных толщ турбидитов: проксимальных и дистальных. И поскольку этот процесс протекает геологически мгновенно, но реализуется сравнительно редко (один раз в тысячи и десятки тысяч лет), поэтому между отдельными циклами турбидитов фиксируются слойки пелагической глины (инъективно-хроногенный седиментогенез) и создается иллюзия равномерно протекающего процесса накопления осадков, хотя именно тонкие слойки глин, расслаивающих турбидиты, и определяют истинное время накопления всей толщи, а сами тела турбидитов только «заполняют паузы» в этом крайне вяло протекающем процессе.
Итак, перерывы, фиксируемые во множестве даже в фаунистически хорошо охарактеризованных разрезах, свидетельствуют о том, что система седиментации, регулирующая процессы накопления и размыва осадочных комплексов в бассейне, функционирует импульсивно. И чтобы понять механизм образования индикационных рядов осадочных формаций в каждом геодинамическом типе осадочного бассейна, необходимо связать геодинамическую историю этого бассейна со специфическими особенностями данной конкретной осадочной системы: колебаниями уровня моря, влиянием климатического фактора, режимами циклоседиментогенеза и т. д. Что же касается интерпретации перерывов в осадконакоплении (стратиграфических несогласий), то это не что иное, как формации — перерывы или, как их назвал П.В. Флоренский, формации — фантомы. Их необходимо учитывать, чтобы связать воедино процессы, ответственные как за накопление осадков, так и за их размыв, поскольку, не зная взаимодействия этих разнонаправленных процессов в отдельные отрезки времени, невозможно построить и седиментологические модели, из которых бы выводились теоретически обоснованные индикационные ряды осадочных формаций для каждого геодинамического типа осадочного бассейна.