Результаты глубоководного бурения в окраинных бассейнах запдной части Тихого океана

В рейсах 59 и 60 был выполнен разрез с востока на запад через Марианскую дугу, задуговый бассейн, остаточную дугу (Западно-Марианский хребет), неактивный задуговый бассейн Парессе-Вела и остаточную дугу – хребет Кюсю-Палау.

С запада на восток в сторону активной Марианской дуги окраинные бассейны и остаточные дуги становятся последовательно моложе. Каждый бассейн образовался в результате расщепления дуги и претерпел задуговый спрединг.

Скважина 445 (54 км к востоку от оси спрединга Марианского трога) вскрыла вулканокластический щлейф Марианской островной дуги. Разрез снизу вверх включает:

· Базальная пачка туффитовых глин, писчего мела и туфов.

· 73-х метровая толща вулканического песка и гравия отложенная гравитационными потоками высокой плотности возникшими на вулканической дуге.

· Туффитово-глинистые и нанофоссилиевые илы с прослоями псамитового витрокластического пепла.

Отложение происходило в мелководной или субаэральной обстановке.

       Скважина 456 ( пробурена западнее). На глубине 134 м вошла в базальты фундамента. Базальты метаморфизованы в зеленосланцевой фации, несут признаки гидротермальных изменений при температуре выше 200°. Нижняя часть осадочной толщи была отложена быстро, при участии вулканических турбидитов, выще продукты отложений пеплопадов, кремнистые илы.

       В скважине 450 (бассейн Паресе-Вела) обнаружены базальты, внедрившиеся в неконсолидированные осадки, выше залегает 257 метрова толща витрокластических туфов и туфоконгломератов. В ней наблюдаются параллельная и косая слоистость, рябь, вмятины нагрузки, нормальная и обратная градационность, указывающая на отложение из гравитационных потоков, возможно, при участии перемыва придонными течениями. Выше залегает 57 метровый слой пелагических глин указывающих на затухание вулканической деятельности. В итоге разрез скважины 450 отражает:

1) первоначальное формирование коры задугового бассейна;

2) привнос вулканокластического материала с дуги с образованием шлейфа у основания склона с одновременным расширением бассейна;

3)  затухание островодужного вулканизма (переслаивание пелагических глин с вулканокластикой);

4)  прекращение островодужного вулканизма и опускание дна бассейна (пелагические бескарбонатные глины).

В целом, данные бурения указывают на определяющую роль цикличных вулканотектонических процессов в контроле над осадконакоплением.

       Вулканогенные осадки бассейна Гренада. Бассйейн Гренада протягивается в субмеридиональном направлении и лежит между Малой Антильской островной дугой на востоке и небольшим подводным хребтом Авес на западе, отделяющим этот бассейн от Венесуэльской котловины. Мощность осадков составляет 4.2 км, они залегают на коре океанического типа, образовавшейся в результате задугового спрединга. возраст бассейна 40 млн.лет. Подводный хребет Авес представляет собой остаточную дугу.

       В осадочной толще бассейна встречено большое количество мощных (до 4.5м) грубозернистых (обломки пемзы до 6.5 см ) пирокластических и эпикластических отложений гравитационных потоков, переслаивающихся с гемипелагическими глинами. Наиболее широко распространены вулканогенные турбидиты, самые мощные грубозернистые слои отложены грязекаменными потоками.

       Литологический состав турбидитов очень разнообразен: обломки пемзы, осколки стекла, угловатые обломки кристаллов и литокласты. Встречается хорошо окатанный кристаллокластический и литокластический материал и переотложенный биогенный детрит. Различная форма обломков – угловатая и окатанная, связана с поступлением материала отдельных извержений и с размывом ранее существовавших пирокластических отложений и лавовых потоков.

       Отложения грязекаменных потоков имеют хаотический облик, содержат обломки пемзы до 6.5 см, погружённые в тонкозернистый наполнитель.

       Стратиграфия колонок бассейна Гренада показывает, что гемипелагическая седиментация периодически нарушалась внезапным привносом пирокластического и эпикластического материала различными гравитационными потоками. Пирокластический материал поступал из субаэральных извержений на островах Гваделупа, Доминика, Санта-Лусия, Сент-Винсент.

       Некоторые авторы полагают, что фации вулканокластического шлейфа сходны с фациями подводных конусов выноса (фенов). Подводные фены подразделяются на три части (рис.14) - верхний фен (один глубоководный канал с прирусловыми валами соединённый с подводным каньоном); средний фен – сочетание мигрирующих лопастей; нижний фен переходящий в абиссальную равнину дна котловины. В отложениях фенов выделяют пять фаций осадков.

1. Грубозернистые отложения грязекаменных потоков и слои конгломератов распространены в области питающего канала верхнего фена.

2. Вниз по склону в главном канале эти отложения постепенно сменяются конгломератами с градационной или градационно-слоистой структурой.

3. На склонах валов отлагаются тонкослоистые турбидиты.

4. В области среднего фена массивные и галечные песчаники образуют линзовидные тела. Тонкозернистый материал вымывается мигрирующими каналами.

5. В области нижнего фена отлагаются гемипелагические и пелагические осадки переслаивающиеся с турбидитами.

Детальные исследования показали, что вулканокластические щлейфы не являются аналогами системы осадконакопления на подводном фене. Вместо радиального распространения материала из одного источника (фен) вулканокластический шлейф нарастает как вытянутое тело, в котором смешивается материал многих источников. Принципиальное различие заключается в разной природе и способах доставки осадочного материала в осадочный бассейн. Глубоководный фен формируется у устья одного каньона, а шлейф получает материал из многих источников и материал поступает не обязательно через чётко выраженные подводные каньоны. Вынос материала контролируется размещением очагов извержений. Закономерные фациальные переходы в шлейфах, в отличие от фенов, редки.

       Модель вулканогенной седиментации (рис.16).

Стадия I. Начальное рифтообразование и развитие междугового бассейна. На ранних стадиях развития окраинного бассейна в результате рифтообразования и последующего спрединга в островной дуге создаётся узкий трог с крутыми сбросовыми бортами. Крутые неустойчивые борта трога способствуют развитию гравитационных потоков осадочных масс (обвалы, оползни, грязекаменные и турбидные потоки), которые заливают большую часть дна бассейна. Гравитационные потоки переносят как эпикластический, так и пирокластический материал, но при совпадении этой стадии с затишьем вулканизма, материал будет, в основном, эпикластический. Около задугового центра спрединга и на его флангах наряду с обломочными отложениями могут образовываться гидротермальные осадки.

       Если спрединг создаёт геоморфологические барьеры на пути распространения обломочного материала, то формируются пелагические фации, особенно в тех частях,  которые примыкают к остаточной дуге. Масштабы распространения пелагических фаций определяются вулканической активностью островной дуги. Пелагические фации представлены карбонатными осадками, поскольку глубина бассейна невелика. К крбонатному материалу пелагических осадков добавляется рассеянный вулканический пепел, глинистое вещество, образующееся при выветривании вулканических пород и эоловая пыль.

Стадия II. Задуговый спрединг и островодужный вулканизм. Задуговый спрединг приводит к расширению и погружению дна бассейна. Крутые борта выполаживаются в результате аккумуляции отложений гравитационных потоков. Активизация вулканизма обуславливает развитие вулканокластического шлейфа у основания склона дуги. Шлейф состоит из трёх компонентов: 1) первичный вулканокластический материал извержений: 2) эпикластический материал (размыв более древних отложений); 3) пелагический биогенный материал и эоловая пыль.

       Непрерывное осаждение пелагических компонентов, перемежающееся с эпикластическим материалом, прерывается периодическим массированным привносом вулканокластического материала из сыбаэральных и (или) субаквальных извержений. Вулканокластика транспортируется в бассейн в виде грязекаменных, зерновых, турбидных потоков и путём массового осаждения через водную толщу (пеплопад). В результате создаётся сложное переплетение фаций с плохо выраженными переходами от проксимальных (мелководных) до дистальных (глубоководных) фаций. Обломочный материал поступает из многочисленных источников, расположенных в ряд по изогнутой линии (островной дуге), что создаёт вулканокластический шлейф, вытянутый параллельно простиранию дуги и имеющий в поперечном сечении форму клина. Придонные течения способствуют перераспределению материала. Темпы роста шлейфа напрямую зависят от вулканической активности. В бассейне Гренада скорость осадконакопления составляет 200м/илн.лет. Активизация вулканизма приводит к проградации шлейфа в районы, где прежде преобладала пелагическая седиментация. Ослабление вулканизма вызывает прямо противоположный эффект – происходит расширение области пелагического осадконакопления. Кроме того, увеличение или уменьшение площади пелагической седиментации зависят от интенсивности задугового спрединга. Его усиление ведёт к расширению бассейна и увеличению площади пелагических осадков, замедление или прекращение – наоборот, к сокращению и наступлению вулканокластического шлейфа. В зависимости от глубины бассейна происходит накопление известковых или кремнистых осадков. В центре задугового спрединга накапливаются гидротермальные осадки.

Стадия III. Зрелость бассейна. На поздних стадиях развития бассейна спрединг начинает затухать. Какова бы ни была причина этого процесса, за ней следует смещение рифта в район, расположенный ближе к дуге, либо расщепление самой дуги, что знаменует переход к новому циклу формирования бассейна, либо к неактивной стадии дуги. При прекращении спрединга вулканизм в дуге может продолжаться или затухать. Если он продолжается, шлейф вулканокластических отложений продвигается к центру бассейна, если затухает, то начинает преобладать пелагическое осадконакопление, а пелагические осадки содержат мало пепла. Наиболее вероятно образование в это время пелагических коричневых глин в условиях погружения бассейна ниже ГКК.

Стадия IV. Старость бассейна. После того, как начался новый цикл формирования бассейна, старый бассейн становится неактивным. С расщепляющейся островной дуги продолжает поступать эпикластический материал, но на большей площади бассейна доминирует пелагическая седиментация. С активной дуги может заноситься рассеянный пепел, но количество его постепенно уменьшается по мере удаления от области вулканизма.


Л Е К Ц И Я № 14


Дата: 2018-09-13, просмотров: 57.