научная статья по теме СЕДИМЕНТОЛОГИЧЕСКАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ СТРАТИГРАФИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА СЕРИИ ТОНТО (БОЛЬШОЙ КАНЬОН Р. КОЛОРАДО) Геология

Текст научной статьи на тему «СЕДИМЕНТОЛОГИЧЕСКАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ СТРАТИГРАФИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА СЕРИИ ТОНТО (БОЛЬШОЙ КАНЬОН Р. КОЛОРАДО)»

ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2004, № 5, с. 552-557

УДК 551

СЕДИМЕНТОЛОГИЧЕСКАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ СТРАТИГРАФИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА СЕРИИ ТОНТО (БОЛЬШОЙ КАНЬОН р. КОЛОРАДО)

© 2004 г. Ги Берто (Guy Berthault)

28 bouleverd Thiers, 78250 Meulan, Франция Поступила в редакцию 27.10.2003 г.

В результате седиментологического анализа и реконструкции условий образования осадочных пород серии Тонто Большого Каньона реки Колорадо показано, что отложения, относящиеся к разным стратиграфическим подразделениям, образовывались одновременно в разных литодинамичес-ких зонах кембрийского палеобассейна. Таким образом, в данном случае стратиграфическое подразделение осадочных слоев, основанное на принципах Стено, не соответствует особенностям реального осадочного процесса.

В предыдущей статье [Берто, 2002] на основе экспериментов по отложению разнозернистых песков в условиях потока было продемонстрировано, что три принципа - суперпозиции, непрерывности и первоначального горизонтального положения слоев, положенные Николасом Стено в основу современной стратиграфии, должны быть пересмотрены и дополнены.

На основании стратифицированности осадочных толщ Н. Стено предположил, что осадочные слои отлагались последовательно в течение времени, вследствие чего и была создана стратиграфическая шкала, ставшая основой относительной геохронологии. Поскольку непосредственное прослеживание одних и тех же слоев на больших расстояниях невозможно, была предложена стратиграфическая единица более высокого порядка, называемая "ярус" (stage). Согласно классическому определению, ярус - стратиграфическая единица, определяемая эталонным разрезом (страто-типом) и характеризующаяся группой палеонтологических, литологических или структурных критериев, имеющих универсальное значение [Aubouin, 1967]. Как возрастное подразделение он соответствует "веку": так, например, черные мергели из района Оксфорда (Англия) являются стратотипом оксфордского яруса, который соответствует оксфордскому веку по геохронологической шкале. Теоретически свиты, имеющие одинаковый стратотип, имеют один и тот же возраст по всей планете, что позволяет коррелировать их между собой.

Эта картина осложнятся сменой литологических фаций по простиранию слоев, поэтому определяющим для корреляции отложений в пределах

больших географических областей является индекс ископаемых форм, основанный на принципе палеонтологической идентичности. Он основан на положении, что палеонтологически идентичные слои имеют одинаковый возраст [АиЪошп, 1967].

Большинство стратотипов располагается в англо-парижском бассейне, где были заложены основы глобальной стратиграфической шкалы. Для этого региона очевидно, что слои, относящиеся к соответствующим стратотипам, сменяют друг друга в вертикальной последовательности в соответствии с принципом суперпозиции. Например, оксфордский ярус предшествует киммерийскому.

В осадочных бассейнах геологи выделяют толщи, соответствующие трансгресиям и регрессиям, разделенные несогласиями, выражающимися в смене ориентации наслоения и в наличии поверхности эрозии. Поскольку ярусы и отделы выделяются в основном по палеонтологическим характеристикам отложений [Геологический словарь, 1960], стратиграфические единицы не учитывают литологический состав и несогласия в последовательности осадочных слоев. Так как ярус (и соответственное подразделение возрастной шкалы - век) являются первичными элементами для создания стратиграфических подразделений более высокого ранга - отдел (эпоха), система (период), эратема (эра), эти единицы также не принимают во внимание седиментологические процессы.

Это краткое изложение основ стратиграфической шкалы необходимо для последующего обоснования необходимости учета седиментологичес-

ких данных при интерпретации стратиграфической последовательности.

ОТЛОЖЕНИЯ БОЛЬШОГО КАНЬОНА И ИХ СТРАТИГРАФИЯ

Такая интерпретация (основанная, в том числе, и на результатах наших экспериментов [Julien и др., 1993]) может быть проиллюстрирована на примере толщи осадочных пород Большого Каньона р. Колорадо и, в частности, серии Тонто (Tonto Group), относящейся к кембрийской системе (рис. 1) в соответствии с описанием, приводимым в работе [Grand Canyon, 1989].

Лежащий в основании осадочной толщи до-кембрийский фундамент состоит из сильномета-морфизованных и тектонически смятых хлорит-слюдистых кристаллических сланцев с подчиненным количеством амфиболитов, гнейсов и карбо-натно-силикатных пород серии Вишну. Розовые полевошпатовые граниты Зороастр рассекают породы Вишну серией даек и пегматитовых жил, достигающих мощности в несколько десятков метров. Породы Вишну и Зороастр относятся к нижнему протерозою. В тектонических депрессиях эти породы иногда бывают перекрыты вулкано-генно-осадочной толщей верхнепротерозойской суперсерии Гранд Каньон (Grand Canyon Supergroup). На большей части территорий серия Тонто непосредственно залегает на породах Вишну и Зороастр [Grand Canyon, 1989].

В составе серии Тонто выделяются три свиты: песчаники Тапеатс, сланцы Брайт Анжел и известняки Муав.

Песчаники Тапеатс, залегающие в основании протерозойского осадочного чехла, имеют широкое территориальное распространение. Свита состоит преимущественно из средне-грубозернистого кварцевого песчаника, мощность которого достигает 40-100 м. В основании свиты часто преобладают галька и валуны. Средняя часть толщи состоит из грубозернистого песчаника с косой слоистостью потокового типа. Падение слойков на запад и юго-запад указывает на преобладающее направление водного потока. В верхней части свиты наблюдается горизонтальная слоистость со знаками ряби, отмечается уменьшение размера обломочного материала до мелкого песка и алеврита, которые постепенно переходят в вышележашие сланцы свиты Брайт Анжел.

Сланцы Брайт Анжел. Зеленовато-серые сланцы с примесью алеврита и песка достигают мощности 100-120 м. Характерным для этой толщи является наличие прослоев песчанистых доломитов, алевритистых известняков, зеленых глау-конитсодержащих песчаников и темно-коричневых ожелезненных прослоев. Сланцы Брайт Анжел представляют собой более глубоковод-

lili'

i i i i

э • о. о. о°«

lili

III

lili

s

lili

III

lili

o

C

D

-C

PR,

свита Кайбаб (Kaibab)

свита Tcros^ (Topowear)

свита Кокониньо (Coconino)

свита Хермит (Hermit)

свита Супаи (Supai Group)

свита Сапрайз Каньон (Surprise Canyon)

свита Редуолл (Redwall Formation)

свита Tемпле Бат (Temple Butte)

О & H 3

к о о M hO

а o

fe с s g

о н

свита Муав (Muav Formation)

свита Брайт Анжел (Bright Angel Formation)

свита Тапеатс (Tapeats Formation)

кристаллические сланцы Вишну (Vishnu) и граниты Зороастр (Zoroaster)

1

+

Ш

ггп

Рис. 1. Стратиграфическая колонка отложений Большого каньона.

1 - кристаллические сланцы; 2 - граниты; 3 - валун-но-галечный конгломерат; 4 - песчаники; 5 - алевролиты; 6 - глинистые сланцы; 7 -известняки.

ные отложения, образованные в условиях более слабой гидродинамической активности, чем песчаники Тапеатс. Толща имеет градационный переход к вышележащим известнякам свиты Муав.

Известняк Муав. Желтовато-коричневый известняк с примесью песка и алеврита мощностью от 100 до 300 м. Непосредственно выше контакта со сланцами Брайт Анжел присутствуют небольшие прослои глины. Мощность известняков увеличивается, а содержание песчано-алевритовой примеси уменьшается в западном направлении.

Поскольку три вышеописанные свиты не разделяются стратиграфическими несогласиями и имеют между собой постепенные переходы, они объединены в одну серию Тонто, которая перекрыта мощной толщей песчаников, алевролитов, сланцев и карбонатных пород девонской, каменноугольной и пермской систем.

P

554

ГИ БЕРТО (ОиУ ББЯТИЛиЬТ)

Аризона

Нью-Мексико

Интенсивно размываемая поверхность (>2 м/с)

Муав (€) Брайт Анджел (€) Тапеатс (€)

Угловое несогласие

Формации Зороастр и Вишну (до ■£)

Направление трансгрессии

Направление возрастания крупности осадков

(<0.5 м/с)

В скобках - скорости течения

Направление возрастания придонной скорости

Направление уменьшения мощности осадочного чехла

W

Е

N

Рис. 2. Модель формирования осадочных отложений кембрийской трансгрессии на территории штатов Невада, Аризона и Нью-Мексико.

Зоны: 1 - верхняя часть континентального склона; 2 - смежная мелководная область; 3 - подводные песчаные дюны; 4 - пески с параллельной слоистостью и знаками ряби; 5 - алеврито-глинистые отложения с градационной слоистостью; 6 - известковый ил самой глубоководной зоны.

СЕДИМЕНТОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СЕРИИ ТОНТО

Осадочные породы серии Тонто были образованы в обстановке трансгрессии в условиях интенсивной эрозии подстилающих пород. Эта эрозия сильнее проявилась в западной и центральной частях Большого Каньона, где песчаники Тапеатс залегают прямо на сланцах и гранитах Вишну и Зороастр. Наименьшая глубина эрозии подстилающих пород отмечается в западной части, где песчаники Тапеатс залегают с угловым несогласием на породах суперсерии Гранд Каньон. Модель формирования отложений серии Тонто показана на рис. 2.

Для понимания того, каким образом рассмотренные выше свиты (Тапеатс, Брайт Анжел и Муав) соотносятся между собой в вертикальном и латеральном направлениях, необходимо учесть, что их образование было тесно связано с интенсивным потоком, эродировавшим кристаллические сланцы серии Вишну и граниты формации Зороастр. Эта эрозия привела к образованию обломочного материала разной размерности - от глины и песка до гальки и валунов. В.В. Лебедев

[1959] определил начальную скорость движения для частиц разного диаметра в зависимости от глубины потока. Для гальки такая скорость варьирует от 2 до 3 м/с, для валунов она превышает 6 м/с. Таким образом, скорость течения во фронтальной зоне потока была достаточна для транспортировки валунов из зоны 1 в зону 2 (см. рис. 2) и, следовательно, превышала 1.5 м/с.

По мере развития трансгрессии увеличивалась глубина бассейна и, соответственно, уменьшалась скорость течения, тем не менее, оно оставалось достаточно интенсивным для транспортировки более мелких галечных обломков в зону 2, где скорость тече

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком