В геологии Оркнейских островов на севере Шотландии преобладает девонский старый красный песчаник (ORS). В юго-западной части материка можно увидеть, что эта толща несогласно опирается на метаморфический фундамент мойнского типа .
Метаморфические породы обнажены вблизи Стромнесса и Йеснаби на материке и на острове Грэмсей . [1] Большая часть фундамента состоит из гранитных гнейсов и более поздних незначительных интрузий . Эти породы похожи на те, что обнажены в северном Кейтнессе , и их коррелируют с группой Лох-Эйл из позднепротерозойской последовательности супергруппы Лох-Несс . Несогласие в основании перекрывающих девонских пород весьма неравномерно: обнаженный фундамент образует холмы на этой погребенной поверхности земли.
Стратиграфическая разбивка девонской толщи традиционно делилась на нижний, средний и верхний ORS из-за общего отсутствия биостратиграфического контроля. Сейчас известно, что эти подразделения приближаются к нижнему, среднему и верхнему отделам девона. [2]
Породы, вероятно, нижнего девона, обнажены недалеко от Йеснаби, на западе материка. Гребень гранитного фундамента отделяет формацию Харра-Эбб, последовательность брекчий , конгломератов и песчаников , отложенных в аллювиальном веере , от песчаника Йеснаби , который отложился в эоловом периоде. [3] Контакт с вышележащими среднедевонскими озерными плитами Нижнего Стромнесса представляет собой угловое несогласие .
Большая часть старого красного песчаника Оркнейских островов относится к среднему девонскому периоду. [2] В нижней части толщи, в основном эйфельской по возрасту, преобладают озерные отложения нижних и верхних плит Стромнесса, которые отложились в озере Оркади . Две толщи каменных плит разделены рыбным пластом Сэндвик, эквивалентным формации Ачанаррас в Кейтнессе, представляющей собой необычайно устойчивое, глубокое и широко распространенное озеро, которое заполнило большую часть Оркадского бассейна. Эта последовательность продолжается каменными плитами Раузи, отложенными в аналогичной озерной среде. Плиты демонстрируют выраженную цикличность в своем осадконакоплении: за всю толщу насчитывается 86 таких циклов. [4] Они интерпретируются как регулярные климатические изменения уровня озера, вызванные цикличностью Миланковича .
Группа Эдей залегает над плитами Раузей и представляет собой переход к преимущественно речным/эоловым отложениям с лишь редкими озерными интервалами. Группа Эдай состоит из трех толщ песчаника: нижнего, среднего и верхнего песчаников Эдай, разделенных плитами Эдай и мергелем Эдай соответственно. Эдайский мергель состоит в основном из красных и зеленых аргиллитов и алевролитов и, как полагают, отложился в пойме реки. [5] Локально были обнаружены псевдоморфозы галита и редко морские микрофоссилии ( сколекодонты ) , что указывает на то, что в это время бассейн подвергался случайным морским вторжениям. [6]
Возраст и стратиграфические эквиваленты толщи песчаников Хой являются предметом продолжающихся дискуссий. Традиционно наличие несогласия в основании лав под этими песчаниками на юго-западе Хоя интерпретировалось как знак крупного временного разрыва. [7] Более поздние исследования показали, что это несогласие имеет только местное значение, поскольку перерыв этого возраста не был обнаружен где-либо еще в последовательности бассейна Оркадиан. [2] [8] Было высказано предположение, что песчаники Хой являются латеральными эквивалентами группы Эдай, а толщина и связанные с ними фациальные изменения вызваны активными нарушениями растяжения во время отложения. [2] Присутствие лав в формации Эдай-Флэгстоун использовалось для поддержки этой идеи, но различия в химическом составе между этими лавами и лавами на Хой означают, что такая корреляция остается неопределенной. [9]
Считается, что возраст песчаника Верхнего Эдая простирается от верхнего живета до нижнего франа . Однако биостратиграфических данных, подтверждающих это предположение, нет. Разведочные скважины на углеводороды , пробуренные во внутренних и внешних бассейнах Морей-Ферт, демонстрируют сходные последовательности, продолжающиеся без прорыва в нижний карбон. [2]
Девонские и более древние породы Оркнейских островов прорезаны серией разломов простирания с юго-юго-востока на север, многие из которых были активны во время отложения девонских толщ. Крупнейшими из этих разломов являются разлом Норт-Скапа, разлом Восточная Скапа и разлом Бринг-Риса. [10] И разломы Норт-Скапа, и Бримс-Риса демонстрируют признаки локального разворота на части их длины, [7] предположительно из-за периода транспрессионной деформации вдоль системы разломов Грейт-Глен , которая лежит к востоку от разлома Грейт-Глен. острова, в каменноугольном периоде . [11] Мелкомасштабная складчатость является обычным явлением, и развита одна крупномасштабная складка - синклиналь Эдей простирания с севера на юг. Эта синклиналь параллельна соседним сбросам, а изменения мощности нижнего песчаника Эдай указывают на то, что эта структура была активна в течение среднего девона. [5]
Дайки лампрофира и реже долерита обнажаются во многих частях Оркнейских островов. [12] Они простираются в основном с северо-востока на юго-запад к северу и датируются поздней перми , что связано с периодом растяжения земной коры. [13]
Присутствие битумов на Оркнейских островах показывает, что углеводороды, по крайней мере, добывались и мигрировали локально. Постоянные озерные ламиниты из толщ плитняев представляют собой материнские породы от умеренных до хороших и в настоящее время находятся на поверхности в незначительной зрелости в результате захоронения после девона. [14] Два крупных эксгумированных нефтяных скопления были описаны на Оркнейских островах: в резервуарных системах Йеснаби и Хоутон-Хед. На территории Еснаби битумы встречаются по всей предполагаемой ловушке в эоловом еснабийском песчанике с хорошей пористостью и проницаемостью. В Хоутон-Хед битумы обнаружены на большой площади эолового/речного нижнего песчаника Эдей со столь же хорошими коллекторскими характеристиками. [14]
Ледниковые и перигляциальные отложения встречаются локально по всей территории Оркнейских островов. Полная история оледенений не зафиксирована, причем последнее оледенение было единственным событием, о котором имеется много свидетельств. [15]