Турбидит – это геологическое отложение мутного потока , который представляет собой тип слияния жидкостного и осадочного гравитационного потока , ответственного за распространение огромного количества обломочных отложений в глубокие глубины океана .
Турбидиты были впервые правильно описаны Арнольдом Х. Боумой (1962), [1] который изучал глубоководные отложения и выделил особые «интервалы облагораживания» внутри глубоководных мелкозернистых сланцев , которые были аномальными, поскольку начинались с галечных конгломератов и заканчивались в сланцах. Это было аномально, поскольку исторически предполагалось, что в глубоком океане не существует механизма, с помощью которого тяговый поток мог бы переносить и откладывать крупнозернистые отложения в абиссальные глубины.
Циклы Боума начинаются с эрозионного контакта грубого нижнего слоя гальки с конгломератом гранул в песчаной матрице и проходят вверх через крупный, а затем средний плоскопараллельный песчаник; через косослоистый песчаник ; волнистый косослоистый песок/алевритистый песок и, наконец, слоистые алевролиты и сланцы. Эта вертикальная последовательность осадочных структур , напластований и меняющейся литологии характерна для течений с сильным или ослабевающим режимом течения и соответствующей им седиментации.
Необычно видеть весь цикл Боумы, поскольку последовательные потоки мути могут разрушить рыхлые верхние толщи. Альтернативно, вся последовательность может отсутствовать в зависимости от того, находился ли обнаженный участок на краю лепестка мутного тока (где он может присутствовать в виде тонкого отложения) или вверх по склону от центра отложения и проявлялся в виде канала размыва, заполненного мелкий песок, переходящий в пелагический ил .
Сейчас признано, что вертикальное развитие осадочных структур, описанное Боумой, применимо к турбидитам, отложившимся мутными потоками низкой плотности. По мере увеличения концентрации песка в потоке столкновения зерен с зернами внутри мутной суспензии создают дисперсионное давление, которое становится важным для предотвращения дальнейшего осаждения зерен. Как следствие, в турбидитах, отложенных мутными потоками высокой плотности, развивается несколько иной набор осадочных структур. Этот другой набор структур известен как последовательность Лоу и представляет собой описательную классификацию, которая дополняет, но не заменяет последовательность Боумы. [2]
Турбидиты – это отложения, которые переносятся и откладываются потоком плотности , а не потоком тяги или трения .
Разница заключается в том, что в обычном русле реки или ручья частицы породы увлекаются за счет сопротивления трения воды о частицу (так называемого тягового потока ). Вода должна двигаться с определенной скоростью, чтобы удерживать частицу в воде и толкать ее вперед. Чем больше размер или плотность частицы относительно жидкости, в которой она движется, тем выше скорость воды, необходимая для ее удержания и транспортировки.
Однако поток, основанный на плотности, возникает, когда разжижение осадка во время транспортировки вызывает изменение плотности жидкости. Обычно это достигается за счет сильно турбулентных жидкостей, которые содержат взвешенную массу мелкозернистых частиц, образующих суспензию . В этом случае более крупные фрагменты горной породы могут транспортироваться со слишком низкой скоростью воды, чтобы это можно было сделать в противном случае из-за более низкого контраста плотности (т. е. вода плюс осадок имеет более высокую плотность, чем вода, и, следовательно, ближе к плотности камень).
Это состояние встречается во многих средах, помимо глубокого океана, где особенно хорошо представлены турбидиты. Лахары на склонах вулканов, оползни и пирокластические потоки создают потоки, зависящие от плотности, и, особенно в последнем случае, могут создавать последовательности, поразительно похожие на турбидиты.
Турбидиты в осадках могут встречаться как в карбонатных, так и в кремнеобломочных толщах.
Классические турбидиты с низкой плотностью характеризуются ступенчатой слоистостью , следами текущей ряби , слоями восходящей ряби, чередующимися последовательностями с пелагическими отложениями, отчетливыми изменениями фауны между турбидитом и естественными пелагическими отложениями, отметинами единений , толстыми последовательностями осадков, регулярной слоистостью и отсутствием мелководных особенностей. [3] Различная вертикальная прогрессия осадочных структур характеризует турбидиты высокой плотности . [2]
Массивные скопления турбидитов и других глубоководных отложений могут привести к образованию подводных конусов . Осадочные модели таких конусных систем обычно подразделяются на верхние, средние и нижние конусные толщи, каждая из которых имеет различную геометрию песчаных тел, распределение отложений и литологические характеристики. [4] [5] [6]
Отложения турбидита обычно встречаются в прибрежных котловинах .
Модели подводных вентиляторов часто основаны на концепции «от источника к поглотителю» [S2S], связывающей области источников отложений и системы маршрутизации отложений с возможными средами отложения турбидитовых отложений. Их цель – дать представление о взаимосвязях между различными геологическими процессами и системами турбидитовых вентиляторов. Геологические процессы, влияющие на турбидитные системы, могут иметь аллогенное или аутогенное происхождение, и модели подводных вееров предназначены для отражения влияния этих процессов на наличие резервуаров, их распределение, морфологию и архитектуру турбидитовых отложений. [7] [8] Некоторые значительные аллогенные воздействия включают в себя влияние колебаний уровня моря, региональных тектонических событий, типа поступления отложений, скорости поступления отложений и концентрации отложений. [7] Аутогенные средства контроля могут включать топографию морского дна, ограничения и уклоны склонов. [9] Существует около 26 моделей вентиляторов подводных лодок. [10] Некоторые распространенные модели вентиляторов включают классическую модель надвентилятора с одним источником, модели, изображающие вентиляторы с прикрепленными лопастями, модель вентилятора с отдельными лопастями и модели подводного вентилятора, связанные с реакцией турбидитных систем на различные размеры зерен и различные системы подачи. [11] [12] [13] [7] Интеграция наборов подземных данных, таких как 3D/4D сейсмические отражения, каротажные диаграммы и данные керна, а также современные батиметрические исследования морского дна, численное прямое стратиграфическое моделирование и эксперименты с лотковыми резервуарами позволяют усовершенствования и более реалистичная разработка моделей вентиляторов подводных лодок в разных бассейнах. [14] [15]
Турбидиты обеспечивают механизм для определения тектонической и осадочной обстановки для древних осадочных последовательностей, поскольку они обычно представляют собой глубоководные породы, образовавшиеся на шельфе конвергентной окраины , и обычно требуют, по крайней мере, наклонного шельфа и некоторой формы тектонизма , чтобы вызвать лавины, основанные на плотности. Потоки плотности могут возникать в районах с высоким содержанием наносов только из-за гравитационного разрушения. Турбидиты могут представлять собой записи сейсмичности с высоким разрешением и наземных штормов/наводнений в зависимости от связи систем каньонов/каналов с источниками наземных отложений. [16]
Турбидиты из озер и фьордов также важны, поскольку они могут предоставить хронологические доказательства частоты оползней и землетрясений, которые предположительно их сформировали, путем датирования с использованием радиоуглерода или варв выше и ниже турбидита. [17] [18]
Турбидитовые последовательности являются классическими вместилищами месторождений золота , ярким примером являются Бендиго и Балларат в Виктории, Австралия , где более 2600 тонн золота было извлечено из месторождений седловых рифов, расположенных в сланцевых толщах из толстой последовательности кембрийско-ордовикских турбидитов. . Протерозойские месторождения золота известны также из месторождений турбидитового бассейна.
Литифицированные скопления турбидитовых отложений могут со временем стать резервуарами углеводородов , и нефтяная промышленность прилагает напряженные усилия для прогнозирования местоположения, общей формы и внутренних характеристик этих отложений, чтобы эффективно разрабатывать месторождения, а также исследовать новые запасы.
