Турбидит — это геологическое отложение мутьевого течения , представляющего собой тип слияния гравитационного потока жидкости и осадка , ответственного за распространение огромных объемов обломочных осадков в глубинах океана .
Турбидиты были впервые должным образом описаны Арнольдом Х. Боума (1962), [1], который изучал глубоководные отложения и распознал особые «интервалы осветления» в глубоководных мелкозернистых сланцах , которые были аномальными, поскольку начинались с галечных конгломератов и заканчивались сланцами. Это было аномальным, поскольку в глубоком океане исторически предполагалось, что не существует механизма, с помощью которого тяговый поток мог бы переносить и откладывать крупнозернистые осадки в абиссальные глубины.
Циклы Боума начинаются с эрозионного контакта грубого нижнего слоя гальки с гранулированным конгломератом в песчаной матрице и переходят через грубый, затем средний плоскопараллельный песчаник; через косослоистый песчаник ; рябой косослоистый песок/илистый песок и, наконец, слоистую алевритовую глину и сланец. Эта вертикальная последовательность осадочных структур , напластования и меняющейся литологии является репрезентативной для сильного или ослабевающего режима течения и соответствующего им осадконакопления.
Необычно видеть весь полный цикл Боума, поскольку последовательные мутные потоки могут размывать неконсолидированные верхние последовательности. В качестве альтернативы, вся последовательность может отсутствовать в зависимости от того, находился ли обнаженный участок на краю лепестка мутного потока (где он может присутствовать в виде тонкого осадка) или вверх по склону от центра осадконакопления и проявлялся как канал размыва, заполненный мелкими песками, переходящим в пелагический ил .
В настоящее время признано, что вертикальное развитие осадочных структур, описанное Боума, применимо к турбидитам, отложенным потоками мутности низкой плотности. По мере увеличения концентрации песка в потоке столкновения зерен в мутной суспензии создают дисперсионные давления, которые становятся важными для препятствования дальнейшему осаждению зерен. В результате в турбидитах, отложенных потоками мутности высокой плотности, развивается несколько иной набор осадочных структур. Этот иной набор структур известен как последовательность Лоу , которая является описательной классификацией, дополняющей, но не заменяющей последовательность Боума. [2]
Турбидиты — это отложения, которые переносятся и откладываются под действием плотностного потока, а не под действием тяги или трения .
Различие заключается в том, что в обычном русле реки или ручья частицы породы переносятся фрикционным сопротивлением воды на частице (известным как тяговый поток ). Вода должна перемещаться с определенной скоростью, чтобы удерживать частицу в воде и толкать ее. Чем больше размер или плотность частицы относительно жидкости, в которой она перемещается, тем выше скорость воды, необходимая для ее удерживания и перемещения.
Однако поток, основанный на плотности, возникает, когда разжижение осадка во время транспортировки вызывает изменение плотности жидкости. Обычно это достигается высокотурбулентными жидкостями , которые имеют взвешенную нагрузку мелкозернистых частиц, образующих пульпу . В этом случае более крупные фрагменты породы могут транспортироваться со скоростью воды, слишком низкой, чтобы сделать это иным образом из-за более низкого контраста плотности (то есть вода плюс осадок имеют более высокую плотность, чем вода, и, следовательно, ближе к плотности породы).
Это состояние встречается во многих средах, помимо просто глубокого океана, где турбидиты особенно хорошо представлены. Лахары на склонах вулканов, оползни и пирокластические потоки создают ситуации потока на основе плотности и, особенно в последнем случае, могут создавать последовательности, которые поразительно похожи на турбидиты.
Турбидиты в осадках могут встречаться как в карбонатных, так и в силикокластических последовательностях.
Классические турбидиты низкой плотности характеризуются градуированной слоистостью , следами ряби течения , слоистостью восходящей ряби, чередующимися последовательностями с пелагическими осадками, отчетливыми изменениями фауны между турбидитом и местными пелагическими осадками, отметинами подошвы , толстыми осадочными последовательностями, регулярной слоистостью и отсутствием мелководных особенностей. [3] Турбидиты высокой плотности характеризуются различным вертикальным развитием осадочных структур . [2]
Массивные скопления турбидитов и других глубоководных отложений могут привести к образованию подводных конусов выноса . Осадочные модели таких систем конусов выноса обычно подразделяются на верхние, средние и нижние конусы выноса, каждый из которых имеет свою собственную геометрию песчаных тел, распределение осадков и литологические характеристики. [4] [5] [6]
Турбидитовые отложения обычно встречаются в приморских бассейнах .
Модели подводных конусов выноса часто основаны на концепциях «источник-приемник» [S2S], связывающих области источников осадка и системы маршрутизации осадка с возможными условиями осадконакопления турбидитных отложений. Они направлены на предоставление информации о взаимосвязях между различными геологическими процессами и системами конусов выноса турбидитных отложений. Геологические процессы, влияющие на турбидитные системы, могут иметь как аллогенное, так и аутогенное происхождение, а модели подводных конусов выноса предназначены для учета влияния этих процессов на наличие резервуара, распределение резервуара, морфологию и архитектуру турбидитных отложений. [7] [8] Некоторые существенные аллогенные воздействия включают влияние колебаний уровня моря, региональные тектонические события, тип поставки осадка, скорость поставки осадка и концентрацию осадка. [7] Аутогенные элементы управления могут включать топографию морского дна, ограничения и градиенты склонов. [9] Существует около 26 моделей подводных конусов выноса. [10] Некоторые распространенные модели конусов выноса включают классическую модель надконвейера с одним источником, модели, изображающие конусы выноса с прикрепленными лепестками, модель конуса выноса с отделенными лепестками и модели подводных конусов выноса, относящиеся к реакции турбидитных систем на различные размеры зерен и различные системы подачи. [11] [12] [13] [7] Интеграция наборов данных о подземных слоях, таких как 3D/4D сейсмические отражения, каротажные диаграммы и данные керна, а также современные исследования батиметрии морского дна, численное прямое стратиграфическое моделирование и эксперименты в лотковых резервуарах позволяют усовершенствовать и более реалистично разработать модели подводных конусов выноса в различных бассейнах. [14] [15]
Турбидиты предоставляют механизм для назначения тектонической и седиментационной обстановки древним осадочным последовательностям, поскольку они обычно представляют собой глубоководные породы, сформированные в открытом море конвергентной окраины , и обычно требуют по крайней мере наклонного шельфа и некоторой формы тектонизма для запуска лавин на основе плотности. Плотностные течения могут быть вызваны в областях с высоким содержанием осадка только гравитационным отказом. Турбидиты могут представлять собой запись с высоким разрешением сейсмичности и наземных штормовых/наводнительных событий в зависимости от связанности систем каньонов/каналов с наземными источниками осадка. [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 варвов выше и ниже турбидита. [17] [18]
Турбидитовые последовательности являются классическими хозяевами месторождений рудного золота , ярким примером являются Бендиго и Балларат в Виктории, Австралия , где более 2600 тонн золота было извлечено из месторождений седловидного рифа, размещенных в сланцевых последовательностях из толстой последовательности кембрийско-ордовикских турбидитов. Протерозойские месторождения золота также известны из месторождений турбидитовых бассейнов.
Литифицированные скопления турбидитовых отложений со временем могут стать резервуарами углеводородов , и нефтяная промышленность прилагает большие усилия для прогнозирования местоположения, общей формы и внутренних характеристик этих осадочных тел с целью эффективной разработки месторождений, а также разведки новых запасов.
