Бассейн Лос-Анджелеса — осадочный бассейн, расположенный в Южной Калифорнии , в регионе, известном как Полуостровные хребты . Бассейн также связан с аномальной группой горных цепей, простирающихся с востока на запад, известных как Поперечные хребты . Современный бассейн представляет собой прибрежную низменность, дно которой отмечено вытянутыми низкими хребтами и группами холмов, которая расположена на краю Тихоокеанской плиты . [ 1] Бассейн Лос-Анджелеса, наряду с каналом Санта-Барбара , бассейном Вентура , долиной Сан-Фернандо и бассейном Сан-Габриэль , находится в пределах региона Большой Южной Калифорнии . [2] Большая часть юрисдикционной территории города Лос-Анджелес физически находится в пределах этого бассейна.
На севере, северо-востоке и востоке низменный бассейн ограничен горами Санта-Моника и холмами Пуэнте, Элизиан и Репетто. [3] На юго-востоке бассейн граничит с горами Санта-Ана и холмами Сан-Хоакин . [3] Западная граница бассейна отмечена континентальной пограничной зоной и является частью береговой части. Калифорнийская пограничная зона характеризуется простирающимися на северо-запад морскими хребтами и бассейнами. [4] Бассейн Лос-Анджелеса примечателен своим большим структурным рельефом и сложностью по отношению к своей геологической молодости и небольшим размером для своей обильной добычи нефти. [3] Йеркс и др. выделяют пять основных этапов эволюции бассейна, которые начались в верхнем мелу и закончились в плейстоцене . Этот бассейн можно классифицировать как нерегулярный бассейн растяжения, сопровождаемый вращательной тектоникой в течение раннего миоцена . [5] [6]
До образования бассейна территория, охватывающая бассейн Лос-Анджелеса, начиналась над землей. Быстрая трансгрессия и регрессия береговой линии переместили этот район в мелководную морскую среду. Тектоническая нестабильность в сочетании с вулканической активностью в быстро погружающихся областях в среднем миоцене подготовила почву для современного бассейна. [7] Бассейн образовался в подводной среде и позже был поднят над уровнем моря, когда скорость погружения замедлилась. В литературе много обсуждается геологические временные границы, когда происходило каждое событие формирования бассейна. Хотя точный возраст может быть неясен, Йеркс и др. (1965) представили общую временную шкалу для классификации последовательности событий осадконакопления в эволюции бассейна Лос-Анджелеса, и они следующие:
В дотуронский период присутствуют метаморфизованные осадочные и вулканические породы, которые служат двумя основными блоками фундаментных пород для бассейна LA. Масштабное движение вдоль зоны Ньюпорт-Инглвуд совместило два блока коренных пород вдоль восточной и западной границ. [3] В течение этой фазы бассейн находился выше уровня моря.
Отличительными чертами этой фазы были последовательные циклы трансгрессии и регрессии береговой линии. Отложение более старых морских и неморских осадков начало заполнять бассейн. К концу этой фазы береговая линия начала отступать, и отложение продолжилось.
После отложения дотуронских единиц произошло большое поднятие и эрозия, которые можно наблюдать как крупное несогласие в основании средних миоценовых единиц. [3] Подъем не происходил с одинаковой скоростью или во всех частях бассейна. В это время бассейн был покрыт морским заливом. Реки, берущие начало в высокогорьях, приносили большое количество детрита к северо-восточному краю бассейна. [3] В этот период также откладывалась формация Топанга.
Современная форма и структурный рельеф бассейна в значительной степени сформировались во время этой фазы ускоренного оседания и осаждения, которая произошла в позднем миоцене и продолжалась в течение раннего плейстоцена. [3] Обломочные осадочные породы из высокогорных районов (на севере и востоке) сместились вниз по подводным склонам и заполнили дно бассейна. Оседание и осаждение, скорее всего, начались в южной части бассейна. [3] Оседание и осаждение происходили одновременно, без перерыва, до позднего плиоцена. Пока скорость осадконакопления постепенно не превысила скорость оседания, и уровень моря не начал падать. К концу этой фазы края бассейна начали подниматься над уровнем моря. Во время раннего плейстоцена осадконакопление начало опережать оседание в пониженных частях бассейна, и береговая линия начала перемещаться на юг. [3] Эта фаза также имела движение вдоль зоны разлома Ньюпорт-Инглвуд, что привело к зарождению современного бассейна. Это движение привело к поднятию юго-западного блока относительно центрального блока бассейна. [8]
Центральная часть бассейна продолжала испытывать осаждение осадков в течение плейстоцена из-за наводнений и эрозионного мусора с окружающих гор и холмов Пуэнте. Это заполнение было ответственно за окончательное отступление береговой линии от бассейна. Осадконакопление в голоцене характеризуется неморским гравием, песком и илом. [3] Эта фаза также включает в себя позднюю стадию компрессионной деформации, ответственную за образование углеводородных ловушек. [5]
В регионе присутствуют четыре основных разлома, которые делят бассейн на центральный, северо-западный, юго-западный и северо-восточный структурные блоки. [3] Эти блоки не только обозначают их географическое положение, но и указывают на присутствующие слои и основные структурные особенности. Юго-западный блок был поднят до среднего миоцена и состоит в основном из морских слоев и содержит две основные антиклинали. [9] Этот блок также содержит крутопадающую зону разлома Палос-Вердес-Хиллз. Среднемиоценовые вулканиты можно увидеть локально в пределах юго-западного блока. [3] Северо-западный блок состоит из обломочных морских отложений позднемелового-плейстоценового возраста. Также присутствуют среднемиоценовые вулканиты. Этот блок имеет широкую антиклиналь, которая усечена зоной разлома Санта-Моника. Центральный блок содержит как морские, так и неморские обломочные породы, перемежающиеся вулканическими породами позднемелового-плиоценового возраста. Плиоценовые и четвертичные слои наиболее заметны в центральном блоке. Структурно здесь есть синклинальный прогиб. [3] Северо-восточный блок содержит мелко- и крупнозернистые обломочные морские породы кайнозойского возраста. [3] Локально можно увидеть вулканиты среднего миоцена, а также неморские осадочные породы эоцен-миоценового возраста. В северо-восточном блоке также есть антиклиналь.
Однородная эволюция этого бассейна не произошла из-за динамической тектонической активности. Несмотря на активную обстановку, в бассейне насчитывается более 9100 м слоев. [10] Динамическая обстановка также была ответственна за неоднородное осаждение каждой формации. Обычно скальные единицы одного и того же осадочного события имеют разные названия в разных местах в пределах бассейна. Это может быть результатом большого различия в размере обломков, как в случае с верхнеплиоценовой формацией Пико в северо-западной части бассейна и верхней формацией Фернандо в юго-западной части бассейна. [8] Бассейн Лос-Анджелеса содержит то, что известно как « Великое несогласие », которое было интерпретировано как крупномасштабное эрозионное событие в единице скальных пород фундамента. Это несогласие используется для корреляции слоев по всему бассейну. Запись кайнозойской активности начинается выше этого несогласия. [1] Стратиграфическая запись для этого бассейна указывает на то, что он начинался как неморская среда, а затем трансгрессировал в глубокую океаническую систему. Древнейшие фундаментные единицы этого бассейна имеют как осадочное , так и магматическое происхождение. Осадочная единица была метаморфизована в результате проскальзывания разлома Ньюпорт-Инглвуд и известна как сланец Каталина . Сланцы Каталина можно найти на юго-западном краю бассейна, и они в основном представляют собой хлорит-кварцевый сланец. Ближе к зоне разлома Ньюпорт-Инглвуд встречаются гранатсодержащие сланцы и метагаббро. [3] Сланец Санта-Моника можно увидеть в северо-западном блоке бассейна. Восточный комплекс характеризуется вулканитами пика Сантьяго. Эта порода содержит андезитовые брекчии , потоки, агломераты и туфы . [3]
Формация Сеспе первой появляется над большим несогласием и отмечена переслаивающимися аргиллитами, песчаниками и галечными песчаниками. Эта последовательность слоев указывает на происхождение аллювиального конуса выноса, извилистого или разветвленного потока. [11] Выше от формации Сеспе к Вакерос зерна становятся мельче, а слои тоньше, что указывает на переход к мелководной морской среде. Формация Вакерос отмечена двумя единицами песчаника, алеврита и сланца. Также имеются характерные окаменелости моллюсков, которые указывают на то, что область была преимущественно мелководной морской. [11]
Группа Топанга является следующей крупной формацией в стратиграфической последовательности и заполняет рельеф на более старых породах. [11] Это смешанная осадочная и вулканическая единица, основанием которой является эрозионное несогласие. [12] Единица состоит из 3 частей: сначала это базальный морской конгломератовый песчаник, за которым следует преимущественно базальтовый средний слой из множества подводных потоков лавы и туфов. Самая молодая часть этой единицы - осадочная брекчия, конгломерат, песчаник и алеврит . Самые ранние отложения группы Топанга, по-видимому, отражают продолжение сдвига береговой линии, которое можно увидеть как в формациях Сеспе, так и Вакерос. [13] Извержения из одного или нескольких вулканических центров локально и временно прерывали осадконакопление.
Формация Пуэнте — это глубоководная морская формация, которая характеризуется продельтовыми отложениями и перекрывающейся системой конусов выноса. [7] Эта единица лежит выше группы Топанга, что дает ей позднемиоценовый возраст осадконакопления, и делится на четыре члена. Член Ла Вида — это слюдистый, пластинчатый алеврит с подчиненным количеством тонкослоистого полевошпатового песчаника. Следующий член — Сокель, который представляет собой толстослоистый до массивного слюдяного песчаника. Местами в этом члене также можно увидеть обильные алевриты, конгломераты и внутриформационные брекчии. [7] Выше Сокеля лежит член Йорба. Этот член представляет собой песчанистый алеврит, перемежающийся мелкозернистым песчаником. Член Сикамор-Каньон содержит линзы конгломерата, конгломератового песчаника и песчаника. Песчаный алеврит и мелкозернистые песчаники перемежаются с вышеупомянутыми типами пород. [7]
Формация Монтерей характеризуется аномально высоким содержанием кремнезема по сравнению с большинством обломочных пород. Существуют также сцементированные кремнеземом породы, известные как порцеланит и порцеланитовый сланец . [14] Хотя эта формация имеет различимые слои, есть много слоев сланца, песчаника и аргиллита , которые имеют нормальное количество кремнезема. [14] Эта последовательность этой формации указывает на морскую среду вдали от берега.
Формация Фернандо разделена на две субфации, известные как элементы Пико и Репетто . Эти элементы представляют собой отчетливое изменение в среде осадконакопления и имеют плейстоценовый возраст. [15] Элемент Репетто является более старым из двух элементов и состоит из переслаивающихся мелко- и крупнозернистых алевритов, аргиллитов и песчаников. Элемент Пико в основном состоит из массивных алевритов и песчаников, переслаивающихся с небольшими илистыми песчаниками. [15] Голоценовый аллювий и четвертичные отложения представляют собой в значительной степени неконсолидированную единицу и состоят в основном из гравия и пойменных отложений. Осадки, которые отмечают верхнюю часть бассейна, можно найти в современных ручьях/реках и у подножия предгорий. [4]
История этого бассейна начинается с субдукции Тихоокеанской плиты под Североамериканскую плиту в начале мезозоя. [11] Во время этого субдукционного события две меньшие плиты, плиты Монтерей и Хуан де Фука, также начали субдукцию под Североамериканскую плиту. Около 20 млн лет назад плита Монтерей присоединилась к Тихоокеанской плите и следовала за ее движением. Позже субдукция Тихоокеанско-Монтерейской плиты прекратилась, и граница плиты превратилась в трансформную границу. Трансформная граница Северная Америка/Тихоокеанская-Монтерейская плита начала двигаться на север и создала растяжение земной коры. Этот рифтинг сопровождался вращением западных Поперечных хребтов. [16] Это вращение отвечает за размещение и северо-западно-юго-восточную ориентацию бассейна LA. [17] В начале миоцена, до отложения Топанги, высокий тепловой поток и транстенсия вызвали расширение бассейна. [10] По мере истончения коры бассейн начал оседать из-за изостатического давления в результате отложения большого количества осадков.
Поскольку бассейн находится на границе Поперечного и Полуостровного хребтов, этот бассейн испытывает как компрессионную, так и сдвиговую тектонику. [9] В раннем плиоцене, также определяемом как фаза «Разрыва бассейна», деформация и складчатость произошли в результате движения разлома и небольшого вращательного события. В то время как движение вдоль разлома Сан-Андреас отвечает за размещение бассейна, именно разломы Уиттьер и Ньюпорт-Инглвуд диктуют сейсмическое поведение внутри бассейна.
Лос-Анджелесский бассейн по-прежнему тектонически активен, и в результате этого регион продолжает испытывать землетрясения. [18] Из-за количества разломов и разломных сплайсов сейсмическая активность не сосредоточена в одной конкретной области. [9] Города, которые находятся под разломными зонами Ньюпорт-Инглвуд и Уиттиер, имеют более высокую вероятность испытать сейсмическую активность. В регионе происходят землетрясения, которые в основном слабые (магнитуда ≤2,25). Однако были зарегистрированы умеренные землетрясения (магнитуда от 4,9 до 6,4). Землетрясения средней магнитуды случаются очень редко. [9]
Эта зона разлома является наиболее заметной особенностью в пределах бассейна, которая представляет собой одиночную полосу с локальными (разломными) скосами. [10] Зона разлома также отмечена низкими холмами, уступами и десятью антиклинальными складками в правоступенчатой кулисной схеме. [19] Она расположена в юго-западной части бассейна и представляет собой сдвиговую границу. Есть несколько нефтяных месторождений, которые проходят параллельно этому разлому.
Этот разлом лежит на восточной границе бассейна и сливается с разломом Элсинор в каньоне реки Санта-Ана, одной из верхних ветвей разлома. [10] Этот разлом является обратным право-косым разломом. Он наиболее известен по нефтяным месторождениям Уиттьер, Бреа-Олинда, Сансинена. Существует антиклиналь, которая проходит параллельно разлому Уиттьер, что свидетельствует о компрессионной деформации в период с позднего миоцена до раннего плиоцена. Утончение и выклинивание плиоценовых песчаников свидетельствуют о подъеме в этот же период времени. [10]
Нос Анахайма — это подземный объект, обнаруженный в ходе геофизических исследований и разведочного бурения в 1930 году. [10] Это среднемиоценовый разломный блок, который выявил северо-западный хребет палеоценовых пород. [10] Эта структурная особенность важна, поскольку она выявила множество нефтяных ловушек, а ориентация пластов указывает на возраст оседания в этой части бассейна.
Эта конкретная антиклиналь является наиболее заметной подземной особенностью в пределах бассейна. [20] Деформационные события, такие как эрозия поднятых блоков земной коры, инициирование различных разломов и развитие подводного канала привели к образованию антиклинали. [10] Инициирование складок началось в период деформации от позднего миоцена до раннего плиоцена. В пределах бассейна есть много других антиклиналей, и данные изопахит показывают, что формирование этих складок произошло в основном в плиоцене. [10]
Смоляные ямы Ла-Бреа — это бассейны застойного асфальта, которые были обнаружены на поверхности бассейна. Эти «бассейны» важны, поскольку в них были найдены сотни тысяч костей и растений позднего плейстоцена. [1] Эти ямы позволили ученым лучше понять экосистему в тот конкретный момент геологического прошлого.
Накопления нефти и газа происходят почти полностью в слоях более молодой последовательности и в областях, которые находятся в пределах или рядом с прибрежной полосой. [1] Формация Пуэнте оказалась самым заметным резервуаром нефти в бассейне. [21] Основная причина большого количества нефти заключается в том, что нефтеносные пески хорошо насыщены в пределах бассейна. Толщина этих нефтеносных песков колеблется от сотен до тысяч футов. [1] Антиклинали и разломные антиклинали являются структурными особенностями, которые также отвечают за улавливание нефти.
Первая зарегистрированная нефтедобывающая скважина была обнаружена в 1892 году на земле, которая в настоящее время находится под стадионом Доджер . [1] Этот бассейн отвечал за половину добычи нефти в штате до (90-х?). Это примечательно из-за относительно небольшого размера и молодости бассейна. [4] В настоящее время в бассейне насчитывается около 40 активных нефтяных месторождений, которые в совокупности имеют 4000 действующих скважин. [4] В 1904 году только в городе Лос-Анджелес было более 1150 скважин. Плотное расположение и постоянная откачка скважин привели к тому, что большинство скважин пересохло. Самые последние данные показывают, что в 2013 году было добыто 255 миллионов баррелей нефти. Это значительное снижение по сравнению с почти 1 миллиардом баррелей в год, добытых в конце 1970-х годов. [22]
Нефтяные месторождения включают в себя:
