Отрицательные движения, связанные с осадконакоплением

Отрицательные движения, связанные с осадконакоплением (Магницкий, 1965; Артемьев, Артюшков, 1967; Косыгин, 1969; Артюшков, 1979). Осадконакопление является типичным антиизостатическим процессом. Оно инициируется тектоническим прогибанием земной коры. Прогибание может иметь разные причины, разную скорость и разную конечную амплитуду. Обозначим её H_T. В местах прогибания текучие воды, несущие обломочный материал, приостанавливаются, теряют свою транспортирующую способность и сбрасывают переносный материал в осадок. Осадконакопление может идти со скоростью прогибания коры (компенсированное прогибание). Тогда поверхность коры в процессе седиментации остаётся горизонтальной и неподвижной, а обстановка осадконакопления оказывается предельно мелководной морской, паралической или озёрно-болотно-аллювиальной. Однако прогибание может быть более быстрым, чем осадконакопление. Тогда на участке прогибания образуется геоморфологически выраженная тектоническая депрессия, которая сразу же заполняется водой и под тяжестью воды дополнительно прогибается до глубины H_TB. Последняя в 1.4 раза превосходит величину H_T Осадконакопление при этом становится все более глубоководным (некомпенсированное прогибание).

Под тяжестью накапливающихся осадков земная кора прогибается дополнительно на величину А. Это дополнительное пространство также заполняется осадочным материалом. В результате в зоне прогибания накапливается осадочная толща, мощность которой (М) существенно превышает амплитуду тектонического (H_T) или вместе взятых тектонического и гидроизостатического прогибаний (H_TB), т. е. М = H_TB + А или М = H_TB + А.

Амплитуду изостатического прогибания коры за счёт осадков (А) и, следовательно, роль изостатических движений в формировании мощностей осадочнопородных комплексов нетрудно вычислить.

В процессе осадконакопления вес земной коры увеличивается на величину P_OC, которая в случае компенсированного прогибания, составляет



в случае некомпенсированного прогибания, когда осадки, накапливаясь, замещают воду,



где ρ_OC — плотность осадков (2.5 г/см3); ρ_B — плотность воды (1.0 г/см3).

Под тяжестью осадков земная кора изостатически проседает (на величину A) и вытесняет из-под себя в стороны мантийное веществосплотностью (ρ_M) 3.3 см3, вескоторого (P_M) равен весу осадков (P_OC):





— для областей компенсированного прогибания;





— для областей некомпенсированного прогибания.

Решая уравнения (9)—(12), найдем величину A. В условиях компенсированного прогибания:



и



в условиях некомпенсированного прогибания:



и



Кроме того, мы получаем возможность сравнить итоговую мощность накопившихся отложений с амплитудой тектонического (H_T) или с суммой амплитуд тектонического и гидроизостатического прогибания (H_TB). Находим, что



и



Анализируя полученные данные, можно сделать следующие общие выводы.

1. Процессы осадконакопления осуществляются под контролем двух взаимодействующих геологических механизмов: эндогенного и экзогенного. Эндогенный механизм создаёт на земной поверхности отрицательные формы рельефа и тем самым включает седиментационный процесс. Экзогенный механизм — изостатическое прогибание земной коры под тяжестью осадков обусловливает повышенную ёмкость седиментационных бассейнов. В формировании мощностей накапливающихся осадочных толщ ведущую роль играют движения изостатические. Их доля составляет 65 % в случае некомпенсированного и 76 % в случае компенсированного прогибания. Благодаря изостатическому механизму в седиментационных бассейнах накапливаются толщи, мощность которых в 3–4 раза превышает первоначальную (эндогенную) глубину бассейнов. Эндогенные прогибы земной поверхности — это лишь «горловины» ловушек осадочного материала. «Мешки» ловушек имеют изостатическую природу. Они раскрываются в процессе осадконакопления и определяют полную вместимость ловушек, которая в несколько раз больше объёма «горловины» (рис. 63).



2. Компенсированное прогибание земной коры — явление сравнительно редкое. Оно характерно лишь для небольших внутриматериковых депрессий. В крупных бассейнах (плитные бассейны материковых платформ, интрагеосинклинали, талассоплатформенные бассейны) прогибание, как правило, некомпенсированное. Геологическая история подавляющего большинства таких седиментационных бассейнов может быть разделена на две последовательные стадии. На ранней господствуют эндогенные процессы, создающие первоначальную тектоничебкую депрессию («горловину» седиментационной ловушки). Экзогенное изостатическое прогибание коры под тяжестью осадков ещё только начинается. На поздней стадии ведущее значение приобретает экзогенное прогибание. Ранняя стадия некомпенсированных бассейнов может быть названа эндократической, поздняя — экзократической. Продолжительность последней может быть весьма значительной. Например, в крупнейшем Западно-Сибирском мезозойско-кайнозойском седиментационном бассейне она охватывает меловое, палеогеновое и неогеновое время продолжительностью 140 млн. лет, а эндократическая — только юрский период в 60 млн. лет.

3. Возможности накопления осадочных наслоений в течение одного седиментационного цикла небеспредельны. Они определяются интенсивностью эндогенных тектонических процессов, создающих первоначальную депрессию. Наиболее эффективным является спрединг, создающий бассейны с корой океанического типа. Максимальные глубины таких бассейнов в настоящее время достигают 6–6.5 км. В них в течение одного седиментационного цикла может накопиться комплекс мощностью до 20 км. В геологическом прошлом бассейны с океанической корой были менее глубокими. Следовательно, максимальные мощности древних осадочных толщ по сравнению с молодыми должны быть менее значительными.