Тема 3. Природные резервуары прибрежно-морских систем осадконакопления
Прибрежно-морские системы осадконакопления: 1. Располагаются в узкой полосе повышенной гидродинамической активности, начиная с глубины около 10-15м (основание обычных волн) и до границы воздействия морских процессов на сушу; 2. Формируются в результате выноса и переработки речных и дельтовых отложений; 3. Отличительный признак по сравнению с дельтами - отсутствие приустьевых баров и руслового аллювия рукавов дельты; 4. Береговые зоны тянутся на десятки и сотни километров вдоль берегов и на десятки и сотни километров поперек палеошельфа 5. Отложения могут достигать мощности 10-60 м Общие положения
Морское мелководье
Градиент давления Береговая линия
Строение береговой зоны Приливной бар
Схема классификации основана на влиянии волновых и приливно-отливных процессов: 1. Побережья с преобладанием волновой деятельности (безбарьерное (1) и барьерное (2) побережья) – амплитуда прилива менее 2 м; 2. Побережья с преобладанием приливно-отливной деятельности – амплитуда прилива более 4 м; 3. Побережья со смешанной волновой и приливно-отливной деятельностью – амплитуда прилива 2-4 м;
1. Побережья с преобладанием волновой деятельности
40-50 м 5-15 м Zoophycos Cruziana Scolithos
В предфронтальной зоне пляжа, существует массовая транспортировка воды, которой управляют волны. Накатывающаяся волна порождает прибрежное течение, которое, в свою очередь, приводит к образованию пульсационных разрывных течений, движущихся в направлении к морю.
Развитие береговой линии: проградация отложений предфронтальной зоны пляжа Наклонное направление осадконакопления при проградации прибрежных отложений. Временные границы секут фациальные границы отложений.
Корреляция прибрежно-морских отложений. Корреляционные границы наклонены в сторону бассейна, маркируя клиноформы, примыкающие к поверхности максимального затопления (кровля трансгрессивных сланцев)
Прибрежно-морские последовательности (парасиквенсы). Каждый парасиквенс соответствует регрессии бассейна и перемещению береговой линии в сторону отступающего бассейна
Песчаники фации предфронтальной зоны пляжа Следы роющих организмов Cruziana
Косая срезанная слоистость штормового типа
Бугристая текстура ( HCS) HCS – особый тип напластования прибрежных отложений, характеризующийся : Наличием поверхности размыва в основании Выклиниваниями под небольшим углом, варьированием мощности переслаивающихся пропластков Геометрия прослоев неровная (комковатая, волнистая) во всех направлениях Размерность: мощность менее метра, ширина в пределах 2-10 метров Является результатом штормовой активности бассейна
Переходная зона волнового пляжа: прослои темпеститов, нарушенные биотурбацией
Нормальный разрез с постепенной сменой отложений Разрез с эрозионным залеганием, вызванным резким падением уровня моря
Строение дельтовых и прибрежных последовательностей. Как отличить? Трудно отличить баровые песчаники волновой дельты и песчаники береговой зоны даже при наличии керна. Различия можно найти в морфологии и геометрии песчаных коллекторов Дельта Прибрежная зона Линейная геометрия песчаных тел Покровная и линейная геометрия
Регрессивные парасиквенсы
1. Преобладание мелко- и среднезернистых хорошо отсортированных кварцевых песчаников с примесью гравия, мелкой гальки и раковинного детрита; 2. Концентрация тяжелых минералов в основном в штормовом валу, верхней и подводной частях пляжа; 3. Косая слоистость пляжевого типа со знаками ряби и желобами стока; 4. Присутствие морской и наземной фауны; 5. Седиментологическая модель характеризуется наличием двух максимумов гидродинамической активности (береговой вал и волноприбойный бар), аномалия ПС представлена двумя прямоугольными треугольниками (воронками), расположенными друг над другом.
Лагуна Барьер Вдольбереговые течения волны шторм ветер 2
2. Барьерные острова представляют собой отдельные бары или несколько наложенных друг на друга баровых гряд, вышедших на поверхность в виде островов. Наиболее благоприятные условия для их формирования возникали на участках стабилизации береговой линии в периоды переходов от регрессии к трансгрессии и наоборот. 3. Лагуны характеризуются ограниченной площадью, малыми глубинами, застойностью водной среды. Вследствие этого в них накапливаются преимущественно илы с высоким содержанием органического вещества, либо хемогенные осадки. 2. Основные элементы волнового барьерного побережья 1. Подводные валы и бары образуют асимметричные песчаные тела высотой до 10 м с выпуклой верхней и плоской нижней поверхностями, постепенно выклинивающиеся в сторону моря и расщепляющиеся на отдельные песчаные прослои в сторону лагуны. Эти образования, протягивающиеся параллельно берегу на десятки и сотни километров, сложены мелкозернистыми песчаниками с хорошей сортировкой обломочного материала и косой разнонаправленной слоистостью.
Типовое строение барьерного острова Песчаные линзы в глинистых отложениях Флазерная слоистость, переходящая в волнистую слоистость Разнонаправленно-косоволнистый песчаник (бугорчатая текстура ) Песчаник с косой разнонаправленной слоистостью Параллельно-слоистый песчаник Углистые отложения (лагуна) 1. Подножье 2. Склон 3. Гребень
Комплекс отложений вдольбереговых баров (гребневая часть)
Комплекс отложений вдольбереговых баров (подножье)
песчаник однородный (гребневая часть бара) песчаник с пятнистой глинистостью (склон и подножье бара) увеличение Х25, Н- увеличение Х25, Н-
Барьерный бар Открытое побережье Лагуна
Профиль корреляции баровых отложений прибрежной зоны
Карта толщин барьерно-баровых отложений
Фациальная карта прибрежно-морских отложений
1. Разрез представлен регрессивными последовательностями с укрупняющимися вверх размерами обломочных зерен, увеличением песчанистости и мощности отложений, уменьшением глубины осадконакопления и снижением интенсивности биотурбации. 2. На каротажных диаграммах ПС и ГК регрессивные песчаники хорошо выделяются по воронковидным формам аномалий, кровля песчаных тел иногда бывает хорошим сейсмическим рефлектором. Для лагун характерно: Широкое развитие глинистых отложений иногда с прослоями углей, включения растительного детрита, конкреций сидерита и пирита, наличие волнистой, косоволнистой, линзовидной и горизонтальной слоистости, нарушенной ходами илоедов.
2. Побережья с преобладанием приливно-отливной деятельности
Сизигийный прилив Квадратурный прилив
Приливно-отливные отмели образуют обширные пространства побережья в районах с низкой энергией волн. Обычно это однообразные равнины, рассеченные сетью приливно-отливных каналов (зона литорали). Приливно-отливные каналы представляют собой сильно извилистые протоки с косами на внутреннем седиментационном борту. Дно каналов заполнено относительно крупнозернистыми песками с раковинным детритом и многочисленными глинистыми обломками, которые образуют базальные остаточные отложения канала. Эстуарии – полузамкнутые прибрежные области у устья реки, имеющие свободное сообщение с открытым морем и опресненные за счет речных вод.
Последовательность заполнения приливно-отливных каналов для отливного канала, расположенного вдоль активно действующего барьерного острова, и заброшенного канала, находящегося позади барьерного острова. After Moslow and Tye, 1985.
бары Приливные меандры Речной-приливной канал Речная долина
Шельф: биотурбированные илы Приливной бар: двунаправленная косая слоистость Приливная отмель: биотурбация, косая и флазерная слоистость, волновая рябь, остатки раковин болото
Возвратные приливно-отливные движения Косая слоистость с противопоставленными передовыми сериями; Косая слоистость типа «елочки»; Обилие поверхностей локального размыва в косослоистых сериях Илистые драпировки (облекания) Диапазон текстур ряби ( флазерная, волнистая и линзовидная слоистость) Единичные или двойные илистые драпировки на передовых слойках косых серий
From Dalrymple, 1992, after Reineck and Singh, 1980 Флазерная слоистость Волнистая слоистость Линзовидная слоистость Прогрессия от A до C представляет уменьшение энергии потока и сохранения высокой пропорции ила.
1. Эрозионное основание 2. Двумерная крупномасштабная плоскостная или среднемасштабная мульдообразная косая слоистость 3. Тенденция уменьшения зернистости вверх по разрезу 4. Колоколообразная или цилиндрическая форма кривых ПС и ГК
3. Побережья со смешанной волновой и приливно-отливной деятельностью
( modified from Blatt, 1982; after Taverner-Smith, 1982) Модель осадконакопления побережья смешанного типа Ветер Лагунное болото Лагуна Море Конус выноса размыва Глинистый материал шельфа Пески предфронтальной зоны пляжа Вдольбереговое течение Фации барьерного бара Приливная дельта Дельта отлива
1. Барьерные острова по своему строению похожи на таковые волновых побережий, однако в отличие от последних они не образуют непрерывных линейно вытянутых вдоль берега песчаных тел. Приливные протоки разделяют барьерные острова на короткие сегменты протяженностью несколько километров или десятки километров. 2. Лагуны позади барьерных островов характеризуются нормальной соленостью, они представляют открытую систему с постоянным обменом между лагунными водами и водами морского бассейна. За пределами приливно-отливных каналов лагунные отложения представлены в основном алеврито-глинистыми биотурбированными осадками. 3. Приливно-отливные протоки - каналы, по которым происходит транспортировка и отложение обломочного материала. Характерными особенностями песчаных тел являются: 1) наличие эрозионной поверхности в основании с базальными отложениями; 2) присутствие крупной (более 1 см) косой слоистости приливно-отливного течения, обрамленной тонкими волнистыми слойками алеврита и глины. Вверх по разрезу происходит переход от крупномасштабной к мелкомасштабной косой слоистости.
4. Приливно-отливные дельты формируются в устьях приливно-отливных каналов: приливные – в устье протоки на стороне лагуны, обращенной к суше, а отливные – в устьях проток, обращенных к морю. Приливные дельты лучше всего развиты в протоках с преобладанием волновых процессов, усиливающих приливное течение. Дельтовые отложения представляют собой серию перекрывающих конусов или лопастей с крупной косой слоистостью, ориентированной в сторону отливных течений. Эти отложения составляют значительную часть лагунных фаций.
Промысловые особенности и геометрия песчаных тел
Песчанистость Более 95% в отложениях прибрежной зоны ; глубоководный шельф - в диапазоне 10% - 90% Структура разреза Мощность отложений и размерность зерен увеличиваются вверх по разрезу, при этом тонкослоистый песчаник с аргиллитовыми прослоями переходит в крупные косослоистые серии с незначительным содержанием глины или вообще без неё. Воронковидный (увеличение размерности зерен вверх по разрезу) ; использование граничных значений пористости и насыщенности может привести к пропускам маломощных продуктивных пропластков глубоководного шельфа. Геометрия и латеральная выдержанность От линзообразных до покровных тел ; как правило отложения мелководного шельфа и береговой линии могут быть достаточно выдержанными (от ~ 500 м до ~ 10 км) вдоль берега ; для отложений глубоководного шельфа такая протяженность не характерна (протяженность тел песчаника меняется в пределах 1 – 1500 м). Характеристики типичных мелководно-морских резервуаров Вид каротажной диаграммы
Коллекторские свойства Отложения мелководного шельфа и береговой линии обладают наилучшими свойствами в верхней части ; в средней части наблюдается ухудшение коллекторских свойств из-за увеличения количества глинистых прослоев ; отложения глубинной (нижней) части являются потенциальным тонкослоистым коллектором. Типы глин Глинистая фракция преобладает в отложениях глубоководного шельфа и практически отсутствует в мелководных и прибрежных отложениях ; отложения глубоководного шельфа включают: (1) глинистые отложения с прослоями песчаника, (2) тонкие наносы глин поверх штормовых и волновых отложений (3) тонкие прослои глины между пачками. Корреляционные маркеры Трансгрессивные отложения в кровле песчаных тел являются наиболее точным возрастным маркером для корреляции стратиграфических разрезов ; для более детальной корреляции можно использовать глинистые прослои глубоководного шельфа. Характеристики типичных мелководно-морских резервуаров
Лагуна Дальняя зона Переходная зона Предфронтальная зона Зона нижнего пляжа Зона заплеска (верхний пляж) Намывная дельта Проницаемость, мд
Подножье Склон Гребень 15 13 11 10 1-10 0,5-5
Склон Морфология коллектора береговых зон Трансгрессивный барьерный вал Береговая равнина ( strand plain) (modified from Galloway and Hobday, 1983) Регрессивные и трансгрессивные песчаные тела обычно составлены из дискретных проградационных песчаных баров Необходимо учитывать при корреляции и моделировании!
Динамика осадконакопления в прибрежной зоне Ретроградационная последовательность (объем осадков меньше объема пространства компенсации) Трансгрессия Смещение фаций Смещение фаций Строение фаций: ретроградационное Предфронтальная зона пляжа Нижний пляж Прибрежная равнина Предфронтальная зона пляжа Дальняя зона Переходная дальняя зона Переходная дальняя зона Фации перемещаются по восстанию Уровень моря Поднятие уровня моря превышает объем поступающих осадков
Динамика осадконакопления в прибрежной зоне Аградационная модель ( объем материала равен объему пространства компенсации) Поднятие уровня моря соответствует поступающим осадкам Нет смещения фаций Нет смещения фаций Уровень моря Береговая линия стационарна Прибрежная равнина Предфронтальная зона пляжа Переходная дальняя зона Фации постоянны Модель фаций: аградация
Динамика осадконакопления в прибрежной зоне Проградационная модель ( объем материала больше объема пространства компенсации) Регрессия Уровень моря Смещение фаций Уровень моря постоянный Уровень моря постоянный Смещение фаций Фации мелеют кверху Фациальная модель: проградация Прибрежная равнина Нижний пляж Предфронтальная зона пляжа Предфронтальная зона пляжа Переходная дальняя зона Переходная дальняя зона Дальняя зона
Динамика осадконакопления в прибрежной зоне Проградационная модель с эрозией Форсированная регрессия Уровень моря Эрозия Смещение фаций Падение уровня моря Эрозия Смещение фаций Падение уровня моря Фации мелеют кверху Фациальная модель: проградация Эрозия Нижний пляж Предфронтальная зона пляжа Эрозия Предфронтальная зона пляжа Переходная дальняя зона Предфронтальная зона пляжа Переходная дальняя зона Дальняя зона
