Дельтовые фации

3.1. Понятие дельты

Геродот назвал греческой буквой «дельта», имеющей треугольную форму, область, где рукава р.Нил отлагали влекомый ими материал в Средиземное море. Этот термин в дальнейшем получил широкое распространение. Позднее Ч.Лайель (1854) определил дельту как «аллювиальный участок суши, сформированный рекой у ее устья).

«Дельты - это весьма сложные природные системы, формирующиеся при впадении рек в водоемы. Они характеризуются специфическими процессами, обусловленными постепенным переходом гидрологического режима реки в гидрологический режим приемного водоема. Для дельт характерны как элементы речного, так и морского (приливы, ветровое волнение, течение, соленость вод и т.д.) режимов. В их пределах происходят быстрые и существенные изменения динамических, физико-химических и биологических свойств водных масс, а, главное - мощная аккумуляция наносов» (Структурная геоморфология...,1983). Мур и Асквит (Moore, Asquith, 1971) определяют дельту так: затопленные и частично выходящие на поверхность прибрежные осадочные накопления, отлагающиеся в водных бассейнах (океанах, морях и озерах) в основном в результате деятельности рек. С ископаемыми дельтами бывают связаны месторождения угля, нефти, газа, меди, марганца, железа, а также россыпи золота, тяжелых минералов. Дельты являются весьма благоприятным местом для скопления нефти и газа в терригенных отложениях. Это связано с тем, что дельты характеризуются и характеризовались сонахождением обильного нефтематеринского органического вещества, наличием пористых коллекторов, а также стратиграфических и структурных ловушек. Именно на морском взморье в местах впадения крупных рек происходит наибольшая концентрация органических остатков. Около 65% растворенного органического вещества, выносимого с суши, осаждается в дельтах. А на долю дельт, например в пределах бывшего СССР приходится около 30% современной береговой линии (Структурная геоморфология..., 1983).

Дельта Нила - классический пример дельт, к которой собственно впервые и было применено это название. Она почти идеальна по симметрии и структуре (рис.1 -фиг.28 из Данбара и Роджерса, 1962). Разветвление на протоки начинается у Каира, более чем в 100 милях от моря, и конус их, наподобие гигантского треугольника, основание которого протягивается вдоль морского берега более чем на 150 миль, выступает в сторону моря. Очертания береговой линии простые. За береговым уступом располагается мелководная подводная равнина, которая имеет слабый наклон (5 футов - 1.7м на милю на протяжении первых 15-25 миль, затем уклон становится круче), где продолжается накопление так называемых верхних слоев (topset). Далее располагается склон, который на расстоянии следующих 20 миль характеризуется погружением на 10-150 футов на милю и образует крупный выступ, где накапливаются наклонные (косослоистые серии) передовые слои (foreset). Наземная поверхность дельты почти плоская и в значительной степени ежегодно затапливается при разливе Нила, в результате чего она покрывается тонким слоем алевритистого ила. Этот ежегодный «подарок Нила» обуславливал плодородие на протяжении тысячелетий. Раскопки в Мемфисе показали, что за 3000 лет со времени установки статуи Рамзеса II накопилось около 9 футов - 2.7 м речных отложений. Использование паводков для строительства пирамид.

3.2. Зональность дельтовых отложений и их характеристика

В дельтовых областях выделяют следующие основные зоны: надводную (или субаэральную) и подводную части дельты. Первая состоит из низких островов и разделяющих их проток (рукавов), стариц, болот. Осадкообразование происходит в основном в континентальных условиях. Вторая - подразделяется на авандельту, расположенную в пределах предустьевого взморья, находящегося у внешнего края субаэральной дельты и наклонной части дельты (свал глубин, продельта) (рис.7 из Крашенинникова стр. 215 и рис. 16 из Структурной геоморфологии). Дельтовый осадочный комплекс подразделяется на верхние, передовые и придонные отложения.

Верхние отложенияформируются в условиях субаэральной и частично субаквальной частей дельт. В субаэральной обстановке накапливаются отложениямаршей и речныхрусел (рукавов дельт) с прирусловыми валами. В субаквальной обстановке формируются приустьевые и периферийные бары дельтовых рукавов, подводные продолжения русел рукавов и прирусловых валов, внутридельтовые заливы.Отложения маршей или прибрежных болот представлены глинами, обогащенными органическим веществом и торфами (в древних отложениях - торфами). Глинистые осадки обычно характеризуются плохо выраженной слоистостью, часто биотурбированы корневой деятельностью, обогащены растительными остатками. В аридных услових наиболее характерны трещины усыхания и скопления водорослей. Русла рукавов - наиболее типичны косая слоистость, слоистость ряби течений, текстуры размыва и заполнения, а также эрозионные поверхности(рис.8 – 9). В целом имеют схожие характеристики с русловыми аллювиальными отложениями. Прирусловые бары или валы - состоят из тонкозернистых илов и алевритов. Наиболее распространены осадочные текстуры, обусловленные течениями, однако отмечается и совместное действие волн и течений, в результате чего формируются сложные виды слоистости. Кроме того часто присутствует волнистая слоистость, текстуры размыва и заполнения, глиняные окатыши. Приустьевые бары - состоят из песка и алеврита, присутствуют растительные остатки. Из текстур наиболее типичны желобообразная косая слоистость, встречается рябь течений и волнений, местами знаки ряби, деформационные структуры (раздувания). Периферийный вал - слоистость сезонного происхождения, биотурбация, фукоиды, остатки раковин. Внутридельтовые заливы - открытые водные бассейны, окруженные барами и болотами. Осаждение в подобных заливах обусловлено двумя процессами: оседанием тонкозернистого материала из взвесей и привносом более грубозернистого материала по промоинам. Типичны линзовидная и горизонтальная слоистости. Встречаются биотурбированнные осадки и остатки раковин. Часто в результате развития дельтовых комплексов формируются песчаные покровы фронта дельты или пески ветвящихся баров. Субаквальная часть верхних слоев иначе называется фронтом дельты. Участок, расположенный мористее фронта дельты, представляет обстановку продельты. Продельта - или фронтальный склон дельты. Наиболее характерны тонкозернистые илистые осадки: алевриты и глины. Обычно переходят в осадки шельфа. Развита ленточная и параллельная слоистость, характерны явления биотурбации. Чем ближе к фронту дельты, тем более алевритовый материал накапливается. Здесь может встречаться слоистость ряби, рябь течений и мелкомасштабная градационная слоистость. С отложениями продельты в основном связаны передовые слои. Придонные отложения дельты формируются в обстановке шельфа мористее продельты. Осадки представлены внешне однородными глинами, алевритовыми глинами, глинами, содержащими слои ракушняка. Слоистость обусловлена главным образом различиями в окраске. Степень биотурбации сравнительно высока.

3.3.Типы дельт и характеристика вертикальной последовательности дельтовых комплексов.

Дельты подразделяются на три главных типа с преобладанием речных, волновых и приливно-отливных процессов. (рис.10 - 19 и 20 из «Структурной геоморфологии»).

В дельтах, где преобладают речные процессы, а морские не играют значительной роли, происходит быстрый рост в сторону моря за счет отложения влекомых речных наносов. Речные наносы откладываются главным образом на приустьевом баре. По мере разрастания дельты речные уклоны становятся более пологими и поток теряет транспортирующую силу. На этой стадии может образоваться промоина в прирусловом валу, открывающая более короткий путь к морю. В результате быстрого отложения паводковых наносов формируется побочная дельта. С течением времени поток прорыва может превратиться в главный рукав, а процесс повториться. При преобладании в расходах реки взвешенных осадков образуются дельты в форме «птичьей лапки» (рис.392, 397, 398 из Рейнека).

Быстрое выдвижение дельт с преобладанием речных процессов вызывает формирование характерного для дельтовых отложений цикла с погрубением осадочного материала вверх по разрезу. На рис. показан полный цикл развития лопасти дельты. Изменения от глин продельты до осадков русловых проток и дельтовых болот, включая погребенные почвы и уголь.

В условиях большой активности волнений отложения речных устьевых баров непрерывно перерабатываются в морские барьерные и вдольбереговые бары. Скопления песков будут параллельны береговой линии (Пример - дельта Сан-Франсиску).

В дельтах с высокими приливами (эстуарии) поток с обратными течениями, возникающими в проточных рукавах во время приливов и отливов, может стать главным фактором перемещения осадков. При этом могут сформироваться ряд параллельных линейных и пальцеобразных гряд, расположенных параллельно приливно-отливному течению. Субаэральная часть таких дельт представлена преимущественно приливными равнинами. В рукавах отлагаются пески с бимодальной слоистостью.

В целом факторы, контролирующие процессы осаждения и конфигурацию дельты, могут быть объединены в четыре группы: режим реки, прибрежные процессы, структурная позиция и климатические особенности. В настоящее время Ж.Колеман и Л.Райт выделяют 6 главных моделей распределения дельтовых песчаных тел (рис. II). I тип - его формированию способствует слабая сила волн, низкий прилив, пологий прибрежный склон, слабые вдольбереговые течения и отложение мелкозернистого материала; II тип - слабая энергия волн, высокая амплитуда приливов, слабые вдольбереговые течения; III тип - умеренная сила волн, высокие приливы, слабые береговые течения и мелкие бассейны с постоянной аккумуляцией; IV тип - умеренная сила волн, пологий прибрежный склон и слабое поступление осадков; V тип - в условиях большой силы волн, слабого берегового течения и крутого прибрежного склона; VI тип - сильное вдольбереговое течение, большая энергия волн и крутой прибрежный склон.

Таким образом, диагностика дельтовых комплексов основывается на анализе вертикальной последовательности пород в разрезах и их площадного распространения: характер распределения мощностей песчаных отложений и латеральное взаимоотношение фаций, в частности переход в аллювиальные отложения с одной стороны и шельфовые (неритовые) - с другой. Вертикальная последовательность напластования напоминает таковую в баровых комплексах (рис.II). Однако наиболее характерные отличия наблюдаются в верхних крупнозернистых пачках циклов. Отложения дельтовых песков характеризуются косой слоистостью с большими углами наклона и общей направленностью палеотечений. Часто они представлены русловыми фациями рукавов дельт. Пески барьерных и вдольбереговых баров имеют косую слоистость с меньшими углами наклона и разнонаправленную. Осадконакопление в дельтах обычно происходит быстрее, вследствие чего сортировка и биотурбации менее развиты. В результате быстрого осаждения дельтовых песков на неконсолидированные илы продельты развиваются текстуры оползания или глиняные диапиры. Кроме того дельтовые отложения всех типов обычно заканчиваются углями, что не очень типично для баровых комплексов.

3.4. Дельта Миссисипи имеет примерно такую же величину, как дельта Нила, но существенно отличается от нее (Иллюстрация).