Трехмерные модели неоген-современных складчатых, седиментологических и эрозионных процессов в туапсинском прогибе Черного моря

Глава 4. Современные процессы эрозии и седиментации.

4.1. Характеристики современных процессов эрозии и седиментации

На континентальных окраинах активно происходят различные гравитационные процессы - от образования оползней различных типов до формирования потоков (таких как турбидиты). Эти процессы взаимосвязаны между собой. Масштабы процессов могут быть совершенно различными. Отдельные оползневые тела, например, вовлекают в движение сотни кубических километров осадков, такие как, Сторега, либо они могут характеризоваться значительно меньшими размерами. Аналогичную картину мы наблюдаем в Туапсинском прогибе.

Антиклинали, испытывающие в настоящий момент активную стадию роста, выражены в рельефе в виде подводных хребтов с относительным превышением над уровнем морского дна до 400-600 метров. В их пределах происходят различные современные эрозионные процессы, в пределах минибассейнов имеет место современная седиментация. Рассмотрим эти процессы более подробно.

4.1.1. Современные процессы эрозии

На основании анализа карты топографии дна моря (Рис. 11), построенной в результате интерпретации 3Д сейсмических данных, были выявлены следующие группы современных эрозионных процессов: (1) эрозионные процессы на склонах хребтов; (2) эрозионные и седиментационные процессы в пределах подводных каналов.

Рис. 11. Трехмерное изображение топографии дна моря, построенное по сейсмическим данным 3Д.

В пределах хребтов четко выделяется два типа склоновых эрозионных процессов: формирование эрозионных оврагов и формирование оползневых тел (Рис. 12). Склоны хребтов рассечены многочисленными оврагами, которые берут начало в присводовых частях хребтов и спускаются по склону до межхребтовых минибассейнов. Овраги обычно ориентированы перпендикулярно осевой линии хребта и имеют многочисленные притоки. Обычная глубина оврагов - от 30 до 40 метров, ширина до 300м, расстояние между осями соседних оврагов 400 - 500 метров.

Рис. 12.Эрозионные процессы на склонах хребтов, примеры оползневых оврагов и цирков.

Оползневые тела образуют крупные цирки (Рис. 12). Средняя ширина оползневых цирков 700 - 900 метров, глубина 100 - 200 метров, а видимая длина 1000 - 1200 метров.

На сейсмических разрезах и на картах топографии дна моря в сводовых частях антиклиналей видны небольшие оползневые уступы, наблюдаются серии сбросов, сформировавшихся в процессе растяжения в зоне отрыва оползневых тел.

Образование оврагов и оползневых тел происходит, вероятно, при быстром гравитационном оползании неконсолидированных осадков. Процесс резко ускоряется при смешении осадков с морской водой. Водно-глинистый поток сносится со склона хребта, формируя эрозионный овраг или крупный оползневой цирк.

Вероятно, в реальности, на склонах хребтов происходит непрерывный спектр процессов от чисто оползневого характера до формирования водно-глинистых (водно-грязевых, турбидитовых) потоков. Анализ имеющихся данных показал, что такие процессы непрерывно происходят в пределах всех рассмотренных хребтов.

Кроме того, к эрозионным структурам можно отнести выявленный на площади сейсмического куба 3Д (Рис. 13) крупный подводный каньон относительной глубиной 300- 400 метров и шириной порядка 5-7 км. Каньон характеризуется относительно крутыми склонами и уплощенным дном. На дне каньона имеются небольшие поперечные уступы. На склонах выявлены многочисленные оползневые тела и эрозионные овраги. Вдоль оси канала наблюдается система меандрирующих узких промоин. Природа образования канала, вероятно, - продолжение сухопутной реки, впадающей в Черное море, которая приносит значительное количество осадочного материала. Наличие плоского дна канала и характеристика временных разрезов указывает на то, что осадки не откладываются в осевой части, а перемещаются далее к подножью континентального склона (байпасный канал).

Рис. 13.Крупный эрозионный каньон в пределах куба 3Д.

По имевшимся материалам была построена общая схема современных процессов на дне моря в пределах российского сектора Черного моря. Из анализа карты видно, что процессы современной эрозии, аналогичные рассмотренным ранее по сейсмическим данным 3Д, происходят в пределах всей территории Туапсинского прогиба.

Изучение морфологии подводных хребтов, связанных с ростом взбросо-надвиговых складок, показало, что на протяжении всего формирования последних в пределах слонов хребтов непрерывно происходят процессы эрозии.

1.1.2. Современные процессы седиментации

Между подводными хребтами были выявлены осадочные минибассейны, в которых происходит современная седиментация. Осадки минибассейнов обычно "затопляют" подошвы хребтов. Оси минибассейнов одинаково ориентированы (субпараллельно береговой линии) и образуют единую систему.

Предполагается наличие двух основных источников осадков, заполняющих минибассейны. Вероятно, основная часть осадка поступает из рассеянных в водной толще глинистых частиц, поступающих с суши и частиц планктона и нанопланктона. Часть вещества поступает при эрозии подводных хребтов.

Представление о составе современных осадков может быть получено, например, на основе результатов бурения скважин DSDP в Черном море. Из них следует, что это комплекс, состоящий из илов от темно-зеленовато-серых до темносерых терригенных с редкими включениями серовато-белых карбонатных прослоек.

Кроме того, уже много лет проводятся работы по донному пробоотбору в районе работ и на сопредельных территориях. Из них известно, что поверхность дна покрыта маломощным (до первых метров) чехлом голоцен-верхнеплейстоценовых осадков, представленных глинистыми илами.

На основании проведенного анализа была предложена модель подводной эрозии растущей складки (рис. 14).

рис. 14. Модель подводной эрозии растущей складки (в районе куба 3Д)

Для примера была взята одна из складок, расположенная в пределах куба 3Д. Предполагается, что она начала расти в сармате с образованием на склонах эрозионных оврагов и цирков. Сэродированный материал переносился вниз по склону и отлагался в межхребтовых минибассейнах. Еще одним источником осадков являлись илы, осаждавшиеся сверху.

На основании анализа роста складок в пределах Туапсинского прогиба было выяснено, что эпохи активизации чередовались с эпохами значительного замедления роста складок. Чередовались между собой и эпохи, когда скорость седиментации превышала эрозию и наоборот. Это подтверждается сейсмическими данными. По ним видно, что эрозионные овраги и цирки, крупные эрозионные каньоны заполнялись осадками, затем снова эродировались.

Эрозия хребтов и образование минибассейнов является следствием роста складок, выраженным на поверхности в виде роста линейных поднятий. Значит, во время роста складок в виде линейных поднятий на дне моря процесс их эрозии и синхронного формирования минибассейнов имел место. Анализ сейсмических данных показал, что процессы эрозии и седиментации происходят непрерывно, начиная с момента роста антиклинальных складок в рельефе. Примеры этого будут продемонстрированы в главе 5.