Научная конференция ЛОМОНОСОВСКИЕ ЧТЕНИЯ
Апрель 2003 года, Секция ГЕОЛОГИЯ,
Подсекция: Мультидисциплинарный подход к проблеме строения и истории формирования осадочных бассейнов и их нефтегазоносности.

Новая концепция формирования глубоководных терригенных отложений в осадочных бассейнах

А.С. Поляков

Современная концепция формирования глубоководных (бровка шельфа-абиссаль) терригенных отложений в осадочных бассейнах базируется на выделении большого количества гравитационных процессов и соответствующих им генетических типов отложений. Многообразие выделяемых процессов вероятно связано с необходимостью интерпретации разнообразных текстурных особенностей отложений, отражающих скорее не разновидность процессов, а разнообразие условий при которых протекает ограниченное число процессов. Детальный анализ многочисленных классификаций гравитационных процессов показал, что принципы и критерии их построения самые различные. Во многих случаях выделение того или иного процесса совершенно не обоснованно, существуют терминологические разногласия.

Рассмотрим наиболее употребляемые при интерпретации осадков и пород глубоководные процессы. К ним относят: обвалы (камнепады), крипп, оползни, обломочные потоки, зерновые потоки, флюидизированные потоки, разжиженные потоки, турбидные течений низкой плотности, турбидные течения высокой плотности и др. Четыре из перечисленных процессов вызывают противоречия. На наш взгляд не оправдано выделение зерновых потоков. Еще в 1975 г Хемптон показал, что песчаные потоки с содержанием около 2 % глинистых частиц ведут себя как обломочные потоки. Более поздние эксперименты [1] подтвердили, что для песчаных обломочных потоков достаточно всего 0,5% (по весу) глинистых частиц. Более того, зерновые потоки могут возникать и при небольших уклонах дна, при условии, если в результате внешних динамических воздействий (волны, землетрясения) контакты между зернами будут нарушены. Рассмотренные потоки характеризуются пластичным ламинарным течением, что и позволяет объединить их в группу обломочных потоков самого разнообразного состава. Не целесообразно выделять в отдельные осадочные процессы флюидизированные и разжиженные потоки, так как флюидизация и разжижение - это необходимые условия для возникновения и развития потоков. Терминологическим недоразумением является выделение турбидного (мутьевого, суспензионного) течения высокой плотности. Кюнен и Миглириони моделировали обломочный поток и назвали его турбидным течением высокой плотности. Это привело к тому, что любые глубоководные пески стали относить к различным разновидностям турбидитов. Соответственно при интерпретации отложений модели турбидитных фаций преобладали над моделями фаций обломочных потоков.

Анализируя 50 -летнюю историю турбидитной парадигмы Шанмугам [2] предположил, что в 21 веке появится новая парадигма для глубоководных систем. В действительности развитие новой концепции глубоководных процессов началось в 70-е годы, когда турбидитная парадигма достигла наибольшей популярности. Именно в эти годы механики, физики, геофизики стали проявлять интерес к необычным свойствам гранулированных сред. "Гранулированная среда представляет собой совокупность большого числа дискретных твердых частиц. Обычно пространство между частицами заполнено флюидом - воздухом или водой и, таким образом, гранулированный поток является многофазной средой. Однако, если частицы плотно упакованы или если они намного плотнее, чем окружающий их флюид, то только сами частицы, а не флюид или взаимодействия флюид-частица будут движущей силой транспорта среды и в этом случае внутренним флюидом при описании поведения потока можно пренебречь." [Кэмпбелл, ]. Из приведенного определения следует, что к гранулированным средам могут быть отнесены обломочные потоки любого состава. Одной из удивительнейших особенностей гранулированных сред является их способность переходить в жидкое состояние под влиянием внешних динамических воздействий. Механизмом транспорта в потоке гранулированных (обломочных) масс является неупругое столкновение частиц и агрегатов, вызываемое внешней кинетической энергией. Передача кинетической энергии в виде флуктуации частиц по аналогии с законами термодинамики может быть описана гранулярной или вибрационной температурой. Гранулярная или вибрационная температура вызывает разжижение (ожижение) материала, выражающееся в его расширении, потери контактов между частицами и уменьшении трения, что и обеспечивает его перемещение и стратификацию. Расстояние, преодолеваемое потоком, и текстурные особенности его отложения зависят от исходного материала, его объема (количества частиц), перепада высоты, преодолеваемой потоком и геоморфологией дна; остановка потока происходит при потере внешней кинетической энергии, расходуемой на неупругое столкновение частиц.

Рассмотренные данные приводят к заключению о том, что в 21 веке основой новой концепции глубоководных систем будут обломочные - гранулированные потоки.