Что такое осадочные бассейны

Осадочный бассейн — Sedimentary basin

Осадочные бассейны — это регионы Земли, где длительное проседание создает пространство для накопления отложений . По мере того, как осадки погребены, они подвергаются возрастающему давлению и начинают процессы уплотнения и литификации, которые превращают их в осадочную породу .

Осадочные бассейны встречаются в различных геологических условиях, обычно связанных с тектонической активностью плит . Тектонические процессы, приводящие к проседанию, включают истончение подстилающей коры ; осадочная, вулканическая или тектоническая нагрузка; или изменения толщины или плотности прилегающей литосферы .

Бассейны классифицируются по их тектонической обстановке (дивергентная, конвергентная, трансформационная, внутриплитная), близости бассейна к активным краям плит, а также по тому , лежит ли под ним океаническая , континентальная или переходная кора. Бассейны, образованные в различных тектонических режимах, различаются по своему потенциалу сохранения. На океанической коре бассейны, вероятно, будут подвергнуты субдукции, в то время как окраинные континентальные бассейны могут быть частично сохранены, а внутрикратонные бассейны имеют высокую вероятность сохранения.

Осадочные бассейны имеют большое хозяйственное значение. Почти весь мировой природный газ и нефть, а также весь уголь находятся в осадочных породах. Многие металлические руды находятся в осадочных породах, сформированных в определенных осадочных средах.

СОДЕРЖАНИЕ

Способы формирования

Осадочные бассейны формируются в основном в конвергентных , дивергентных и трансформирующихся условиях . Конвергентные границы создают форландские бассейны за счет тектонического сжатия океанической и континентальной коры во время изгиба литосферы . Тектоническое расширение на расходящихся границах, где происходит континентальный рифтинг, может создать зарождающийся океанский бассейн, ведущий либо к океану, либо к разрушению рифтовой зоны . В условиях тектонического сдвига жилые пространства встречаются в виде транспрессионных, транстенсионных или трансротационных бассейнов в соответствии с движением плит вдоль зоны разлома и местной топографии раздвигающих бассейнов .

Растяжение литосферы

Если литосфера вынуждается растягиваться по горизонтали с помощью таких механизмов, как выталкивание гребня или вытягивание траншеи , считается, что эффект будет двояким. Нижняя, более горячая часть литосферы будет медленно «течь» прочь от основной области растяжения, в то время как верхняя, более холодная и более хрупкая кора будет иметь тенденцию к разломам (трещинам) и трещинам. Комбинированный эффект этих двух механизмов заключается в том, что поверхность Земли в области растяжения оседает, создавая географическую депрессию, которая затем часто заполняется водой и / или отложениями. (В качестве аналогии можно привести кусок резины, который при растяжении становится тоньше посередине.)

Примером бассейна, вызванного растяжением литосферы, является Северное море — также важное место со значительными запасами углеводородов . Другой такой особенностью является Провинция бассейнов и хребтов, которая охватывает большую часть штата Невада в США, образуя серию горстовых и грабеновых структур.

Другое проявление растяжения литосферы приводит к образованию океанических бассейнов с центральными гребнями; Красное море фактически зарождающийся океан, в пластинчатой тектонической контексте. Устье Красного моря также представляет собой тройной тектонический стык, где встречаются Индоокеанский хребет, Красное море и Восточно-Африканский рифт . Это единственное место на планете, где такой тройной стык в океанической коре обнажен субаэрально . Причина этого двоякая: из-за высокой термальной плавучести соединения и местной смятой зоны коры морского дна, выступающей в качестве плотины против Красного моря.

Сжатие / укорачивание и изгиб литосферы

Если на литосферу приложить нагрузку, она будет иметь тенденцию изгибаться, как упругая пластина. Величина изгиба литосферы является функцией приложенной нагрузки и изгибной жесткости литосферы, а длина волны изгиба является функцией только жесткости изгиба. Жесткость при изгибе сама по себе является функцией минерального состава литосферы, теплового режима и эффективной упругой толщины. Характер нагрузки разнообразен. Например, цепь вулканических построек Гавайских островов имеет достаточную массу, чтобы вызвать отклонение литосферы.

Аутопсия одной тектонической плиты на другой , также приводит к высокой нагрузке и часто приводит к созданию форландового бассейна, такие как бассейн Po рядом с Альпами в Италии, молассовый бассейн рядом с Альпами в Германии, или в бассейне Эбро следующего в Пиренеи в Испании.

Ударно-скользящая деформация

Деформация литосферы в плоскости земли (т. Е. Такая, что разломы вертикальные) происходит в результате почти горизонтальных максимальных и минимальных главных напряжений . Возникающие в результате зоны погружения известны как сдвиговые или раздвижные бассейны . Бассейны, образованные сдвиговым действием, возникают там, где изгибается вертикальная плоскость разлома. Когда кривая в плоскости разлома раздвигается, возникает область перерастяжения , образуя бассейн. Другой термин для обозначения транстенсионного бассейна — ромбохазм . Классический ромбохазм иллюстрируется рифтом Мертвого моря , где движение Аравийской плиты на север относительно Анатолийской плиты вызвало ромбохазм.

Противоположным эффектом является транспрессия , когда сходящееся движение изогнутой плоскости разлома вызывает столкновение противоположных сторон разлома. Примером могут служить горы Сан-Бернардино к северу от Лос-Анджелеса , которые являются результатом схождения вдоль кривой в системе разломов Сан-Андреас . Землетрясения Нортриджа было вызваны вертикальным перемещением вдоль локальная тяга и взбросы гармошки вверх против изгиба в среде неисправности в противном случае сдвиговой. В Нигерии преобладающим типом фундаментной породы, пересекаемой скважинами, пробуренными на углеводороды, известняк или воду, является гранит. Три осадочных бассейна в Нигерии подстилаются континентальной корой, за исключением дельты Нигера, где порода фундамента интерпретируется как океаническая кора. Большинство колодцев, которые пробили подвал, находятся в заливе Восточной Дагомеи на западе Нигерии. Максимальная мощность осадочных пород около 12000 м достигается в прибрежной западной части дельты Нигера, но максимальная мощность осадочных пород составляет около 2000 м в бассейне Чада и только 500 м в заливе Сокото.

Постоянное развитие

По мере того, как все больше и больше наносов оседает в бассейне, вес всех новых отложений может вызвать дальнейшее оседание бассейна из-за изостазии . В бассейне могут продолжаться отложения отложений и продолжаться оседание в течение долгих периодов геологического времени; это может привести к бассейнам толщиной в несколько километров. Геологические разломы часто могут возникать по краю и внутри бассейна в результате продолжающегося проскальзывания и оседания.

Изучение осадочных бассейнов

Изучение осадочных бассейнов как отдельного объекта часто называют бассейновым моделированием или анализом осадочных бассейнов . Необходимость понимания процессов формирования и эволюции бассейнов не ограничивается чисто академической. Действительно, в осадочных бассейнах сосредоточены почти все мировые запасы углеводородов, и поэтому они вызывают большой коммерческий интерес.

Источник

Осадочный бассейн

Осадочный бассейн является областью , которая углубляется в верхнюю часть литосферы в результате оседания движений земной коры и которая заполненная с осадками в течение геологических периодов времени .

содержание

геология

Возникновение

Местное или региональное оседание в коре Земли ниже уровня местной или региональной эрозии базы является решающим для формирования осадочных бассейнов . Осадочные бассейны, которые в настоящее время испытывают опускание и поглощение отложений, называются активными осадочными бассейнами . Те, которые в последнее время больше не испытывают оседания и в которых ничего не откладывается, или чье заполнение даже размыто, называются бассейнами ископаемых осадочных пород .

Опускание в региональном масштабе часто вызывается тектоническим расширением земной коры, в результате чего в различных сценариях тектоники плит, среди прочего, можно выделить различные типы бассейнов расширения. Задуговые бассейны ( субдукция ), контрейлерные бассейны ( коллизия ), пул-апарт-бассейны (различные) и рифты (дивергенция). Кроме того, обсуждаются дальнейшие причины и механизмы (крупномасштабного) проседания, в том числе:

• изостатическая дочерняя компания
  • из-за дефицита массы под поверхностью утолщенной континентальной коры, например, в результате отрыва субдуцированной океанической коры ниже орогена («отрыв плиты») или в результате «термической эрозии» восходящим шлейфом*
  • тепловым метаморфозом с увеличением плотности в нижней части относительно толстой земной коры, также вызванным термической аномалией в земной мантии ниже *
• тепловая проседание — осуществляется путем охлаждения и последующим сжатием и увеличением плотности нагретой ранее земной коры и является причиной образования осадочных бассейнов или продолжающееся погружение в тектонический спокойных внутри- континентальных районов и пассивных окраинах видны
• тектоническая нагрузка сильно утолщенных областей земной коры — считается причиной образования форландских впадин (см., в частности, впадину Молассе )
• осадочная нагрузка — считается поддерживающим фактором оседания уже действующих осадочных бассейнов

Миграция соляных пород из-под поверхности в ходе галокинеза приводит к образованию относительно небольших впадин. Осадочные бассейны с очень небольшой площадью основания также могут быть результатом вулканической активности или выветривания . В эоценовых отложениях Messel ямы, известная свои ископаемых млекопитающих, были депонированы в Маар озере , а полые формы , в которых геологический несколько более молодые слои Oberleichtersbach и Sieblos в Рёна были осажденные будут интерпретированы , как коллапс Dolines .

Особенности

Осадочный бассейн разделен структурно примерно в наполнении , состоящий из осадков и осадочных пород являются, но и в немалой степени вулканического выпота и дамбы и пирокластические отложения могут включать в себя, и в опущенных коренных породах или базовый элемент , окружающий залегают заполнения и по краям . Схема осадочного бассейна зависит от механизма его образования. Простое тектоническое расширение обычно создает удлиненные структуры, бассейны с раздвижными стенками и бассейны, образованные термическим проседанием, также могут иметь более округлые формы. Также континентальные окраины называются осадочными бассейнами, хотя только с одной стороны они ограничены высокой площадью.

Величина проседания фундамента в единицу времени ( скорость проседания ), которая обычно составляет порядка миллиметров в год, обычно увеличивается от края к центру осадочного бассейна. Поскольку области с более высоким проседанием могут поглотить больше отложений, чем зоны с более низким проседанием, толщина заполнения впадины обычно уменьшается от центра впадины к краям. Тектонически обусловленные бассейны характеризуются так называемыми краевыми разломами (см. Разлом ), где, особенно в ископаемых, частично эродированных осадочных бассейнах, заполнение относительно резко отграничено от фундамента по краю. Но даже дальше в тазовой части коренная порода часто подвергается вмешательству, и могут иметь место области более сильного и менее серьезного проседания, в результате чего возникает внутренняя (палео) морфологическая структура в порогах и впадинах или суббассейнах (то же самое относится к регионам, которые в значительной степени охарактеризованы халокинцами , например, Северо-германо-польский бассейн). Суббассейны , то есть области наибольшего проседания, которые, следовательно, имеют самое толстое наполнение наносами, также называются депоцентрами (Sing. Depocenters ). В ходе геологической истории осадочного бассейна его депоцентры могут смещаться, что заметно по колебаниям мощности разновозрастных интервалов стратификации в разных регионах бассейна. Степень морфологического проявления оседания в активном отстойнике зависит от количества наносов, поступающих в единицу времени (скорости оседания). Если скорость седиментации полностью компенсирует или превышает скорость проседания, морфологически самые высокие области бассейна находятся, по крайней мере, на том же уровне, что и основание эрозии, по краям бассейна также выше его, в противном случае они находятся ниже.

Осадочная петрология

Поступление наносов в бассейн происходит из окружающих возвышенностей , которые подвержены эрозии , почти всегда проточной водой, то есть реками и ручьями, а также океанскими течениями. В определенных областях отстойника, которые характеризуются относительно крутым рельефом, массовые движения, такие как потоки взвеси или селей, важны для переноса или поступления наносов.

Когда скорость опускания высока, уровень бассейна часто опускается ниже уровня моря, и тогда море обычно проникает в соответствующий регион, особенно на окраинах континентов. Осадочные бассейны поэтому часто являются морскими бассейнами (см. Шельф ) с морскими отложениями . При более низких скоростях опускания или расположении очень далеко от побережья седиментация имеет тенденцию происходить в озерах и аллювиальных равнинах . В геологические периоды времени часто нет резкой границы между аллювиальной или прибрежной равниной и прилегающим морским бассейном, но она смещается с повышением или понижением относительного или абсолютного уровня моря (см. Трансгрессию и регрессию ).

В морской или озерной бассейна в тропическом климате , также часто делают на месте -Aus осадков из карбоната кальция ( «известь») или относительно легко растворимые соли ( эвапоритов ) существенную роль для осаждения.

Первые отложенные в осадочном бассейне слои падают с продолжающимся опусканием на все большую глубину, это вес отложенных слоев, впоследствии сжатых ( уплотнение ) и длительное время трансформированных в осадочных породах, таких как песчаник или аргиллиты ( диагенез ). В континентальных осадочных бассейнах, содержащих более молодые (верхние) слои гравия и других рыхлых материалов, значительный резервуар питьевой воды пригоден для использования подземных вод .

В горных образованиях растянутые участки земной коры, на которых сформировались осадочные бассейны с часто сложной историей, сжаты (инвертированы), а осажденные отложения складываются и / или складываются , иногда вместе с нижележащим основанием , а иногда также погружаются глубоко в землю. земная кора и под высоким давлением и при высоких температурах преобразуются ( метаморфозы ). Нередко большие части горного хребта состоят из деформированного заполнения осадочных бассейнов, например Альп и Гималаев , породы которых в основном происходят из отложений на краях океана Тетис . Из наблюдения, что морские отложения сегодня находятся в высоких горах, возникла геосинклинальная теория , которая сегодня устарела .

Депозиты

В процессе постепенного оседания миллиарды тонн остатков мертвых растений (включая водоросли ) собираются в зоне проседания и постепенно покрываются гравием, песком и слоями глины . Если это делается в отсутствие воздуха , органические остатки могут образовывать уголь , сырую нефть и природный газ . Углефикации или тепловое созревание остатков способствуют дальнейшему затоплению осадка бассейна, непрерывного осаждения и повышению температуры недр .

Возникновение осадочных бассейнов

Примеры осадочных бассейнов в Центральной Европе:

• Северо-Германский бассейн. Он простирается от Рурской области далеко до Северо-Германской равнины . Толщина заполнения бассейна увеличивается к северу.
• Рур, его восточное продолжение Верхнесилезского угольного бассейна, а также продолжение западного ветра в районе Аахена , жаровня Намюра и южный английский угольный пояс заняли несколько тысяч метров обломков Варисканских гор на
• Верхний РейнГрабен является рифтовой долиной и заполнены более чем на 10 км осадков. Сегодня он представляет собой широкую равнину между Вогезами и Пфальцским лесом на западе и Шварцвальдом и Оденвальдом на востоке.
• Вена бассейн имеет план веретенообразной формы и составляет 5-8 км глубины между Альпами и Карпат разрушились
• в низменности лежит в глубине из Карпатских гор и до 8,5 км глубины. В восточной части Венгрии, недалеко от Кечкемета , прямо под поверхностью находятся десятки вулканов . Они медленно погружались в глубину около 30-10 миллионов лет назад и были покрыты более молодыми отложениями.
• Париж бассейн представляет собой чашеобразное область депрессии на северо — востоке Франции. Отложения из Джуры и мелового периода покрыли фундамент, который выходит на края бассейна в Рейнских Сланцевых горах , в Бретани и в Центральном массиве .
• Аквитания бассейн является вторым по величине мезозоя и кайнозойскийосадочный бассейн вФранции после Парижского бассейна . Бассейн площадью около 66 000 квадратных километров расположен над фундаментомВарискана , который подвергся эрозии в пермский период и начал постепенно опускаться с триасового периода .
• В Parentis бассейне и к югу Пиренеи бассейн , то фундамент скрыт в самой глубокой точке под наносами 11000 метров.

Примеры осадочных бассейнов за пределами Центральной Европы:

• в осадочных бассейнах Китая , такие как Джунгарский бассейн, Songliao бассейн, бассейн Тарима , Ордос бассейн , Шаан Gan Ning бассейн, Северный Китай бассейн
• консервирование бассейна на северо — западе Австралии
• бассейна Амазонки в Южной Америке
• Центрально-Североамериканский бассейн (см. Географию США ) и Провинция бассейна и хребта к востоку от Скалистых гор
• антарктические жаровни
• в бассейне реки Конго на Конго кратона , в основном , на территории Демократической Республики Конго
• Бассейн Овамбо на Кратоне Конго , в районах северной Намибии и южной Анголы
• бассейн Нама-форленд в Калахари — Кратон , в районе южной Намибии

Экономическое и культурное значение осадочных бассейнов

Большие равнины, большая часть которых возникла из низинных бассейнов, являются не только хорошей почвой для поселений , сельского хозяйства и промышленности , но также обладают множеством природных ресурсов . Поскольку большая часть человечества также проживает на равнинных и холмистых участках бассейновых ландшафтов, а многочисленные полезные ископаемые — прежде всего нефть, газ и уголь — можно найти в осадочных бассейнах, они тщательно исследовались и использовались на протяжении веков. Даже сегодня осадочные бассейны, особенно за пределами Европы и Северной Америки, являются объектом интенсивных коммерческих исследований, отчасти потому, что минеральные ресурсы осадочных бассейнов в промышленно развитых странах уже давно подвергаются деградации.

Типичные минеральные ресурсы осадочных бассейнов:

Источник