Флиш: синторогенные обломочные отложения и турбидитовые последовательности

Флиш представляет собой синторогенное обломочное осадочное образование, характеризующееся переслаиванием сланцев и песчаников. Данный термин впервые применили к осадочным породам, накопившимся в Альпах в меловой-третичный период, до основного эрозионного события, сформировавшего крупнозернистые конгломераты, известные как меласса. Типичные осадочные структуры флиша включают градуированные и поперечнослоистые слои песчаника, которые образуют последовательности Боума, указывающие на осаждение мутными потоками. Флиш накапливается преимущественно в предгорных котловинах, формируя обширные обломочные клинья, подстилаемые удаленными черными сланцами и перекрытые речными отложениями и конгломератами.

Преобладающим типом отложений в флишевых толщах является турбидит — подводные осадки мутьевых течений, состоящие из гранулированного песчаника и сланца. Турбидиты обычно накапливаются в виде плотных повторяющихся последовательностей и формируются в различных субокружениях подводных вееров — от мелководных до глубоководных. Данные отложения возникают, когда насыщенные водой осадки на шельфе или мелководье нарушаются штормами, землетрясениями или иными триггерными механизмами, инициирующими сползание материала вниз по склону. Образовавшееся плотное, насыщенное наносами течение быстро движется вниз по склону, преодолевая десятки или сотни миль со скоростью до нескольких десятков миль в час, пока уклон не уменьшится и скорость не снизится.

Чередующиеся отложения песчаника и сланца, расположенные в антиклинальной складке в отложениях флиша в Зумайе, Испания (Дирк Вирсма/Photo Researchers, Inc.)

По мере замедления мутьевого потока его способность удерживать крупный материал постепенно снижается, что приводит к последовательному осаждению: сначала самого крупного, а затем все более мелкого материала. Таким образом, самые крупные обломки скапливаются ближе всего к руслу или склону, по которому движется поток, тогда как более мелкий материал оседает на большем удалении. В пределах отдельного турбидитового слоя формируется вертикальная последовательность от крупнозернистого материала в основании до мелкозернистого в кровле по мере уменьшения скорости течения в данной точке. В результате данного процесса образуются градуированные слои, характерной особенностью которых является наличие крупнозернистого материала внизу и более тонких отложений вверху.

Полный классический турбидитовый слой представляет собой закономерную последовательность осадочных структур, обозначенную как последовательность А-Е Боума — в честь седиментолога Арнольда Боума, впервые ее описавшего. Горизонт А сложен крупнозернистыми и мелкозернисто-сортированными песчаниками, представляющими материал, быстро осаждающийся из взвеси. Горизонт В состоит из параллельно-слоистых песчаников, отложившихся в результате перемещения материала под действием тягового усилия, тогда как горизонт С содержит поперечно-слоистые пески, сформировавшиеся в условиях пониженного потока. Горизонты D и E отражают переход от осаждения на стадиях затухания мутьевого течения к фоновому пелагическому осаждению.

Различия в мощности и наличии или отсутствии отдельных горизонтов последовательности Боума коррелируют с положением отложений на подводном веере или склоне. Турбидиты, содержащие большее количество горизонтов А-В-С, интерпретируются как отложения, расположенные ближе к склону или руслу, что указывает на проксимальные условия осадконакопления. Напротив, турбидитовые отложения с преобладанием горизонтов C-D-E считаются дистальными образованиями, сформировавшимися дальше от источника обломочного материала. Данные пространственные вариации предоставляют ценную информацию для реконструкции древних подводных веерных систем и понимания закономерностей распространения осадков в глубоководных бассейнах.

Многие турбидитовые толщи залегают в предгорных впадинах и глубоководных желобах — обстановках, характеризующихся крутыми склонами в питающей провинции, практически неограниченным запасом осадочного материала и многочисленными тектоническими факторами, инициирующими мутьевые течения. Сочетание обилия осадков и тектонической активности в таких местах приводит к формированию мощных, протяженных флишевых толщ, которые свидетельствуют о ранних стадиях горообразования. Современными аналогами древних флишевых последовательностей служат Амазонский веер, Бенгальский веер и Монтерейский веер, которые изучаются для реконструкции ископаемых флишевых комплексов, сохранившихся в горных породах.

Толщи мелассы залегают поверх многих турбидитсодержащих флишевых отложений, особенно тех, которые сформировались в предгорных бассейнах. Меласса состоит из мощных скоплений крупнозернистых посторогенных песчаников, конгломератов, глинистых сланцев и мергелей, образующихся в результате эрозии орогенных горных хребтов. Название происходит от классической миоцен-олигоцен-плиоценовой мелассы европейского предгорья, которая перекрывает альпийскую толщу флиша на большей части территории Франции, Швейцарии и Германии. Мощность этих отложений на Швейцарском плато достигает четырех миль (приблизительно семи километров), что отражает быструю эрозию растущих Альп.

Нижние части мелассовых толщ обычно включают мелководные морские отложения и осадки, подверженные влиянию приливов, что свидетельствует о первоначальном погружении предгорного (форландового) бассейна и морской трансгрессии. Эти морские отложения постепенно перекрываются аллювиальными веерными дельтами, аллювиальными веерными комплексами и береговыми отложениями по мере того, как орогенный пояс продолжает подниматься и поставлять обломочный материал в бассейн. Переход от флиша к мелассе в предгорных бассейнах отражает смену глубоководного накопления турбидитов в период активной конвергенции на мелководное и континентальное осадконакопление на поздних стадиях горообразования. Понимание данной вертикальной последовательности имеет решающее значение для интерпретации тектонической эволюции конвергентных границ плит и связанного с ними развития осадочных бассейнов.

Дополнительная литература: Боума, Арнольд Х. Седиментология некоторых отложений флиша. Амстердам: Elsevier, 1962.
Куэнен, Филлип Х. и Карло И. Мильорини. “Мутные течения как причина неравномерного залегания”. Журнал геологии, 58 (1950): 91-127.
Уокер, Роджер Дж. Фациальные модели. Торонто: Geoscience Canada, Серия переизданий 1, Геологическая ассоциация Канады, 1983.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Тимоти Куски

Источник: Энциклопедия наук о Земле и космосе

Данные публикации будут полезны студентам и аспирантам естественнонаучных направлений (геологии, географии, геофизики, астрофизики и космологии), начинающим специалистам в области структурной геологии, тектоники, космологии и астрофизики, а также всем, кто интересуется фундаментальными загадками устройства Вселенной и процессами формирования Земли.