Фации Большого рифа Австралии

Введение

Рифовые фации, в том числе и фации Большого рифа Австралии, представляют собой слой или группу слоев, которые отражают особенности среды осадконакопления.
Для рифовых фаций характерно наличие одинаковых физических и географических, а также гидродинамических условий. Как правило, рифовые фации формируются на прибрежном мелководье или на мелководье, расположенном на значительном удалении от материковой суши. Для рифовой фации характерно также наличие одинакового комплекса рифообразующих механизмов, формирующих рифообразующие биотопы и биоценозы.
Те фации, которые составляют толщу пород одного возраста в пределах их площади распространения, могут быть различными. Восстановление условий образования древних осадков во всей совокупности получило название фациального анализа, который нашел большое применение в географических и геологических исследованиях.
Исследование фаций дает возможность провести оконтуривание области сноса (питающие провинции) и области седиментации (водная и воздушная), а также особенности климата, рельефа дна и глубины морского бассейна, солевого и газового состава, температуры воды, характера движения среды осадконакопления, возраста и др.
В частности, для литоральных фаций характерным является наличие крупно- и среднеобломочных пород с битой ракушкой, с остатками прибрежной растительности (на низких берегах в тропических областях - торфяники) и хемогенных осадков в аридных климатических зонах.
Для неритовой фации характерно наличие разнообразных терригенных и органогенных осадков. В данной зоне сосредоточено наибольшее количество донных организмов, которые обладают или массивными раковинами, или панцирями, и организмов, которые плотно прикреплены к скалам.
Целью работы является изучение фаций Большого Барьерного рифа Австралии.

1. Общие особенности мелководных фаций

Осадконакопление в неритовой области привело к формированию двух фаций, мелководной и относительно глубоководной.
Мелководные фации располагаются на участках шельфа с глубинами от 50 до 70 м. Данные отложения обладают двумя особенностями. Первая особенность заключается в том, что в открытом морском пространстве волнение поверхности распространяется почти до дня, в связи с чем осадки часто перемешиваются и взбаламучиваются. При этом отмечаются также следы перемывов осадков.
Следовательно, для мелководных осадков характерными являются следы размытия и перемывов. Активное ветровое перемешивание толщи воды приводит к тому, что вода активно насыщается кислородом, что в свою очередь ведет к окислительной геохимической обстановке придонного слоя воды.
Вторая особенность мелководных фаций состоит в том, что в районе шельфа присутствует большое количество и высокое видовое разнообразие бентосных организмов. Поскольку на глубинах 50-70 м солнечный свет проникает почти до дна, то пышно развиваются водные растения, которые являются дополнительными источниками насыщения воды кислородом.
Большое количество высших и одноклеточных водорослей является источником пищи для животного бентоса, представленного подвижными. Роющими и прикрепляющимися формами. Бентосные организмы в большинстве случаев могут выступать в качестве породообразующих или в значительных количествах встречаться в терригенных отложениях.
Наиболее распространенные терригенные типы в мелководных условиях - это песчаники, алевролиты и глины. Форма песчаных тел находится в зависимости от количества поступающего на шельф обломочного материала. В том случае, когда поступление песка ограничено, а поступление ила, наоборот, обильно (что характерно для очень низкого побережья), происходит формирование изолированных песчаных линз, которые вклиниваются к внутренней части бассейна и прилегают друг к другу в виде кулис.
При умеренном поступлении песка и ила формируются покровообразные песчаные тела, верхняя граница которых представляет собой серию кулисообразно выклинивающихся языков.
При обильном поступлении песка и ограниченном поступлении ила формируются покровы песчаника, имеющих террасовидную верхнюю поверхность.
Песчаники в шельфовой фации рифов представлены мелкозернистыми фракциями с наличием хорошо окатанного обломочного материала. Также в песчаниках встречаются зерна хлорита и глауконита. Слоистость таких песчаников имеет косую направленность, которая чередуется с горизонтальной. Среди органических остатков часто встречаются остатки донной фауны и флоры, а также различных роющих организмов.
Особая роль в формировании мелководных отложений играют органогенные постройки и коралловые рифы. Данные образования формируются на глубине от 20 до 70 метров, вдоль берега при условии отсутствии речного стока.
В том случае, когда скорость образования органогенных построек соответствовала скорости накопления окружающих осадков, имеющих иную структуру или иной состав, то палеогеоморфологическая форма такой постройки являлась плоское морское дно, которое было покрыто различными бентосными организмами и водорослями. В геологическом разрезе формируется органогенная постройка, которая имеет вид пласта или линзы и называется биостром.
В рельефе морского дна в процессе формирования органогенных построек быстрее, чем происходит накопление окружающих синхронных осадков, происходит образование холма, изолированной отмели, подводного выступа. В ископаемом состоянии данная постройка выглядит как выпуклая линза и называется биогерм.
В процессе длительного развития биогерма, в частности когда он поднимается до уровня моря и одновременно с ростом происходит разрушение его части под воздействием вол, формируется подводная или надводная скала, которая окружена продуктами разрешения. Такая скала получила название рифа.
Риф представляет собой сложное геологическое образование, которое возникло как результат жизнедеятельности колониальных или нарастающих организмов, таких как коралловые полипы и губки. Другими рифообразующими организмами являются мшанки, водоросли.
Основные рифообразующие организмы в современном мире являются шестилучевые и восьмилучевые кораллы, развитие которых происходит при нормальной или почти нормальной солености воды, средней годовой температуре не ниже 18° С, на глубинах до 10-50 м.
В крупном органогенном рифе существует три основные части, такие как остов рифа, рифовый склон, который обращен к открытому морю и внутренняя лагуна рифа.
Остов рифа является сложным образованием, в составе которого прикрепленные колонии морских организмов, формируют скелет рифа, на котором образуется биоценоз конкретного рифа, который имеет собственные видовые особенности.
Особенно богатым является мир водных растений рифа, среди которых встречаются известковые зеленые, бурые и сине-зеленые водоросли. Также на остове рифа поселяются двустворчатые моллюски, гастроподы, крупные донные фораминиферы, морские ежи и другие иглокожие, губки, крабы и роющиеся в иле организмы, а также рыбы [1].
На поверхности рифа, которая поднимается выше уровня моря встречаются многочисленные обломочные накопления, состоящие из выбрасываемых волнами обломков рифа

. Следовательно, на внешнем склоне рифа широко представлены различные обломочные типы известняков.
Внутренняя лагуна рифа расположена между рифом и берегом внутри рифа. В лагуне происходит накопление тонких известковых илов. Также встречаются известковые воды и ряде случаев – представители морской фауны.
Следовательно, риф является карбонатным массивом, который образован остатками морских организмов в прижизненном положении и продуктами их разрушения, возвышающимся на уровнем моря в период своего формирования над дном и достигающий уровня моря. Мощность рифа всегда больше чем мощность синхронных ему отложения.
Для рифовых обстановок характерным признаком является мелководность, нормальная соленость, высокая средняя температура воды, прозрачность и интенсивная гидродинамика.
Рифы имеют куполовидную форму массива, очень чистый карбонатный состав, частое развитие органогенных структур с прижизненным положением органических остатков, наличие обломочных известняков, массивное неслоистое строение и различные пятнистые текстуры, отчетливую фациальную зональность, нередко интенсивное развитие процессов перекристаллизации и доломитизации.
Формирование рифа как правило начинается с локально приподнятых участков морского дна (аккумулятивных форм рельефа, тектонических поднятиях, затопленных вулканических конусах и т. д.), в условиях мелководья на глубинах не более 20 – 70 метров [4].
В данном случае происходит формирование одиночных изолированных рифов, которые обладают относительной симметрией в своем поперечном сечении.
Помимо этого, рифы часто образуются на перегибах морского дна, в процессе изменения мелководной обстановки на более глубоководную. В данном случае происходит формирование протяженных, ассиметричных в поперечном сечении, рифовых систем.
На данный момент известно четыре типа рифовых массивов. Охарактеризуем их подробнее.
Первым типом являются береговые рифы, которые тянутся вдоль побережья на небольшом расстоянии и в мелководной зоне. К этому типу относится большинство рифов, расположенных вдоль берега Красного моря.
Вторым типом являются площадные рифы, которые занимают обширные плоские пространства, также расположенные на мелководье. Примером таких рифовых массивов являются обширные рифовые сооружения в морях Малайского архипелага.
Третий тип рифовых массивов являются барьерные рифы, которые тянутся вдоль берега и отходящие от него иногда на значительное расстояние (до нескольких сотен км). Между самим рифом и берегом могут располагаться участки с глубиной, достигающей нескольких сотен метров. Большой барьерный риф Австралии имеет следующие параметры: длина 2000 км, ширина 200 км и мощность около 400 м.
Четвертым типом рифовых массивов являются атоллы, которые расположены в открытом море и имеют вид изолированных островов. Глубина моря вокруг атоллов может составлять тысячи метров. Относительно глубоководные обстановки шельфа расположены на внешнем краю атолла на глубинах от 50-70 м и далее до материкового склона, т. е. в среднем до глубины 130-200 м [4].
В отличие от мелководной части шельфа, на таких типах рифовых массивов как атоллы, отсутствует постоянное волнение. Донные течения также обычно не имеют высокой активности пространственно ограничены.
В случае атолла, основной перенос материала и его распределение по площади происходит во взвешенном состоянии в верхней, подверженной волнению, части водной толщи. Условия в придонном слое характеризуются значительным постоянством во времени и пространстве [8].

2. Стандартные фациальные пояса Большого барьерного рифа

Схема распределения фаций обычно представляется в виде профиля поперек платформы, имеющей слабо наклонный шельф с крутым краем.
1. Бассейновые фации - фации некомпенсированной, или заполненной, впадины (фондотема). Воды слишком глубоки и плохо освещены для того, чтобы обеспечить донное образование карбонатов, и осадконакопление зависит от количества привносимого глинистого и кремнистого материала и осаждающегося отмершего планктона. Могут создаваться эвксиничные или застойные условия, а также условия повышенной солености.
2. Шельфовые фации (глубоководная андатема)-глубины достигают десятков или даже первых сотен метров. Благодаря течениям - хорошая циркуляция. Воды, как правило, насыщены кислородом и имеют нормальную морскую соленость. Донные осадки лежат ниже нормального базиса действия волн, но штормы периодически затрагивают их.
3. Фации края впадины или глубокой окраины шельфа (клинотема) - сформированы у подножия карбонатного шельфа за счет сносимого с него материала. Глубины, положение базиса действия волн и насыщенность кислородом приблизительно те же, что и в поясе 2.
4. Фации передового склона карбонатной платформы (морской коллювий; клинотема) - обычно склон расположен выше нижней границы насыщенных кислородом вод и выше или ниже базиса действия .волн. Материал представлен обломками, отложившимися на склоне крутизной до 30°; осадки подвижны; размер обломочных частиц значительно варьирует. Слоистость характеризуется наличием оползневых текстур, раздувов, клиновидных передовых пластов и крупных глыб.
5. Органогенный риф края платформы - экологические особенности варьируют в зависимости от энергии вод, крутизны склона, биологической продуктивности, степени развитости каркаса, процессов связывания элементов постройки и улавливания мелкозернистого материала между элементами каркаса, частоты осушения и последующей цементации. Можно различить три типа профилей через линейные органогенные постройки окраины шельфа. Тип I - скопление карбонатного ила и органогенных обломков на склоне. Тип II - склон, усеянный рифами- буграми или холмами; строящие каркас организмы встречаются изолированно или образуют панцирь; они растут лишь до базиса действия волн и ограничивают накопление обломочного материала. Тип III - каркасные кольцевые рифовые постройки, подобные современным кораллово-водорослевым сообществам с прикрепленными формами организмов, пересекающих при росте базис действия волн и достигающих зоны прибоя.
6. Перевеваемые (winnowed) или волновые пески края платформы слагают отмели, пляжи, веера или пояса приливных баров (offshore tidal bars) или острова - дюны. Глубины колеблются от 5 или 10 м до нуля. Воды сильно насыщены кислородом, но неблагоприятны для жизни морских организмов из-за движения субстрата.
7. Морские платформенные фации (мелководная ундатема) - проливы, открытые лагуны и заливы, расположенные позади платформы, ближе к берегу