3- Các môi trường biển
3.1Các môi trường thềm-biển nông
Mặt thềm (shoreface) được nối tiếp về phía biển bởi thềm, là phần đáy đại dương trải ra từ đáy sóng bình thường đến chỗ gập giữa thềm và sườn, nơi có độ sâu trung bình là 124m. Giống như các môi trường của những đới chuyển tiếp, các môi trường thềm cũng rất khác nhau. Các khác nhau đó là do những khác nhau về (1) khí hậu, (2) lượng trầm tích đổ vào, (3) hoạt động sinh vật, (4) sóng, các dòng nước và hoạt động bão tố, (5) trầm tích có trước và lịch sử kiến tạo, (6) bối cảnh kiến tạo hiện tại và (7) các thay đổi mực nước biển. Chẳng hạn, các trầm tích carbonat đặc biệt phát triển ở các khí hậu á nhiệt đới, trong khi các trầm tích vụn silicat xuất hiện ở các vĩ độ vừa phải đến cao.
Các môi trường thềm bao gồm các kiểu thế năng thấp (như là các vịnh rộng, các nền (platfoms), các bề mặt dốc thoải (ramps) và các vùng thềm sâu), và các kiểu thế năng cao ở các vùng nông và các bối cảnh biển băng giá. Các kiểu hình phân bố các trầm tích dọc theo các thềm này phản ánh các điều kiện khác nhau và các môi trường trầm tích khác nhau (hình 4.7).
Các môi trường thế năng cao và thế năng thấp có một số tương tự, bởi vì những khoảng thời gian lắng đọng thỉnh thoảng xuất hiện ở các môi trường thế năng cao tạo ra sự trầm tích thế năng thấp. Ở cả hai môi trường, cát mặt bờ đổi chỗ chuyển ngang sang cát thềm lựa chọn vừa phải đến tốt rồi chuyển sang bùn, đổi chỗ chuyển sang cuội sỏi (hình 4.7). Cát này mà có thể là chứa carbonat (và sau khi chuyển thành đá trở thành các đá wackes khung hoặc các đá
pack và đá vôi hạt trứng cá) hoặc là vụn silicat (trở thành các arenit thạch anh và wackes), đặc trưng bởi sự phân lớp không đều, phân lớp dạng tấm, phân phiến gần song song, phân phiến xiên chéo gợn sóng và phân xiên chéo góc lớn. Bùn bao gồm bùn vôi (như bùn vôi hạt cầu) hoặc các bùn silicat dạng lá (phyllosilicat muds). Sự khuấy trộn do sinh vật khá phổ biến, đặc biệt trong cát bùn và thường phá hủy hoàn toàn sự phân lớp. Các glauconit (một nhóm khoáng vật mica) và các đá chứa phosphate đổi chỗ cũng quan trọng.
Hình 4.7.
Các thí dụ về các kiểu hình phân bố trầm tích ở các môi trường thềm.
(a) Vùng thềmVịnh Mexico ở tây nam nước Mĩ
(b) Thềm dọc theo bờ tây Bắc Mĩ
Hình 4.8.
Các đá tướng thềm xen lớp nhau – Đá park và đá phiến sét với các cuống Dagai cố định (pelmatazoan stems) của hệ tầng Dennis ở bang Missouri, Mĩ.
Hình 4.9.
Các cột địa tầng thềm
(a) Các đá thềm carbonat thế năng cao và thế năng thấp trong hệ tầng Bangor ở bang
Alabama, Mĩ.
(b) Cột địa tầng sơ lược của thềm biển tiến bị bão chi phối (thế năng cao)
Các môi trường thế năng thấp chủ yếu tích đọng bùn. Ở nơi chủ yếu trầm đọng vụn silicat thì bùn kết và wacke tạo ra từ bùn và cát giàu sét là các kiểu đá chủ yếu. Bùn kết vôi là đá tương đương phát triển ở các bối cảnh carbonat. Vật liệu hữu cơ có thể cho các trầm tích carbonat hoặc vụn silicat một màu sẫm. Điều đó đặc biệt đúng ở nơi sự chu chuyển hạn chế (như ở các vịnh kín), và các điều kiện tích tụ trầm tích có sulfur phân phiến chứa vật chất hữu cơ màu sẫm. Về cấu tạo, các đá được biến thành từ các trầm tích thềm thế năng thấp tạo ra các lớp phân phiến song song, gợn sóng đến dạng tấm, phân lớp mỏng hoặc trung bình đến dạng khối bị sinh vật khuấy trộn, có chứa cả các hóa thạch không xương sống lẫn hóa thạch có xương sống nhỏ.
Trái lại, các môi trường thế năng cao đặc trưng bởi các trầm tích tương đối khô. Đôi chỗ các cuội phân lớp xiên chéo, các grainstones và packstones, arenites và wackes cho thấy có sự vận chuyển thế năng cao. Các dòng chảy tạo ra các sóng cát và các doi cát (các dạng địa hình ngầm giống đụn cát) sự phân lớp xiên chéo góc lớn. Các dòng chảy, giống như sóng, tích tụ các trầm tích có cát mà qua quá trình thành đá trở thành cát kết hoặc cát kết đá vôi và các bột kết vôi, thường là các kiểu trứng cá, hạt cầu hoặc khung (hình 4.9). Các cơn bão tạo ra các trầm tích mà sẽ thành cuội kết và packstones khung, và tạo ra sự phân lớp xiên chéo gồ ghề.
Sự tiến tới cảu băng hà và đại dương làm biến đổi các quá trình tích tụ, cả của băng hà lẫn của môi trường biển. Ở đây, các trầm tích băng hà, biển – băng hà và biển liên qua với nhau mật thiết. Thường gặp các diamict (đá hỗn tạp) băng hà xuất hiện với các turbidit. Các
trầm tích biển – băng hà (glaciomarine sediments) đôi chỗ bao gồm các tướng đá phân dải
mỏng, phân phiến gồm có các bộ đôi (cặp) thô – mịn được tích đọng từ nước giàu trầm tích băng hà. Các hóa thạch không xương sống, liên kết cùng với các diamictit, các tảng đá phiêu bạt, và các hòn đá bị mài mòn có vết xước chứng tỏ tính chất biển – băng hà của mặt cắt địa tầng. Như vậy, môi trường này khác với các môi trường thềm và băng hà, nhưng lại có các đặc điểm của cả hai.