Węglanowy system depozycyjny

Węglanowy system depozycyjny (ang. carbonate depositional system) to system zbudowany w znacznej większości z materiału węglanowego o lokalnym organicznym pochodzeniu, związany z wybrzeżem morskim, płytkomorskimi platformami szelfowym, basenami epikontynentalnymi i intrakratonicznymi.

carbonate_platform.jpg

Pierwszy model przyrostu atoli został opisany w 1842 roku przez Charlesa Darwina. System składa się z platformy węglanowej, na której następuje intensywny przyrost osadu oraz krawędzi nachylonych ku wnętrzu basenu pod znacznie większym kątem niż w przypadku systemów klastycznych. Morfologia szelfu jest wynikiem działalności prądów wywołanych falowaniem i pływami. Szerokość platform waha się pomiędzy kilkoma kilometrami a setkami kilometrów. Ogólnie im silniejsze prądy pływowe tym szerszy szelf. Roczna produkcja węglanów w kg/m2 w tropikalnych strefach klimatycznych jest zazwyczaj o jeden rząd wyższa niż w chłodnych strefach.

Większość węglanów jest deponowana w obrębie platformy węglanowej poniżej strefy pływów na głębokości nie większej niż 30 m. Strefa ta jest określana jako fabryka węglanowa (ang. subtidal carbonate factory). Część materiału jest transportowana w postaci okruchowej z tej strefy do głębszych części basenu oraz w stronę wybrzeża. Szelf węglanowy dzielony jest na wewnętrzny (przybrzeżne wody z plażą i równią pływową), środkowy (pomiędzy strefą pływową a krawędzią szelfu) i zewnętrzny, czyli wąską strefę stoku poniżej krawędzi, obejmującą jedynie dobudowaną platformę węglanową (nie obejmuje całego skłonu szelfu, jak w przypadku klastycznego szelfu).

Walker (1975) wyróżnił dziewięć facji węglanowych (wyliczając od brzegu): (9) ewaporatową (sabkha), (8) przybrzeżną z równią pływową, (7) szelfu z otwartą cyrkulacją (z rafami i lagunami), (6) krawędzi platformowej, (5) nadbudowy organicznej (ang. organic buildups, zewnętrzny szelf ze stromym skłonem sięgającym maksymalnie do głębokości 20 m), (4) zewnętrznego skłonu (poniżej głębokości 20 m z sedymentacją okruchów węglanowych), (3) krawędzi głębokiego szelfu, (2) szelfu otwartego morza, (1) basenu (z depozycją mułową).

Rysunek po prawej stronie przedstawia zdjęcie lidarowe (ang. Light Detection and Ranging) platformy węglanowej Puerto Rico. Wbrew modelowi Walkera głębokość raf brzegu platformy jest większa niż 20 m (szerokość 2,66 km, wysokość maksymalnie dobudowanego szelfu wynosi 186 m), co prawdopodobnie jest wynikiem wzrostu poziomu oceanów w holocenie. Zdjęcie dostępne dzięki uprzejmości U.S. Geological Survey.

Współcześnie depozycja węglanowa odgrywa niewielkie znaczenie (Morze Karaibskie, wybrzeże Australii, Morze Czerwone i Zatoka Perska), choć w historii geologicznej Ziemi (na przykład w środkowym paleozoiku lub jurze) środowiska platformy węglanowej pokrywały znaczne powierzchnie (Boggs 1987). Charakterystyczną cechą jest to, że materiał osadowy (głównie aragonit, kalcyt i wtórnie dolomit powstający w wyniku diagenezy) ulega lityfikacji zaraz po jego powstaniu. W kontekście zmian poziomu bazy platforma węglanowa w podobny sposób, jak klastyczne wybrzeże ulega retrogradacji i agradacji (przewaga akomodacji nad dostawą materiału osadowego) oraz progradacji (przewaga dostawy materiału nad akomodacją).

W zapisie kopalnym węglanowe systemy depozycyjne tworzą ważne skały zbiornikowe dla złóż węglowodorów. Szczególnie ważne są tu skały węglanowe poddane procesom krasowym, które następują w wyniku ich ekspozycji na lądzie przy spadku poziomu bazy w trakcie ciągów systemowych fazy opadania i niskiego stanu. Przykryte osadami transgresywnymi (np. sekcje skondensowane tworzące warstwy nieprzepuszczalne) tworzą one ważne pułapki węglowodorów.

Literatura

Boggs, S. Jr., 1987. Principles of sedimentology and stratigraphy. Prentice-Hall
Handford, C.R., Loucks, R.G. 1993. Carbonate depositional sequences and systems tracts - responses of carbonate platforms to relative sea-level changes. W: Loucks, R, G. i Sarg, Rick, eds., Carbonate sequence stratigraphy: recent advances and applications: American Association of Petroleum Geologists Memoir 57, 3-41 dostępny dzięki SEPM (Society for Sedimentary Geology)
Scholle, P.A., Bebout, D.G., Moore, C.H. 1983. Carbonate depositional environments. American Association of Petroleum Geologists