An investigation of sediment gravity flow deposits in a Mesozoic flooddominated delta, Møre Margin, Norway

Abstract

Den østligste delen av Møre-Marginen gjennomgikk utbredt forkastningsasktivitet og blokkrotasjon i løpet av mezosoikum. Det utviklet seg grovkornede viftedeltaer i grunne sedimentbasseng. I 1988 gjennomførte Institutt for kontinentalsokkelundersøkelser (IKU) fire grunne boringer av grunnmarine delta sørvest for Kristiansund, hvor de penetrerte et delta med avsetninger fra tidligste trias til eldre kritt. Kjerne 6206/02-U-01 vil være fokuset i denne avhandlingen. En oppdatert tolkning av deltautviklingen og de relevante strømningsprosessene presenteres basert på logging av kjernen, optisk mikroskopering av 22 petrografiske tynnslip, samt grunnstoffsmålinger ved bruk av pXRF i 10 cm intervaller. Turbidittstrømmer, debrisstrømmer, leirstrømmer, kornstrømmer (grain flows), slumping, «dense to dilute» strømmer, hybridavsetninger og hyperpyknale strømmer er beskrevet og tolket i et flom-dominert delta. Strømningstransformasjonene som beskrives i denne studien inkluderer strømingstransformasjon for «dense to dilute» strøm og hybridavsetninger. Det observeres en nedgang i fluvial innvirkning over tid, basert på fraværet av hendelsesstrømmer, samt at de kontinentalt deriverte proksiene viser en reduksjon i konsentrasjon over 98.3 m. Resultatene viser at sedimentgravitasjonsstrømmene og strømningstransformasjon er direkte relatert til fluvial input i denne typen delta. Tidligere har hybridavsetninger kun vært dokumenterte i midt- til distale viftesystemer. Denne studien viser at slike avsetninger også kan oppstå i deltaer. Utviklingen av hyperpyknale strømmer, enten ved inkorporering av leire erodert fra havbunnen, eller deakselerasjonen av leirholdige hyperpyknale strømmer, er her foreslått som forklaringer på dannelsen av hybridavsetninger i et delta.

The easternmost part of the Møre Margin was subject to extensive fault block rotation and faulting during the Mesozoic. As a result of this, coarse grained fan deltas developed in shallow water basins in the area. In 1988, IKU drilled four shallow stratigraphic cores through one of these shallow water deltas of uppermost Triassic to upper Cretaceous age off the coast of Kristiansund, at the Møre Margin. The deltaic deposits of core 6206/02-U 01 were found to contain sediment gravity deposits (turbidites and debrites). These deposits have been re-evaluated in this work based on newer understanding of flow processes developed in the decades since the original investigation. Through logging of the cores, optical microscopy of 22 petrographic thin sections, and element measurements at 10 cm intervals using a portable XRF, an improved interpretation of the delta evolution and the relevant processes is proposed. Low density turbidity currents, high density turbidity currents, mudflows, grain flows, slumping, dense to dilute flows, hybrid event flows and hyperpycnal flows are all described and interpreted in a flood-dominated deltaic setting. The flow transformation processes described in this work include dense to dilute flow transformation and hybrid event transformation. A decrease in fluvial input through time is interpreted based on the lack of event beds and a decrease in concentrations of elements used as proxies to indicate terrestrial input, above 98.3 m depth. It is found that the sediment gravity flows and flow transformation processes are directly linked to fluvial input in this type of delta. In the literature, hybrid beds are only documented in mid- to distal fan systems, but this work has shown that such beds can be found in deltaic deposits too. Evolution of hyperpycnal flows by either entrainment of mud from the seafloor or deceleration of muddy hyperpycnal flows are proposed to explain the formation of hybrid beds in a deltaic setting.