Распределение по размеру и контролирующие факторы осадочных скоплений » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Распределение по размеру и контролирующие факторы осадочных скоплений

29.07.2021

В общем виде наметилось три подхода к интерпретации результатов гранулометрических анализов. Первый подход связывает характеристики кривой с гидродинамической обстановкой (с собственно осадочным процессом). Эта точка зрения разработана Адденом для объяснения бимодального распределения многих грубозернистых речных отложений; грубая фракция, по мнению автора, образуется в результате переноса волочением, а более тонкая выпадает в осадок в результате сальтационного переноса. Интерпретация гранулометрических кривых с точки зрения гидродинамических условий среды была разработана благодаря усилиям целого ряда исследователей. При втором подходе распределение зерен по размеру рассматривается главным образом как результат осадконакопления. В этом случае распределение объясняется составом исходных материалов и теми распределениями размерности зерен, которые возникают при их разрушении. Такой подход иллюстрируют различные теории процесса дробления, которые разработали Розин и Раммлер, Таннер и Колмогоров, а также наблюдения некоторых других авторов. Третий подход заключается в эмпирическом изучении гранулометрических параметров осадочных отложений из различных геоморфологических обстановок настоящего и выяснении существующих между ними взаимоотношений, если таковые устанавливаются. Такой подход был разработан Адденом, затем он был усовершенствован Уэнтуэртом, а в настоящее время он успешно используется в работах многих исследователей.

В следующем разделе рассматриваются каждый из перечисленных подходов к изучению гранулометрии осадочных отложений.

Гранулометрия и источники сноса. Создается впечатление, что в осадочных системах определенные размеры частиц менее представительны, чем другие. Первым на это обстоятельство обратил внимание Уэнтуэрт, который считал, что подобное наблюдение является естественным основанием для выделения крупных классов по шкале размерности. Он объяснял недостаток определенных фракций и избыток других фракций как характером процессов образования частиц, так и определенными гидродинамическими факторами (табл. 3-7).
Распределение по размеру и контролирующие факторы осадочных скоплений

Каковы доказательства того, что такой дефицит определенных фракций действительно существует? В подтверждение этого Эйнштейн и другие цитируют работу Неспера, посвященную изучению речных отложений Рейна в Швейцарии, в которых размер обломочных частиц колеблется от 5 мм до валунов диаметром более 100 мм. Между валунами и в изолированных заводях присутствует песок диаметром 1 мм и менее, однако нет частиц в интервале от 1 до 5 мм. Авторы приходят к выводу, что такие частицы «встречаются редко по определенным геологическим и гидравлическим причинам». В Рейне грубообломочный материал является частью руслового аллювия, а песок — частью взвешенного материала.

Статистическая обработка около тысячи опубликованных результатов гранулометрических анализов показала, что существует дефицит фракций 2—4 мм (гравий) и 2—1 мм (очень грубый песок), а также, вероятно, фракции 1/8—1/16 мм. Этот вывод подтверждается тем обстоятельством, что модальный класс редко приходится на указанные фракции. Очевидно, что модальная группа будет приходиться на эти классы не реже, чем зерна грубой и тонкой размерности, если бы не существовало реального дефицита этих фракций. Опубликованные результаты исследований 241 образца из аллювиальных гравелитов и песков Южной Калифорнии показывают, что главная мода попадает в класс от 2 до 4 мм только трижды, по сравнению с 63 случаями, когда она приходится на фракцию 1/2—1/4 мм и 41 раз — на класс 64—32 мм Эти наблюдения получили подтверждение в работе Шли, изучавшего покровные галечники нагорья Южного Мэриленда. Из 72 образцов русловых отложений мода ни разу не приходилась на классы 1—2 и 2—4 мм. На сводной диаграмме усредненных значений всех 72 образцов также устанавливается дефицит этих фракций (рис. 3-12).

То, что флювиальные отложения не представляют собой исключение в этом отношении, демонстрируют данные Хьюг, полученные в результате изучения морских прибрежных и донных отложений в заливах Базард и Кейп-Код. Хьюг отметил, что медианы нескольких сотен образцов редко приходятся на класс 2—4 мм или на фракцию 1/16—1/32 мм. Аналогичным образом сводный анализ (среднее по 64 образцам) отложений залива Массачусетс показывает низкую частоту встречаемости фракций 1—2 мм. Проявление низкой частоты объясняется разрывом между двумя группами осадков, одна из которых перемещается штормовыми, а другая — более спокойными волнами. В целом отложения побережий и мелководья, в противоположность флювиальным, как правило, не характеризуются бимодальным распределением, и дефицит некоторых фракций проявляется только в том случае, если все имеющиеся анализы рассматриваются совместно.

He все исследователи убеждены, что наблюдается естественная недонасыщенность отложений фракциями 1—2 и 2—4 мм. Рассел обращал внимание на концентрацию грубозернистого песка и мелкого гравия на определенных пляжах, где эти материалы присутствуют в большем количестве, чем обычно. Он пришел к заключению, что эти фракции отличаются гидродинамической неустойчивостью в руслах рек, где происходит их избирательное отделение, быстрый перенос в сторону моря и накопление на пляжах.

В эоловых осадках обнаруживается дефицит фракции 1/8—1/16 мм. Эта особенность была отмечена Адденом. Подобно тонкозернистым отложениям потоков, эоловые осадки редко характеризуются бимодальной кривой, нов них также редко модальный класс приходится на фракцию 1/8—1/16 мм. Адден не объяснял причину такой особенности, но предполагал, что она носит локальный характер и что в природе существуют эоловые осадки, мода которых приходится на фракцию, кажущуюся дефицитной. На разрыв между алевритом и песком также обращали внимание другие исследователи. Этот вопрос впоследствии изучал Уолф. Сводный результат изучения 930 гранулометрических анализов позволил установить дефицит фракции крупного алеврита. Уолф считал, что этот дефицит может быть связан со спецификой аналитической аппаратуры для изучения алевритов и других тонких материалов, отличающейся от той, что применяется при исследовании песков. Если кажущийся разрыв не является искусственным, связанным с нестандартностью аппаратуры, то он может возникать из-за недостаточной представительности образцов и исчезнет если в сводный анализ включить другие отложения.

Существует несколько возможных объяснений явного недостатка определенных гранулометрических фракций или по крайней мере дефицита осадочных отложений, мода которых приходится на эти фракции. Можно предположить, что материалы этих классов образовались при выветривании и по определенным гидродинамическим причинам никогда не отлагались в виде модального класса или исчезли в процессе переноса из-за своей механической неустойчивости. Можно также предположить, что наблюдается первичный дефицит определенных классов размерности. Вполне возможно, что при разрушении исходных пород частицы не всех размеров образуются в равном количестве. Трудно установить, какая именно причина приводит к явному дефициту частиц определенного размера. Если эти частицы образовались при выветривании или истирании, что с ними произошло потом? Гидравлические причины могут препятствовать отложению таких частиц в определенных участках или в сочетании с частицами некоторых других размеров, но вряд ли они помешают их отложению в других местах. Рассел считал, что эти дефицитные классы отделяются и накапливаются обособленно. В противоположном случае следует предполагать, что такие частицы образовались при разрушении пород, но оказались механически неустойчивыми и разрушились, или с самого начала не происходило их образование в ощутимом объеме. Первое предположение привлекалось для объяснения явного дефицита частиц размером 2—4 мм. Такие частицы образуются при разрушении (без разрушения структуры) плутонических пород. Минеральные зерна, из которых сложены фрагменты пород, относительно крупные, поэтому можно предположить, что такие обломки текстурно слабые и не способны противостоять энергичному воздействию потока.

С другой стороны, более вероятно, что в результате процессов дезинтеграции породы образуется больше зерен определенных размеров и меньше других, тем самым будет создаваться начальный дефицит зерен определенного размера. При разрушении пород можно ожидать образование трех различных классов частиц (мы рассматриваем в качестве исходных кристаллические породы, разрушение осадочных пород просто приводит к высвобождению частиц из ранней фазы первичного происхождения). При разрушении некоторых типов пород характерно образование блоков, другие распадаются на составляющие обломки, в результате чего возникают зерна песчаной размерности. Примером первого типа пород является кварцит, второй тип представлен грубозернистыми кислыми изверженными породами и гнейсами. Продукты разрушения промежуточного размера встречаются относительно редко. Имеющиеся данные неоднозначны, в пяти образцах разрушенных (но не разложенных) пород гранитного состава установлено наибольшее количество зерен в классе 2—4 мм (рис. 3-13). Тем не менее по данным некоторых авторов, распределение обломочных кварцевых зерен тесным образом связано с распределением кварца в явнокристаллических породах. Зерна крупнее 1 мм встречаются редко. Образованные блоки превращаются в гальку, в результате истирания последней образуется тонкий алеврит или материал глинистой размерности, но не песок. Более того, дальнейшее разрушение в основном не происходит.

Продукты распада имеют размер глинистых частиц, поэтому вероятный дефицит должен возникнуть в алевритовом интервале. Однако алеврит достаточно широко распространен и его образование представляет собой загадку для исследователей. Роджерс и другие считают, что алеврит образуется при откалывании частиц соответствующей размерности от более крупных зерен кварца, Эта точка зрения получила дальнейшее развитие в работе, авторы которой считали что этот процесс проявляется наиболее эффективно при переносе частиц ветром в пустынях. В экспериментальных исследованиях Кюнена по изучению эолового переноса это предположение не подтвердилось. Кюнен объяснял происхождение алеврита выветриванием тонкозернистых кварцитовидных пород. Позже появилась точка зрения, что присутствие алевритовых пород в геологическом разрезе объясняется ледниковым перетиранием обломочных зерен. В пользу таких представлении свидетельствует тесная связь лёссов, сложенных в основном алевритовым материалом, с эпохами континентального оледенения.

В какой степени гранулометрический состав наиболее представительной фракции оказывает влияние на кумулятивные кривые определенных отложений? Особый бимодальный характер кривой грубозернистых флювиальных отложений объясняется первичным дефицитом тех фракций, которые разделяют моды. Сохранится ли бимодальный характер кривой распределения у отложений, образованных потоками? Для ледниковых отложений — валунных глин, или тиллей такое положение справедливо. Анализы тиллей устанавливают присутствие одной или нескольких второстепенных мод, появление которых не случайно. Эти меньшие моды, вероятно, отражают «начинку» льда каким-то особым материалом, имеющим предысторию сортировки и отложения. Лед, передвигавшийся по песчаным наносам, вобрал в себя значительное количество этого материала и таким образом гранулометрический анализ устанавливает второстепенную моду в классе песка. Происходит ли аналогичная «загрузка» водно-осажденных материалов менее ясно, хотя некоторые исследователи считают, что такой процесс имеет место? Свенсон считал, что отложения берегов р. Миссисипи в значительной степени изменены за счет материала, принесенного крупным притоком — рекой Макуокета. По мнению Керри, характер гранулометрических кривых большинства донных отложений в Мексиканском заливе определяется соотношениями нескольких различных осадков, отлагавшихся одновременно.

Гранулометрия и перенос. В какой степени и каким образом размер частиц и характер их распределения видоизменяются в процессе переноса? Влияние переноса понято лишь частично. Преобладающие представления основаны главным образом на дедуктивных рассуждениях и слабо подтверждаются экспериментальными исследованиями и полевыми наблюдениями. Несмотря на то что максимальное внимание уделялось изучению влияния транспортировки на размер переносимых материалов, до сих пор неясны причины, приводящие к наблюдаемым результатам. В общем виде размер гравийных зерен, переносимых потоками, сокращается вниз по течению (рис. 3.14). Поскольку углы и поверхность более крупных обломков сглажены и окатаны, предполагается, что при переносе истирание является активно действующим процессом и сокращение размера по течению вызвано этим истиранием. Это отчасти справедливо, но, как указывается в гл. 14, в отдельных случаях сокращение размера нельзя, вероятно, объяснить только абразионным процессом, оно скорее всего отражает падение силы потока, связанное с уменьшением его градиента.

То, что песок и гравий претерпевают сокращение размеров зерен в процессе транспортировки, почти не требует доказательства. Окатанность, которой характеризуются все зрелые обломки, подразумевает процесс истирания и потерю массы. Следовательно, остается изучить более внимательно процессы, ведущие к уменьшению размера, их значимость и влияние на характер частоты распределения.

Абразия — это обобщенное понятие, в которое вкладывается понятие износа или истирания. В этом смысле термин применяется для обозначения механического сокращения размера. Однако отдельные исследователи различают несколько процессов, приводящих к уменьшению размера; они употребляют термин абразии в более ограниченном смысле. Маршалл различал три процесса: собственно абразию, столкновение и измельчение. Абразия происходит при трении гальки друг о друга. Вероятно, это самый медленный процесс износа материала. Столкновение характеризуется определенными ударами, которые крупные обломки наносят мелким, и следовательно, процесс ощутим в том случае, если наблюдается заметное отличие по размеру между крупными и мелкими обломками. Если такое различие существует и крупные обломки значительно преобладают, частицы мелких размеров несут серьезные потери за короткие отрезки времени. Измельчение происходит при размалывании мелких зерен, испытывающих постоянный контакт и давление галек, более крупных по размеру. Этот процесс действует быстрее, чем столкновение частиц. Песчаный материал, смешанный с гравийным, за несколько часов превращается в алеврит и глину в шаровой мельнице.

Уоддел выделил четыре процесса, вызывающие уменьшение размеров частиц: растворение, истирание, откалывание и раскалывание. Различия между ними в первую очередь определяются соотношением размеров отделенной части первоначального обломка. Характер самого действия не учитывается. Если уменьшение обломка происходит на величину, оптически не различимую, подразумевается процесс растворения. Растворение может происходить либо в ионной, либо в коллоидной форме. Если обломок сокращается на видимую величину, но менее чем на 1/150 своего размера, то процесс определяется как истирание. Если отделяемая часть еще крупнее и представляет собой, например, сколотый угол зерна, процесс именуется откалыванием. Если при разрушении обломка образуются два примерно равных зерна, то можно применять термин раскалывание.

В результате обычного истирания гравия образуются обломки алевритовой и глинистой размерности, а не песок. Явления откалывания и раскалывания наблюдаются относительно редко, за исключением обстановок, характеризующихся высокими скоростями, в результате чего образуются осколки и обломки дробления. Например, Бретц обратил внимание на многочисленные обломки дробления гравия на базальтовом плато в штате Вашингтон, США. По данным этого автора процент гальки и валунов сначала окатанных, а затем разрушенных значительно превышает то, что наблюдается в современных барах р. Колумбии. Бретц делает вывод, что гравийные отложения плато пермещались наводнениями исключительной силы. Однако гравий в современных потоках становится окатанным, несмотря на проявления сильных течений. Несмотря на то что нормальное истирание преобладает над остальными процессами, раскалывание не является редким; обломки раздробленного гравия нередко устанавливаются в большей части гравелитовых отложений. Содержание обломков дробления, вероятно, связано не только с интенсивностью процесса, но и определяется свойствами породы к раскалыванию и, возможно, некоторыми другими постседиментационными процессами образования трещин.

Кюнен тоже пытался анализировать процесс абразии. Он выделял семь процессов, приводящих к сокращению размера зерен: раскалывание, раздавливание, откалывание, растрескивание, дробление, растворение, абразия частиц, переносимых ветром. Растрескивание — процесс, объясняющий образование на поверхности галек серповидных знаков столкновения, продувание песка — это износ, производимый песком, который проносится мимо неподвижной гальки.

He существует полного или исчерпывающего исследования влияния процессов сокращения размерности на гранулометрические параметры отчасти потому, что одновременно в природных условиях происходит и сортировка материала, и различить ее эффект от действия каждого из этих процессов достаточно трудно. Как отмечал Маршалл, при определенных условиях некоторые зерна испытывают ускоренное сокращение размера, нежели другие. Это обстоятельство в значительной степени изменяет состав первоначальной «смеси» в «шаровой мельнице». Если в процессе сортировки выносятся мелкозернистые материалы, в итоге в остатке возрастет содержание зерен средней размерности и улучшится сортировка (уменьшится стандартное отклонение).

Значительный интерес исследователи проявляют к изучению скорости уменьшения размерности зерен и факторов, которые ее определяют. Определенные сведения о скорости можно получить, изучая процесс истирания в шаровых мельницах и связанных с ними экспериментов, однако трудно применить полученные результаты к природным условиям, в которых сокращение размеров только частично и в незначительной степени связано с истиранием. В большинстве случаев уменьшение размерности по течению потока объясняется сортировкой.

Лабораторные исследования представляют еще один подход к решению проблемы. Начиная с Дебре, последующие исследователи сделали значительный вклад в ее разрешение. Лабораторные работы, однако, имеют ряд недостатков. Они слишком упрощают процесс, исследователь не уверен, что условия в мельнице даже приблизительно соответствуют тому, что происходит в потоке или на пляже. Результаты экспериментальных исследований иногда экстраполируются без соблюдения разумных пределов, поскольку в большинстве случаев эксперименты проводятся с обломками галечной размерности; было бы ошибочно результаты таких исследований применять к песчаному материалу. После первых работ Дебре было выполнено большое количество лабораторных исследований по изучению процессов истирания обломочного материала, (см. рис. 3-14). В этих работах использованы результаты исследований истирания в шаровых мельницах или вращающихся барабанах. В современных экспериментах использован круговой лоток, устройство, которое считается вполне сопоставимым с природными потоками.

Эти лабораторные исследования показали, что сокращение размеров обломков при абразии и связанных с нею процессах зависит от размера исходного материала, его происхождения (прочности), характера и интенсивности процесса (жесткости условий); размера и содержания сопутствующих материалов; характера ложа, по которому перемещаются обломки (песок или гравий); длительности процесса или расстояния, на котором происходит абразия.

Наиболее заметно влияние размера обломков; гравийные зерна довольно быстро истираются и окатываются, тогда как истирание песка происходит чрезвычайно медленно. Даже в классе гальки процент разрушенных галек на данном отрезке переноса больше для гальки крупных размеров. Изучение обломков разных размеров, а не образцов, представленных зернами одного размера, приводит к сложным результатам. В смесях максимальные потери несут зерна наименьших размеров, вероятно потому, что подвергаются воздействию со стороны более крупных обломков. Все исследователи признают, что прочность материалов является несомненно важным фактором. Максимальное сопротивление истиранию в основном оказывают кремень, кварциты и жильный кварц, далее идут метаморфические породы, а известняки и рыхлые песчаники оказывают наименьшее сопротивление. Интенсивность процесса, или жесткость условий также является важным фактором. С возрастанием интенсивности увеличивается скорость потери массы обломков. Экспериментальные исследования Кюнена показали, что абразия пропорциональна квадрату скорости. Существуют ли критические скорости для определенных минералов и пород, при превышении которых процессы откалывания или раскалывания преобладают над абразией, — не установлено. Характер поверхности ложа, по которому перемещается обломочный материал, также играет важную роль. Если дно, по которому перемещается осадок, сложено песком, то сокращение размеров зерен происходит в пять раз меньше, чем если оно выполнено гравием. Первоначальная форма обломков является второстепенным фактором, однако с увеличением их окатанности скорость истирания падает. Влияние геологического процесса при истирании гравийных отложений менее ощутимо, чем для песков Экспериментальные работы по изучению деятельности прибоя немногочислены. Очевидно, истирание гравийных зерен под действием прибоя происходит быстро.

Все лабораторные исследования показали, что скорость сокращения размера зерен максимальна на ранних стадиях процесса и экспонентно уменьшается во времени или с расстоянием.

Экспериментальное изучение абразии песков проводилось многими исследователями. Полученные результаты показывают, что при отсутствии грубообломочных материалов истирание песка происходит значительно медленнее. Дебре, например, считал, что песчаное зерно при переносе на расстояние в 1 км уменьшается на 0,01%. Кюнен, применив для исследований вместо мельницы круговой лоток, установил, что кварцевые зерна диаметром 0,5 мм теряют на 1 км переноса 0,0001%; эта величина настолько мала, что перенос зерна на расстояние 10 тыс. км не приведет к сколько-нибудь заметному окатыванию. Поскольку средняя протяженность рек составляет примерно 1 тыс. км, 10 циклов механического истирания зерна приведут к потере массы менее 1%. В других лабораторных исследованиях, применяющих мельницы, отмечается большее сокращение размера, однако представляется маловероятным, чтобы речной перенос приводил к значительному уменьшению кварцевых песчаных зерен. Превращение кубика со стороной 1 мм в шарик диаметром 1 мм потребует уменьшения первоначального объема на 47,5%. Даже если принять во внимание самые большие цифры сокращения размера, приводимые отдельными исследователями, то нельзя ожидать существенного изменения первоначального размера зерен или их формы; в лучшем случае возможна незначительная окатанность зерен. Фотографии зерен кварцевого песка до и после обработки, эквивалентной 8 тыс. км транспортировки, подтверждают сделанный вывод. Нет видимого эффекта транспортировки и на фотографиях дробленых кварцевых зерен, испытавших перенос на 248 км. Эффект, оказываемый эоловыми процессами на обломочные зерна, на несколько порядков выше, чем результат воздействия водной среды, что привело Кюнена к выводу о решающей роли ветра при окатывании песчаных зерен. Зерна размером менее 0,05 мм (в диаметре) не окатываются вообще.

Какова в свете этих лабораторных исследований роль естественной абразии в уменьшении размеров отдельных обломков или в изменении параметров определенного обломочного класса? Процессы, изменяющие форму, окатанность и характер поверхности обломков, рассмотрены в других разделах настоящей главы Заметное сокращение размера обломочных зерен вниз по течению многих потоков только в незначительной степени вызвано процессами истирания. В основном это объясняется падением силы потока и уменьшением его градиента. Вероятно, процессы абразии в большинстве известных условий осадконакопления не влияют на размер кварцевых песчаных зерен. Короче говоря, распределение песчаных зерен является скорее результатом гидравлических факторов, нежели абразии, и в основном размер зерен имеет унаследованный характер от материнских пород и является результатом разрушения породы, не зависящим от процесса транспортировки и его агента.

Гранулометрический состав и процессы осадконакопления. Постепенно получает подтверждение, точка зрения, что в большинстве случаев частоты распределения отражают комбинацию двух или трех групп обломочных зерен, связанных с различными формами переноса, и таким образом при интерпретации кумулятивных кривых необходимо научиться различать эти группы и связывать их с определенными гидродинамическими процессами (рис 3-15).

Такой подход был первоначально применен к речным грубообломочным образованиям Эти отложения характеризуются бимодальным распределением. В противоположность им, распределения зерен в песках имеют одну моду. На-пример, из нескольких сотен опубликованных анализов аллювиальных гравийных отложений Калифорнии примерно 92% образцов характеризуются более чем одной модой. Аналогичная картина типична только для 42% песков, связанных с грубообломочными отложениями. В общем виде бимодальные грубозернистые отложения описываются кривой, одна мода которой падает на грубую фракцию, а вторая, меньшая, приходится на песчаные фракции. Как правило, моды разделяют 4—5 фракций. Следовательно, главный компонент породы характеризуется диаметром, превышающим размерность второй моды в 16—32 раза. Аллювиальные грубозернистые осадки в других районах также имеют типичное бимодальное распределение Примерно 85% паводковых грубозернистых отложений в районах Сан-Габриель и Арройо-Секо (Калифорния) характеризуются бимодальным распределением. Из 23 образцов грубообломочных отложений террас Блэк-Хилс двадцать образцов оказались с бимодальным распределением,

Сделанные наблюдения интерпретированы как свидетельство присутствия двух классов обломков, каждый из которых связан с определенным способом переноса Адден писал, что «... транспортирующая среда ... стремится к переносу и отложению обломков, двух определенных размеров, а не всех подряд. Основной осадок, образованный таким образом, будет содержать избыток преимущественно грубого материала, который транспортируется перекатыванием». Он предполагал, что главная мода приходится на мелкозернистую фракцию, а подчиненная попадает на грубообломочный класс. Обычно наблюдается обратное соотношение

Фрейзер считал, что одновременное отложение валунов и тонкозернистого песка невозможно, и обращал внимание на то, что скорость потока, несущего валуны диаметром 25 см, должна уменьшиться на 60%, и тогда смогут осаждаться частицы размером 1 мм. Такие резкие перепады скорости маловероятны, и Фрейзер полагал, что в любой конкретный момент река обычно отлагает материал ограниченной размерности и что тонкий материал среди грубозернистого появляется в результате последующего заполнения. Такая же точка зрения высказывалась исследователями грубообломочных отложений р. Пиав в Италии. Пламли также считал мелкозернистые отложения, составляющие вторую моду, в большинстве случаев захваченным материалом, заполняющим пустоты в основной массе грубообломочных пород. Для подтверждения своих взглядов он отмечал, что если вообразить шарики двух размеров (причем мелкие могли бы помещаться в пространстве между крупными), то в этом случае мелкая фракция составит от 22 до 32% породы по массе, в зависимости от плотности упаковки. Поскольку естественные грубообломочные отложения содержат в среднем 20% фракций второй моды, вполне вероятно, что эти фракции и есть захваченный тонкозернистый материал. Принимая во внимание отклонение галек от сферической формы, варьирующий размер двух рассматриваемых фракций и беспорядочную упаковку, можно констатировать удивительное совпадение теоретической модели и наблюдаемого явления.

Конечно, не исключена возможность, что бимодальное распределение объясняется техникой опробования, при которой отобранный образец представляет два различных слоя, каждый из которых характеризуется своим классом обломков. Однако, как правило, бимодальный характер кривой не вызывается искусственными причинами, например методом опробования на что указывает такое же распределение зерен в образцах, отобранных из определенно единых слоев. Возможно, что оба класса обломочных частиц отлагаются в один и тот же этап осадконакопления.

Бимодальное распределение — всего лишь особый случай, демонстрирующий смешение двух классов, отстоящих достаточно далеко друг от друга, для того чтобы проявились две моды. Там, где различие между ними незначительное, устанавливается одна мода. Однако кривая суммарного анализа четко асимметрична, а распределение заметно отходит от логнормального Постоянно крепнущая уверенность, что многие распределения отражают суммарный эффект присутствия двух или трех подклассов обломочных зерен, объясняет попытки связать образование этих подклассов с различными видами транспортировки осадка и перейти от особого случая проявления бимодальности к общему, рассматривающему распределение в большинстве осадочных пород.

Многие авторы признавали сложную природу распределения обломочных зерен по размеру и делали попытки связать его с изменяющимися условиями переноса. Значительный шаг в этом направлении сделал Мосс. Он выделил три подкласса, связанные с различными процессами осадконакопления. Эти подклассы распознаются на кумулятивной кривой. Основная часть распределения, находится между 20 и 80%. Эта часть осадка образуется в результате сальтации. Грубозернистый «хвост» распределения отлагается при волочении обломков, а тонкозернистый «хвост» распределения слагают материалы, отлагающиеся из суспензии и западающие в промежутки между основными обломочными компонентами. По наблюдениям Мосса, в грубообломочных речных отложениях основная часть осадка сложена фракциями волочения. Эти отложения характеризуются бимодальным распределением.

Основной вклад в изучение взаимосвязи подклассов обломков и гидродинамических условий в настоящее время сделал Вишер. Он предположил, что гранулометрические кривые всех обломочных отложений отражают суммарный эффект присутствия трех классов, образовавшихся при волочении, сальтации и отложении из суспензии, что каждый класс характеризуется логнормальным распределением и, следовательно, графиком в виде отрезков прямых в вероятностном масштабе (использующим логарифм диаметра или ф-единицы) (см. рис. 3-15). Такие соотношения преобладают примерно в двух тысячах гранулометрических анализов, представляющих различные условия осадконакопления.

Какая связь существует между формой гранулометрической кривой, т. е. относительным содержанием и характером компонентов осадка и условиями осадконакопления, выраженными через обычные геоморфологические понятия? Вишер считал, что параметры отдельных кумулятивных кривых могут служить основанием для фациальных реконструкций, но предупреждал, что «любая попытка определить точные пределы наклона и перегиба кривой или процентное содержание трех основных классов для определенных условий осадконакопления будет безрезультатной».

В заключение следует сказать, что некоторые попытки установить смысл гранулометрических кривых для обломочных отложений оказались достаточно успешными. Гидродинамические факторы до некоторой степени сопоставимы с геоморфологической обстановкой. В определенных условиях может преобладать определенный процесс, который будет второстепенным в других условиях.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: