Внутреннее строение и текстура слоев

Редко встречаются слои, лишенные какого-либо внутреннего строения или текстуры. Ho те, которые не обладают явно выраженной текстурой, получили название массивных. На рентгеноструктурных снимках слоев, кажущихся однородными, во многих случаях заметна внутренняя слоеватость. Следовательно, истинно массивные слои встречаются вероятно очень редко.



Во многих слоях обнаруживается внутренняя слойчатость определенного типа. В некоторых из них эти слойки располагаются параллельно плоскостям, ограничивающих слой. В других случаях слойки наклонены к плоскостям раздела под небольшими углами (1—10°) или расположены под более крутым углом (10—35° и выше). В последнем случае слойчатость называется косой слоистостью, которая характерна для песчаных отложений. Слойки в таких образованиях просто регистрируют переходные фазы или мелкие случайные колебания скорости потока, образующего осадок.

Слойчатость наиболее характерна для мелкозернистых отложений, в особенности алевролитов и глинистых сланцев. Она выглядит как более или менее четкое чередование материала, отличающегося по гранулометрии или составу. Обычно мощность слойков колеблется от 0,5 до 1,0 мм. Они бывают выдержанными и четкими, либо прерывистыми и неясными. Примерами слойчатости могут служить чередования грубых и тонких частиц, т. е. алеврита, мелкозернистого песка и глины, темных и светлоокрашенных алевритовых слоев, в которых содержится различное количество органического вещества, и чередование известняка и алеврита.

Причинами для образования подобной слойчатости являются колебания в скорости переноса различных материалов, которые объясняются случайным смещением отлагающего потока, климатическими причинами (особенно циклическими изменениями, связанными с суточными или ежегодными ритмами), а также апериодическими штормами или наводнениями. Условия для образования и сохранения годичных слоев и критерии их распознавания рассмотрены в детальных работах Брэдли и Руби.

В некоторых разновидностях глинистых сланцев ярко выраженная слойчатость — отличительная черта, для других характерно отсутствие этой текстуры. Типичным примером тонкослоистых глин являются озерные отложения. Менее всего слойчатость выражена в массивных илах и подобных им наземных отложениях; четкой слойчатостью характеризуются карбонатные осадки приливных равнин. В консолидированном состоянии эти отложения называются ламинитами.

Четкость выраженности и степень сохранности слойчатости отчасти являются приближенной мерой спокойствия водной среды, в которой накапливались отложения. Даже незначительное донное течение приведет к разрушению любой слойчатости, образовавшейся ранее. Поэтому слойчатость отвечает осадконакоплению в зоне ниже уровня волнений. Выраженность слойков в глинах может быть связана с соленостью воды. Определенные электролиты, из которых самым типичным является раствор хлористого натрия, вызывают хлопьеобразование или смешение (symmixis), которое приводит к перемешиванию алевритовых и глинистых частиц и образованию практически однородной, а не слоистой глины, Вполне возможно, что микрослоистость осадков могут разрушать огранизмы, поедающие органическое вещество в донных илах. В конечном результате это приводит к переработке осадка и к частичному или полному разрушению слойчатости. Поскольку такие явления наблюдаются практически повсеместно, сохранение слойчатости указывает на высокую скорость накопления осадков или на придонные условия, неблагоприятные для жизнедеятельности бентосной фауны. В последнем случае могут образоваться отдельные микрослои не толще листа бумаги, прослеживаемые на расстояние в несколько километров.

В общем виде, чем тоньше слойки, тем медленнее скорость накопления осадка. Справедливость этого положения очевидна из сопоставления двух слойков, образовавшихся с разной скоростью за равные отрезки времени, например за год.



Вслед за основными параметрами — мощностью и латеральной протяженностью — внутренняя текстура слоя — это наиболее важное его свойство (рис. 4-4) Выделяются два основных типа внутренней текстуры: косая и градационная слоистости. Хотя эти текстуры наиболее характерны для песчаных слоев, они могут устанавливаться как в грубообломочных, так и в мелкозернистых отложениях, включая многие известняки обломочного происхождения. Бейли отмечал, что эти текстуры являются взаимоисключающими и, по всей вероятности, отвечают двум прямо противоположным обстановкам осадконакопления



Косая слоистость и знаки ряби обычно рассматривают как явления, не связанные друг с другом. Косая слоистость считается внутренней чертой слоя, а знаки ряби принято считать поверхностными знаками или текстурами на плоскости наслоения На самом деле они тесно связаны и представляют собой две стороны одного явления. Косая слоистость образуется при миграции мегаряби или песчаной волны; знаки ряби образуют мелкомасштабную косую слоистость (слоистость ряби) при миграции.

В общем виде знак ряби — элемент мелкомасштабной текстуры. Длина волны равняется нескольким сантиметрам, а высота ее измеряется миллиметрами В определенных условиях, однако, широко распространены гигантские знаки ряби. Такая мегарябь имеет длину волны, изменяющуюся метрами и в некоторых случаях — десятками метров, и амплитуду в несколько десятков сантиметров. Рябь таких размеров описана в приливных каналах и реках. Возникает вопрос, являются ли эти крупные образования знаками ряби? Их часто называют дюнами, или песчаными волнами. Склон знаков ориентированный вверх по потоку, обычно пологий (1—2°), и мегарябь зачастую бывает осложнена знаками ряби обычного размера.

Несмотря на некоторое родство мелкомасштабных знаков ряби с крупными песчаными волнами (или дюнами) по общим морфологическим признакам и по образованию косой слоистости при миграции обоих знаков, здесь они рассматриваются раздельно Это частично объясняется тем обстоятельством, что знаки ряби, образующие мелкомасштабную текстуру, довольно часто встречаются в геологическом разрезе на поверхностях слоистости, а крупные песчаные волны — наоборот Кроме того, разница между ними может быть связана с кардинальными различиями физических процессов их образования. С тем, чтобы подчеркнуть эти различия, мы применяем термины рябь к мелко масштабным формам слоистости, песчаная волна, или дюна — к крупным формам, в целом термины слоистость ряби к косой микрослоистости, образованной миграцией ряби, и косая слоистость — к текстуре, образованной миграцией крупных песчаных волн.

Косая слоистость, или косая слойчатость вызывает больший интерес, чем все остальные осадочные текстуры вместе взятые. Это явление поддается количественной оценке и чрезвычайно полезно при реконструкции палеотечений.

Косая слоистость — это текстура, характерная для песков, рыхлых зернистых материалов независимо от их состава. Она известна и под другими названиями косая слойчатость, слоистость течения, диагональная слоистость, ложная слоистость; точно определить эту текстуру трудно. Для некоторых исследователей косая слоистость означает только наклонную слоистость, т. е. под крутым начальным углом. В нашем понимании она применяется ограниченно к внутреннему наслоению, называемому передовой слоистостью, наклонной к основной поверхности накопления в пределах одного седиментационного элемента. Такое определение, которое рассматривает косую слоистость как внутреннюю текстуру слоя, исключает наклонную слоистость другого происхождения, как, например, пляжевую слоистость, дельтовые передовые слои и слоистость латерального наращивания. Приведенное определение не зависит от масштаба явления. Косослоистый пласт может колебаться по мощности от 3 до 30 м

Определение, приведенное выше, используется довольно широко и применимо к большинству случаев, когда выделяется косая слоистость. Mак-Ки и Уир определяют пласт передовых слоев как «косой пласт», а косослоистый элемент разреза — «набор косых пластов». Они проводят различие между косой слоистостью, у которой мощность передовых слоев больше 1 см, и «косой слойчатостью», у которой мощность передовых слоев меньше 1 см.

Классификация косой слоистости затруднительна потому, что она резко изменчива по форме и размеру, и отчасти из-за недостаточной обнаженности разрезов, отчего существующие сложные схемы классификации трудно или невозможно применить на практике. Имеется два главных типа косой слоистости (рис. 4-5). Первый тип — это плоскопараллельная слоистость, в которой наблюдаются плоские передовые слои. Второй тип представлен мульдообразным набором косых слоев, контуры передовых слоев в которых искривлены Даже два контрастных типа трудно различить в мелких, неполных или неблагоприятно ориентированных разрезах. Легче всего их различать на открытой для наблюдения поверхности напластования. Контуры передовых слоев в первом случае представляют собой прямые линии, во втором случае они заметно изогнуты и обращены вогнутой стороной вниз по течению. Направление течения потока указывает биссектриса. Мак-Ки и Уир и Аллен выделили и описали множество разновидностей этих основных типов косой слоистости.

Простая плоская косослоистая серия характеризуется масштабом, наклоном и азимутом. Масштаб отвечает мощности косослоистого элемента, которая, как упоминалось, может колебаться от 1—2 см до многих метров (рис. 4-6 и 4-7). Большинство косых серий по мощности меньше 1 м. Наклон означает падение передовых слойков. Обычно он отвечает телесному (или двугранному) углу между плоскостями передовых слоев или наклону плоскости касательной к передовому слою в месте максимального наклона к истинной слоистости. Предполагается, что последняя была горизонтальной в момент отложения осадков — допущение правильное, но не совсем точное. Наклон обычно отождествляется с «углом откоса», к которому он действительно приближается. Хотя считается, что угол естественного откоса составляет 33—34°, средний наклон косослоистых серий вероятно колеблется от 15 до 20°. В некоторых случаях наклон бывает чрезмерно крутой и в исключительных случаях даже перевернутый (рис. 4-8). Ясно, что это результат постседиментационной деформации. Азимут косой слоистости представляет собой горизонтальный угол между меридианом и горизонтальной проекцией линии падения передовых слоев. Иначе говоря, это направление течения потока. Когда косослоистый элемент отличается от простого плоского вытянутого тела, необходимо уточнить приведенные понятия. Геометрическое строение мульдообразной косослоистой серии лучше всего характеризовать понятиями ширины и глубины мульды Отношение ширины к глубине является достаточно постоянным даже при широких колебаниях значения параметров (рис. 4-9). Размеры мульд колеблются от нескольких сантиметров до 30 м по ширине и от долей сантиметра до 10 м и более по глубине. Горизонтальные контуры передовых слоев заметно изогнуты и обращены вогнутой стороной вниз по течению.

Рисунок на поверхности напластования, представляющий мелкомасштабную мульдообразную косую слоистость, различными авторами определялся по-разному. Например, Стокс называл его «ребристо-бороздковым» (riv-and-furrow), Хамблин «микрокосослоистостью» и Герих «косой дугообразной слоистостью» (Schragschichtungsbogen) (рис. 4-10).

Несмотря на то что в большинстве случаев контуры передовых слоев имеют прямую форму и пересекаются с верхней и нижней поверхностями плоского косослоистого элемента под одним и тем же углом, в иных случаях их контуры представлены изогнутыми линиями и располагаются по касательной к подошве слоя.

Хотя слои, залегающие над косослоистой серией и подстилающие ее, получили специальные названия кровельных и подошвенных, эти понятия неподходящие. Обычно передовые слои не переходят ни в одни, ни в другие. Косая слоистость не образуется в результате развития микродельты, как можно заключить из применяемых понятий. Передовые слои определяются термином «срезанные», за которым стоит предположение об участии в их образовании процесса эрозии; эта концепция тоже, вероятно, ошибочна.

Происхождение косой слоистости получило несколько объяснений. По определению, принятому в настоящей книге, косая слоистость несомненно образуется в результате миграции песчаной волны, размеры которой и определяют масштаб косой слоистости. При миграции дюн возникает крупномасштабная косая слоистость, а миграция ряби формирует мелкие косослоистые образования. Происхождение плоскопараллельной косой слоистости хорошо видно на рис. 4-11. Здесь косослоистый элемент характеризуется начальным падением вверх по течению, передовые слои падают вниз по течению. Начальные падения в первом случае очень незначительные, обычно 1—2°, и они не видны в единичном обнажении. Также как масштаб косой слоистости определяется высотой дюны, морфология косослоистого элемента определяется строением ряби в мелкомасштабной косой слоистости и строением дюны (песчаной волны) в крупной косослоистой текстуре. Правильные линейно вытянутые знаки ряби или песчаные волны образуют простую плоскопараллельную косую слоистость Действие извилистых волн приводит к образованию мульдообразной косой слоистости.

Значимость косой слоистости также была предметом длительной дискуссии. Косая слоистость располагается не беспорядочно, а обнаруживает строго направленную ориентировку в пределах изучаемой свиты (рис. 4-12). В аллювиальных отложениях косая слоистость ориентирована вниз по палеосклону В морских отложениях значение косой слоистости менее определенное, хотя, как правило, наблюдается направленная ориентировка. Противоположные азимуты слоистости, отвечающие течениям в высокую и низкую фазы прилива, встречаются достаточно часто, и в отдельных обнажениях удается наблюдать характерную для таких отложений текстуру типа «рыбьего скелета» (herringbone). Косая слоистость эолового типа отражает преобладающие направления ветров, не обязательно планетарного масштаба. До настоящего времени не удается установить конкретный тип или масштаб косой слоистости, характерный для определенной обстановки или агента переноса, однако крупномасштабная косая слоистость, вероятно имеет скорее эоловое или морское происхождение, чем речное.

Масштаб косой слоистости (и песчаной волны, приводящей к ее образованию) в субаквальных отложениях связан с глубиной водоема (рис. 4-13). По наблюдениям Кари и Келлера, размер дюн пли песчаных волн реки Миссисипи пропорционален увеличению расхода воды (и, следовательно, глубины) в периоды половодья. Даже при беглых полевых наблюдениях заметна приуроченность крупных песчаных волн и, следовательно, большая мощность косослоистых серий к крупным, а не мелким водотокам. Исследования Аллена соотношения высоты песчаной волны с глубиной воды показали линейное увеличение высоты с увеличением глубины. Полученное соотношение позволяет исследователям оценивать глубину водоема по результатам изучения масштаба косой слоистости в древних отложениях.

Знаки ряби как наиболее распространенное образование на современных песчаных равнинах и на подошвенных плоскостях ископаемых песчаников привлекали внимание не только геологов, но и физиков, изучающих волновые процессы. По этому вопросу имеется много публикаций.

Большое внимание уделялось знакам ряби как явлению на границе двух сред. Когда скорость потока над песчаным ложем достигает определенного значения, песчаные частицы приходят в движение, и на поверхности песка появляется рябь. Значительная часть ранних работ была направлена на изучение этого процесса и характера образующейся ряби. Среди первых наиболее обстоятельных геологических исследований этой проблемы следует отметить статьи Бухера и Киидла, которых также интересовали ископаемые песчаники со знаками ряби.

Исследователи знаков ряби обращали внимание на два аспекта этого явления. Первый из них — это палеогеографическое значение знаков, особенно их ориентировки, примером чего может служить статья Хайда, посвященная знакам ряби в песчанике Береа (миссисипий) в Огайо. Второй аспект проблемы связан с изучением внутренних текстур песчаных и алевролитовых слоев, образованных наложенными друг на друга мигрирующими знаками ряби. Это текстуры, которые Хамблин называл микрохосослоистостью, или слоистостью ряби, хорошо различимой в вертикальном разрезе и образующей знакомый «ребристо-бороздковый» рисунок на поверхностях напластования. В последнее время появилось много публикаций, посвященных явлению, известному под названием «набегающей ряби» (climbing ripples), и образованной ею слоистости. Наиболее обстоятельные современные работы, рассматривающие знаки ряби со всех точек зрения, принадлежат Аллену. Рябь течения состоит из многочисленных удлиненных, в основном параллельных и отстоящих друг от друга на более или менее равное расстояние холмиков, образующих прямые или слегка изогнутые линии под прямым углом к потоку (рис. 4-14). При определенных условиях течения распределение знаков ряби становится менее закономерным и в конечном итоге они разбиваются на сжатые с боков серповидные знаки, имеющие U-образную форму в плане. Они называются серповидными (lunate), или барханоидными в том случае, если их фланги направлены вниз по течению, и лингулоидными (linguloid), если они направлены против течения (рис. 4-15). Последняя разновидность ряби наиболее характерная. Дальнейшее увеличение скорости потока приводит к исчезновению ряби и образованию ровной поверхности, по которой перемещается песок.

Если песчаный материал перемещается по дну, сложенному, например, затвердевшим илом, а объем его недостаточен для образования непрерывного слоя, то песок может накапливаться в форме изолированных холмиков ряби. По определению некоторых авторов это недоразвитая рябь, которая в поперечном разрезе выглядит как плосковогнутые линзы песка, заключенные в глинистую массу. Такой тип слоистости получил название линзовидной, или флазерном.

На песчаном дне в условиях застойного мелководья обычно наблюдаются знаки ряби колебательных движений, образованные перемещением воды, вызванным волнением. В плане рябь колебательных движений очень похожа на рябь течения и, вероятно, даже более правильная. В сечении знаки колебательной ряби симметричны, этот признак в сочетании с более резкими вершинами и широкими округлыми углублениями между ними, в свою очередь осложненными мелким срединным холмиком, отличает этот тип ряби от ряби течения. Резкие различия между знаками и их отпечатками делают эти текстуры ценным критерием при идентификации подошвы и кровли крутопадающих слоев.

Элементы знаков приводятся на рис. 4-16. Длиной называется расстояние между двумя аналогичными точками на двух соседних знаках. Высота (в ранних публикациях называемая амплитудой) измеряется вертикальным расстоянием между вершиной и точкой максимального прогибания. Отношение длины к высоте называется индексом ряби. Аналогичные термины можно использовать и для описания ряби течения, но их применение затруднено из-за менее правильной формы серповидных или луноподобных знаков ряби. Более того, рябь течения отличается асимметричным строением в поперечном сечении. Знаки ряби в сечении обнаруживают пологий склон вверх по течению и крутой в противоположном направлении, что служит надежным критерием для восстановления направления палеопотока.

Слоистость ряби (ripple bedding). Наиболее важным аспектом знаков песчаной ряби является их внутреннее строение и мелкомасштабная (и часто сложная) косая слоистость, которая образуется при их миграции. В поперечном сечении в результате миграции образуется мелкомасштабный косослоистый пласт, то что Хамблин называл микрокосослоистостью. Образуется простейшая форма в виде косого слоя мощностью около 1 см. Ho если условия, благоприятные для образования ряби, существуют в течение длительного времени, и один слой ряби накладывается на другой, во многих случаях образуется очень сложный тип слоистости ряби (рис. 4-17). Андерсен обратил внимание на эти сложные формы (которые он называл «катящиеся слои»), наблюдая их во флювиогляциальных отложениях Дании. Мак-Ки описал аналогичный пример сложной слоистости ряби в отложениях, образующихся в половодье на р. Колорадо в районе Большого Каньона. Для образования такого наложения ряби существует несколько возможных путей. Рябь может быть наложена по фазе, так, что знаки не выглядят смещенными. Чаще встречается соотношение, при котором наблюдается наложение ряби с направленным смещением вершин, таким образом рябь «дрейфует», и вышележащая «взбирается» на пологую сторону подстилающей ряби. Менее упорядоченная текстура образуется при наложении друг на друга серий ряби, совершенно не совпадающих по фазе. В этом случае образуется спутанная слоистость с линзообразными включениями, получившая название флазерной (рис. 4-18).

Набегающая рябь и косослоистые отложения, в которых она встречается, называемая различными терминами, например, текстура набегающей ряби, слоистость дрейфующей ряби или косая микрослоистость дрейфующей ряби, демонстрирует большое разнообразие формы (см. рис. 4-17). В некоторых случаях наблюдается переход микрослоистости из одной формы ряби в другую. В других случаях косые слойки четко ограничены тыловыми плоскостями слоистости. В первом случае сохраняются слойки, обращенные к направлению движения потока, хотя они тоньше, чем слойки противоположной стороны. Во втором — слойки, обращенные к направлению движения потока, не устанавливаются. Они либо не сохранились, либо были уничтожены эрозией. Особый случай первого типа подчеркивается накоплением илистого материала в прогибе между рябью и алеврита или песка со стороны, обращенной к потоку. При таком скоплении материалов образуются серии, состоящие из чередования алевритовых и глинистых слоев с крутым падением вверх по течению, которые по своему облику напоминают крупномасштабную косую слоистость и при беглом наблюдении принимаются за нее. Этот тип, по-видимому, наиболее характерен для турбидитовых отложений. Аллен проанализировал гидравлические факторы, определяющие тип набегающей слоистости и угол ее подъема.

Ребристо-бороздковая текстура некоторых песчаников является простым отображением косой микрослоистости, порожденной миграцией лингулоидных знаков ряби в плоскости пласта. Стокс описал этот тип на примере отложений свиты Mоэнкопи (триас) и песчаной пачки Солтуош свиты Моррисон (юра) в штате Юта. Эта текстура наблюдалась в девонских плитняках в штате Пенсильвания. Текстура ряби может деформироваться одновременно с осадконакоплением. Обычно это проявляется в том, что слойки становятся круче. Постепенное увеличение деформации может привести к опрокинутому залеганию знаков ряби. Вероятно, существует тесная связь между текстурой ряби и конволютной слоистостью, которая представляет собой максимально деформированный вариант текстуры ряби. Когда знаки ряби образуют изолированные группы на поверхности илистого осадка, они могут создать нагрузку деформации и закопаться или погрузиться в подстилающий ил. Так образуются слепки знаков ряби.

Знаки ряби, как и косая слоистость, оказались чрезвычайно полезными для определения стратиграфической последовательности в разрезе, для восстановления направления течения потока и характера самого потока. Меньшее значение имеют знаки ряби для определения условий осадконакопления, поскольку они образуются в различных условиях, в водной среде практически любой глубины. Волновые знаки отличаются от знаков ряби тем, что их образование происходит в однонаправленном потоке, а эоловая рябь заметно отличается от волновой ряби. К сожалению, первая разновидность редко устанавливается в геологическом разрезе, если встречается вообще. Знаки ряби оказывают большую помощь при региональных палеогеографических реконструкциях.

Градационная слоистость как наиболее характерная особенность некоторых разрезов осадочных пород привлекла внимание геологов, установивших, что она может быть исключительно полезной для установления последовательности напластования изоклинально изогнутых или перевернутых пластов. Бейли впервые указал на геологическую значимость градационной слоистости и выделение градационной и косой слоистости как отличительных характеристик двух противоположных фациальных обстановок песчаного осадконакопления. В настоящее время общепринятым является представление, что градационная слоистость вероятно наиболее характерная черта турбидитного осадконакопления, происходящего в морском бассейне на значительной глубине.

Градационные слои представляют собой седиментационные элементы, выделяемые по изменению размерности обломочного материала от грубого к тонкому от подошвы к кровле элемента (рис. 4-19). Градационные слои образуются при отложении из ослабевающего потока. Их мощность колеблется от 1 см (или менее) до 1 м (и более). Отсортированные материалы могут быть представлены алевритом, песком и в редких случаях гравелитом. Как правило, большинство слоев с градационной слоистостью представлено песчаниками (обычно граувакками в древних отложениях), мощность которых колеблется от нескольких сантиметров до метра. В целом чем мощнее сортированный слой, тем более грубый материал залегает в его подошве. Распределение мощности сортированных слоев происходит по логнормальному закону.

Градационная сортировка бывает нескольких типов. Часть градационных слоев является составной, очевидно, образованной под действием второй волны, приходящей до того как первый поток завершил формирования отложений, или при «срезании» ранее накопленного материала перед отложением нового градационного слоя.

Несмотря на вариации характера градационной сортировки, наблюдаемые в полевых условиях, совершенно ясно, что существует идеальный, или стандартный разрез текстур, характерных для наиболее полного градационного элемента. Такой идеальный цикл получил название цикла Боума, по имени исследователя, давшего наиболее исчерпывающую характеристику. Идеальный разрез, в его представлении (рис. 4-20) состоит из пяти подразделений, или «интервалов». Самый нижний интервал (А) обнаруживает четкую градационную слоистость и, как правило, составляет наибольшую по мощности часть разреза. В отдельных случаях градационная слоистость незаметна или даже отсутствует, если песок характеризуется исключительно хорошей сортировкой. За слоем с градационной слоистостью выше следует интервал тонкослоистого песка (Б), над которым залегает интервал с микрокосой слоистостью и знаками ряби (В). По данным Боумэ, этот слой сменяется верхним интервалом песчаных или алевритистых глин с неясно выраженной слоистостью (Г), интервал бывает плохо выражен и не всегда выделяется в разрезе. В кровле разреза Боума, завершая его, располагается интервал Д, сложенный в основном глинами или сланцами.

Как отмечал Боума, разрезы, сложенные всеми перечисленными интервалами, встречаются редко. Во многих из них бывают срезаны верхи, и обычно встречаются неполные циклы, в которых хорошо представлен нижний интервал, а некоторые из перекрывающих интервалов отсутствуют. Часто наблюдается срезание в основании цикла и разрез начинается с отложений более высокого интервала. Ho, по наблюдениям Боума, в «срезанных» разрезах все остальные интервалы устанавливаются в соответствующем порядке.

Образование неполных разрезов объясняется ослаблением формирующего течения, по мере того как оно рассеивается по дну бассейна. По мере выпадения в осадок грубообломочного материала и ослабления силы течения из разреза может исчезнуть интервал с градационной слоистостью, и осадконакопление начнется с нижних тонкослоистых песков. Дальнейшее ослабление течения приведет к тому что первый интервал будет сложен отложениями с текстурами ряби.

Такое латеральное изменение характера градационных слоев, сопровождаемое уменьшением их мощности, предполагает объяснение возникающей зависимости между мощностью и гранулометрическим составом. Уменьшение мощности и гранулометрического состава вниз по направлению течения в идеальном разрезе с градационной слоистостью происходит по отрицательной экспоненте. Последовательное выпадение нижних интервалов дает нам ключ к пониманию «приближенности» отложений. Слои, располагающиеся близко к источнику сноса, обнаруживают полный разрез. В наиболее удаленных наблюдается срезание базальных слоев. Из этих отношений Уокер высчитал «показатель приближенности» Р, который определяется по формуле P=A+1*/2В, где А и В — процентные содержания слоев в разрезе, начинающемся соответственно с интервалов А и В в разрезе Боума.

Как отмечалось выше, градационная и косая слоистости представляют собой символы двух прямо противоположных обстановок песчаного осадконакопления. Как взаимоисключающие черты, они, следовательно, не встречаются в одном и том же разрезе. Ho было также отмечено, что мелкомасштабная косая слоистость или текстура ряби является составной частью идеального градационного слоя. Крупномасштабная косая слоистость, захватывающая осадочный элемент целиком, явно отсутствует в градационных разрезах.

Градационная слоистость пользуется широким распространением во времени и пространстве. Это самая характерная черта практически всех ранних докембрийских разрезов на Канадском щите. Аналогичная слоистость описана в ранних докембрийских разрезах Финляндии.

Градационная текстура также установлена и описана в архейских отложениях Южной Африки и Австралии. Ho она встречается не только в архейских образованиях. Ее можно наблюдать и в более молодых отложениях. Опубликованы великолепные описания этой текстуры, установленной в породах силура в районе Аберистуит в Уэльсе, в отложениях Апеннин, в кембрийских породах свода Харлек в Уэльсе, в разрезе плиоцена по ручью Санта-Паула в Калифорнии, в карбоне район Кульм в центральной части Европы, в Карпатском флише, в свите Мартинсберг (ордовик) в центральных Аппалачах и в верхней части морского девона на той же территории. Градационная слоистость установлена также в позднепалеозойских отложениях свиты Стенли-Джекфорк в горах Уачита в Арканзасе и Оклахоме и в меловых отложениях в долине Сакраменто, Калифорния, а также во многих других разрезах отложений различного возраста. Градационная слоистость вероятно характерна для всех мощных геосинклинальных накоплений граувакк, переслаивающихся с глинами и сланцами. Ее также можно наблюдать в кернах современных глубоководных песков.

Градационная слоистость в первую очередь характеризует песчаники, главным образом граувакки палеозойского и более древнего возраста. Однако она встречается не только в этой разновидности песчаников, но и в некоторых известняках, которые на ранней стадии представляли собой карбонатные песчаники. Эта разновидность известняков получила название аллогенных (allodapic). Случайная градационная слоистость наблюдается в кварцитах и других подобных им песчаных породах как древних, так и современных, но это не типичное явление, так как они не являются глубоководными отложениями, охарактеризованными полностью или частично циклами Боума. В этих случаях градационный слой встречается изолированно или спорадически.

Образование градационной слоистости получило несколько объяснений. Бейли приписывал ее землетрясениям, которые «время от времени распределяли песчаный и глинистый материал». Он предполагал, что градационные слои являются «результатом осаждения в относительно спокойной придонной воде, что позволяет песчаному и глинистому материалу накапливаться в одном и том же месте, хотя накопление илов происходит с некоторым отставанием, поскольку они обладают более тонкой структурой». По мнению Бейли, «песок и илы, образующие неустойчивые скопления на границах геосинклиналей, перемещаются и периодически выбрасываются подводными землетрясениями в суспензию, из которой оседают осадки в относительно спокойной и глубоководной обстановке».

Кюнен и Миглиорини первыми высказали предположение, что большая часть градационных текстур вероятно образуется турбидитными течениями. Кюнен представил детальный обзор доказательств в пользу образования градационной слоистости в турбидитных течениях. Наиболее убедительное доказательство заключается в текстуре слоя, т. е. в постепенном уменьшении зернистости по разрезу, явлении, получившем подтверждение при моделировании турбидитных течений. Примечательными чертами являются выдержанность мощности даже наиболее грубых интервалов (в обычных высокоскоростных течениях образуются линзообразные косослоистые элементы), отсутствие косой слоистости — черты глубоководного происхождения (соответствующая микрофауна в глинистых прослоях) и отложение грубых обломков на поверхности подстилающего ила без малейших ее нарушений (ходы червей сохраняются в виде отпечатков на подошве перекрывающего песчаного пласта). Очевидно, каждый градационный слой регистрирует один кратковременный эпизод и является результатом глубоководного осадконакопления за пределами влияния обычных донных течений и волн. Имеющиеся данные почти определенно указывают на отложение из плотного турбидитного потока, возникающего в результате подводного оползания, возможно, вызванного землетрясениями. Несмотря на достаточно единогласное мнение о происхождении градационной слоистости, некоторые исследователи возражают против объяснения ее образования в турбидитных потоках. Рекомендуем ознакомиться с этими статьями, а также с дискуссией по затронутым вопросам в работах Кюнена.

Можно предположить, что градационные слои образуются и другими способами. Близкое сходство маломошных градационных слоев с ленточными глинами и алевритами плейстоценовых прогляциальных озер породило точку зрения о происхождении градационной слоистости при сезонном поступлении осадков, контролируемом сезонным таянием ледника. Такой механизм был привлечен для объяснения происхождения градационных слоев в отложениях формации Садбери в провинции Онтарио, Канада, в архейских отложениях района Тампере, Финляндия, и в архее на озере Миннитаки, Онтарио. Эти объяснения почти наверняка являются неправильными и выдвигались до разработки концепции о турбидитных потоках. Если эти градационные слои имели сезонный характер, то их мощность свидетельствует о неоправданно высокой скорости осадконакопления. Несмотря на то что в отложениях плейстоценовых озер устанавливаются достаточно мощные песчаные слои, трудно предположить, что градационные слои в древних отложениях образовались подобным путем. Помимо этого в древних отложениях с градационной слоистостью не встречаются натечные образования (dropstones) — наиболее примечательная черта ледниково-озерных или ледниково-морских отложений.

Если интервал времени, за который происходило образование разреза отложений с градационной слоистостью, разделить на число градационных слоев, то можно сделать вывод, что слои регистрируют события, разделенные длительными промежутками времени. Кюнен таким путем подсчитал, что один градационный слой от другого отделен промежутком времени от нескольких сотен до нескольких тысяч лет. Эта точка зрения была поддержана другими исследователями. Градационные слои регистрируют очень кратковременные события. Переслаивающиеся с ними пелитовые слои образуются на месте и их накопление происходит чрезвычайно медленно.

Несмотря на то что отдельные или спорадические градационные слои могут образоваться при вулканических извержениях, обширных наводнениях или ураганных штормах, большая часть повторяющихся морских отложений с градационной слоистостью почти наверняка образуется мутьевыми потоками. Градационная слоистость, образование которой вызвано другими причинами, встречается относительно редко в виде изолированных образований и отличается по строению и сопровождающим проявлениям, поэтому принять ее за слоистость мутьевых потоков невозможно. Исключение, вероятно, представляют более тонкие равнослоистые мелкозернистые алевролиты. Отличить эти отложения от настоящих сезонных осадков гораздо труднее.

Происхождение отложений с градационной слоистостью неразрывно связано с вопросом о турбидитах. Поэтому для дальнейшего ознакомления с градационной слоистостью рекомендуем исчерпывающие работы по турбидитам.

Слоистость нарастания (growth bedding). Термин слоистость нарастания применяется в книге для обозначения слоистости, образованной in situ в результате жизнедеятельности организмов или при химическом осаждении на поверхностях осадконакопления. Эта слоистость отличается от описанной ранее, в которой составляющие породу зерна распределяются в ее текстуре под действием течения. Таким образом слоистость нарастания, в противоположность слоистости течения, особенно характерна для некоторых классов известняков и отложений известковых туфов и травертинов.

Наиболее примечательной чертой является, вероятно, строматолитовая слоистость, хорошо выраженная во многих раннепалеозойских и докембрийских известняках. Поскольку указанный тип слоистости связан с образованием и свойствами водорослевых скоплений, в нем объединяются свойства осадочной текстуры и органических остатков. Более подробно эти образования рассматриваются в разделе, посвященном биогенным текстурам.

Многие химически осажденные материалы (травертины, оникс, известковые туфы всех сортов и чилийская селитра) обнаруживают слоистость или наслоение, часть которых близко копирует строматолитовую слоистость. Слоистость такого типа тесно связана с кристаллической структурой породы и с некоторыми типами диагенетической слоистости, в частности с определенными разновидностями селитры.