Аллювиальные обстановки » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Аллювиальные обстановки

31.07.2021

Процессы, связанные с деятельностью рек, включают в себя как эрозию, так и отложение осадков. Нас в основном интересуют последние. Сюда относятся грубые аллювиальные отложения, образовавшиеся по окраинам резко приподнятых площадей, в тех местах, где потоки вырываются из каньонов или долин. Эти аллювиальные конусы выноса сливаются с аллювием, выполняющим крупные аллювиальные бассейны, т. е. с отложениями перегруженных разветвленных или меандрирующих рек. Крупные реки впадают обычно в моря или другие крупные водоемы, образуя при благоприятных условиях дельты. Каждая из этих аллювиальных обстановок представляет собой сложный комплекс и состоит из субобстановок. Осадконакопление в них характеризуется характерными последовательностями, каждый член которых обладает своей, особенной геометрией и характерным набором осадочных текстур.

Аллювиальные конусы выноса. Аллювиальные конусы выноса развиты вблизи горных хребтов или высоких холмов. Наиболее значительные и крупные скопления образуются в аридных и полуаридных регионах с сильно расчлененным рельефом.

Современные конусы выноса изучались Блиссенбахом, Блаком, Денни и Хуком. Статьи двух последних авторов выделяются детальными картами поверхностей конусов выноса, а также примечательны тем, что в них рассмотрены микрорельеф и характер материала на поверхности, а также эволюция конусов выноса. Древние конусы выноса рассматриваются в работах Лоусона, Блака, Булля и др. Общие сведения о характере конусов выноса и их отложений можно найти в сводках Медейроса, Шаблера и Фридмана; ле Бланка и Булля, причем статья Булля является наиболее полной.

Для аллювиальных конусов выноса характерны периодические временные потоки, обладающие наиболее высокой энергией по сравнению с другими условиями седиментации, отложение кластических осадков в непосредственной близости от источника сноса, широкий диапазон зернистости слагающего материала и очень незначительная степень сортировки.

Размеры отдельных конусов выноса зависят от размеров водосборного бассейна, местного наклона, климата и характера пород в области сноса. Радиус у отдельных конусов выноса колеблется от ста метров до нескольких десятков километров. Слившиеся конусы выноса образуют крупные пустынные шлейфы длиной несколько сот километров. Поверхность конуса выноса обычно изрезана серией ветвящихся, сетчатых русел — «вымоин» или каналов (одни из них являются активными, а другие — сухими), которые врезаны в более ровную поверхность или «пустынную мостовую» (рис. 15-6). Обычно верхняя часть конуса — это в основном «мостовая» с одним или несколькими врезанными руслами глубиной от 1 до 10 м; нижняя часть конуса характеризуется слиянием действующих русел. Последние вниз по склону переходят в обстановку разветвленных рек или плайевых озер.

Обломочный материал переносится интенсивными, но весьма кратковременными потоками. В некоторых случаях эти потоки настолько перегружены материалом, что образуют грязевые или селевые потоки («обломочные потоки», по Хуку). Такие потоки, стекая по руслам, могут переполнять их и образовывать лопастные языки. Отложения таких потоков очень плохо отсортированы, характеризуются отсутствием слоистости и имеют очень резкие границы. Более длительные водные потоки несут обломочный материал самой разнообразной зернистости; грубые галечники характеризуются угловатостью или очень слабой окатанностью. В некоторых случаях отложения водных потоков представлены очень грубым рыхлым галечником, лишенным тонкого материала; такой галечник Хук называет «ситовыми отложениями», поскольку он выполняет функцию сита, легко пропуская воду. Более тонкий материал накапливается вверх по течению от таких русловых барьеров.

Галечники конусов выноса обычно плохо отсортированы и содержат все типы обломков, образовавшихся в области сноса; обломки эти, как правило, угловаты или слабо окатаны. Галечные скопления, отложенные водными потоками, могут быть либо грубослоистыми, либо массивными, либо иметь черепитчатую текстуру. Тонкозернистые осадки, отлагающиеся ниже по склону, могут быть косослоистыми, массивными, тонкослоистыми или грубослоистыми. Отложения грязевых или обломочных потоков представлены плохо отсортированными угловатыми гальками и валунами, включенными в глинисто-илистую цементирующую массу (матрикс). Отложения вязких потоков могут иметь грубообломочное строение. Размер валунов в обломочном материале конусов выноса быстро уменьшается в направлении течения; обычно это происходит по экспоненте, но отмечаются и иные случаи (рис. 15-7). В поперечном профиле конуса выноса прослеживаются слои ограниченного распространения, которые прерываются структура ми вреза и заполнения, в продольных разрезах пласты прослеживаются на значительном расстоянии.

Отложения аллювиальных конусов выноса, или, как их называет Лоусон, фангломераты неоднократно отмечались в геологической литературе. Некоторые из них были сведены в таблицу ле Бланком. Обобщение характерных признаков этих отложений содержится в работе Булля. Среди наиболее известных древних отложений конусов выноса следует отметить докембрийские конгломераты и песчаники Кевинаван в северной части штата Мичиган, докембрийскую формацию Торридон в Шотландии; пенсильванскую формацию Фаунтин в штате Колорадо и триасовую группу Ньюарк в Атлантическом регионе (см. также рис. 15-8).

Разветвленные реки. Геометрия и характер отложений разветвленных рек изучены в меньшей степени, чем характер и геометрия осадков меандрирующих рек. Наиболее тщательные исследования современных разветвленных рек проведены Вильямсом и Растом для р. Донжек в штате Юкон. Текстуры отложений разветвленных рек описаны в работах Дугласа, Opa, Смита и Кесслера.

Разветвленные реки образуют переплетающуюся сеть слабоизвилистых русел. Они встречаются, как правило, при более крутом наклоне и характеризуются большей мощностью потока, чем меандрирующие реки; они развиты на крупных конусах выноса в аридных регионах и в перигляциальных районах. По-видимому, необходимой предпосылкой для их развития является перегруженность осадками и слабая растительность, неспособная стабилизировать берега. Их русла мелеют за счет отложения собственного обломочного материала, который имеет тенденцию образовывать продольные бары в центральной части русла. Непрерывное образование таких баров и раздвоение русел приводит к образованию сетчатой системы проток и разделяющих их баров. Типичный аллювий разветвленных рек представлен песком и галечником, а также паводковыми алевритистыми и глинистыми отложениями. У этих отложений не наблюдается закономерного уменьшения зернистости вверх по разрезу, которое обычно характерно для меандрирующих рек. Небольшие количества алевритового материала могут выполнять пересохшие русла.

Изучая речную систему Платте-Платте, Смит пришел к выводу, что для разветвленных рек характерна весьма значительная разница между осадками, отложенными вблизи (проксимальными) и на значительном удалении (дистальными) от источника сноса. Разветвленная система наложена на реки, для которых характерна тенденция к фракционированию донного обломочного материала, при котором более тонкие и хорошо отсортированные частицы накапливаются в нижнем течении. Типы баров в разветвленной реке зависят от размера зерен донной части твердого стока. Если грубый, хорошо отсортированный материал образует продольные бары, то более тонкие осадки характерны для поперечных баров. Отмечаются и изменения в характере слоистости. Для продольных баров отмечается грубая горизонтальная слоистость, хотя грубый косослоистый гравий аккумулируется на подветренной стороне перемещающихся баров; поперечные бары характеризуются плоскопараллельной косой слоистостью. Таким образом, по мере того, как вниз по течению уменьшается зернистость осадков, косослоистых песков становится все больше, а косослоистого гравия — все меньше; в этом же направлении становится спокойнее и рельеф дна.

Предполагается, что по мере дальнейшего уменьшения уклона реки разветвленная система сменяется меандрирующим типом реки, а нормальные аллювиальные циклы с уменьшением зернистости вверх по разрезу вытесняют лишенные цикличности разрезы, свойственные разветвленным рекам. Паводковые илистые отложения являются главным компонентом таких циклических разрезов, тогда как мелкозернистый материал редок в отложениях разветвляющихся потоков.

Отложения разветвленных рек редко идентифицируются в древних разрезах, однако Смит приписывает такое происхождение частично силурийской формации Тускарора и ее грубообломочным аналогам в Центральных Аппалачах.

Меандрирующие реки и цикличное уменьшение зернистости вверх по разрезу. Одной из характернейших черт некоторых стратиграфических разрезов является цикличность с повторяющимся уменьшением зернистости вверх по разрезу каждого цикла. Подобная цикличность — «ключ» к обстановке и характеру осадконакопления весьма мощных стратиграфических разрезов. Диксон отмечал такие циклы в песчаниках Олдреда в Южном Уэльсе, а Берсье установил их в молассовых отложениях Альпийского передового прогиба. Такие циклы — наиболее характерная черта указанных отложений, и проявляется она в виде пачек, которые начинаются с грубых песчаников, местами залегающих на эрозионной поверхности; вверх по разрезу последние переходят в более тонкие песчаники и алевролиты, а заканчивается цикл аргиллитами. Мощность таких циклов варьирует от 2—3 до 10 м и более. Эта последовательность осадконакопления наблюдалась в осадках самого различного возраста в разных местах. Она характеризует один из наиболее фундаментальных «мотивов» и многократно повторяется в вертикальном разрезе на протяжении сотен метров, охватывая все более молодые отложения.

Одно из наиболее ранних квалифицированных описаний таких циклов произведено Алленом для песчаников нижнего Олдреда в Англии. Подобные циклы широко распространены в палеозое Центральных Аппалачей. Аллен и Френд описали их в девонской формации Катскилл; они встречаются также в миссисипских фармациях Поконо и Мауч-Чанк и в пенсильванской формации Поттсвилл. В этом же регионе они установлены в серии Ньюарк (триас). Обзор разрезов, для которых характерна такая цикличность, произведен Алленом.

Сундбор отмечал общее уменьшение зернистости вверх но разрезу аллювиальных отложений р. Кларельвен в Швеции, но значение этого наблюдения для стратиграфического анализа было им не понято. Доказать, что циклы с закономерным уменьшением зернистости вверх по разрезу в действительности являются продуктом меандрирующих рек, не удавалось вплоть до 50-х гг., когда исследовательская группа компании «Шелл Дивелоупмент» провела изучение аллювия р. Бразос в Техасе. К сожалению, результаты этого исследования были опубликованы лишь в виде кратких резюме.

Наиболее характерной чертой этих циклов является их деление на нижнюю, в основном грубозернистую, и верхнюю, в основном пелитовую, пачки (рис. 15-9). Мощность обеих пачек изменяется в очень широких пределах; в некоторых циклах нижняя пачка значительно более мощная, чем верхняя, глинистая пачка; в других случаях наблюдается обратное соотношение. Весьма изменчива и общая мощность циклов. В песчаниках Олдреда в районе Энглеси она составляет в среднем 5,5 м; для формации Мауч-Чанк (миссисипская система) вблизи Потсвилла, штат Пенсильвания, средняя мощность цикла составляет 15 м.
Аллювиальные обстановки

Нижний слой каждого цикла представлен очень грубозернистыми песчаниками, а в некоторых случаях — конгломератами. Неизменно присутствуют внутриформационные обломки глинистых сланцев. Может присутствовать также экзотический гравий, в основном кварцевый. Базальный контакт резкий, до некоторой степени эрозионный. Конгломератовая пачка перекрывается довольно мощной пачкой песчаных пластов. Последние могут быть массивными; многим из них свойственна крупномасштабная косая слоистость, которая может проявляться в одном или нескольких, залегающих друг на друге пластах. В некоторых случаях могут присутствовать и плоскослоистые песчаники. Вверх по разрезу песчаники становятся тонкослоистыми и все более мелкозернистыми; выше они переходят в тонкозернистые песчаники и алевролиты, которые обычно характеризуются косой слоистостью со знаками ряби. Эти слои могут чередоваться с аргиллитами, которые слагают верхнюю часть элементарного цикла. Фактически же большая часть верхней пелитовой пачки сложена скорее алевролитами, чем глинистыми сланцами. Алевролиты чаще всего имеют красную окраску, тогда как для базальных песчаников это нехарактерно. Алевролитам свойственно отсутствие сланцеватости; напротив, они характеризуются полураковистым изломом; слоистость либо слабо выражена, либо отсутствует совсем. Как исключение, изредка встречаются сланцеватые глины. В пелитовой пачке цикла могут встречаться небольшие желваковые конкреции известкового или доломитового состава. Они могут быть либо рассеяны в породе, либо сконцентрированы в довольно мощные слои. Как правило, содержание конкреций возрастает вверх по разрезу цикла; они становятся столь обильными, что переплетаются и образуют маломощный нечистый пласт известняка.

Как отмечалось, такие циклы с уменьшением зернистости вверх по разрезу считаются продуктом аллювиального происхождения, точнее, продуктом деятельности меандрирующих рек — по аналогии с отложениями современных рек. Грубозернистые пачки очень близко напоминают русловые отложения и материал песчаных кос; тонкозернистые пачки считаются пойменными осадками. Известковистые компоненты интерпретируются как каличеобразные скопления. Циклы, характеризующиеся красной окраской верхней пелитовой пачки и обилием известковистых веществ, формировались, по-видимому, в аридных или полуаридных условиях. Как видно из рис. 15-10, описываемая цикличность образуется из-за миграции русла реки по пойменной равнине. Песчаные отмели формируются вследствие бокового наращивания, следовательно, весь разрез в основании русла и на пойме накапливается одновременно. Мощность цикла определяется глубиной русла в период паводка и, таким образом, зависит от размеров реки.

Поскольку разрезы, в которых преобладающей фацией являются отложения песчаных кос, содержат много таких циклов, мы можем сделать вывод о том, что формирование и отшнуровка русла в данном месте повторялись многократно. Поэтому такие циклы — автоцикличны и являются следствием внутренних факторов режима реки, а не внешних факторов, таких, как изменения базиса эрозии, или тектонических причин. Тем не менее наложение подобных циклов один на другой было бы невозможно, если бы не продолжительное прогибание данного района.

Как отмечалось выше, Аллен свел в таблицу все известные стратиграфические разрезы, в которых преобладают циклы с уменьшением зернистости вверх по разрезу. Среди работ, в которых детально рассматриваются эти циклы, следует отметить статьи Аллена о песчаниках Олдреда в Англии, Аллена и Френда — о девонской формации Катскилл в Центральных Аппалачах, Берсье — об отложениях альпийской молассы; Меккеля — о циклах пенсильванской формации Поттсвил в Аппалачах и ряд других.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: