Środowiska sedymentacji. Procesy sedymentacyjne i ich zapis kopalny

Transkrypt

1 Środowiska sedymentacji Procesy sedymentacyjne i ich zapis kopalny

2 Czynniki zewnętrzne kontrolujące sedymentację Klimat Tektonika Dostawa materiału klastycznego przez rzeki Przestrzeń akomodacyjna (nie-morska) Podniesienie tektoniczne Przestrzeń akomodacyjna (morska) Obecny poziom morza Poprzedni poziom morza Subsydencja tektoniczna

3 Zmiany poziomu oceanu światowego wzrost poziom morza spadek Klimat morza aragonitowe morza kalcytowe Występowanie mórz kalcytowych i aragonitowych w historii geologicznej (wg. Fischer, 1981 oraz Wilkinson, 1982) Szczegółowy wykres zmian poziomu morza w okresie ostatnich 400 tys. lat (wg. Imbrie i in., 1984) Cykliczność Zmiany poziomu oceanu światowego Sekwencje osadowe Zapis zmian cykliczność składu izotopowego tlenu od późnego Neogenu do Holocenu (wg. Harland i in., 1990)

4 Czynniki kontrolujące procesy wietrzenia Wietrzenie chemiczne rozpuszczanie hydroliza utlenianie Wietrzenie fizyczne zamróz krystalizacja soli zmiany temperatury Chemizm wody Woda Temperatura kwasowość dostępność tempo reakcji czynniki utleniające zmienność zasolenie REŻIM KLIMATYCZNY GEOMORFOLOGIA Wg. Nichols, 1999

5 Wg. UNIS, course AG328, 2006 Profil sedymentologiczny Graficzny, czytelny, pełny opis cech osadu

6 Systemy depozycyjne System depozycyjny: złożony zespół facji osadowych związanych ze złożonymi procesami sedymentacyjnymi, zwykle identyfikowany na podstawie położenia geograficznego miejsca w którym zachodzi depozycja Np. : głębokomorski system depozycyjny, szelfowy system depozycyjny, rzeczny system depozycyjny, etc. Systemy depozycyjne: są współczesnymi środowiskami używane są jako analogi do interpretacji kopalnych zespołów facji osadowych

7 Typy y systems ystemów depozycyjnych Morskie (marine( marine)oceany, morza Przejściowe (transitional( transitional)częściowo lądowe, częściowo morskie Lądowe (terrestrial( terrestrial)lądy

8 Lądowe systemy depozycyjne Stożki aluwialne (alluvial fan) Rzeczny (fluvial) Lodowcowy (glacial) Eoliczny (eolian) Jeziorny (lacustrine) Playa (playa)

9 Cechy charakterystyczne utworów w stożków Częste powierzchnie erozyjne powstające w wyniku: - Przemieszczania lobów - Zmian lokalnych baz erozyjnych - Przemieszczania kanałów aluwialnych Słabo do dobrze wysortowane; obecność ponadwymiarowych głazów; lateralne drobnienie osadów od frakcji grubo-żwirowych do piaszczystych Struktury sedymentacyjne - Cykle drobniejące ku górze; w przypadku progradacji lobów - grubiejące ku górze - Głębsze wcięcia kanałów rozprowadzających w proksymalnych częściach stożków - Delikatne nachylenie pokryw osadów w kierunku dystalnej części stożka Lokalne źródło materiału ziarnowego Fauna & flora - Znaczna zawartość szczątków lądowej flory, zwłaszcza w utworach drobnoziarnistych, poza korytowych Chris Kendall z

10 Utwory aluwialne w Polsce Czwartorzęd Polska Północna, pokrywy sandrowe Perm Góry Świętokrzyskie, zlepieńce zygmuntowskie, facja czerwony spągowiec Karbon niecka śródsudecka, facja kulm Dewon-karbon depresja Świebodzic

11 Rzeki sąs ważnym składnikiem obiegu wody na Ziemi Rzeki stanowią 0,0001% hydrosfery ale ilość wody niesiona przez rzeki wynosi km 3 /rok i ma ogromny wpływ na powierzchnię ziemi ze względu na erozję i akumulację Wg. UNIS, course AG328, 2006

12 Typy rzek KRĘTOŚĆ PROSTOLINIJNE MEANDRUJĄCE ROZTOKOWE SPADEK (%) Wg. Schumm & Khan, 1972 Podział w oparciu o kryteria morfologiczne: kręto tość,, ilość koryt

13 Architektura sekwencji osadów w rzek meandrujących Sekwencja starorzecza Koryto i równi Odsyp meandrowy zalewowej Równia zalewowa Glif krewasowy Wał przykorytowy Opuszczone koryto (miejsce depozycji iłów i osadów organicznych) Sekwencja aktywnego koryta Strugi prądowe w nurcie rzeki Wały meandrowe iły i osady organiczne Powierzchnia przyrostu bocznego Laminacja zmarszczkowa Warstwowanie przekątne Bruk korytowy Wg. Chris Kendall z

14 Rzeki roztokowe (braided rivers) Potok zasilają zasilający Lake Louise, Louise, Kanada, Roztokowe rzeki żwirowe - Roztokowe rzeki piaszczyste Biał Białka, wiosna 2004

15 Architektura sekwencji osadów w rzek roztokowych Piaszczysta rzeka roztokowa Wąska strefa osadów warstwowanych rynnowo PŁYCIZNA Opuszczenie Szersza strefa osadów warstwowanych przekątnie PAS ROZTOKOWY Osady pasa roztokowego ŁACHA Opuszczenie Depozycja mułu w Sekwencja opuszczonego opuszczonym korycie Depozycja piasku w koryta aktywnym korycie Sekwencja aktywnego koryta Przyrost osadów Przyrost osadów Dno koryta Wynurzona łacha, pokryta zmarszczkami Łacha poprzeczna Aktywne koryto Łacha poprzeczna Fale piaskowe Dno koryta Wg. Nemec, 1992 Duże kręte zmarszczki Wg. UNIS, course AG328, 2006

16 Charakterystyka osadów w rzecznego systemu depozycyjnego Drobnienie osadu ku górze w obrębie wypełnień koryt Ciała piaszczyste drobnieją wraz z oddalaniem się od koryt Transport osadu zarówno trakcyjny, jak również w zawiesinie Facje Podzielone powierzchniami erozyjnymi powstałymi podczas Migracji kanałów Obniżania podstawy erozyjnej w obrębie podrzędnych koryt Zmian podstawy erozyjnej Źle do dobrze wysortowanych żwiry i piaskowce lityczne, również pyłowce i mułowce Struktury sedymentacyjne W obrębie facji korytowych -cykle o ziarnie drobniejącym ku górze Częste bruki korytowe Rozcięcia kanałowe typu cut and fill Znaczna zbieżność kierunków transportu W obrębie facji pozakorytowych masywne i/lub laminowane muły z podrzędnymi wkładkami piaszczystymi; częste struktury pedogeniczne Fauna & flora Powszechne występowanie szczątków lądowej roślinności, zwłaszcza w osadach pozakorytowych

17 Kopalne utwory rzeczne w Polsce Czwartorzęd Polska Północna, dystalne części pokryw sandrowych Trzeciorzęd Niż Polski, utwory burowęglowe Dolna Jura obrzeżenie Gór Świętokrzyskich Dolny Trias obrzeżenie Gór Świętokrzyskich Karbon górnośląska seria produktywna

18 Lodowce i lądolodyl Obecnie pokrywają 10% powierzchni ziemi; w plejstocenie ~ 30%; w prekambrze być może e niemal 100% Powstają tam, gdzie coroczne opady śniegu nie ulegają rozpuszczeniu w porach ciepłych: Obszary polarne Obszary wysokogórskie, nawet na równiku np. Kilimandżaro 85% na Antarktydzie 10% na Grenlandii

19 Wieczna zmarzlina

20

21 Osady związane z lodowcami kontynentalnymi Osady lodowcowe Osady morenowe Osady fluwioglacjalne Osady jeziorno-lodowcowe Osady jezior proglacjalnych Osady jezior peryglacjalnych Osady peryglacjalne Osady związane z lodowcami morskimi (osady morsko-lodowcowe) - Osady proksymalne - Osady szelfu kontynentalnego - Osady głębokowodne

22 Uproszczone cechy systemu eolicznego Osady eoliczne powstają w wyniku mieszanych procesów depozycji: Eolicznej (sensu stricte) wydmy i pokrywy piaszczyste Wodnej na obszarach obniżeń międzywydmowych Jeziornej i typu playa Eolicznej (sensu lato) pokrywy lessowe Erozja: Wywiewanie do powierzchni strefy zwilżonego piasku związanej z położeniem zwierciadła wód gruntowych Ostańce deflacyjne Bruki deflacyjne Grzyby skalne Graniaki Zmiany poziomu wód gruntowych Wydmy w Łebie

23 Uproszczone cechy systemu eolicznego, cd. Obfita dostawa osadu (piaski i pyły) Uprzywilejowane kierunki wiatru Ziarna transportowane przez wiatr Typy transportu & osady i. Trakcja (bruki deglacyjne) ii. Saltacja (wydmy piaszczyste) iii. Transport grawitacyjny (zawietrzne stoki wydm) iv. Zawiesina (lessy) v. Transport wodny (obniżenia międzywydmowe) Jordania z Chris Kendall z

24 Charakterystyczne cechy osadów w eolicznych Osady eoliczne cechuje krzyżowe warstwowanie przekątne o dużym stopniu nachylenia ( ) Lokalnie mogą występować cienkie poziome laminacje Ziarna kwarcu dobrze obtoczone, matowe Ziarna kwarcu pokryte tlenkami żelaza mogą wskazywać na suchy i/lub okresowo wilgotny klimat Dobra selekcja; często monomodalne Znikome domieszki pyłu i iłu Wielkość ziaren od 60 µm do 2 mm Zwykle brak łyszczyków

25 Czwartorzęd Kopalne utwory eoliczne w Polsce Dolna Jura obrzeżenie Gór Świętokrzyskich Dolny Trias piaskowce z Tumlina, obrzeżenie Gór Świętokrzyskich Perm piaskowce czerwonego spągowca, Wielkopolska Skały zbiornikowe!!!!

26 Stratyfikacja wód w d jeziornych Płycizna brzegowa Skłon basenu Równia basenowa Prądy powierzchniowe Obszar delty Prądy wewnętrzne Homogeniczne muły Sedymentacja pelagiczna Prądy wewnętrzne Piaski i muły deltowe Termoklina Laminowane muły Prądy denne (zawiesinowe) Laminowane muły i piaski turbidytowe

27 Położenie geomorfologiczne i tektoniczne jezior Współcze cześnie zajmują 1% lądowej l powierzchni ziemi Kontynentalne strefy ryftowe np. wschodnia Afryka Końcowe etapy wypełnienia basenów przedgórskich np. jezioro Aralskie Obniżenia w obrębie kontynentów np. jezioro Wiktorii, jezioro Eyre Jeziora polodowcowe Jeziora morenowe np. Wielkie Jeziora Mazurskie Oczka wytopiskowe Jeziora rynnowe np. Gopło, Hańcza Jeziora egzaracyjno-morenowe np. Morskie Oko Jeziora cyrkowe np. Czarny Staw Jeziora związane z osuwiskami np. Jeziorka Duszatyńskie Jeziora wulkaniczne: Jeziora kalderowe Jeziora obniżeń międzywydmowych Jeziora przybrzeżne Jeziora związane z rzekami Starorzecza Jeziora związane z wałami korytowymi Jeziora w obrębie delt

28 Charakterystyczne cechy osadów w jeziornych Wąska strefa osadów brzegowych i deltowych W centralnej części jezior depozycja osadów drobnoziarnistych i turbidytowych W strefie brzegowej bardziej gruboziarniste osady związane z ujściami rzek Obecność słodkowodnej fauny Zwykle dobrze wysortowane Najczęściej są to osady siliciklastyczne ale mogą być to również węglany, jak i ewaporaty Często cechują się cyklicznością, związaną z porami roku i/lub zakwitami planktonu W czasie geologicznym jeziora sąs formą efemeryczną