Фации ледниковых отложений

3. Обстановки осадконакопления:

Флювиогляциальная обстановка. Наносы, сложенные гравием и песком, отлагаются по соседству с ледником в количествах, пропорциональных талым водам и осадку. Это обстановка аналогична на гумидным аллювиальным конусам выноса с ветвящимися потоками. Преобладание в этой обстановке деятельности речных разветвленных потоков связано с сочетанием большого уклона, переменного расхода воды и крупного размера обломочного материала.

Эоловая обстановка. В эоловом осадконакоплении вокруг ледников принимают участие как сильные катабатические ветры, так и условия общей неустойчивости климата. Песок, переотложенный из ледниковых отложений, в частности из выступающих над водой и осушенных аллювиальных конусов выноса, приобретает форму эоловых дюн. Алевритовый материал также легко выдувается из флювиогляциальных зандров и выпадает ниже по направлению ветра в виде лёсса. Лёссы наблюдаются в форме покровов мощностью до нескольких десятков метров и распространяются на сотни километров от края ледника.

Почвообразователная обстановка. Выходящие на поверхность 
осадки преобразуются под влиянием процессов почвообразования. Эти процессы включают вертикальную миграцию карбоната, окислов железа, 
силикатов и других соединений в почвенных растворах. Структурные изменения могут быть вызваны просачиванием вниз грунтовых вод, которыми тонкий материал переносится в поверхностные отложения.

Криотурбация – это процесс физического разрушения верхних слоев почвы, который протекает в условиях чередования промерзания и оттаивания в перегляциальном климате. Для нее характерны вращения обломков, развитие морозных клиньев и форм закручивания.

Ледниково-озерная  обстановка. Озера являются характерной чертой предледникового ландшафта. Они образуются в результате перегораживания речных путей ледниковыми плотинами, формирования обратного наклона местности при изостатическом прогибании в связи с ростом ледника, а также возникновения неровностей рельефа при ледниковом осадконакоплении или эрозии.

Рис. 4. Осадконакопление в ледниковом озере. Тремя источниками осадков яляются подводный зандровый конус выноса, приледниковая дельта и дельта, намытая потоком ледниковой талой воды.

Дельты на окраинах ледниковых озер имеют разнообразную форму, но общим  для них является крутое падение  передовых слоев, переходящих по падению в слабонаклонные конечные передовые слои. Дельты обычно занимают небольшую часть всей площади озера, а вся остальная её часть покрыта донными алевритами и глинами.

Осадконакопление на дне  ледниковых озер контролируется в основном двумя механизмами (Рис. 4):

1) Несущими осадочный  материал потоками, транспортирующими  тонкий осадок по дну озера   в форме плотностных придонных  течений. 

2) Сильными сезонными  колебаниями расхода талых вод  и осадочного материала, приводящими  к отложению очень мелкого  песка и алеврита летом и  глины зимой.

 Образующиеся в результате накопления на дне озера отложения характеризуются ленточной текстурой. Варва (годичный слой) представляет собой тип ритмичного осадка, который образовался в течение одного года и состоит из крупнозернистого летного слоя, перекрытого тонкозернистым зимним слоем. Иногда наблюдается базальный третий слой, сложенный мелким песком или более крупным материалом.

Ледниково-морская обстановка. Ледниково-морская обстановка испытывает непосредственное влияние расположенных по соседству ледников и талой ледниковой воды и косвенное влияние других факторов, таких как изостазия и эвстазия. Здесь выделяются следующие разновидности ледников (рис. 2): 1) омываемые приливами долинные ледники и морские ледниковые покровы, которые заканчиваются на дне ниже уровня моря. Линия обламывания в этом случае совпадает с линией налегания. 2) Языки плавающего льда, или шельфовые ледники, которые образуются между линией обламывания и линией налегания.

В воде лед с гораздо  большей скоростью подвержен  абляции (главным образом благодаря  обрушению и образованию айсбергов) по сравнению со льдом на суше. Кроме  того, размеры морского ледникового  покрова могут оставаться неизменными  лишь в том случае, если дно наклонено  от ледника.

Основными факторами, которые оказывают влияние на ледниково-морскую седиментацию, являются:

1)принадлежность ледника к лежачему на твердом ложе (наземному) или плавающему типу (что влияет на перенос обломочного материала);

2) количество талой воды (что влияет на перенос взвешенного осадка);

3) рельеф морского дна;

4) характер океанических течений и ветрового режима.

Эти факторы контролируют широкое разнообразие процессов, результатом  которых является целый спектр продуктов  осадконакопления и связанных с ними стратиграфических разрезов. Рис. 5. Ледниково-морское осадконакопление перед краем омываемого приливами ледника с обводненным основанием

[2]

 

4. Ледниковые осадочные фации

Основная задача описательно-генетической классификации фаций состоит в том, чтобы позволить интерпретировать обстановки осадконакопления, основываясь на идентификации особых характерных свойств пород, образованных показательными в этом отношении процессами осадконакопления. На основании рассмотрения современных обстановок осадконакопления и осадочных фаций, а также анализа фаций, связанных с пятью главными эпохами оледенения в истории Земли (раннепротерозойской, позднепротерозойской, раннепалеозойской, позднепалеозойской и позднекайнозойской), выделяются четыре генетические группы отложений с основными составляющими их фациями:

1) подледниковая, первично массивный диамиктон, отложившийся в виде донной морены;

2) надледниковая, диамикт, переслаивающийся со стратифицированными отложениями;

3) предледниковая, как субаэральные, так и субаквальные наносы;

4)субаквальная, включающая ледниково-озерные ленточные глины (варвиты) и ледниковые морские тонкослоистые осадки (ламиниты) и диамиктоны.

Несмотря на то что некоторые осадочные породы, такие, как диамиктоны, присутствуют во всех обстановках, их особенности в каждом случае различны. [2].

1. Подледниковые фации.

Выделяются четыре генетические подледниковые фации: морена подледникового накопления, морены вытаивания, сублимации и подтаивания. Важным аспектом рассматриваемых подледниковых отложений являются установление и использование подледниковых деформационных текстур для определения направлений движения и условий у основания ледника.

Морены  подледникового накопления являются характеристической фацией для всех ледников. Валунные глины (тилль), являются самой обильной из моренных фаций и диагностической для ледниковых отложений. Морены подледникового накопления (скоплений тилля) имеют следующие черты: во-первых, представлены диамиктами; во-вторых, почти полностью по всему объему имеют массивное сложение; в-третьих, прослеживаются по меньшей мере на несколько километров; в-четвертых, имеют мощность от нескольких метров до десятков метров и, в-пятых, содержат большое разнообразие типов обломков, часть которых бывают ограненными или покрытыми штриховкой.

В пространственном отношении мощность таких морен растет в направлении от области питания ледника к его краю и снова уменьшается у каймы, т. е. перед передним краем ледника. Покровы морен накопления коррелируются на площади в несколько тысяч квадратных километров. Преобладание в валунных глинах материала местного происхождения позволяет предполагать, что весьма важным фактором контроля состава и мощности морены является степень подверженности субстрата эрозии. При наличии значительных местных перепадов рельефа ледниковые отложения увеличиваются в мощности в понижениях и уменьшаются или совсем исчезают на возвышенных участках.

Эрозия на нижнем контакте морены может быть обнаружена при  картировании в региональном масштабе, при наблюдении в обнажениях, при появлении в пределах моренной глины материала, явно происходящего из подстилающего слоя, и, наконец, в случав наличия борозд и штриховки на валунах ледниковой мостовой в основании тиллита.

Структура морен  подледникового накопления крайне изменчива. Обычно она характеризуется очень  плохой сортировкой. Критерием для разделение компонентов породы на облики и цементирующий материал принята размерность в 2 мм.

Состав морены варьирует в соответствии с составом и эрозионной способностью внебассейновых и внутрибасеейновых источников сноса, расстоянием от них и некоторыми особенностями ледника. Имеются три основных типа исходного материала:

1) внебассейновые породы, главным образом кристаллические или метаоса-дочные;

2) внутрибассейновые осадочные породы;

3) внутриформационные, переотложенные ледниковые осадки, такие, как зандровые отложения и ламиниты, которые обычно бывают слабо литифицированными и поэтому быстро дезинтегрируются в процессе ледниковой эрозии и переноса до размера составных частиц.

Обломки могут быть огранены, отполированы, трещиноваты или покрыты штриховкой. Штриховка и огранка могут образоваться, когда твердые обломки трутся о твердый субстрат или застревают на дне и затем сдираются камнями в основании ледника. Содержание обломков, которые обнаруживают штриховку, сильно варьирует от одной морены к другой от 1—2% до более 30%. Ледниковый перенос включает не только дробление, которое увеличивает угловатость, но и истирание, которое увеличивает окатанность. Длинные оси обломков в моренах часто ориентированы параллельно направлению течения ледника, хотя иногда может наблюдаться и поперечная ориентировка.

Текстура характеризуется  двумя типами:

1) линзами и слоями стратифицированных сортированных осадков;

2)полосками или пятнами.

Осадочные тела представлены сортированными осадками, которые имеют шнуркообразное залегание и отложены в данном месте подледниковыми талыми водами. Обычно они сложены параллельно- и косослоистыми песчаниками или конгломератами, иногда с прослоями аргиллитов или диамиктитов. В разрезе они выглядят в виде линз или прерывистых пластов. В некоторых из наблюдавшихся случаев в их составе были плоские таблитчатые формы с грубозернистым материалом в подошве и треугольные формы с конгломератами в кровле. Контакты бывают постепенными, резкими и деформированными. Большая часть этих осадочных тел интерпретируется как отложения подледниковых или внутриледниковых потоков, поэтому их присутствие служит важным доказательством подледникового происхождения включающих их массивных тиллитов. Однако деформированные стратифицированные тела, приобретшие в результате ледниковых сдвиговых деформаций эллипсовидные очертания.

Полосчатая слоистость часто наблюдается в нижних частях морен, в целом характеризующихся массивной текстурой, в ассоциации с эрозионными контактами и криотектоническими нарушениями в перекрывающих пластах. Своим полосчатым обликом они характеризуют чередованию окраски, состава и вариациям в распределении зерен по размеру.

Морены  вытаивания в основном связаны  с отложением из неподвижного льда в надледниковой окраинной зоне (статическое вытаивание), также возможно их образование под активном льдом (динамическое вытаивание).

 При статическом вытаивании образующаяся морена большую часть своего объема получает из базальной зоны, вполне вероятно, что в ней находят отражения особенности строения последней. Кроме того при отложении путем статического вытаивания будет сохраняться такая текстура, как полосчатость, а также возникать новые, в частности, текстуры деформации, связанные с неравномерным проседанием, и линзы стратифицированных осадков, отложенных из промоин талой воды, проникающей сквозь неподвижный лед.

Процесс, посредством  которого отлагаются морены динамического вытаивания, в значительной степени гипотетичен. Вытаявший материал уплотняется надвигающимся на него ледником и не отличается от морены подледникового накопления. Однако, если смещение его было минимальным из-за большого давления подледниковой воды, хрупкий материал и внутриледниковой текстуры могут сохраниться в морене. Таким образом, полосчатость с большей вероятностью присутствует в моренах динамического вытаивания, чем в моренах накопления.

Сублимационные  морены. Идентификация сублимационных морен особенно важна, так как они являются показателями аридного полярного климата. Для них характерна тонкая полосчатость, которая, как представляется, возникает при сублимации и отложении полос внутриледникового дебриса, и не сохранилась бы в моренах вытаивания и в скоплениях тилля. Здесь же могут также присутствовать вертикально стоящие камни, ранее попавшие в глубокие расселины ледника. Установление этой фации в литифицированных тиллитовых комплексах чрезвычайно затруднительно.

Морены  подтаивания. Образуются под некоторыми морскими (или озерными) ледниковыми покровами. Они очень похожи на морены под-ледникового накопления, но плавучесть льда приводит к меньшему уплотнению осадка и меньшей ориентированности обломков, а происходящее иногда всплывание или отъединение льда от морского дна способствует образованию нерусловых стратифицированных отложений водного происхождения. Возврат ледника к своему ложу делает возможным образование подледниковых деформационных структур.

Подледниковые деформации. Движущийся ледник может передавать напряжение подледниковому субстрату, вызывая тем самым развитие гляциотектонических структур. Образование, которое деформировалось под ледником с превращением в диамикт, называется деформационной мореной.

В стратифицированных отложениях, локализованных как в пределах донной морены, так и под ней, могут наблюдаться мелкомасштабные складки и сбросы. Получить представление о характере движения из анализа складок бывает трудно, однако надвиги и нормальные ступенчатые сбросы представляют собой настоящие индикаторы движения, если они наблюдаются в подледниковой обстановке. (Рис. 5)