Фации ледниковых отложений

Министерство  Образования и  Науки Российской Федерации

Государственное образовательное  учреждение высшего  профессионального  образования

Уфимский  Государственный  Нефтяной Технический Университет 
 
 

                                                               Кафедра геологии и разведки

    нефтяных  и газовых месторождений 

Курсовая  работа по литологии

на тему:

«Фации  ледниковых отложений»

_{Уфа 2008}

Содержание:

Введение

     Ледники производят большую разрушительную и созидательную работу. Благодаря  их деятельности видоизменяется рельеф земной поверхности, перемещается значительное количество обломочного материала  и накапливаются разнообразные осадки. К ледниковым фациям относятся продукты, образованные в ходе геологической работы ледника. Ледниковые отложения отличаются составом и физическо-географическими условиями образования от соседних отложений того же стратиграфического интервала.

           Целью данной курсовой работы является рассмотрение основных особенностей и характера ледникового осадконакопления, а также обобщение материалов полученных в результате изучения современных осадков.

           Поставленными задачами являются: изучение вещественного состава, характера накопления, процессов формирования, основных факторов образования осадков и обстановки осадконакопления. Для написания курсовой работы были использованы следующие материалы: Е.В.Рухина «Литология ледниковых отложений», Х.Рединг «Обстановки осадконакопления и фации», Г.П.Горшков, А.Ф.Якупова «Общая геология». 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1.Механизм происхождения ледниковых отложений и современные ледники

     1.1 Краткая история происхождения ледков и теории

     К наиболее ярким явлениям плейстоцена относятся неоднократные оледенения. Плейстоценовые ледники занимали 31,5% суши, а центрами их являлись Фенноскандинавский и Канадские щиты. Они покрывали от 26 до 57% площади Европы и оставили специфические отложения, которые привлекают внимание исследователей уже более 100 лет. Длительная история изучения ледниковых отложений характеризуется острой борьбой между материковой и дрифтовой теориями.

     Работы  Ф. Шмидта, К. Гревинга, О. Торелла, А. П. Кропоткина и других ученых, проводивших  свои исследования на территории Северной Европы, неоднократно перекрывавшейся мощными ледниковыми покровами, помогли теории материкового оледенения одержать победу, которая казалась окончательной. После этого дрифтовую теорию обычно называли гипотезой. Однако выводы, к которым пришли геологи, занимавшиеся исследование ледниковых отложений и сложенных ими форм рельефа в пределах Северной Европы, стали необоснованно переноситься и на другие менее исследованные территории. К ним относится Западная Сибирь.

     Геологи, изучавшие ледниковые отложения и рельеф низменностей, примыкающих к Баренцеву и Карскому морям, на основе изучения мореноподобных отложений установили, что палеогеографическая обстановка этих районов в эпоху  оледенений в пределах Западно-Сибирской и Печерской низменностей была весьма своеобразной и резко отличалась от условий, господствовавших в Северной Европе. Свидетельством этого являются состав и текстурные особенности распространенных здесь отложений, включающих морскую фауну; они часто слоисты, в них отсутствуют краевые зоны. Многие формы рельефа, относимые ранее к конечным моренам, озам, камам и другим ледниковым формам, при детальном исследовании Западно-Сибирской  и Печерской низменностей оказались формами не ледникового происхождения/3/.

     Дрифтовая гипотеза, отвергнутая для Северной Европы, возродилась, но в несколько измененном виде была принята для объяснения происхождения плейстоценовых отложений Западно-Сибирской низменности и получила название ледниково-морской. Она основана на изучении геологических разрезов, вскрывающих мореноподобные толщи с морской фауной. Их образование связывают с разносом материала айсбергами. Поэтому некоторые геологи считают выделение ледниково-морских отложений шагом назад в развитии представлений о ледниковой эпохе. Так, И. И. Краснов считает, что она возрождает дрифтовую гипотезу. Однако надо иметь в виду, что возрождение этой гипотезы для районов Западной Сибири и Печерской низменности, где господствовали другие условия, по сравнению с Северной Европой, вполне оправданно. Можно говорить не о возрождении дрифтовой, а о рождении новой ледниково-морской теории.

     Наличие отложений заведомо материковых оледенений и ледниково-морских свидетельствует о том, что похолодание, обусловившее возникновение ледниковой эпохи, проявлялось в различной форме. При гумидном климате возникали и разрастались ледниковые щиты, при аридном похолодания проявились в весьма своеобразной форме подземного оледенения, промерзании грунтов и образовании многолетней мерзлоты.

     Успехи  палеогеографических исследований древних материковых оледенений, хотя и ограничены небольшими возможностями наблюдений в областях современных покровных оледенений, тем не менее дали возможность восстановить их форму, установить характер движения, выделить типы ледников, распределение обломочного материала в теле ледника и условия его отложения. Однако надо иметь в виду, что современные ледниковые щиты Арктики и Гренландии отличаются от древних материковых покровов Европы, так как они окружены морем и в связи с этим не дают достаточного фактического материала для выяснения процессов отложения обломочного материала из деградирующего ледника на суше и образования форм рельефа, связанных с его деградацией.

     Большой интерес представляет анализ условий  образования ледников, их разрастания и отмирания. Этот анализ возможен только на основе изучения рельефа ледниковых областей и связанных с ними комплексов ледниковых отложений.

     Многие  геологи занимались их изучением и своими трудами способствовали созданию палеогеографии ледникового периода. Однако до настоящего времени некоторые стороны этой многогранной проблемы остаются спорными/3/.

     1.2 Современные ледники

     Ледник  представляет собой естественное тело больших размеров, состоящее из кристаллического льда, образованного на поверхности  земли в результате скопления и последующего преобразования твердых атмосферных осадков и находящего в движении.

     Они широко распространены на материках  и островах полярных областей и кроме  того развиты в высоких горных сооружениях других климатических  зон. По последним данным современные ледники покрывают площадь в 16199 тыс. км² или около 11% площади суши. Они распределяются следующим образом:

     Гренландский  ледяной щит 1803 тыс. км²

     Все остальные ледники Арктики 279 тыс. км²

     Все горные ледники вне Арктики и  Антарктики 217 тыс. км²

     Антарктида 13900 тыс. км²/1/.

     1.3 Типы ледников 

     Среди ледников, в зависимости от стадии их развития, формы и соотношения  областей питания и стока выделяются 3 типа:

1. Горные (долинные);
2. Материковые (покровные);
3. Промежуточные.

     Горные  или альпийского типа, ледники. Они приурочены к молодым высокогорным районам, созданным альпийскими тектоническими движениями. Среди них по стадии развития могут быть выделены различные разновидности: долинные, простые, сложные, полисинтетические, висячие и каровые  ледники.

     Материковые или покровные, ледники. К этому типу относятся крупные ледники, покрывающие целые острова и континенты. Характерными особенностями, отличающими их от горных, являются: 1) большая мощность льда; 2)отсутствие влияния доледникового рельефа на их распространение; 3) отсутствие четкого разделения области питания и области стока; 4) радиальный характер движения льда к окраинам ледникового покрова; 5) плосковыпуклая форма поверхности ледника, образующая подобие щита или купола. Распространены материковые ледники в полярных станах. Классическими примерами их являются ледниковые покровы Гренландии и Антарктиды.

     Промежуточные ледники. К ним могут  быть отнесены плоскогорные и предгорные ледники.

     Типы  ледников связаны взаимными переходами. Закономерно нарастающее похолодание климата и увеличение доли твердых атмосферных осадков могут привести к последовательной смене простых форм ледников все более и более сложными, вплоть до образования сплошных материковых покровов/1/. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Современные ледниковые  обстановки осадконакопления  и фации 

     Ледниковая  и связанные с ней обстановки охватывают целый комплекс субобстановок, каждая из которых характеризуется  особым набором процессов, влияющих на осадконакопление. Отложения всех субобстановок классифицируются на генетической основе (табл.1). 

А

Б

Таблица 1. А-некоторые распространенные пути переноса осадков в ледниковой системе. Б-примеры осадочных процессов и их продуктов во всем диапазоне предледниковых отложений 

     Собственно  ледниковая обстановка включает в себя все площади, находящиеся в непосредственном контакте с ледниковым льдом. В ней различаются три зоны. Базальная (субгляциальная) зона находится в нижней части ледника, где проявляется влияние контакта с ледниковым ложем (рис.1). В зоне формируются процессы как эрозия, так и отложение.

Рис.1. Типы ледников, ледниковых обстановок и ледниковых форм рельефа. 

Эти процессы тесно связаны, во-первых, с температурным режимом ледника и его ложем и, во-вторых, с фазовыми переходами у основания ледника, т. е. с тем, находится ли основание ледника в замерзшем состоянии, в состоянии замерзания, таяния или равновесия.

      В простом варианте общее распределение  подледникового отложения и эрозии контролируется в целом характером замерзания и таяния. Участки ледника, испытывающие чистое замерзание в базальной зоне, будут вовлекать подледниковый материал в свое основание, а участки таяния будут отлагать дебрис на поверхность ложа с постепенной аккумуляцией базального или подледникового тиля. Механизмы подледникового отложения включают так называемое накопление под ледником валунной глины, в ходе которого обломочные частицы у подошвы активного ледника выталкиваются на поверхность субстрата, и динамическое вытаивание, при котором блоки загрязненного дебрисом льда отделяются от основания ледникам, и по мере постепенного таяния льда обломочный материал присоединяется субстрату.

      Повсеместные  наблюдения современных ледников в различных климатических режимах показывают, что в их базальной зоне содержится очень немного дебриса по сравнению с мощностью плейстоценовых скоплений тилля. Это позволяет предполагать, что для образования типичной морены подледникового накопления требуются столетия и даже тысячелетия. Таким образом, отложение морены, по-видимому, не вызывается внезапным разрушением дезинтеграцией ледника, а происходит постепенно в результате медленной аккумуляции у основания активного ледника.

        Надледниковая (супрагляциальная) зона включает верхнюю поверхность ледника, испытывающую влияние сезонных колебаний, а также отдельные массы мертвого льда. Надледниковые отложения встречаются на участках абляции, главным образом на краю ледника. Внутренняя часть ледника, или внутриледниковая зона, обычно содержит в неизменном виде осадок, попавший в тело ледника.

        Предледиковая (прогляциальная) обстановка наблюдается у края ледника. Непосредственно примыкает к леднику приледниковая зона предледниковой обстановки. Она включает также морскую ледниковую (гляциомаринную) обстановку, в которой ледниковый лед плавает по поверхности моря или непосредственно омывается им, а талая ледниковая вода может оказывать влияние на структуру морской воды, а также флювиогляциальную и ледниково-озерную обстановки, которые получают талую ледниковую воду. Частично перекрывается с предледниковой обстановкой перигляциальная обстановка, которая испытывает влияние характерных для нее климатических зон, примыкающих к ледниковому щиту.

      Абляция на краю ледника приводит к аккумуляции внутриледникового дебриса на верхней и нижней поверхностях (рис.2).

Рис.2. Осадконакопление в надледниковой, при- и предледниковой зонах медленно отступающего субполярного ледника.

Верхняя поверхность ледника может, таким  образом, быть облицованной надледниковыми осадками. Это вызывает отделение крупных блоков ледникового льда, обогащенного дебрисом, от тела ледника, их захоронение и сохранение по мере отступания края активного ледника. При таянии и сублимации мертвого льда с обломочным материалом могут формироваться морены вытаивания и морены сублимации соответственно. Подледниковые морены статического вытаивания и сублимации (которые сбрасываются у основания блоков мертвого льда) во многом похожи на морены подледникового накопления, особенно в литифицированных отложениях, но при наличии некоторых характерных черт они вполне различимы. Так, просачивание воды сквозь недавно аккумулированную морену и объединение окраинных потоков в виде туннелей, проникающих сквозь блоки мертвого льда, способствуют образованию линз и прерывистых слоев в различной степени стратифицированного и сортированного осадочного материала, который может деформироваться в результате неравномерного проседания при таянии погребенных масс льда. Надледииковые (поверхностные) морены аккумулируются на верхней поверхности погребенного мертвого льда. Надледииковые морены вытаивания могут формировать покровы мощностью несколько метров, но сочетание крутых склонов и высокого перового давления воды позволяет жидкой вязкой, водонасыщенной глинистой массе стекать вниз. Переотложенные таким образом отложения обычно называются флюидальной мореной (мореной течения), но им больше подходит название диамиктон течения осадка или диамиктон течения, так как результаты неледникового гравитационного течения осадка здесь оказываются наложенными на первичные ледниковые продукты. Кроме того, удаление поверхностной морены вытаивания обнажает погребенный лед и способствует его быстрому таянию по всей площади, этот процесс называется отступанием фронта ледника. Массы надледниковых осадков соскальзывают по крутым ледяным склонам, где они отлагаются в форме осадков гравитационных потоков.

      Выделяют  следующие обстановки осадконакопления:

      1)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.

      2)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.

      3)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. Это наглядно проявляется в накопленном тилле, недавно обнажившемся под отступающим ледником в Исландии.

      4)Ледниково-озерная обстановка. Образуются в результате перегораживания речных путей ледниковыми плотинами, формирования обратного наклона, а также возникновения неровностей рельефа при ледниковом осадконакоплении или эрозии. На дне озера образуется отложения ленточной текстурой и варвы представленные  из крупнозернистого летного слоя, перекрытого тонкозернистым зимним слоем. Иногда наблюдается базальный третий слой, сложенный мелким песком или более крупным материалом.

      5)Ледниково-морская обстановка. Основными факторами, которые оказывают влияние на ледниково-морскую седиментацию, являются:

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

      -рельеф морского дна;

      -характер океанических течений и ветрового режима. Эти факторы контролируют широкое разнообразие процессов, результатом которых является целый спектр продуктов осадконакопления/2/. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Ледниковая формация

      В ледниковый формационный ряд входят материково-ледниковая, ледниково-морская  и ледово-грунтовая формации. Материково-ледниковая формация в свою очередь объединяет горно-ледниковую и покровно-ледниковую и связанную с ней перигляциальную  субформации.

      Я хочу рассмотреть отложения покровно-ледниковой формации. Они возникают в результате деятельности ледника, который разрушал горные породы субстрата, транспортировал возникшее при этом огромное количество обломочного материала на большие расстояния и откладывал их при своем таянии на суше. Однако отложение обломочного материала происходило в различных условиях: без существенного участия воды или ее более или менее видимому участии. Другими словами покровно-ледниковая формация объединяет отложения, в образовании которых главная роль принадлежит леднику и второстепенная – воде, связанной с его таянием. В связи с этим покровно-ледниковая формация включает собственно-ледниковую, водно-ледниковую  и переходную субформаци (рис. 3).

Рис. 3. Подразделение покровно-ледниковой формации. 

      Переходная  включает отложения  которые подверглись  частичному преобразованию водными  струями, или возникла при отложении  моренного материала в воде. Учитывая роль воды в образовании переходной и водно-ледниковой субформаций, нам представляется правильным и последовательным переходную назвать водно-ледниковой, а водно-ледниковую ледниково-водной. Этим подчеркивалась бы все возрастающая роль воды в образовании флювио-гляциальных и озерно-ледниковых отложений. Однако поскольку за последними уже укоренилось название водно-ледниковых, смешанные отложения (возникшие в результате незначительного воздействия струй талых вод или отложения моренного материала в приледниковых водных бассейнах айсбергами), в которых резко преобладает моренный материал, нам кажется, целесообразнее назвать переходными.

     Подразделяют моренные отложения на собственно морены, в образовании которых талые воды не принимали существенного участия и не повлияли на их литологические особенности (основная, локальная и напорная морены); водные морены — это такие, при образовании которых обломочный материал дополнительно переносился струями талых вод или откладывался в водных бассейнах; и преобразованные морены — морены, подвергшиеся диагенетическим процессам — криогенным, почвенным и другим, без перемещения материала или с его перемещением (грязевыми потоками).

      Выявление наземной, переходной (водно-ледниковой) и водно-ледниковой (ледниково-водной) субформаций подчеркивает определенную этапность в образовании отложений, составляющих материково-ледниковую формацию. На первом этапе перенос осуществляется только ледником, и возникают морены. По мере приближения к периферической зоне оледенения возрастает роль талых вод — это второй этап. Третий этап — перенос обломочного материала флювиогляциальными потоками или вытаивание его из всплывшего над водой льда или отколовшихся от него айсбергов, погружение на дно бассейна.

      Таким образом, ледниковая формация подразделяется на более мелкие, к которым можно применить термин «субформация». Эти субформации в свою очередь подразделяются на категории более частного порядка. Количество категорий зависит от степени изученности морен. При достаточно полной изученности отложений появляется необходимость выделения еще более дробных подразделение — третьего, четвертого порядков. Так, в морене выделяются разности, которые различаются по гранулометрическому и петрографическому составу валунно-галечного материала, минеральному составу песчаной фракции, плотности, текстурным признакам, цвету и др. Различия намечаются и среди водно-ледниковых отложений.

      Только  в последние годы в связи с  детальным литологическим изучением моренных отложений встал вопрос об их классификации. Классификация ледниковых отложений была предложена Т. Чемберленом (подразделял морены на движущиеся и отложенные), Р.Флинтом (в генетической классификации выделяет донную, абляционную и напорные морены), В. А. Зубаковым (приводит схему расчленения преимущественно мариногляциальных отложений), Б. Крыговским(классификации основаны на внешних признаках марен, гранулометрическом составе, форме обломков, петрографо-минералогическом составе, текстурных особенностях, цвете идригих признаках) и т.д. таким образом, классификации ледниковых отложений была предложена многими учеными. При рассмотрение фаций ледников то рассматривают все различные признаки, свойства, положение, формы ледников /3/.