Литогенетические формации как основа палеоклиматического районирования

 

 

ДРЕВНИЙ КЛИМАТ

 

Литогенетические формации как основа палеоклиматического районирования

 

 

Несмотря на достаточную убедительность климатической значимости многих литологических типов при палеоклиматических реконструкциях, необходимо использовать не отдельно взятые типы пород, а их комплекс и рассматривать в парагенезисе с другими индикаторами.

 

Основными факторами, определяющими состав осадочных формаций, являются климатический и тектонический. Роль тектонического фактора среди осадков платформ и срединных массивов резко уменьшается и на первый план выдвигается климатический. При палеоклиматических исследованиях особо важную роль приобретает анализ отложений платформенного чехла, в этом случае выделяются и анализируются литогенетические формации [78, 80].

 

Литогенетические формации различаются между собой по степени переработки пород субстрата выветриванием, по характеру Дифференциации продуктов выветривания в процессе переноса и аккумуляции, по продуктам и масштабу аутигенного минералообразования. Ввиду того что состав литогенетических формаций характер их распространения обусловлены климатом, они могут быть использованы при палеоклиматических реконструкциях.

 

В аридных областях при обилии солнечной радиации, недостатке влаги и слабом развитии поверхностного стока многие соединения, освободившиеся в процессе термического воздействия на горные породы, сохраняются на месте. Хлориды и сульфиды, несмотря на высокую подвижность, накапливаются в непосредственной близости от места освобождения. В аридных и экстрааридных областях наиболее развиты терригенные образования разной размерности, а глины монтмориллонитового и гидрослюдистого состава играют резко подчиненную роль.

 

Осадконакопление и выветривание происходят либо в слабо нейтральной, либо в щелочной среде ввиду наличия большого количества освобожденных щелочных и щелочноземельных элементов и отсутствия нейтрализующих их органических веществ. В этих условиях энергично мигрируют соединения кремнезема, широко распространенные вместе с карбонатами как в корах выветривания, так и в осадках. Присутствие окислов железа и недостаток органического углерода окрашивают горные породы в красный цвет.

 

В пределах аридной области в результате кратковременного, но обильного выпадения атмосферных осадков формируются про- лювиальные грубообломочные отложения (фации конусов выноса и селевых потоков). Широко распространены элювиальные осадки, но сравнительно редко встречаются пойменные фации. Большая геологическая роль ветра в аридной области способствует накоплению эоловых отложений. Морские бассейны и крупные континентальные водоемы характеризуются повышенной соленостью или насыщены карбонатом кальция. В первом случае происходит формирование эвапоритов (гипсы, ангидриты, соли), а во втором — известково-доломитовых осадков.

 

Каждой термической зоне аридного седиментогенеза, так же как и в целом всей аридной области, соответствует специфический набор литогенетических формаций. Характерными литогене- тическими формациями тропической и субтропической зон являются карбонатная и гипсоносная красноцветная терригенная континентальная формация (формация красноцветов, по В. М. Сини- цыну), эвапоритовая, карбонатно-сульфатная и экстракарбонатная формации.

 

Красноцветная карбонатная и гипсоносная формация в основном состоит из грубообломочных образований плохой окатан- ности и сортировки. Преобладают обломки, не подвергшиеся химическому выветриванию, с большим количеством неустойчивых в зоне выветривания минералов. Полностью отсутствуют растительные остатки и гумусовые вещества. Небольшое количество глин представлено гидрослюдами, монтмориллонитом, палыгор- скитом и сепиолитом. Осадки сильно известковые и гипсоносные. Цвет формации обусловлен присутствием большого количества окислов железа.

 

Карбонатно-сульфатная и эвапоритовая формации являются мелководно морскими янялпгями красноцветной карбонатной и гипсоносной континентальной формации. Осадки формации накапливались в мелководных участках, в заливах и крупных лагунах. Периодическое нарушение открытой связи с нормально-соленым морским бассейном при сильном испарении способствовало увеличению концентрации солей в мелководье и лагунах. При этом осаждались соли, гипсы, доломиты и высокомагнезиальные карбонаты. В условиях переменной солености и высокой температуры морской воды в бассейнах обитали только теплолюбивые эвригалинные двустворчатые моллюски и гастроподы.

 

Массовая гибель этих организмов происходила при возрастании солености.

В открытых морских бассейнах тропической и субтропической зон формировались осадки экстракарбонатной формации. Характерной чертой данной формации является высокая концентрация карбонатного вещества. Преобладают хемогенные и органогенные известняки и доломитово-известковые осадки. Часто встречаются органогенные и органогенно-обломочные известняки (коралловые, мшанковые, водорослевые, брахиоподовые, фораминиферовые), широко распространенные также в тропических зонах гумидной области.

 

В умеренно-теплой зоне аридного климата на континентах распространена красноцветная гипсоносная формация, которая, обладая всеми специфическими чертами красноцветной формации тропической и субтропической зон, отличается от последней меньшим количеством карбонатов и преобладанием гипсов. В бо- реалыюй зоне аридного климата аналогом карбонатных и гип- соносных красноцветов является формация карбонатных серо- цветов. Для нее характерен грубый обломочный материал с плохой окатанностью и сортированностью, полимиктовый и очень редко олигомиктовый состав, резкое преобладание неустойчивых к выветриванию минералов над устойчивыми, гидрослюдисто- монтмориллонитовый состав глинистых составляющих. Осадки содержат значительное количество извести и гипса. Количество гумусовых веществ ничтожно. Отличительной чертой данной формации от ее тропического аналога является цвет, зависящий от количества окислов железа. Соединения железа слабо выносятся из исходных пород ввиду низкой температуры и большой сухости. Окраска осадков формации часто зависит от цвета исходных пород.

 

Обилие влаги в гумидном климате увеличивает гидратацию и выщелачивание и благоприятствует развитию растительного покрова. Поэтому в почвенных и грунтовых водах увеличивается количество гуминовых кислот и углекислого газа и они становятся агрессивными. Кислая среда способствует глинообразованию и накоплению восстановительных соединений.

 

Осадконакопление осуществляется в основном в водных условиях. На озерно-аллювиальных низменностях периодически возникают заболоченные участки.

От температурного режима зависит интенсивность процессов выветривания и зрелость продуктов.

 

Цвет формаций гумидного климата в основном светлый (серый, белый), реже зеленый и черный, он зависит от количества гумуса, степени разложения органических веществ и содержания закисного железа.

 

В гумидной области широко распространена угленосная формация, входящие в ее состав глины гидрослюдистого, монтморил- лонитового или смешанного состава. Терригенная часть формации представлена средне- и мелкозернистыми полимиктовыми песками с глинистым цементом. Угленосная формация лимнического и параллического типа характерна для равномерно-влажного умеренного климата.

 

Значительным распространением в равномерно-влажной области пользуются различного состава олигомиктовые формации. В них преобладают глины, а песчаные фракции обогащены устойчивыми к выветриванию минералами. Много аутигенного железа, сосредоточенного в глауконитах, лептохлоритах, шамозитах и сидеритах.

 

Широко распространены мономиктовые (кварцевая терригенная, кварцево-каолинитовая терригенная) и глинистые формации. Известны каолинит-монтмориллонитовые, монтмориллонит-гидрослюдистые и существенно каолинитовые глины.

 

Освобожденный при выветривании кремнезем в кислой среде связывается со свободным глиноземом в каолинит, но при наличии слабокислой или нейтральной среды выносится в морской бассейн, где происходит его осаждение. Типичными осадками кремнистой формации являются кварцевые пески, опоки, опоко- видные глины, трепел, диатомиты, спонголиты, кремнистые глины. В зависимости от температурного фактора генетические особенности кремнистой формации различны. В зонах тропического и субтропического климата распространены биогенные кремнистые образования, а в умеренном климате — хемогенные.

 

Формация горючих сланцев и битуминозных глин в отличие от угленосной является концентратором органического углерода за счет видоизменения водорослей и планктонных микроорганизмов. В мелководных условиях формировались также осадки экстракарбонатной формации, а в удаленных — слабокарбонатной и глинисто-карбонатной формаций, которые по литологическому составу существенно не отличаются от аналогичных формаций переменно-влажного климата.

 

Область переменно-влажного климата располагается между аридной и равномерно-влажной областями и поэтому литогене- тические формации данной области сочетают в себе черты двух климатических областей.

 

Характерной чертой переменно-влажной области является смена сухих периодов увлажненными. Сильное термическое воздействие на горные породы освобождает многие соединения, в том числе и малоподвижные. В сухое время только сульфаты и хло-

ПИДЫ мигрируют, тем самым увеличивая концентрацию многочисленных ъоДиСшСв и прибрежной чягти морских бассейнов. Б периоды увлажнения в результате увеличения поверхностного и грунтового стока резко усиливается гидратация и выщелачивание.

Благодаря обилию гуминовых кислот и углекислого газа, возникающих при разложении растительных остатков, среда выветривания и осадконакопления в периоды увлажнения меняется от нейтральной и слабощелочной на кислую. Обилие агрессивных вод способствует выщелачиванию пород, которые в сухое время года подвергались лишь дезинтеграции и слабому разложению. В это время многие соединения мигрируют.

 

Одновременно с этим усиливается размыв продуктов выветривания и элювия. При наступлении сухого периода уровень грунтовых вод понижается и термическому воздействию подвергаются уже слабо выветре- лые породы, оказавшиеся на поверхности.

В условиях сильного поверхностного стока возрастают дальность и скорость переноса обломочного материала, следствием этого является хорошая сортировка и окатанность обломков. Среди терригенных отложений сравнительно редко встречаются грубообломочные, а устойчивые минералы преобладают над неустойчивыми. Большим развитием пользуются глинистые и riec- чано-глинистые образования. Основными глинистыми минералами являются каолинит, монтмориллонит и реже гидрослюда.

Своеобразие климатических условий нашло отражение в составе литогенетических формаций. Для переменно-влажной области характерны слабокарбонатная и бескарбонатная красноцветная, пестроцветная глинистая, глинистая гипсоносная и целый ряд морских формаций. Среди последних известны глинисто-карбонатная, слабокарбонатная, экстракарбонатная, глинистая слабоугленосная, олигомиктовая и мономиктовая терригенные.

 

Слабокарбонатная и бескарбонатная красноцветные формации характерны для тропической и субтропической зон. Экстракарбонатная формация отличается от равномерно-влажного аналога присутствием известково-доломитовых осадков и меньшей ролью хемогенных известняков. Главную роль в строении формаций играют разнообразные органогенные, органогенно-обломочные и детритовые известняки.

 

Олигомиктовая формация характерна для тропической и субтропической зон. В ее состав входят каолинит-монтмориллони- товые глины и пески, состоящие главным образом из кварца. Много аутигенных образований железа в виде сидерита и гидро- гетита, кремнистых, известковистых и фосфоритовых конкреций. Иногда фосфориты образуют отдельные пласты. Олигомиктовые формации в зависимости от состава подразделяются на квар- цево-глауконитовую и железисто-кремнистую субформации, которые являются эквивалентом бескарбонатной красноцветной и слабокарбонатной формаций. В пространственном отношении они располагаются между континентальной красноцветной и морской слабокарбонатной формациями. Кроме продуктов размыва кор выветривания, исходным материалом для образования олигомикто- вых формаций служили продукты размыва других континентальных формаций.

 

В умеренно-теплой зоне распространены слабоугленосная и пестроцветная глинистая формации. Слабоугленосная формация слагается кварцевыми песками, монтмориллонитовыми и гидрослюдистыми глинами с подчиненными прослоями лигнитов, углистых и лигнитовых глин. Пестроцветная глинистая формация является климатическим эквивалентом бескарбонатной красно- цветной.

 

Среди морских формаций широким распространением пользуются разнообразные глинистые, терригенные (олигомиктовая и полимиктовая), глинисто-карбонатные и слабокарбонатные формации.

 

К содержанию: Древние климаты Земли. Происхождение и эволюция климата

 

Науки о Земле

Палеоклиматология







 

 Смотрите также:

  

Палеоботанические исследования. Доднепровские осадки...

Аллювий венедской свиты, по совокупности палеоботанических, петрографических, минералогических и литогенетических показателей

 

Спорово-пыльцевая, листовая и диатомовая флоры кинельских...

Таким образом, эта листовая акчагыльская флора показывает, что палеоклиматические реконструкции, основанные на палинологических анализах...

 

река Кама

8- я фаза Значительное ухудшение климата: абсолютное господство Qf* ели (до 85—98%). Фрагменты палеоклиматической схемы соликамского интерстадиа- ла...

 

Шкурлатовский комплекс. Шкурлат. Переход от фауны...

Этот факт означает, что нельзя рассматривать c.antiquitatis в качестве характерного обитателя тундры и тундростепи„ Используя знания о териофауне для палеоклиматических...

 

О ЧЕМ МОГУТ РАССКАЗАТЬ ИСКОПАЕМЫЕ КОСТИ. животные...

Характер поверхности ископаемой кости до известной степени отражает и палеоклиматические особенности данного района: сухость, влажность, холод, жару.

 

Поздний палеолит. ОПЫТ РЕКОНСТРУКЦИИ УСЛОВИЙ...

Общий температурный фон летнего сезона, судя по палеоклиматическим реконструкциям, приведенным в данной монографии, был на 4-5° ниже современного.

 

Что такое аллювий. Пыльца карбоновых, пермских, меловых...

Орловские аллювиальные отложения по своим литогенетическим и фациальным особенностям относятся к типу аллювия подпруженных рек...