Фации ледниковых отложений

      4. Ледниковые осадочные  фации и гранулометрический  состав ледниковых  отложений. 

      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/. 

      4.1. Подледниковые фации.

     Выделяются  четыре генетические подледниковые фации:

1)морена подледникового накопления;

2)морены вытаивания;

3)морены  сублимации;

4)морена подтаивания.

      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.

      Текстура  характеризуется двумя типами:

1) линзами  и слоями стратифицированных сортированных осадков;

2)полосками или пятнами.

      Состав  морены связан с 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%  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.

      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 отложения из неподвижного льда в надледниковой окраинной зоне, также возможно их образование под активном льдом. Широко развит богатым дебрисом в базальной зоне. В малой степени отличается от морен подледникового накопления. Из-за большого давления подледниковой воды и если смещение было минимальным, то  хрупкий материал и внутриледниковой текстуры сохраняются в морене.

      Сублимационные  морены.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 минералы, ранее попавшие в глубокие ледника.

      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 /2/.

      По  гранулометрическому составу все  морены относятся к группе собственно смешанных пород. Они характеризуются  тем, что разнородные компоненты распределены в породе более или менее равномерно. Смешанные породы могут быть двух-, трех- и многокомпонентные, таким образом, морены, в состав которых  входят валуны, гальки, гравий, песчаные, алевритовые  глинистые частицы, относятся к типичным смешанным породам.

        Удобным вспомогательным приемом подразделения трехкомпонентных смешанных пород являются треугольные диаграммы, построенные таким образом, что каждой вершине равностороннего треугольника соответствует стопроцентное содержание одного из трех компонентов. При этом Л. Б. Рухин рекомендует в верхней вершине треугольника помещать глинистые частицы, т. е. тот компонент, содержание которого сказывается на свойствах отложений в наибольшей мере.

      Линии, проведенные параллельно сторонам треугольника, на расстояниях, равных 5%, отсекут участки треугольника, соответствующие двухкомпонентным системам. Линии же, соответствующие 60%-ному содержанию каждого из трех компонентов, отделят поля пород с преобладанием одной из основных частей от центральной части треугольника, отвечающей смешанным трехкомпонентным породам.

      Среди песчано-алевритово-глинистых отложений  (рис. 4), к которым относятся все морены, присутствуют три двухкомпонентные системы  пород  (песок—алеврит;   алеврит—глина;  глина—песок), каждая из которых в свою очередь подразделяется на несколько типов. В системе песок—алеврит различают три промежуточных типа: 1) алевритовые пески с содержанием песчаных частиц от 60 до 95% и алевритовых от 40 до 5%; 2) алевро-пески с содержанием песчаных частиц от 60 до 35% и алевритовых от 35 до 60% и 3) песчаные алевриты с содержанием песчаных частиц от 40 до 5% и алевритовых от 60 до 95%. В двухкомпонентной системе алеврит—глина различают глинистые  алевриты,  глино-алевриты   и   алевритовые глины. В двухкомпонентной системе глина—песок выделяют: а) глинистые пески, б) глино-пески и в) песчаные глины.

      В углах треугольника располагаются  поля, соответствующие глинисто-алевритовым   пескам,   глинисто-песчаным  алевритам  и алеврито-песчаным глинам. В каждом из этих отложений содержание главного компонента выше 60%, а второстепенных в сумме не превосходит 40%. При необходимости оттенить большее содержание в примеси одного компонента по сравнению с другими соответствующее прилагательное надо ставить на второе место. Центральная часть треугольника соответствует суглинкам. Ниже поля суглинков расположится участок треугольника, отвечающий супесям. В зависимости от содержания глинистых частиц следует различать тяжелые и легкие суглинки.

Рис.4. Схема классификации песчано-алеврито-глинистых пород (по Л. Б. Рухину)

        На свойствах песчано-алеврито-глинистых отложений, к которым относится мелкозем морен, резче всего сказывается количество глинистых частиц; суглинки, глинистые пески и глинистые алевриты могут быть подразделены на более мелкие группы: слабо, умеренно и сильно глинистые. Критерием для их выделения служит содержание глинистых частиц. Суглинки, содержащие менее 40% глинистых частиц, обычно называют легкими, а при количестве более 40% — тяжелыми. При содержании частиц < 0,01 мм менее 20% суглинки переходят в супеси /3/. 

      4.2. Предледниковые занровые  фации.

      Эти отложения включают конгломератов и песчаников, степень сортировки и слоистости составляет от плохой до хороший и которые образовались под действием талых вод перед зоной ледника. Если окончание ледника приходится на сушу, эти отложения называются флювиогляциальными, если оно погружено под водой — субаквальными.

      Флювиогляциальные зандровые отложения охватывают ледниковые окраины и могут иметь локальное или региональное распространение. Маломощные локальные скопления достигают нескольких километров в поперечнике и обычно образуются или в связи с отступающими или мертвыми ледниками, или окраинными по отношению к основным источникам талых вод. Региональные наносы формируют шлейфы сливающихся воедино конусов выноса и достигают по мощности десятков метров, в ширину десятков километров и в длину сотен километров. Наиболее крупные скопления были образованы в активных ледников, где и талая вода, и крупный обломочный материал находились в избытке.

      Флювиогляциальные зандровые отложения очень похожи на отложения гумидных аллювиальных конусов выноса, в которых преобладают процессы, связанные с разветвленными реками. Вниз по течению, поперек зандровых конусов общий размер зерен уменьшается, сортировка улучшается, а крупнообломочные горизонтально-слоистые конгломераты, образованные в продольных барах, замещаются косослоистыми песчаниками, образованными в процессе мигрирующих донных форм в разветвленных руслах.

      Состав  флювиогляциальных отложений может быть аналогичен составу тилля, отложенного ледником, если они происходят от частично переотложенного тиля  или надледниковых отложений, источником которых служили породы ледникового ложа. Состав может отличаться, если источником надледникового дебриса служил материал, претерпевший отдельно от другого внутриледниковый или надледниковый перенос.

      Форма зандровых отложений зависит  от нескольких факторов. В морской обстановке уклон дна, а также текстура и скорость разноса осадков будут влиять на то, какое его количество, привносимого к краю ледника, будет переноситься дальше по склону вследствие гравитационной неустойчивости, а какое — отлагаться у фронта ледника. Там, где склоны пологие, будет происходить агградация осадка, причем уклон залегания самого осадка в значительной степени будет функцией угла естественного откоса в подводных условиях и, по-видимому, будет уменьшаться вниз по склону. При накоплении достаточного количества осадка существенную роль могут играть процессы обрушения и другие механизмы гравитационных потоков. Равновесие между скоростями привноса осадка и перемещения края ледника определяет, будет ли осадок отлагаться в непосредственной близости от устьев туннелей или он будет разноситься вдоль фронта ледника с образованием конуса или шлейфа. Постепенно отступающий ледниковый фронт будет оставлять за собой либо линейное тело, ориентированное параллельно течению льда, либо покровообразные отложения. При эпизодическом одноразовом отступлении за фронтом останутся либо разобщенные четковидные скопления осадка, либо (если туннелей было много) линейная гряда, ориентированная параллельно ледниковому фронту. Последняя представляет собой подводную конечную морену.