Исследование текстур четвертичных отложений позволяет восстанавливать условия осадконакопления. Под текстурой понимают совокупность признаков строения горных пород, обусловленных ориентировкой, относительным расположением и распределением составных частей осадочной породы. В зависимости от времени и причины формирования, текстуры разделяют на три группы:
· первичные текстуры возникают в процессе осадконакопления, и отражают особенности динамики аккумулирующего геологического агента – например, образование горизонтальной слоистости в стоячей воде;
· вторичные текстуры сингенетичны (одновременны) осадконакоплению, но формируются процессами, не связанными с деятельностью главного агента седиментации – возникновение ледяных жил одновременно с накоплением делювия;
· эпигенетические текстуры связаны с процессами постседиментационного преобразования осадка – образование трещин усыхания на поверхности такыра.
Среди вторичных и эпигенетических текстур наиболее распространены те, которые связаны с процессами мерзлотными и гравитационными.
Наибольшее внимание следует уделять изучению первичных текстур, которые проявляются в слоистости горных пород. Различают слоистость внешнюю и внутреннюю.
Внешняя слоистость, или собственно слоистость, выражена слоями. Слои отличаются друг от друга составом, цветом и др. Каждый слой возникает при изменении географических условий аккумуляции (например, при переходе речного русла в состояние старицы, слой руслового аллювия перекроется слоем озерных отложений). Границы между слоями называют слоевыми швами – они бывают четкими (резкими) и нечеткими (постепенными). В зависимости от толщины слоев, слоистость разделяют на массивную (>50 см), крупнослоистую (50–10 см), среднеслоистую (10–2 см), тонкослоистую (2–0,2 см), микрослоистую (доли миллиметра).
Внутренняя слоистость иначе называется слойчатостью. Наблюдается она внутри слоев и представлена слойками. Слойки образуются при кратковременных пульсациях транспортирующего агента, но в неизменной фациальной обстановке (например, в русле реки накапливается слой руслового аллювия, в котором заметна косая слойчатость). Ритмичность пульсаций ведет к тому, что слойки в разрезе многократно повторяются, и группируются в серии. Границы между сериями слойков называются серийными швами.
Выделяют четыре главных типа внутренней слоистости: косая, косоволнистая, волнистая, горизонтальная. Каждый тип делится на подтипы, виды и разновидности. Кроме того, существует и пятый тип – массивный, связанный с накоплениями, лишенными внутренней слоистости.
Косая слоистость образуется при самых высоких скоростях перемещения обломков (рис. 1).
В ней слойки лежат под значительным углом к серийным швам, границы слойков ровные, а направление падения совпадает с направлением движения потока. Для русловых отложений наиболее характерен диагональный подтип косой слоистости: границы серий ровные, наклон слойков одинаков (а). Дельтовым осадкам свойственен флексурообразный подтип: границы серий также ровные, но слойки изогнуты в виде буквы S (б). В эоловых отложениях бывает выражен перекрестный (клиновидный) подтип: серийные швы часто срезают друг друга, а рисунок слойков самый разный (г). Делювиальные накопления отличаются весьма сложной черепитчато - линзовидной слоистостью: чередование слоев смытых пород со слоями погребенных почв; границы слоев параллельны поверхности склона; маломощные и очень короткие косослоистые серии; быстрая смена ориентировки серийных швов.
Косоволнистый тип формируется при умеренных скоростях. Серийные швы здесь уже не ровные, а изогнутые. Кроме того, могут изгибаться и сами слойки – чем ниже скорость, тем сильнее изгиб и меньше угол их наклона.
Волнистая слоистость характерна для малых скоростей. Границы слойков и серийных швов здесь изгибаются и могут залегать почти горизонтально.
Горизонтальная слоистость возникает в спокойных условиях осадконакопления (ложе океана, глубоководная часть озера, болото).
Наконец, необходимо остановиться на отложениях, в составе которых внутренняя слоистость может отсутствовать. К числу таких накоплений нередко относятся моренные, обвально-осыпные, и практически всегда – лессы. По отношению к неслоистым осадкам использовать термин “ массивная текстура ”
Помимо изучения слоистости, необходимо уделять внимание исследованию ориентировки длинных осей крупных обломков. Гальки морских и озерных пляжей вытянуты длинными осями параллельно берегу. Речная галька в области стрежня ориентирована по направлению течения, а близ берега – под углом. Гальки донной морены вытянуты по направлению движения ледника.
Геоморфологические методы
Геоморфологические методы, используемые в четвертичной геологии, по-своему универсальны – они позволяют решать обе важнейших задачи: производить стратиграфическое расчленение поверхностных отложений и выявлять их генезис. Столь широкий спектр их возможностей объясняется теснейшей связью, существующей между геологическими и геоморфологическими процессами. Иными словами, определенные процессы разрушения и накопления горных пород ведут к образованию конкретных типов и форм рельефа.
Именно на такую взаимосвязь опираются методы определения генезиса отложений. (или морфогенетической диагностики).Например, экзарационная деятельность мощного горного ледника, спускающегося по речной долине, приведет к возникновению троговой долины, обладающей закономерными особенностями строения. При таянии этого ледника у его края на дне долины накопятся неотсортированные конечно-моренные отложения, представленные в рельефе асимметричными валами конечно-моренных гряд, ориентированных поперек долины. Таким образом, условия распространения слабоизмененных аккумулятивных форм рельефа, а так же их морфологические особенности являются четкими индикаторами генезиса отложений, слагающих эти формы.
Использование методов изучения морфологии геологических тел обусловлено необходимостью правильной диагностики форм рельефа с целью выявления состава и генезиса слагающих их отложений. Для решения этой задачи анализируется геометрия, морфометрия и морфография рельефа – формам и элементам рельефа дается количественная характеристика (высота, длина, ширина, уклон поверхности и проч.). Такие исследования проводятся инструментально: либо в полевых условиях, либо в камеральных – путем замеров по топокартам, аэро- и космическим снимкам.
Методы определения относительного возраста отложений используются в стратиграфии квартера, и базируются на установлении относительного возраста форм рельефа. Среди них выделяют ряд частных методов. Метод возрастных рубежей позволяет довольно точно устанавливать возраст аккумулятивной формы. Для этого необходимо знать возраст прилегающих к ней форм, идентичных по генезису, но возникших раньше и позже изучаемой. Например, вторая надпойменная терраса всегда будет моложе третьей, но старше первой. Метод наложенных форм отличается меньшей точностью. Суть его также чисто стратиграфическая: для выявления относительного возраста наложенной формы надо знать возраст погребенной под нею формы (и наоборот): из двух моренных горизонтов более древним окажется подстилающий. Метод аналогий обладает еще меньшей точностью. Если на территориях, сходных геоморфологически, геологически и географически, представлены идентичные формы рельефа, сложенные такими же горными породами, и в той же степени денудированными, то возраст этих форм совпадает. Примерно тем же уровнем точности обладает и метод анализа степени денудированности – чем раньше возникла какая-либо форма рельефа, тем дольше на нее воздействовали процессы денудации. Следовательно, из нескольких генетически аналогичных форм рельефа, находящихся в одинаковых природных (климатических) условиях, самой древней будет та, которая сильнее всего изменена денудацией – для более старых положительных форм свойственны уплощенные вершины, выположенные склоны и большая мощность делювиального шлейфа у подножья.
Кроме перечисленных, в исследовании четвертичных отложений применяются методы археологические, палеокриологические, геофизические и геохимические, а также целый ряд других, анализу которых посвящена специальная литература.
Контрольные вопросы
§ От каких факторов зависит вещественный состав четвертичных пород?
§ Какие существуют взаимосвязи между вещественным составом, окраской и текстурой пород?
§ Какие выделяются типы окраски и текстур, и о чем свидетельствуют эти характеристики?
§ В чем состоит специфика применения геоморфологических методов при исследовании четвертичных пород?