Знаки ряби, дюны и косая слоистость осадочных пород

Механизм образования подводных ряби и дюн прояснился после наблюдений над потоками в речных руслах и искусственных желобах, ложа которых сложены рыхлым материалом. В этих руслах условия потока, т. е. скорость течения, сопротивление потоку, напряжение сдвига у ложа, вязкость и влияние гравитации, можно примерно определить и оценить как режим потока. Режим потока — это те условия течения потока, которые независимо от характера переносимого осадка определяют морфологию ложа. В условиях спокойного режима рыхлый песок формирует плоское дно, рябь, мегарябь, рябь на дюнах, дюны и песчаные волны (рис. 4.1). Эти текстуры отражают постепенное увеличение скорости течения. Частицы осадка, по-видимому, перемещаются с перерывами, вкатываясь на пологий склон элемента текстуры, обращенный навстречу течению, а затем соскальзывают или обрушиваются вниз по более крутому склону в направлении течения. При бурном режиме потока формируется плоское ложе и антидюны. Частицы, по-видимому, в общем перемещаются более непрерывно, чем при спокойных режимах.

Плоское ложе, образованное при высокой скорости течения, не имеет на поверхности выступов и впадин, амплитуда которых численно была бы больше, чем несколько диаметров зерен. На верхней поверхности слоев во многих древних речных и литоральных песчаниках высокие скорости течения отражены в слое едва заметных эшелонированных гряд и впадин, известных как линейность на плоскостях напластования, или первичная линейность течения. Длинные оси зерен осадка ориентированы примерно параллельно удлинению этих текстур, а самые крупные зерна неизменно концентрируются в грядах.
Кроме того, при самых высоких скоростях течения дюноподобные текстуры мигрируют в обратном направлении, передвигаясь навстречу течению; эти текстуры представляют собой так называемые антидюны. Хотя в ветвящихся руслах наблюдались антидюны с амплитудами до одного метра, эти текстуры обычно разрушаются, как только уменьшается скорость течения.
Знаки ряби образуются не только при движении воды, но и под действием ветра. Как и все другие формы ложа, знаки ряби могут слагаться не только кварцевыми, песчаными и алевритовыми зернами. Обычно они имеют небольшие размеры, асимметричное или симметричное строение, причем гребни расположены на расстояниях менее 30 см, а их амплитуда не превышает 30 см. Ветровые знаки ряби обычно более пологие и менее симметричные, чем знаки ряби течения; гребни ветровых знаков ряби имеют прямолинейные или слабо извилистые очертания.
В каждой конкретной обстановке направление гребней знаков ряби зависит от направления водного или воздушного потока. В мелководных условиях гребни мелких знаков ряби в общем протягиваются почти параллельно ближайшей береговой линии. Это особенно хорошо видно в таких участках отложения песка и алеврита, как заливы и приливно-отливные равнины. Вне зоны влияния береговой линии гребни ряби ориентированы менее упорядоченно.

Характерная особенность внутреннего строения большинства гребней ряби — это косая слоистость, формирующаяся при перемещении осадка вниз по течению. Песчинки смываются с пологого склона, обращенного вверх по течению, и обычно перемещаются в направлении к вершине крутого склона, обращенного по течению. Время от времени эти песчинки сваливаются вниз по крутому склону, формируя таким образом слоистую текстуру с последовательным перекрыванием прежних слоев.
В некоторых случаях знаки ряби, по-видимому, перекрывают более пологие склоны соседних знаков ряби, расположенных ниже по течению. Наклон перекрываемых участков знаков ряби составляет обычно 5—20°. Такие текстуры описываются как тонкая косая слоистость мигрирующей ряби.
Пласты, сложенные такими косослоистыми сериями ряби, каждая из которых имеет мощность несколько сантиметров, распространены в дельтовых и некоторых турбидитовых толщах (рис. 4.2). Такие текстуры описаны также в ледниковых зандровых отложениях.
Поверхность ложа современных литоральных равнин и прилегающих сублиторальных участков обычно покрыта рябью. В тех местах, где образование знаков ряби на песчаных и алевритовых поверхностях чередуется со спокойным отложением тонкого ила, возникают флазерные текстуры (рис. 4.3).

В некоторых крупных песчаных руслах и в устьях некоторых песчанистых эстуариев амплитуда ряби (высота гребня над впадиной) варьирует от 30 см до 2 м, и в этом случае они выделяются как мегарябь (крупная рябь). Гребни текстур имеют прямолинейные, языковидные или серповидные очертания и могут прослеживаться на расстоянии нескольких сотен метров. Примеры таких современных образований известны в отложениях реки Брахмапутры, где знаки ряби очень подвижны и, как выяснилось, могут перемещаться на 200 м в день.
Если текстурные элементы, имеющие форму ряби, не превосходят по размеру крупную рябь, то они называются дюнами или песчаными волнами. Дюны, образованные как водой, так и ветром, имеют амплитуду 2—8 м, а длина волн часто достигает 500 м и больше. Воднообразованные разновидности характеризуются высокой подвижностью, особенно на стадиях повышенной скорости течения. Максимальных размеров достигают песчаные волны, хорошо известные на многих современных эпиконтинентальных шельфах, где они легко могут быть установлены с помощью звуковых приборов. Амплитуды их обычно достигают 15 м, а длина волны варьирует от 200 до 1000 м. Гребни имеют прямолинейные очертания и могут прослеживаться по горизонтали на расстояние несколько сотен метров. На эти песчаные волны может накладываться мегарябь.

Движение частиц в мигрирующих дюнах и песчаных волнах сходно с движением частиц в ряби, но приводит к образованию более крупных построек с внутренней текстурой, называемой косой слоистостью. Косослоистые серии могут иметь мощность 5 м и более. Самые мощные серии встречаются в эоловых отложениях, тогда как серии в мелководных осадках (галечниках, песках, калькаренитах) обычно имеют мощность менее 3 м. Различают несколько разновидностей среди этих образований (рис. 4.4), такие, как пластинчатые с относительно плоскими поверхностями раздела между сериями (или элементами) и трогообразные (корытообразные) с извилистой нижней поверхностью. Эти поверхности раздела в каждой из текстурных разновидностей не всегда эрозионного происхождения, но чаще они имеют именно эрозионную природу. Все разновидности косой слоистости обычно связаны постепенными переходами, и можно видеть их тесное перемешивание в некоторых мощных толщах песчаника, включающих несколько элементов или серий.
Некоторые типы косой слоистости могут служить индикаторами направления течения и переноса осадочного материала. Обычно в пределах данного пласта или группы тесно связанных пластов делается возможно большее количество замеров направления падения передовых слоев, и после внесения поправок на тектоническое нарушение положения пластов полученные данные наносят на соответствующую карту. На рис. 4.5 показано, как пластинчатые и корытообразные косослоистые пласты распределяются в толще известковистых песчаников в восточной Шотландии; здесь приведены диаграммы распределения ориентировок для того, чтобы более четко показать направления транспортировки и преобладающих течений.

Большинство исследователей обычно считают, что характер распределения ориентировок косой слоистости в пределах пластов песчаника может указывать на направление источника сноса и регионального уклона в процессе осадконакопления (рис. 4.6). Такое допущение, вероятно, оправдано для речных и дельтовых толщ, в которых преобладающее направление передовых слоев можно рассматривать как выходящее из района источника, однако следует учитывать, что морские транспортирующие течения часто текут, повторяя форму берега параллельно ближайшей береговой линии.

Тонкая косая слоистость глинистых алевритов обнаружена в толщах приливно-отливных равнин, и она возникает по типу отложения кос в ядре меандры мигрирующих рек. Маловероятно, что такие текстуры также могут помочь в определении регионального уклона и источника сноса (рис. 4.7).