Переотложенные грубообломочные осадки

Переотложенные грубообломочные осадки весьма разнообразны по условиям образования; они могут переноситься под действием гравитации или волн, текучими водами или льдом.
Осыпи и солифлюкционные отложения. Осыпи в горных районах сложены угловатыми блоками или обломками пород разного размера и разной формы, которые образовались в результате дезинтеграции пород при выветривании и дальнейшего обрушения и сползания их вниз под действием собственного веса.
В холодных районах обломки в осыпях обязаны своим происхождением увеличению объема воды при ее замораживании в трещинах материнских пород. Таким путем образуются осыпи в арктических районах и на горах и холмах средних широт и, конечно, в самых высоких частях горных стран во всем мире.
В Великобритании хорошо известны осыпи Уост-Уотер в западной части Озерного округа. Они спускаются по единому склону с углом около 30° с высоты 450 м над уровнем озера. Так же хорошо известны светлоокрашенные осыпи на склонах Доломитовых Альп в Тироле, которые издалека похожи на снежные пятна.
В осыпях, находящихся в стадии формирования, поверхностный слой обломков, особенно в верхней части осыпей, залегает почти под углом естественного откоса материала осыпи. Слабое воздействие на осыпь сразу же приведет к ее сползанию по склону. Однако в более глубоких частях обломки сформировавшейся осыпи обычно подвергаются процессам химического выветривания, которые приводят к проседанию обломков, более плотной упаковке и некоторой цементации, так что осыпь приобретает определенную устойчивость.
Многие осыпи на склонах в Великобритании сохранились со времени ледникового или начала послеледникового периода, когда морозное выветривание играло более существенную роль.
Выветрелый материал на склонах, который остается в покое, пока действуют одни только силы гравитации, может начать смещаться под действием процессов, известных как крип и солифлюкция. Если обломок породы на склоне начинает перемещаться под действием разбухания самого обломка или поровой воды, он может в дальнейшем перемещаться под действием гравитации. Следовательно, обломок несколько сползет вниз по склону. Такие перемещения, конечно, происходят на незначительные расстояния, но так как они всегда направлены вниз по склону, то приводят к постепенному, но повсеместному сносу вниз верхнего слоя. Сходные, но более мощные перемещения обломков (солифлюкция) происходят в результате чередующихся процессов замораживания и оттаивания в арктических и субарктических районах.
В некоторых частях южной Англии встречаются обширные специфические отложения, известные как галечниковые морены. Они представляют собой местный делювиальный материал или материал, подобный осыпи, вместе с землистой основной массой и иногда с признаками слоистости. Полагают, что эти отложения образовались при процессах солифлюкции в течение плейстоценового ледникового периода, когда грунт был постоянно проморожен до значительной глубины, как в тундрах Сибири и Северной Америки.
В районах с резкими колебаниями суточных температур осыпи образуются при расширении и усадке пород, которые приводят к возникновению неравномерных напряжений, вызывающих появление трещин. Поэтому осыпи развиваются на крутых склонах холмов и горных хребтов в пустынных районах, как, например, в пустынях Египта, Синайского полуострова и во многих других жарких и сухих районах мира. В этих условиях формированию осыпей в значительной мере способствует специфический процесс сфероидального выветривания (отслаивания), называемого десквамацией. Для осыпей пустынных районов весьма характерна свежесть обломков пород, так как они не подвергаются химическому выветриванию, за исключением специфических случаев.
Отложения бурных потоков и речные галечники. В круто падающих верховьях рек, дренирующих резко расчлененные районы, переносятся и отлагаются крупные галечники бурных потоков. По мере того как уменьшается градиент потока, уменьшается и диаметр частиц, переносимых потоком при обычных условиях, и осаждаются все более мелкие гальки. В более низких участках реки, где она течет по хорошо выраженной заливной пойме, осадки речных низин обычно представлены алевритами и илами; галечники, если они вообще присутствуют, отлагаются только в ложе потока.
Однако распределение галечниковых отложений по траверсу реки значительно усложняется из-за влияния местных особенностей, специфических для каждого дренажного бассейна; это особенности рельефа и сезонные или другие флуктуации в расходе воды. Реки, имеющие истоки в горах, при выходе на равнины обычно отлагают массу более крупных переносимых ими обломков в виде более или менее хорошо выраженных предгорных галечниковых поясов, построенных из слившихся в той или иной степени аллювиальных конусов выноса, отложенных каждым потоком в том месте, где его скорость замедлялась при выходе с крутых горных участков. Эти отложения известны под общим названием отложений бурных потоков, и они встречаются в основном в нагорных районах; однако, когда скорость реки падает по всему ее течению, отложения галечников могут простираться даже до уровня моря. Современные и древние отложения такого типа известны в Уэльсе, Озерном округе и Шотландии.
Гравийные отложения бурных потоков широко развиты в долинах и на склонах Альп. Они имеют огромную мощность и широко распространены в северных предгорьях Альп и Карпатах. Эти отложения накапливались более или менее постоянно с самого начала образования Альпийских гор до настоящего времени. Среди них: верхнетретичные пресноводные молассы, состоящие из песчаников и конгломератов, отложенных потоками; Нагельфлю — конгломерат, частично повторно переотложенный водой; плейстоценовый Декеншоттер включает ледниковые отложения и галечники речных террас.
Некоторые докембрийские торридонские конгломераты северной Шотландии несут многие признаки гравийных отложений бурных потоков, покрывающих днища полузасушливых межгорных бассейнов. Гальки представлены прочными кремнистыми породами, такими, как жильный кварц (50%), обломками кварцитов с приконтактовыми изменениями, черными и желтыми кремнями, яшмой, риолитами и сферолитовыми фельзитами, сходными с фельзитами уриконского (докембрийского) возраста из Шропшира. Эти гальки не разрушаются при химическом выветрнвании, тогда как включающий их песчаный матрикс содержит много микроклина, который неустойчив при выветривании во влажном климате.
Триасовые конгломераты восточных районов США, как полагают, представляют собой скопления предгорных гравийных отложений, принесенных бурными потоками с Аппалачских гор. Гальки имеют более или менее округлую форму, они невыветрелы, и, несмотря на резкие вариации по размеру, почти или совсем не сортированы. Состав галечника резко изменяется по простиранию, но всегда в нем можно легко различить обломки более древних местных пород. В разных участках гальки могут быть представлены известняком, гранитом, гнейсом, кристаллическими сланцами или базальтами, происходящими в основном из кембрийских и докембрийских формаций.
Привнос гравия в средние и нижние участки течения довольно быстрых рек может приводить к образованию галечниковых пойменных равнин. Такие отложения образовались в плейстоцене в бассейне Темзы в южной Англии. Большая часть этих гравийных отложений представлена кремнистыми гальками из третичных и меловых пород, хотя отдельные гальки были привнесены из более удаленных источников. В течение плейстоценовых колебаний уровня моря солифлюкционные процессы и аллювиальная деятельность неизменно приводили к переотложению гравийных осадков, так что в настоящее время они залегают в серии террас и на склонах, возвышающихся над современной пойменной равниной.
Морские галечники и конгломераты. Обратившись теперь к морским отложениям, не перерабатанным ледниками, мы увидим, что условия их образования намного проще. Большая часть крупных скоплений пород имеет в основном местное происхождение; только в отдельных случаях крупные валуны переносились на далекие расстояния, например валуны, привнесенные с побережья с плавником или бурыми водорослями. Обычно обломки образуются в результате денудации берегов, и их форма и степень округленности явно будут зависеть от многих причин, среди которых главную роль играют форма и свойства обломка, отделившегося от материнской породы, и последующая абразия. Здесь, как и всюду, валуны легче всего образуются при разрушении более древних конгломератов. Одна из наиболее примечательных особенностей всех пляжных отложений — их сортировка волновой деятельностью, так что на многих пляжах виден постепенный переход от валунов у основания обрывов к гальке и песку по направлению к морю до уровня малой воды и ниже него. У основания крутых обрывов эти скопления в значительной мере подобны осыпям, но обломки вскоре становятся округленными, если они попадают в зону действия волн.
Гравийные отложения чисто морского происхождения широко развиты вдоль всего южного побережья Англии и образуют, в частности, два хорошо известных месторождения — Чесил-Бич в Дорсете и Дандженесс в Кенте. Подавляющее большинство галек в этих отложениях представлено кремнем, и они большей частью очень хорошо округлены. Так как материал перемещается в основном с запада на восток (исключая некоторые местные отклонения), встречаются гальки, представленные твердыми породами Девона и Корнуэлла. Пляжные галечники восточной Англии, Уэльса, Ланкашира, Камберленда и Шотландии образовались в основном за счет ледниковых отложений, и их материал поэтому имеет весьма разнородную природу. В этом отношении они резко отличаются от пляжных галечников южной Англии.
Более древние морские конгломераты обычно образуют относительно маломощные отложения, часто ассоциирующиеся с эрозионными перерывами или несогласиями в толще осадков. В большинстве случаев морские конгломераты покрывают более или менее четко выраженные поверхности несогласия и поэтому называются базальными или трансгрессивными конгломератами по отношению к вышележащим слоям. Известны такие случаи, когда грубообломочные осадки накапливаются при отступании моря, они называются регрессивными конгломератами.
Морские базальные конгломераты широко развиты среди осадочных пород Великобритании. Возможно, самый яркий пример — это базальные кембрийские конгломераты, которые маркируют окончание длительного перерыва в стратиграфическом разрезе. Примечательная особенность этих конгломератов заключается в том, что во многих местах матрикс содержит много сферических кварцевых зерен в смеси с угловатыми полевошпатовыми песчинками и гальками. Отметим, что хорошо сортированный песок, состоящий почти нацело из сферических кварцевых зерен, указывает на то, что материал претерпел длительную историю, а присутствие полевошпатового песка заставляет предполагать, что он накапливался почти сразу же в результате разрушения кристаллических изверженных или метаморфических пород. Поэтому вполне вероятно, что в матриксе таких конгломератов, какие подстилают нижнекембрийские песчаники на северо-западе Шотландии, или в Шропшире, мы видим реликты древних, возможно эоловых, песков, которые подвергались выветриванию и длительной транспортировке по докембрийской суше до тех пор, пока они наконец не смешались с гальками и полевошпатовыми обломками, образовавшимися в момент, когда кембрийское море заливало эти древние участки суши.
Хорошие примеры конгломератов можно видеть в грубообломочных отложениях докембрийской серии Инглетон в северной Англии. Гальки представлены кварцитом, гранулитом, кристаллическими сланцами, гнейсом, филлитом и сланцами наряду со многими изверженными породами. Предполагалось, что эти слои отложились в мелководных условиях вблизи суши, но наличие градационной слоистости и подошвенных текстур в переслаивающихся с ними турбидитовых песчаниках указывает на более глубоководные обстановки, в которых, возможно, происходило оползание и скольжение гравия вниз по склонам. Таким же путем можно объяснить образование эоценовых глинисто-галечниковых конгломерато-брекчий Эквадора. Линзообразные пласты, имеющие местами мощность более 200 м, сложены плохо сортированными гальками, среди которых преобладают глинистые гальки. Эти глинистые обломки имеют полуугловатую форму, полированные поверхности и иногда достигают в диаметре 1 м и более. Примечательно, что эти конгломераты непосредственно перекрываются слоями граувакковой фации.
В Конго докембрийские конгломераты, которые ранее относились к валунным глинам, сейчас рассматриваются как осадки обширных иловых оползней и потоков в краевых частях геосинклинали. Эти отложения были названы тиллоидами из-за их сходства с тиллитами, или валунными глинами.

Валунные глины и ледниковые гравийные отложения. Наиболее типичные среди всех ледниковых отложений — это валунные глины, или тиллиты, которые чаще всего представлены слабопластичными глинами, содержащими переменное количество валунов (рис. 5.5 и 5.6). Валуны обычно угловатые, часто имеют плоскости или штриховку, получившиеся под действием трения о поверхность пород или между валунами. Валунные глины иногда содержат слои песка и гравия и могут таким путем сменяться флювиогляциальными отложениями. Примеры истинных современных валунных глин можно найти в Гренландии, Антарктике и на Шпицбергене, где валунные глины, по-видимому, представляют собой типичный продукт деятельности континентальных ледников. Плейстоценовые валунные глины широко развиты в Англии севернее линии, соединяющей Лондон и Бристоль; они также широко распространены на севере ФРГ и ГДР, в Голландии и США. В качестве примера можно упомянуть валунные глины побережья Йоркшира, которые состоят из крайне непластичной и прочно связанной глины, включающей многочисленные угловатые, полуугловатые и округленные валуны, источники которых легко устанавливаются в Скандинавии, Шотландии и Озерном округе. Масса отдельных валунов часто составляет 1—2 т.
Возможно, самые распространенные среди всех ледниковых отложений, особенно в горных районах, это отложения, выделяемые под общим названием морена. Морены состоят из неоднородных скоплений обломочного материала, их отличительной чертой является беспорядочное нагромождение обломков самых разных размеров; это обусловлено тем, что при их отложении не было никакой сортировки, такой, например, какая имеет место в водоосадочных породах. Обломки обычно имеют угловатую форму и часто исштрихованы; действительно, моренный материал напоминает грубообломочные компоненты валунной глины, но не содержит глинистого матрикса.
С моренами очень тесно связаны флювиогляциальные отложения, которые состоят из материала морен, сортированного и переотложенного текучими водами. В них обычно наблюдается уменьшение размера частиц снизу вверх по разрезу и иногда может наблюдаться грубая слоистость, хотя она более типична для мелкозернистых осадков (рис. 5.5). Флювиогляциальные осадки трудно отличить от обычных валунных отложений бурных потоков, однако иногда указателем генезиса может служить присутствие привнесенных издалека обломков. Возможно, здесь следует отметить, что так называемый донный лед северных рек часто переносит крупные валуны и смешивает их с другими осадками либо ниже по течению реки, либо даже в море. Подобное явление наблюдается при переносе огромного количества осадочного материала плавающими по морю айсбергами, оторванными от материкового берега. Таким путем, несомненно, можно объяснить происхождение многих крупных валунов, встречающихся в морских осадках арктических и антарктических районов. Осадки с валунами представляют собой особый тип морских отложений. В течение плейстоцена, например, айсберги, вероятно, перенесли огромное количество материала, осажденного на банках Доггер и Ньюфаундленд.

На Дальнем Севере известны примеры, когда лед, нагруженный валунами, нагромождается на берег или продвигается через узкие каналы и в обоих случаях вдоль побережья могут образоваться валунные террасы.
Доплейстоценовые валунные глины известны под названием тиллитов; их находят во многих районах мира. Они сложены валунами неправильной и угловатой формы из свежих невыветрелых пород и гальками самых разных размеров, беспорядочно смешанных с мелкозернистой основной массой из угловатых обломков пород. Наиболее известные примеры — это верхнекаменноугольные тиллиты южного полушария (например, тиллит Двейка в Южной Африке). Близкий возраст имеет валунный слой Талчир в Индии.
Тиллит Двейка образует основание системы Карру севернее широты 33° и залегает на исштрихованной поверхности более древних пород. Валуны, которые часто огранены и исштрихованы, представлены самыми различными более древними породами: основными лавами, гранитами, гнейсами, грубозернистыми песчаниками, яшмами, сланцами, песчаниками и кварцитами. Эти обломки погружены в прочную голубовато-серую основную массу из угловатых зерен песка, смешанных с глинистым материалом. Мощность отложений достигает 300 м, и большая часть их имеет все признаки окаменевшей валунной глины. Однако в некоторых местах встречаются слои конгломерата с известковистым цементом, по-видимому представляющие собой флювиогляциальные гравийные осадки, а также слоистые глинистые сланцы иногда с лентовидной слоистостью, характерной для глин, отложенных в ледниковых озерах.
Тиллиты докембрийского возраста описаны во многих районах мира, например в Канаде (гуронские тиллиты) и в Южной Африке (серия Гавернмент-Риф). Возможно, тиллитами являются дальредские конгломераты Порт-Аскейг, Килчеренен и Лохна-Кил в Ирландии и в западной части Шотландского нагорья.
Внутриформационные конгломераты и брекчии. Конгломераты, рассмотренные в этой главе, состоят из галек или сходных тел, образовавшихся за счет древних консолидированных пород, и по возрасту резко отличаются от включающей их основной массы. Имеются, однако, и такие грубообломочные породы, в которых все компоненты почти одновозрастные; отложения такого типа называются внутриформационными конгломератами или брекчиями и в некоторых обстановках они образуются в процессе непрерывной седиментации без явлений диастрофизма и последующей эрозии. Поэтому они имеют совершенно иное стратиграфическое значение, чем большинство других грубообломочных пород.
Русла потоков, текущих по аллювиальной равнине, обычно мигрируют в стороны. При этом потоки эродируют недавно отложенные осадки, слагающие берега, и крупные массы связанного ила и алеврита, высвобожденные подрезанием берега, обрушаются в русло и перекатываются вдоль ложа реки. Такого типа обломки накапливаются во внутренних частях меандр с более спокойным течением и снова захороняются под песком и илом. Во время сильных паводков берега интенсивно размываются и обломки могут разрушаться до небольших полупластичных окатышей (pellets), которые разносятся паводковыми водами по поверхности поймы. Отложения такого типа, известные как конгломераты глиняных окатышей (катунов) с песчаным матриксом или конгломераты из сланцеватых глин с глинистым матриксом часто встречаются в каменноугольных отложениях и отложениях вельда Великобритании, а также хорошо выделяются в среднеюрских отложениях на йоркширском побережье.
Иловые конгломераты образуются, когда обширные площади, покрытые слоями свежеотложенного ила, попадают в субаэральные условия и происходит растрескивание поверхностных слоев в результате усыхания. Такие осадочные породы встречаются в самых разных условиях. Например, в полузасушливых и засушливых районах в период сезонных дождей возникают обширные неглубокие водоемы или озера глубиной часто всего несколько сантиметров. Когда вода спадает и свежеосажденный осадок попадает в условия атмосферы, поверхностные слои усаживаются при высыхании и развивается система трещин в виде полигональной сетки. Полигональные блоки ила иногда поднимаются ветром и сносятся в другое место с образованием внутриформационной брекчии, в других случаях они остаются на местей становятся все более прочными в результате дальнейшего усыхания и прогревания на солнце до тех пор, пока не будут захоронены под новыми осадками или снесены текучей водой в последующие паводки.

---