основан профессором А. А. Иностранцевым в 1868 г.
Палеонтологический музей
Санкт-Петербургского государственного университета
Палеонтологический музей © 2009-2012
Ваши замечания и предложения по оформлению и содержанию сайта можно оставить здесь
Экспозиция "Современные геологические процессы"

Раздел "Континентальные обстановки осадконакопления"

Современная суша занимает около 30% поверхности земного шара, а в некоторые геологические эпохи площадь суши была значительно больше. Тем не менее континентальные отложения в разрезе осадочной оболочки Земли играют несравнимо меньшую роль, чем морские. Это связано с тем, что суша является преимущественно областью денудации, а также с тем, что континентальные осадки хуже сохраняются в геологической летописи. Примечательно, что при всем разнообразии континентальных обстановок, основную группу древних континентальных отложений представляют речные, озерные и болотные фации, тогда как современные реки, озера и болота занимают не более 2% площади континентов. Это связано с тем, что речные и лимнические отложения накапливаются в водных бассейнах, представляющих понижения в рельефе, и поэтому лучше сохраняются от денудации.
В континентальных условиях образуются главным образом обломочные и глинистые осадки. Хемогенные и органогенные занимают подчиненное положение.
Ископаемые организмы в целом встречаются в континентальных фациях реже, чем в морских, так как условия захоронения их менее благоприятны. Наиболее распространены остатки высших растений (в виде углей). Чаще, чем в морских, сохраняются остатки позвоночных.
Характерной чертой континентальных фаций является их большое разнообразие, связанное с сочетанием различных типов рельефа и климата. Рельеф отражает прежде всего геологическое строение территории, расчлененность и контрастность рельефа влияют на структуру и мощность отложений. Климат определяет среднегодовые температуры, степень увлажнения, характер водных бассейнов, разнообразие органического мира.

Зоны осадконакопления на суше и в море
Самыми разнообразными являются обстановки осадконакопления в областях гумидного климата. Гумидный климат (от лат. humidus - влажный) - тип климата в областях с избыточным увлажнением, при котором количество атмосферных осадков больше, чем может испариться и просочиться в грунты. Это формирует обильный поверхностный сток, что способствует развитию эрозионных форм рельефа, густой  гидрографической сети  и процветанию влаголюбивых форм растительности. Основной агент переноса в областях гумидного климата - вода. Сочетание гумидного климата и равнинного рельефа создает области гумидных равнин. Они характеризуются наличием полноводных рек, которые часть материала отлагают на суше, а часть (главным образом, в виде растворов) выносят в Мировой океан. На гумидных равнинах - богатая растительность, активно протекают процессы химического выветривания, повсеместно распространены озера, болота, торфяники. Для этой зоны типичен многократный перемыв обломков и высокая "зрелость" осадков. Характер растительности и осадконакопления в областях гумидного климата различается в зависимости от их положения в зонах тропического или умеренного климатических поясов.
В аридном (от лат. aridus - сухой) климате условия осадконакопления менее разнообразны. Его отличают высокие температуры воздуха и малое количество атмосферных осадков вплоть до их полного отсутствия. Вся получаемая влага быстро испаряется. Обнаженная земная поверхность испытывает резкие колебания температуры в течение суток, из-за чего даже плотные горные породы быстро разрушаются. Континентальные осадочные бассейны в аридной обстановке - это пустыни и полупустыни. Ветер, который является основным агентом переноса осадочного материала, перемещает массы сухого песка, образованного при выветривании. Обломочные породы пустынь "незрелые" (т. е. состав их далек от конечного преобразования). Реки, протекающие через пустыню из соседних более влажных областей, здесь мелеют и часто заканчиваются бессточными котловинами с солеными озерами. Осадки в них - хемогенные. В долинах временных водотоков, стекающих с гор, распространены грубые обломочные отложения.
В областях нивального климата осадки ограничены ледниковыми образованиями. Нивальный климат (от лат. nivalis - снежный, холодный) -  климат высоких широт и высокогорий. В условиях нивального климата твердых осадков выпадает больше, чем успевает растаять и испариться, из-за чего образуются снежники и ледники. Здесь действует преимущественно физическое выветривание, и основная масса осадочного материала переносится льдом, реже - талыми водами. Осадочные бассейны на равнинах в области нивального климата характеризуются отсутствием растительности. Вода находится в твердом состоянии, и только во время таяния льда образуются временные водные потоки, поэтому здесь накапливаются незрелые породы из свежих, невыветрелых и слабоокатанных обломков.
Горные области по отношению к равнинам являются областями денудации, здесь происходит размыв отложений и вынос их на равнины. В зависимости от климата, осадки переносятся постоянными и временными водотоками, а также льдом и ветром. Осадочные бассейны в горных областях расположены в межгорных и предгорных впадинах. Типичными осадками являются продукты разрушения горных хребтов - обломочные толщи, именуемые молассой.
Существуют различные классификации континентальных отложений. Мы воспользуемся для рассмотрения упрощенным вариантом классификации Е. В. Шанцера.

Элювиальные образования
Элювиальные образования обычно не называют отложениями, так как они формируются на месте без последующего переноса. Элювий - это остаточное образование, возникшее на месте материнских пород после воздействия на них процессов физического, химического и биологического выветривания.
Выветриванием называют разрушение твердой оболочки Земли под действием природных физических, химических и биологических факторов. Выветривание приводит к физическому раздроблению и химическому разложению пород (магматических, осадочных и метаморфических).
Вслед за выветриванием происходит перенос частиц по склонам под действием силы тяжести. А далее - физическое перемещение вещества с помощью воды, ветра и льда.
Выветривание - процесс экзогенный, так как основным источником энергии для него является Солнце. Это процесс не только разрушительный, но и созидательный, так как в результате него могут образовываться новые минеральные ассоциации, отличные от тех, которые были в материнских породах.
Физическое, или механическое, выветривание означает дезинтеграцию (механическое раздробление) материнской породы без изменения ее химического состава. Раздробление породы на все более мелкие фрагменты приводит к увеличению общей площади поверхности материнской породы (в сравнении с первоначальной площадью монолитного геологического тела), которая впоследствии будет подвергнута химическому воздействию.
В естественных условиях механическое разрушение происходит под действием суточной и сезонной смены температур. В одних случаях это приводить к замораживанию воды в трещинах породы. При замерзании вода увеличивается в объеме, расклинивает трещины и дробит породу. Особенно легко дробятся первично пористые и трещиноватые породы, полости в которых заполняет вода. В других случаях к раздроблению материнской породы приводит резкий суточный перепад температур. Так, в пустынных районах он может достигать 30°С. Разогрев приводит к увеличению ее объема, остывание - к уменьшению объема, сжатию. А поскольку разные по составу компоненты породы увеличиваются и уменьшаются в объеме по-разному, в конце концов это приводит к дезинтеграции исходного материала. 
Физическое выветривание может приводить к шелушению пород, что происходит, когда от породы отделяются не мелкие обломки, а отдельные "чешуи" ("скорлупки"). В результате из породы, первоначально разбитой на отдельные блоки более или менее прямоугольной формы, образуются  "шары" и "ядра", покрытые концентрическими трещинами, отделяющими от них "скорлупки" выветрелой породы.
Под химическим выветриванием понимают природные процессы, которые ведут к разрушению горных пород путем их химического изменения. Минералы материнских горных пород разлагаются в результате гидролиза, гидратации, карбонатизации, растворения и окисления.
Органическое выветривание происходит при участии животных и растительных организмов. Оно наблюдается в двух формах - в форме физического и в форме химического выветривания.
Физическое выветривание происходит под действием корневой системы растений, а также под действием организмов-сверлильщиков (в том числе и микроскопических).
Химическое выветривание подвергаются породы, на которых, например, поселяются лишайники, поглощающие из породы определенные химические компоненты, что ведет к ее разрушению.
Различают собственно элювий (остаточные образования, возникшие в результате выветривания), или коры выветривания, и их самую верхнюю часть - почвы, а также автохтонные торфяники.
По составу и механическим свойствам коры выветривания существенно отличаются от материнских пород, при этом различия нарастают снизу вверх по разрезу до полного исчезновения признаков исходных пород. В коре выветривания наблюдается отчетливая вертикальная зональность, выраженная в ее строении, а также минералогическом и химическом составе, что связано со стадийностью процессов выветривания. Нижние зоны коры выветривания наиболее близки по физическим свойствам, составу, структурам и текстурам к материнской породе и связаны с ней постепенными переходами. Верхние интенсивно измененные горизонты коры выветривания по всем показателям резко отличаются от материнской породы и сложены главным образом глинистыми минералами.
Состав коры выветривания и ее мощность зависят от минерального состава материнских пород, тектонического режима и климата.
Наиболее глубокое выветривание - до каолинита и даже гиббсита происходит в тропическом климате при стабильном тектоническом режиме (гиббсит - гидроокисел алюминия, преобладает в высококачественных бокситах).
В умеренном влажном и тем более в аридном и холодном климате процессы выветривания проникают на меньшую глубину, интенсивность изменения пород здесь минимальная. В умеренном климате выветривание заканчивается образованием гидрослюд.
В аридном климате со щелочными условиями формируется монтмориллонит, палыгорскит и др. минералы. В сухом климате Ca далеко не выносится, возникает карбонатная и даже гипсовая кора выветривания. В холодном климате и в высокогорьях местами образуется только обломочная кора выветривания малой мощности, нередко совпадающая с почвой.
По составу кор вывертривания различают следующие их разновидности:
- каолиновые коры развиваются по кислым материнским породам, снизу вверх выделяются следующие зоны: невыветрелые гранитоиды - дресва гранитоидов - гидрослюдистая зона - каолиновая зона;
- латеритные коры развиваются по основным и щелочным магматическим породам, снизу вверх выделяются: неизмененные габброиды - гидрослюдистая зона - каолиновая зона - латеритная зона - зона железистой корки; с латеритами связано накопление труднорастворимых окислов алюминия и трехвалентного железа (последние придают им характерную красно-бурую окраску);
- нонтронитовая кора развивается по ультраосновным породам, снизу вверх выделяются: неизмененные серпентиниты - нонтронитовая зона (нонтронит - минерал из группы монтмориллонита - вермикулита) - зона железистых охр; нонтрониты могут быть обогащены гидроокислами никеля в промышленных концентрациях.
Мощности кор выветривания - от единиц до нескольких десятков метров. В зонах дробления, где воды проникают на большую глубину, мощность коры выветривания может достигать нескольких сотен метров. Максимальные по мощности и разнообразию состава коры выветривания образуются в условиях жаркого влажного климата. Минимальную мощность и минеральное разнообразие имеют коры выветривания в аридном климате.
Верхняя часть коры выветривания - почва. Исходным материалом для почв служат продукты выветривания материнских пород. В образовании почв огромную роль играют растительность и микроорганизмы. Смесь органических и минеральных веществ претерпевает дальнейшие изменения, которые ведут к образованию характерного почвенного профиля.
Самый верхний слой почвы - гумусовый, наиболее обогащенный органическим веществом. Ниже следует "горизонт вымывания" - отсюда растворимые соли и коллоиды мигрируют в нижние горизонты почвы (это и есть процесс образования элювия). В зонах влажного климата растворимые вещества переносятся до уровня грунтовых вод и верхние слои почвы выщелачиваются, при этом в первую очередь удаляются соли кальция, калия и натрия (так образуются подзолистые почвы).
В зонах аридного климата процесс идет в обратном направлении - при интенсивном испарении миграция растворенных веществ идет снизу вверх, легко растворимые соли концентрируются в приповерхностных частях почвы, происходит их засоление. Мигрируют к поверхности карбонат и сульфат кальция, силикаты щелочей и соединения железа. Образуются твердые цементирующие корки (каличе или калькреты), мощность которых достигает нескольких метров.
Присутствие в разрезах осадочных пород палеопочв позволяет не только уверенно относить их к континентальным отложениям, но и сделать выводы о климатических условиях, в которых они образовались.
Коры выветривания представляют большой практический интерес не только для выяснения генезиса осадочных пород, но и как образования, с которыми связаны залежи многих полезных ископаемых (бокситы, глины, россыпи золота, алмазов и т. д.).

Склоновые отложения
К склоновым относят коллювиальные и делювиальные отложения, возникающие в результате переноса продуктов физического выветривания.
Коллювий включает обвальные, осыпные, и оползневые отложения, которые  образуются под действием силы тяжести.
Обвальные и осыпные отложения распространены в областях рельефа с крутыми склонами. Под действием силы тяжести более крупные обломки скатываются к подножию склона, более мелкие остаются на склоне (т. е. не наблюдается обычная осадочная дифференциация вещества). Осыпь в виде потока перемещается вниз по склону. Состав отложений зависит от состава материнских пород. При расчлененном рельефе формируются грубые брекчии, при более пологом - песчано-алевритовые отложения. Слоистость и сортировка материала практически отсутствуют. Ископаемые встречаются крайне редко и представлены раздробленными скелетными остатками наземных животных. Особенно широко распространены коллювиальные отложения в областях аридного климата, где господствуют процессы физического выветривания.
Оползневые отложения - перемещенный вниз по склону материал, потерявший связь с материнским массивом. Оползень отделен от основного массива стенкой отрыва, которая выполаживается и сменяется поверхностью оползания. Оползневые массивы формируются вдоль крутых берегов рек, озер, морских бассейнов. Наиболее часто оползни возникают на склонах, сложенных чередующимися водоупорными и водоносными породами. Часто оползни имеют огромные размеры, протягиваясь на многие километры. Оползни обычны для областей влажного климата.
Оползневые отложения резко различаются по составу и включают как глинистый и мелкозернистый материал, так и гигантские глыбы. Если такие глыбы образуются в прибрежно-морской зоне, их называют олистолитами. Олистолиты хорошо сохраняются в отложениях разного возраста.
К оползневым процессам относят и солифлюкцию - стекание грунта, перенасыщенного водой, по мерзлой поверхности сцементированного льдом основания склонов. Солифлюкция наблюдается в разных природных зонах. Особенно развита в полярных и высокогорных областях. В результате солифлюкции поверхность склонов собирается в складки и становится волнистой. Солифлюкционные отложения представлены несортированной песчано-глинистой массой.
Делювиальные отложения - продукты выветривания, перемещенные в результате плоскостного смыва дождевыми водами со склонов гор и возвышенностей. Образуют плащеобразные шлейфы на склонах и у их подножий. Особенно характерны эти отложения для аридных областей с бедной растительностью. Сортировка материала почти отсутствуют, может быть слабо выражена слоистость, параллельная склону. Состав зависит от состава материнских пород. Мощность делювия меняется в зависимости от крутизны склона. Делювиальные шлейфы могут замещаться по простиранию отложениями пролювиальных конусов выноса.
Все описанные склоновые фации легко распознаются среди четвертичных отложений, но в более древних выявить сложно. Эти отложения легко подвергаются переотложению и дают начало другим генетическим группам осадков.

Флювиальная группа отложений
Флювиальная группа включает осадки, перенос и отложение которых осуществляется водными потоками. Сюда входят отложения временных потоков, рек и озер.
Отложения временных водотоков (пролювий)
Пролювиальные отложения наиболее развиты в зонах аридного и семиаридного климата и часто образуются в результате таяния ледников в горах или сильных ливней. Однако они могут образовываться и в гумидной зоне. Особенно мощные пролювиальные отложения связаны с грязекаменными потоками (селями).
В горах пролювий откладывается в долинах  и представляет собой совершенно несортированную массу грубозернистого материала - глыб, валунов, щебня  и суглинка. В плане геологические тела, сложенные этим материалом, имеют полосовидную форму.
При выходе потока на предгорную равнину скорость его  резко падает, осадок разгружается в виде конуса выноса, который имеет в плане веерообразную форму. В зависимости от плотности потока (вязкий или жидкий), выходя на равнину, он может либо сразу разгружать несортированную массу грубых обломков в песчано-глинистом матриксе (вязкий селевый поток), либо разделяться на почти прямые русла, по которым разнозернистый материал будет переноситься и дальше, приобретая грубую сортировку (жидкий русловый поток). Таким образом, обломочный материал в конусе будет иметь грубую сортировку - от вершины к подножью крупность обломков меняется от глыб и щебня в песчано-глинистой массе (фангломераты) до супесей и суглинков. Слабую окатанность приобретают только обломки жидких русловых потоков. По периферии подножья конуса откладываются алевритисто-глинистые осадки поверхностных течений (временных разливов). На поверхности их образуются пересыхающие озера (плайя, такыры, соры), осадки в них часто загипсованные и засоленные, с трещинами усыхания.
В аридных областях из-за испарения и инфильтрации (просачивания) через ложе расход воды постепенно снижается и поверхностный сток полностью прекращается (пересыхающие реки). В областях гумидного климата в краевой части конуса развивается заболачивание, и образуются торфяники, из которых со временем могут образовываться крупные угольные залежи.
В грубозернистых пролювиальных отложениях встречаются редкие органические остатки в виде обломков древесины. Из-за того, что вынос материала происходит спазматически (циклично), в пролювиальных отложениях наблюдается грубая слоистость. В каждом слое размер обломков снизу вверх уменьшается. Резко меняются мощность и протяженность циклитов. Отложения отдельных конусов выноса могут сливаться в единый шлейф пролювиальных отложений шириной до 100 км. Мощность пролювия достигает в таких шлейфах сотен и тысяч метров.
Пролювиальные отложения хорошо сохраняются в ископаемом состоянии, входя в сложный комплекс продуктов разрушения гор, называемых молассами. С пролювиальными обстановками связано накопление мощных угольных залежей.
Аллювиальные (речные) отложения
К аллювиальным относятся только те осадки, которые откладываются в долине рек. Среди аллювиальных различают отложения русла, поймы и старицы.
Перенос вещества водным потоком происходит в нескольких формах - волочением, сальтацией (скачками), в форме взвеси и в растворенном виде.
Различают реки двух основных типов. К первому относятся реки с твердым донным стоком, т. е. реки, переносящие главным образом относительно крупнозернистый материал (гальку, гравий, песок) путем волочения, перекатывания и сальтации (донный сток). Другой тип составляют меандрирующие реки, которые переносят материал преимущественно в виде взвеси и растворов.
Реки с твердым донным стоком развиты в горных районах. Они характеризуются слабой извилистостью русла и значительной латеральной подвижностью. В таких реках развиваются бары, дающие картину разветвленных русел. Система ветвящихся русел образуется в результате сложного взаимодействия между привносом осадка и расходом воды. Высокие скорости поступления осадка приводят к перегрузке потоков и росту крутизны склонов до тех пор, пока не достигается приблизительное равновесие между поступлением и переносом осадка. Ветвление русел возникает из-за развития баров.
В горных реках развивается только русловый аллювий, пойменный и старичный отсутствует. В руслах горных реках накапливается грубый материал (галечный, гравийный и песчаный). Часто он плохо сортирован, например, отлагается галечник с песчаным матриксом. Такие отложения имеют массивную, горизонтально-слоистую или косослоистую текстуру. Гальки имеют черепитчатую укладку и расположены длинными осями перпендикулярно течению. В горных реках, переносящих преимущественно песчаный материал, наблюдается однонаправленная косая мульдообразная слоистость.
Меандрирующие реки - реки, русла которых имеют отчетливо извилистый характер. Меандрирование является характерной особенностью областей с незначительным уклоном поверхности, поэтому меандрирующие реки - это реки равнин. Такие реки характеризуются широким спектром отложений - от гравия до глины, однако основная масса материала переносится ими во взвешенном и растворенном состоянии.
В равнинных реках развиты все три группы аллювиальных фаций - русловые, пойменные и старичные.
Русло находится в пределах пояса меандрирования, который представляет собой сложную зону обстановок активных и отмерших русел и расположенных рядом зон пойменного осадконакопления. Русловые отложения наиболее грубозернистые, в равнинных реках они представлены главным образом песками и в меньшей степени гравийным материалом. Осадки русла довольно хорошо сортированные. Среди них различают наиболее грубые (галька, гравий, грубозернистый песок), которые образуются в результате эрозии вогнутого (подмытого, внешнего) берега излучины (в этой части русла поток имеет наибольшую скорость и силу). Этот материал обычно откладывается в виде горизонтальных слоев. Ближе к другому (внутреннему) берегу откладываются осадки, представленные грубо- и крупноозернистыми песками с диагональной косой слоистостью. Далее, еще ближе к берегу на прирусловой отмели откладываются средне- и мелкозернистые пески с  мульдообразной слоистостью и у самого берега - алевриты с волнистой слоистостью и знаками ряби. Из-за миграции русла эти перечисленные отложения сменяют друг друга по разрезу.
Пойменные отложения образуются только во время паводков. Они более разнообразны и хуже сортированы, чем русловые в связи с непостоянной гидродинамикой. Один из типов пойменных осадков - осадки прирусловых валов, которые откладывает река, выступая из русла. Поток при этом теряет силу и сгружает весь грубозернистый материал. Илистые (глинистые) осадки и растительные остатки могут переноситься и дальше. В отложениях поймы наблюдается горизонтальная и невыдержанная косая слоистость, рябь течений и волнений. Глинисто-алевритистые осадки содержат растительные остатки, в них также встречаются остатки пресноводной (моллюски, остракоды и пр.), а также наземной фауны.
Речные отложения имеют характерный циклично построенный разрез, где снизу вверх русловые фации (от наиболее грубозернистых к тонкозернистым) сменяются пойменными. Образование каждого нового цикла связано с тектоническим прогибанием участка земной коры.
Старичный аллювий образуется на отшнурованных участках старых русел, занятых старичными озерами (старицами). Это зоны осадконакопления имеют небольшую площадь. Речными водами старицы заливаются только во время половодья. Пока старица сохраняет периодическую связь с рекой, в ней накапливаются осадки, близкие к русловым. При окончательном обособлении осадконакопление приобретает характер озерного. Здесь накапливаются глины и сапропель, а при зарастании озера - торф.
В зонах быстрого вертикального поднятия участка земной коры меандрирующая река вырабатывает глубокую врезанную долину, имеющую желобообразное русло. В таких реках развиваются только русловые фации, пойменные и старичные отсутствуют.


Следующая часть>>
Каталог образцов сопутствующей коллекции>>