Періодичність і еволюція осадового процесу. Періодичність накопичення опадів
Повторюваність шарів і осадових комплексів (пачок, товщ, формацій) в історії Землі відбувається на тлі загального поступального розвитку планети і називається періодичністю накопичення опадів. Періодичність має різні масштаби. Чергуються тонкі (сантиметри та їх частки) шари і літологічні комплекси (товщі в десятки метрів), що складаються з цілого набору порід, що залягають в певній послідовності. Вищу форму періодичності по Л.В. Пустовалова складають осадові формації, що досягають потужності в сотні і тисячі метрів.
Зміст
Разномасштабность послужила підставою для виділення періодичності нижчого і вищого періодів. Періодичність нижчого порядку називають ритмічність, а вищого - циклічність, проте єдності в термінах немає.
Найбільш просте прояв ритмічності - чергування слойков двох будь-яких порід (наприклад,аргілітів та алевролітів). Ритм може складатися з декількох (трьох і більше) слойков і шарів з сумарною потужністю до 1 м і більше. Кількість елементарних ритмів може бути дуже великим. Яскравим прикладом такої ритмічності є флиш, в складі якого переважають теригенні (піщані, алевритові, глинисті) та карбонатні (вапняки, мергелі) породи сумарна потужність може сягати кількох сотень і навіть перших кілометрів.
Серед причин, що викликають ритмічність слід назвати сезонні, річні і багаторічні зміни клімату, пов`язані з циклами сонячної активності: 11, 22, 35, 105, 150 років і більше. На періодичність нижчих порядків впливають також зміни клімату, пов`язані з періодичністю зміни орієнтування земної площини її орбіти (~40тис. років), а також землетруси та заледеніння.
Періодичність вищих порядків в тимчасовому розумінні охоплює значні відрізки часу геологічної історії - кожен елемент періодично складає від десятків тисяч до десятків і навіть сотень мільярдів років.
Н.Б. Воссоевіч запропонував періодичність тривалістю 5 * 106 - 1 * 106 років іменувати мезоциклами, 1 * 106 - 6 * 107 років - макроцикл і 6 * 107 - 1,5 * 108 років - мегациклів або серія циклів - мезоцикл, серія мезоциклов - макроцикл, серія макроциклов - мегациклів.
Елемент періодичності вищого порядку - цикл, може складатися з десятків і сотень шарів і пластів, сумарною потужністю до 1-2км або більше. За поданням Л.В. Пустовалова періоди накопичення опадів тривалістю 150-200млн. років поділяються найбільшими тектонічними фазами - калейдонской, герцинской і альпійської. Це відображає закономірність періодичності, - чим вище порядок, тим менше вона виражена. Одна з основних її причин - еволюція осадового процесу.
Першопричиною періодичності вищого порядку вважають обурює вплив центральних мас Галактики на Сонячну систему. Відбуваються в результаті цієї зміни форми орбіти, швидкості руху, активності фізичних процесів на Сонці, впливають на параметри руху, тектонічну активність і клімат Землі. Останні, в свою чергу, викликають зміна умов седиментогенеза і складу відкладаються опадів.Еволюція осадового процесу
Періодичність накопичення опадів викликала певні якісні і кількісні зміни в складі виникають опадів. Такі зміни є вираженням філософського закону ldquo-заперечення запереченняrdquo-, тобто нове, виникає на базі вже існуючого. Для цього Ч. Лайель ввів в геологію принципи актуалізму, згідно з яким в геологічному минулому діяли ті ж сили і з такою ж інтенсивністю, як і в даний час.
Еволюція осадового процесу полягає в тому, що з часом утворення одних опадів поступово згасає, але натомість, з тих же компонентів, утворюються інші, що відрізняються по мінеральному складу, будовою і фізико-хімічними властивостями. Ці перетворення зумовлені, ходом розвитку Землі і пов`язані з еволюцією її зовнішніх оболонок: атмосфери, гідросфери, літосфери, а пізніше і біосфери.
Атмосфера Землі. Первинна атмосфера складалася з великої кількості парів води, вуглекислоти, окису вуглецю, водню, аміаку, сірководню, метану та інших газів, що виділяються з надр.
Згодом, величезна кількість СО2 увійшло до складу карбонатних мінералів - кальциту і доломіту, що утворили потужні товщі вапняків, доломіту, крейди. Вуглець був і одним з основних компонентів вуглеводнів, кам`яного вугілля, горючих сланців, торфу і т.д. Це призводило до поступового збільшення вмісту в атмосфері азоту і кисню. Пізніше, в результаті фотосинтезу зелені рослини витягували вуглець з СО2 і звільняли кисень. Під дією ультрафіолетового випромінювання почав утворюватися озоновий шар Землі
3О2 + Про harr- 2О3 або Про2 + О = О3
Збільшення вмісту Про2 в атмосфері обумовлювало інтенсифікацію окислювальних процесів і появи нових мінеральних видів.
Гідросфера Землі. Спочатку води були кислими внаслідок розчинення в них газоподібних HCl, HF, H2S, HBr, CO2 і ін., що стали джерелом аніонів Cl-, F-, SO42, HCO3-. При взаємодії таких вод з гірськими породами океан поступово наповнювався катіонами Na+, K+, Ca2+, Mg2+ і реакція води ставала лужної.
Мінералізація і сольовий склад природних вод еволюціонували зі зміною клімату, пізніше діяльністю людини і т.д. Чи не лишалася незмінною і температура. За даними дослідження ізотопів кисню і аналізу гравітаційної постійної, температура океану 3-3,8 млрд. Років тому становила ~ 1000С. Починаючи з палеозою, - стабілізувалася і становила ~300С.
Літосфера земної кори - один з найважливіших джерел надходження матеріалу для формування осадових порід. Вона складається з базальтового, гранітного і осадового шарів.
Спочатку основним джерелом осадового матеріалу були лави і вулканічний туф. Після появи води стали формуватися хемогенние, а потім і біогенні породи. Потрапляючи в області денудації, осадовий матеріал поступово ускладнювався, ставав різноманітніше. Інтеграція і диференціація матеріалу стали важливими факторами еволюції осадового процесу.
Біосфера. Починаючи з протерозою, роль органіки в формуванні опадів, почала помітно прогресувати. Біосфера охоплювала все нові простори - прибережні зони морів, пелагіаль, потім - внутрішньоконтинентальні суші, внутрішні водойми, атмосферу, верхні товщі земної кори. Мінеральні скелетні залишки і органічна речовина накопичувалися в опадах. Це зумовило появу і еволюцію цілих груп порід - карбонатних, кременистих, каустобиолитов і ін.
Кількісні зміни співвідношень органічної та мінеральної частин на користь першої привели до якісних змін - поряд з горючими сланцями стали утворюватися лігніни, буре вугілля, які пізніше перетворювалися в кам`яні, а потім в антрациту.
В цілому еволюція оболонок нашої планети приводила до поступового розширення комплексу порід, ускладнення літологічного складу і будови осадових товщ.
