Zgryźliwość kojarzy mi się z radością, która źle skończyła.
13
ANALIZA PALEOPRĄDÓW
Analiza paleoprądów ma na celu odtworzenie kierunków prądów, z któ
rymi związana była sedymentacja badanych osadów. W skali lokalnej
analiza ta dostarcza ważnych przesłanek do wniosków na temat mecha
nizmu i warunków depózycji, zaś w skali regionalnej umożliwia wyzna
czenie głównych kierunków transportu materiału klastycznego w obrę
bie basenu sedymentacyjnego. W tym drugim, regionalnym aspekcie ana
liza paleoprądów nazywana jest także
analizą paleotransportu.
Wyzna
czenie głównych kierunków transportu pozwala na określenie kierunku
nachylenia paleoskłonu, stwierdzenie zależności między tym kierunkiem
a kierunkiem zmian facjalnych oraz kształtem i orientacją litosomów,
a także dostarcza sugestii odnośnie położenia obszarów źródłowych ma
teriału klastycznego.
Rozpoznanie kierunków paleotransportu jest z kolei ważnym elementem
analizy
basenu sedymentacyjnego,
której celem jest syntetyczna rekonstrukcja rozwoju basenu
w czasie i przestrzeni. Analiza basenu sedymentacyjnego zmierza do określenia rozmia
rów, kształtu i czasu trwania basenu, rodzaju i rozmieszczenia osadów wypełniających
basen i warunków ich akumulacji, położenia i cech obszarów źródłowych, paleogeogra-
fii basenu i jego otoczenia, kolejnych etapów wypełniania basenu, wpływu procesów
diastroficznych na rozwój basenu, a także do określenia tektonicznego typu basenu.
Analiza basenu sedymentacyjnego ma charakter złożony; stosowane są w niej metody
i wykorzystywane dane z różnych dziedzin nauk geologicznych. Przeważnie jednym z re
zultatów tej analizy jest sformułowanie modelu danego basenu; taki model w sposób
wysublimowany ujmuje najważniejsze cechy rozwoju basenu.
METODYKA POMIARÓW
W analizie paleotransportu wykorzystywane są przede wszystkim dwie
grupy cech osadów — cechy kierunkowe i skalarne (tab.
13-1). Cechy
540
ANALIZA PALEOPRĄDÓW
Tabela 13-1. Ważniejsze cechy kierunkowe i skalarne przydatne do analizy paleoprą
dów
A. Cechy linijne:
lineacja oddzielnościowa
smugi prądowe
ślady wleczenia
ślady poślizgów
orientacja długich osi ziarn
grzbiety i bruzdy prądowe
kanały erozyjne i rozmycia wewnątrzławicowe
rysy lodowcowe
B. Cechy azymutowe:
warstwowanie przekątne
imbrykacja ziarn
cienie prądowe
jamki wirowe
ślady opływania
ślady strzałkowe
zadziory uderzeniowe
ślady poślizgów ze zmarszczką czołową
ślady wleczenia z zakończeniem
prądowe riplemarki asymetryczne
C. Gradienty cech skalarnych
(rozpatrywane regionalnie):
gradient wielkości ziarna
gradient miąższości ławic
gradient ilości materiału gruboklastycznego (żwirowego
i
piaszczystego)
kierunkowe
dostarczają bezpośrednio informacji o kierunku prądu; część
z nich pozwala zmierzyć jedynie orientację linii prądu (cechy linijne),
część zaś zmierzyć kierunek zwrotu ruchu prądu (cechy azymutowe).
Znaczenie cech kierunkowych ma wiele struktur sedymentacyjnych. Ta
kie struktury określane są łącznie mianem struktur kierunkowych.
Podobne znaczenie mają też niektóre formy rzeźby podłoża bada
nych osadów, np. barańce, rysy lodowcowe, wcięte w podłoże koryta
erozyjne itp.
Cechy skalarne
charakteryzuje ich wielkość. Przykładem cechy
skalarnej jest wielkość ziarn materiału klastycznego. Wielkości cech
skalarnych rozpatrywane w poszczególnych stanowiskach pomiarowych
nie dają informacji kierunkowych, iednak ich kartograficzne zestawie
nie w postaci odpowiedniej mapy pozwala na określenie kierunku naj
większej zmienności, czyli gradientu danej cechy.
Znacznie rzadziej wykorzystywane są
cechy jakościowe,
tj. takie,
które rozpatruje się z punktu widzenia obecności lub braku danego zja-
METODYKA
POMIARÓW
541
wiska. Przykładem może byó obecność w osadach morenowych takich
eratyków, które reprezentują specyficzny typ skały występującej na
określonym obszarze źródłowym. Kartograficzny obraz rozmieszczenia
tych eratyków pozwala na wyznaczenie kierunku przesuwania
się lą-
dolodu.
Ogólnie rzecz biorąc najbardziej przydatne są takie cechy, które
obserwowane są pospolicie w badanych osadach, a przy tym względnie
równomiernie rozmieszczone. Dobór cech i metodyka pomiarów zależą
jednak od założonego celu studiów, rodzaju osadów i możliwości doko
nywania pomiarów. W studiach zmierzających przede wszystkim do po
znania kierunków lokalnych prądów deponujących materiał osadowy
i interpretacji środowiska sedymentacyjnego, pomiary dotyczą zazwyczaj
wielu różnych struktur kierunkowych, zaś stanowiska pomiarowe, w któ
rych dokonuje się serii pomiarów struktur określonego rodzaju, rozmie
szczone są odpowiednio gęsto. W studiach, których celem jest przede
wszystkim rozpoznanie generalnego kierunku transportu, podstawą ana
lizy są zwykle pomiary jednej tylko cechy lub niewielu cech (np. war
stwowania przekątnego o dużej skali, orientacji otoczaków i maksymal
nej średnicy ziarna), a stanowiska pomiarowe rozmieszczone są stosun
kowo rzadko, lecz wybrane w taki sposób, by możliwie równomiernie
pokrywały obszar występowania i pionowy profil badanego nagromadze
nia osadów. W, studiach regionalnych przydatne są przede wszystkim
takie cechy, których lokalna zmienność jest niewielka.
Z punktu widzenia skali zmienności rozmaite struktury kierunkowe występujące
w osadach danego środowiska tworzą zwykle system hierarchiczny. Na przykład w osa
dach rzecznych największą zmienność kierunków wykazuje z reguły warstwowanie
przekątne o małej skali, a mniejszą warstwowanie przekątne o dużej skali (por. ryc.
12-20). W przypadku warstwowania przekątnego rynnowego o dużej skali dogodniej jest
mierzyć kierunek osi rynien (jeżeli tylko charakter odsłonięć na to pozwala) niż kie
runki maksymalnego upadu lamin przekątnych.
Pomiary każdej z uwzględnianych cech są przeprowadzane i zesta
wiane oddzielnie w poszczególnych stanowiskach pomiarowych.
Przeprowadzone pomiary danej cechy, np. orientacji struktur sedy
mentacyjnych określonego typu, są zawsze ograniczone ilościowo; ze
statystycznego punktu widzenia są one jedynie próbkami wziętymi
z całej populacji tego typu struktur występujących w badanych osa
dach. Wynika stąd potrzeba odpowiedniego opróbowania, statystycz
nej analizy uzyskanych danych pomiarowych i oceny istotności uzyska
nych wyników.
Podczas wykonywania pomiarów należy zatem zmierzać do możli
wie obiektywnego doboru mierzonych obiektów, aby spełnić warunek
reprezentatywności próbek. W praktyce nie da się jednak wykluczyć,
że w danej serii pomiarów dobór przeprowadzony został z pewną dozą
subiektywizmu i odbiega od statystycznego doboru losowego.
542
ANALIZA PALEOPRĄDÓW
Na etapie dokonywania pomiarów wyłania się też kwestia optymal
nej ich ilości, tj. takiej, przy której ustala się charakterystyczny rozkład
kierunków i dalsze zwiększanie ilości pomiarów nie prowadzi do istot
nych zmian w tym rozkładzie. Określenie optymalnej ilości pomiarów
wymaga przeprowadzenia próbnego zestawienia wyników, bądź też opar
cia się na wcześniejszych doświadczeniach własnych lub innych bada
czy. Ogólną regułą jest, że im mniejsza jest zmienność wartości danej
cechy, tym mniejsza jest optymalna liczba pomiarów. W praktyce dąży
się do niewielkiego przekraczania tej ilości, Niejednokrotnie jednak do-
konanie pożądanej ilości pomiarów nie jest możliwe ze względu na cha
rakter odsłonięć lub ubóstwo struktur kierunkowych i innych cech przy
datnych do analizy. W takich przypadkach uzyskane dane muszą być
traktowane z odpowiednio dużą dozą ostrożności.
ANALIZA STATYSTYCZNA WYNIKÓW POMIARÓW
W skałach osadowych, tektonicznie wyruszonych z pierwotnego położe
nia (przyjmowanego zwykle z wystarczającą dokładnością jako pozio
me), obserwowana orientacja składników ziarnowych osadu i struktur
sedymentacyjnych jest zmieniona w stosunku do pierwotnej orientacji.
Dlatego też wyniki pomiarów orientacji wymagają odpowiedniego prze
tworzenia, celem usunięcia wpływu tektonicznej deformacji. Przeprowa
dza się to metodami stosowanymi powszechnie w geologii struktural
nej, przeważnie za pomocą siatki Schmidta. W polskiej literaturze me
tody te omówione są najobszerniej przez Koziara (1976).
Wartości pomiarów cech kierunkowych mają na płaszczyźnie po
ziomej różny zakres: w przypadku cech linijnych obejmuje on pół okrę
gu koła (0—180°), zaś w przypadku cech azymutowych pełny okrąg koła.
(0—360°).
ANALIZA
STATYSTYCZNA
543
Pierwszym etapem analizy statystycznej jest sporządzanie tabeli (sze
regu rozdzielczego) pomiarów kierunków z danego stanowiska. W ta
beli pomiary grupowane są w przedziały (klasy). Szerokość przedziałów
dobrana jest w zależności od dokładności pomiarów, ich ilości i celu
badań; zazwyczaj stosowane są przedziały obejmujące 30°. Z kolei obli
czany jest procent ilości pomiarów w każdym przedziale w odniesieniu
do sumy pomiarów ujętych w tabeli. Uzyskane wyniki mogą być przed
stawione graficznie w postaci zwykłego histogramu (ryc. 13-1A), z re
guły jednak stosuje się w tym
celu
formę histogramu kołowego, tj. dia
gramu rozetowego (ryc. 13-1B). Diagram rozetowy nazywany jest
po-
tocznie różą kierunków. Wydaje się jednak, że ten ostatni termin wi
nien być stosowany jako synonim diagramu promienistego (por. ryc.
13-2B i ryc. 13-4), na którym przedstawione są poszczególne, niepogru-
powane wyniki pomiarów cech kierunkowych. Diagram promienisty sto
suje się w przypadku, gdy ilość pomiarów dokonanych w danym stano-
Rycina 13-2.
Pomiary kierunku paleoprądów
na podstawie warstwowania
przekątnego (A), promienisty
diagram kierunków (B) i wy
znaczanie wektora wypadkowe-
go (C)
Zarówno tabela, jak i jej obraz graficzny, pozwalają na określenie
przedziału lub przedziałów modalnych (tj. grupujących największy pro
cent ilości pomiarów). Rozmieszczenie tych przedziałów decyduje o ty
pie układu por. ryc. 13-6).
Średni kierunek paleoprądów wyznacza suma wektorowa pomiarów
orientacji struktur kierunkowych. Wektor wypadkowy może być wyzna
czony graficznie, a jego azymut bezpośrednio odczytany (ryc. 13-2C);
przy tego rodzaju konstrukcji poszczególnym pomiarom odpowiadają
wektory o długości jednostkowej. Wielkość (długość) wektora wypadko
wego, wyrażona w procentach w stosunku do sumy długości wektorów
składowych, jest miarą zwartości kierunków paleoprądów:
zanotowane.pl doc.pisz.pl pdf.pisz.pl hannaeva.xlx.pl
ANALIZA PALEOPRĄDÓW
Analiza paleoprądów ma na celu odtworzenie kierunków prądów, z któ
rymi związana była sedymentacja badanych osadów. W skali lokalnej
analiza ta dostarcza ważnych przesłanek do wniosków na temat mecha
nizmu i warunków depózycji, zaś w skali regionalnej umożliwia wyzna
czenie głównych kierunków transportu materiału klastycznego w obrę
bie basenu sedymentacyjnego. W tym drugim, regionalnym aspekcie ana
liza paleoprądów nazywana jest także
analizą paleotransportu.
Wyzna
czenie głównych kierunków transportu pozwala na określenie kierunku
nachylenia paleoskłonu, stwierdzenie zależności między tym kierunkiem
a kierunkiem zmian facjalnych oraz kształtem i orientacją litosomów,
a także dostarcza sugestii odnośnie położenia obszarów źródłowych ma
teriału klastycznego.
Rozpoznanie kierunków paleotransportu jest z kolei ważnym elementem
analizy
basenu sedymentacyjnego,
której celem jest syntetyczna rekonstrukcja rozwoju basenu
w czasie i przestrzeni. Analiza basenu sedymentacyjnego zmierza do określenia rozmia
rów, kształtu i czasu trwania basenu, rodzaju i rozmieszczenia osadów wypełniających
basen i warunków ich akumulacji, położenia i cech obszarów źródłowych, paleogeogra-
fii basenu i jego otoczenia, kolejnych etapów wypełniania basenu, wpływu procesów
diastroficznych na rozwój basenu, a także do określenia tektonicznego typu basenu.
Analiza basenu sedymentacyjnego ma charakter złożony; stosowane są w niej metody
i wykorzystywane dane z różnych dziedzin nauk geologicznych. Przeważnie jednym z re
zultatów tej analizy jest sformułowanie modelu danego basenu; taki model w sposób
wysublimowany ujmuje najważniejsze cechy rozwoju basenu.
METODYKA POMIARÓW
W analizie paleotransportu wykorzystywane są przede wszystkim dwie
grupy cech osadów — cechy kierunkowe i skalarne (tab.
13-1). Cechy
540
ANALIZA PALEOPRĄDÓW
Tabela 13-1. Ważniejsze cechy kierunkowe i skalarne przydatne do analizy paleoprą
dów
A. Cechy linijne:
lineacja oddzielnościowa
smugi prądowe
ślady wleczenia
ślady poślizgów
orientacja długich osi ziarn
grzbiety i bruzdy prądowe
kanały erozyjne i rozmycia wewnątrzławicowe
rysy lodowcowe
B. Cechy azymutowe:
warstwowanie przekątne
imbrykacja ziarn
cienie prądowe
jamki wirowe
ślady opływania
ślady strzałkowe
zadziory uderzeniowe
ślady poślizgów ze zmarszczką czołową
ślady wleczenia z zakończeniem
prądowe riplemarki asymetryczne
C. Gradienty cech skalarnych
(rozpatrywane regionalnie):
gradient wielkości ziarna
gradient miąższości ławic
gradient ilości materiału gruboklastycznego (żwirowego
i
piaszczystego)
kierunkowe
dostarczają bezpośrednio informacji o kierunku prądu; część
z nich pozwala zmierzyć jedynie orientację linii prądu (cechy linijne),
część zaś zmierzyć kierunek zwrotu ruchu prądu (cechy azymutowe).
Znaczenie cech kierunkowych ma wiele struktur sedymentacyjnych. Ta
kie struktury określane są łącznie mianem struktur kierunkowych.
Podobne znaczenie mają też niektóre formy rzeźby podłoża bada
nych osadów, np. barańce, rysy lodowcowe, wcięte w podłoże koryta
erozyjne itp.
Cechy skalarne
charakteryzuje ich wielkość. Przykładem cechy
skalarnej jest wielkość ziarn materiału klastycznego. Wielkości cech
skalarnych rozpatrywane w poszczególnych stanowiskach pomiarowych
nie dają informacji kierunkowych, iednak ich kartograficzne zestawie
nie w postaci odpowiedniej mapy pozwala na określenie kierunku naj
większej zmienności, czyli gradientu danej cechy.
Znacznie rzadziej wykorzystywane są
cechy jakościowe,
tj. takie,
które rozpatruje się z punktu widzenia obecności lub braku danego zja-
METODYKA
POMIARÓW
541
wiska. Przykładem może byó obecność w osadach morenowych takich
eratyków, które reprezentują specyficzny typ skały występującej na
określonym obszarze źródłowym. Kartograficzny obraz rozmieszczenia
tych eratyków pozwala na wyznaczenie kierunku przesuwania
się lą-
dolodu.
Ogólnie rzecz biorąc najbardziej przydatne są takie cechy, które
obserwowane są pospolicie w badanych osadach, a przy tym względnie
równomiernie rozmieszczone. Dobór cech i metodyka pomiarów zależą
jednak od założonego celu studiów, rodzaju osadów i możliwości doko
nywania pomiarów. W studiach zmierzających przede wszystkim do po
znania kierunków lokalnych prądów deponujących materiał osadowy
i interpretacji środowiska sedymentacyjnego, pomiary dotyczą zazwyczaj
wielu różnych struktur kierunkowych, zaś stanowiska pomiarowe, w któ
rych dokonuje się serii pomiarów struktur określonego rodzaju, rozmie
szczone są odpowiednio gęsto. W studiach, których celem jest przede
wszystkim rozpoznanie generalnego kierunku transportu, podstawą ana
lizy są zwykle pomiary jednej tylko cechy lub niewielu cech (np. war
stwowania przekątnego o dużej skali, orientacji otoczaków i maksymal
nej średnicy ziarna), a stanowiska pomiarowe rozmieszczone są stosun
kowo rzadko, lecz wybrane w taki sposób, by możliwie równomiernie
pokrywały obszar występowania i pionowy profil badanego nagromadze
nia osadów. W, studiach regionalnych przydatne są przede wszystkim
takie cechy, których lokalna zmienność jest niewielka.
Z punktu widzenia skali zmienności rozmaite struktury kierunkowe występujące
w osadach danego środowiska tworzą zwykle system hierarchiczny. Na przykład w osa
dach rzecznych największą zmienność kierunków wykazuje z reguły warstwowanie
przekątne o małej skali, a mniejszą warstwowanie przekątne o dużej skali (por. ryc.
12-20). W przypadku warstwowania przekątnego rynnowego o dużej skali dogodniej jest
mierzyć kierunek osi rynien (jeżeli tylko charakter odsłonięć na to pozwala) niż kie
runki maksymalnego upadu lamin przekątnych.
Pomiary każdej z uwzględnianych cech są przeprowadzane i zesta
wiane oddzielnie w poszczególnych stanowiskach pomiarowych.
Przeprowadzone pomiary danej cechy, np. orientacji struktur sedy
mentacyjnych określonego typu, są zawsze ograniczone ilościowo; ze
statystycznego punktu widzenia są one jedynie próbkami wziętymi
z całej populacji tego typu struktur występujących w badanych osa
dach. Wynika stąd potrzeba odpowiedniego opróbowania, statystycz
nej analizy uzyskanych danych pomiarowych i oceny istotności uzyska
nych wyników.
Podczas wykonywania pomiarów należy zatem zmierzać do możli
wie obiektywnego doboru mierzonych obiektów, aby spełnić warunek
reprezentatywności próbek. W praktyce nie da się jednak wykluczyć,
że w danej serii pomiarów dobór przeprowadzony został z pewną dozą
subiektywizmu i odbiega od statystycznego doboru losowego.
542
ANALIZA PALEOPRĄDÓW
Na etapie dokonywania pomiarów wyłania się też kwestia optymal
nej ich ilości, tj. takiej, przy której ustala się charakterystyczny rozkład
kierunków i dalsze zwiększanie ilości pomiarów nie prowadzi do istot
nych zmian w tym rozkładzie. Określenie optymalnej ilości pomiarów
wymaga przeprowadzenia próbnego zestawienia wyników, bądź też opar
cia się na wcześniejszych doświadczeniach własnych lub innych bada
czy. Ogólną regułą jest, że im mniejsza jest zmienność wartości danej
cechy, tym mniejsza jest optymalna liczba pomiarów. W praktyce dąży
się do niewielkiego przekraczania tej ilości, Niejednokrotnie jednak do-
konanie pożądanej ilości pomiarów nie jest możliwe ze względu na cha
rakter odsłonięć lub ubóstwo struktur kierunkowych i innych cech przy
datnych do analizy. W takich przypadkach uzyskane dane muszą być
traktowane z odpowiednio dużą dozą ostrożności.
ANALIZA STATYSTYCZNA WYNIKÓW POMIARÓW
W skałach osadowych, tektonicznie wyruszonych z pierwotnego położe
nia (przyjmowanego zwykle z wystarczającą dokładnością jako pozio
me), obserwowana orientacja składników ziarnowych osadu i struktur
sedymentacyjnych jest zmieniona w stosunku do pierwotnej orientacji.
Dlatego też wyniki pomiarów orientacji wymagają odpowiedniego prze
tworzenia, celem usunięcia wpływu tektonicznej deformacji. Przeprowa
dza się to metodami stosowanymi powszechnie w geologii struktural
nej, przeważnie za pomocą siatki Schmidta. W polskiej literaturze me
tody te omówione są najobszerniej przez Koziara (1976).
Wartości pomiarów cech kierunkowych mają na płaszczyźnie po
ziomej różny zakres: w przypadku cech linijnych obejmuje on pół okrę
gu koła (0—180°), zaś w przypadku cech azymutowych pełny okrąg koła.
(0—360°).
ANALIZA
STATYSTYCZNA
543
Pierwszym etapem analizy statystycznej jest sporządzanie tabeli (sze
regu rozdzielczego) pomiarów kierunków z danego stanowiska. W ta
beli pomiary grupowane są w przedziały (klasy). Szerokość przedziałów
dobrana jest w zależności od dokładności pomiarów, ich ilości i celu
badań; zazwyczaj stosowane są przedziały obejmujące 30°. Z kolei obli
czany jest procent ilości pomiarów w każdym przedziale w odniesieniu
do sumy pomiarów ujętych w tabeli. Uzyskane wyniki mogą być przed
stawione graficznie w postaci zwykłego histogramu (ryc. 13-1A), z re
guły jednak stosuje się w tym
celu
formę histogramu kołowego, tj. dia
gramu rozetowego (ryc. 13-1B). Diagram rozetowy nazywany jest
po-
tocznie różą kierunków. Wydaje się jednak, że ten ostatni termin wi
nien być stosowany jako synonim diagramu promienistego (por. ryc.
13-2B i ryc. 13-4), na którym przedstawione są poszczególne, niepogru-
powane wyniki pomiarów cech kierunkowych. Diagram promienisty sto
suje się w przypadku, gdy ilość pomiarów dokonanych w danym stano-
Rycina 13-2.
Pomiary kierunku paleoprądów
na podstawie warstwowania
przekątnego (A), promienisty
diagram kierunków (B) i wy
znaczanie wektora wypadkowe-
go (C)
Zarówno tabela, jak i jej obraz graficzny, pozwalają na określenie
przedziału lub przedziałów modalnych (tj. grupujących największy pro
cent ilości pomiarów). Rozmieszczenie tych przedziałów decyduje o ty
pie układu por. ryc. 13-6).
Średni kierunek paleoprądów wyznacza suma wektorowa pomiarów
orientacji struktur kierunkowych. Wektor wypadkowy może być wyzna
czony graficznie, a jego azymut bezpośrednio odczytany (ryc. 13-2C);
przy tego rodzaju konstrukcji poszczególnym pomiarom odpowiadają
wektory o długości jednostkowej. Wielkość (długość) wektora wypadko
wego, wyrażona w procentach w stosunku do sumy długości wektorów
składowych, jest miarą zwartości kierunków paleoprądów: