Zgryźliwość kojarzy mi się z radością, która źle skończyła.

14
SEDYMENTACJA CYKLICZNA
Często spotykaną własnością utworów osadowych jest wielokrotne po­
wtarzanie się w profilach pionowych takich samych — lub przynajmniej
podobnych — zespołów litologicznych o uporządkowanym następstwie
cech facjalnych. Zjawisko to przyjęło się określać ogólnie mianem cy-
kliczności, a proces powstawania osadów wykazujących cykliczność —
mianem sedymentacji cyklicznej.
Cykliczność procesów sedymentacyjnych może przejawiać się w osa­
dach w bardzo różny sposób i z różną wyrazistością. Jest to przyczyną
znacznych trudności metodologicznych, potęgowanych przez bardzo sze-
, roki zakres zjawiska, duże rozbieżności terminologiczne oraz często nie­
wystarczająco dokładne sprecyzowanie pojęć. Niekiedy wiele nieporo­
zumień powoduje również brak wyraźnego rozgraniczenia między obser­
wacjami a ich interpretacją.
Kontrowersyjne jest już samo pojęcie cykliczności. Ogólnie rzecz biorąc, pod po­
jęciem cyklu rozumie się serię powiązanych przyczynowo zdarzeń, które wracają do
punktu wyjścia. Trywialnym przykładem jest cykl pór roku, związany z obiegiem Zie­
mi wokół Słońca. Jednak wiele wydzielanych „cykli sedymentacyjnych" w niewielkim
tylko stopniu odpowiada tej generalnej definicji. W związku z tym należałoby raczej
mówić o „sedymentacji powtarzalnej", który to termin w większości przypadków lepiej
oddaje istotę rzeczy. Ze względu jednak na szerokie rozpowszechnienie, pojęcia cykl
i sedymentacja cykliczna zostaną utrzymane w tej książce.
Rozbieżne są również opinie o roli, jaką w procesach sedymentacji
odgrywa cykliczność. Niektórzy autorowie reprezentują pogląd, że cy­
kliczność sedymentacji jest tak powszechna, iż nie można jej uważać za
szczególną cechę jakiegoś typu osadów. Inni stoją na stanowisku, że
wyjaśnienie mechanizmu sedymentacji cyklicznej jest niezbędne dla zro­
zumienia genezy osadów. Rozpowszechniony jest też pogląd, że
w analizie sedymentacji cyklicznej wpływ subiektywnego podejścia
metodycznego daje się odczuć szczególnie silnie (Zeller 1964).
554
SEDYMENTACJA CYKLICZNA
ZAKRES ANALIZY, TERMINOLOGIA
I METODY BADAŃ
Podstawową właściwością osadu wykazującego cykliczność jest powta­
rzalność określonego następstwa cech w pionowym profilu danej
jednostki litostratygraficznej (Duff & Walton 1962), a więc w ujęciu
sedymentologicznym — następstwa facji (rozumianych dość wąsko).
Przy takim ujęciu zagadnienia poza zakresem sedymentacji cyklicz­
nej pozostawia się z jednej-strony zmiany cech osadów wynikające z sa­
mego mechanizmu depozycji (jak np. laminację prądową, powtarzanie
się zestawów lamin itp.), z drugiej zaś długookresowe zmiany związane
ż
procesami diastroficznymi i wielkimi transgresjami morskimi, które
rozgrywają się w skali okresów geologicznych.
Punktem wyjścia dla analizy cykliczności jest obserwacja kolejności
występowania facji w profilu pionowym. Odcinek profilu, w którym za­
znacza się pojedyncze, uporządkowane następstwo jednej lub większej
ilości cech facjalnych, lub uporządkowane następstwo całkowicie róż­
nych facji, określa się jako
sekwencję.
Dobór kryteriów stanowiących podstawę do wydzielenia sekwencji
może być bardzo różny i uzależniony jest od celów analizy i rodzaju
analizowanych osadów. Tak więc przykładowo sekwencję może stano­
wić:
— zespół jednostek warstwowania, którego przewodnim motywem
jest zmieniająca się średnica ziarna materiału osadowego (w przy­
padku gradacji normalnej mówimy o
sekwencji frakcjonowanej pro­
stej,
w przypadku odwrotnym — o
sekwencji frakcjonowanej od­
wróconej);
— zespół ławic o tej samej litologii i zmieniającej się jednokie­
runkowo miąższości ławic — wzrastającej lub malejącej ku górze;
— zespół struktur sedymentacyjnych występujących w określonej
kolejności w następujących po sobie warstwach;
— zespół jednostek warstwowania wykazujących uporządkowane
zmiany składu mineralnego, zespołu faunistycznego itp.;
— określone następstwo powiązanych ze sobą genetycznie facji, np.
piaskowiec—mułowiec—margiel—wapień, będące wyrazem zmian środo­
wiska sedymentacyjnego.
W zależności od potrzeb mcgą być rozpatrywane sekwencje różne­
go rzędu, poczynając od sekwencji występujących w obrębie poszczegól­
nych ławic, poprzez sekwencje obejmujące kilka ławic i na sekwencjach
złożonych z sekwencji, czyli
megasekwencjach,
kończąc. Przykładem se­
kwencji najniższego rzędu są m.in. sekwencje struktur sedymentacyj­
nych w ławicach, kolejno wyższych rzędów — sekwencje facjalne, z któ­
rych każda facja reprezentowana jest przez odrębną ławicę i mega-
ZAKRES ANALIZY, TERMINOLOGIA
555
sekwencje złożone np. z sekwencji frakcjonowanych odwróconych, któ­
rych każda następna kończy się grubszym ziarnem niż poprzednia (ryc.
14-1).
Wydzielane sekwencje mogą obejmować wszystkie typy litologicz­
ne występujące w osadzie, bądź dotyczyć tylko jednego z nich. Przykła­
dem może być sekwencja miąższościowa ławic piaskowca, które są od­
dzielone od siebie różnej grubości pakietami innego osadu (ryc. 14-2).
W przypadku, gdy określona sekwencja powtarza się wielokrotnie
w profilu pionowym, stanowi ona jednostkę sedymentacji cyklicznej
i nazywana jest cyklem lub cyklotemem.
Niektórzy autorowie termin cykl stosują wyłącznie do następstwa procesów sedy­
mentacyjnych, natomiast mianem cyklotemu oznaczają osady powstałe w tych proce­
sach. W zasadzie terminy te mogą być jednak stosowane przemiennie, z tym, że termin
cykj może odnosić się zarówno do samych procesów, jak i do osadów, natomiast cyklo-
tem — tylko do osadów.
Innymi słowy cyklotem jest to pakiet osadów powstałych w jednym cyklu sedy­
mentacyjnym. Poszczególne człony cyklotemu stanowią zatem wyraz zachodzących
w czasie, kolejnych faz procesu powodującego cykliczność. Fazy te w różnych punktach
556
SEDYMENTACJA CYKLICZNA
basenu sedymentacyjnego mogą zaznaczać się różnymi osadami (facjami), co powoduje
wówczas znaczne lateralne zróżnicowanie w obrębie cyklotemu, przy zachowaniu na
całym obszarze jego występowania ogólnego trendu zmian pionowych. Analiza cyklicz-
ności osadów powinna więc — w przypadku, gdy jest to możliwe — dotyczyć zarówno
następstwa pionowego facji, jak i ich zmienności poziomej w obrębie poszczególnych
cyklotemów (Laporte & Imbrie 1964).
Cykle mogą być grupowane w hierarchiczne jednostki wyższych
rzędów (Jablokov
et al.
1961).
Taką jednostką
jest
m.in.
megacykl (mega-
cyklotem),
będący odpowiednikiem megasekwencji, rozumiany jako
,,cykl cykli" (ryc. 14
-1).
Praktyczna użyteczność innych używanych w li­
teraturze jednostek wyższego rzędu od cyklu, jest jednak niewielka
Następstwo facji w obrębie cyklu może być dwojakiego rodzaju.
Wyróżnia się
cykle symetryczne
typu
ABCBA/ABCBA/A...
i
cykle asy­
metryczne —
ABCD/ABCD/A...
W przypadku cykli symetrycznych gra­
nica cyklu przebiega w obrębie facji
A,
w przypadku cykli asymetrycz­
nych — w jej spągu. Cykle w pełni symetryczne są niezwykle rzadkie
w przyrodzie, a chcąc rygorystycznie przeprowadzić ich wydzielenie na­
leżałoby znaleźć kryteria pozwalające na rozróżnienie w facji
A
jej
części kończącej jeden cykl i części rozpoczynającej następny. Bez
takiego rozróżnienia symetryczne następstwo facji:
ABCBABCBABC...
rozpada się na dwa różne cykle:
ABCBA/BCB/ABCBA/B...,
co wskazuje,
że symetria ma tu jedynie charakter formalny (Dembowski & Un-
rug 1970).
Cykle asymetryczne występują natomiast powszechnie, a ich roz­
maitość jest bardzo duża. Najprostszy taki cykl składa
się
tylko z dwóch,
powtarzających elementów:
AB/AB/AB/...
i niekiedy bywa określany ja­
ko
rytm.
Naprzemianległe występowanie dwu facji (np. piaskowiec/mu-
łowiec lub wapień/margiel itp.) jest jednak zjawiskiem na tyle banalnym,
że o ile nie towarzyszą mu inne prawidłowości (stała miąższość elemen­
tów
A
i
B,
regularny układ struktur sedymentacyjnych, regularne po­
wtarzanie się w czasie itp.) powinno być raczej wyłączone z rozważań
nad sedymentacją cykliczną. W przeciwnym bowiem przypadku pojęcie
to stałoby się tak szerokie, że jego wyodrębnienie nie miałoby większe­
go znaczenia praktycznego.
Podział na cykle w profilu, w którym występują powtarzające się
facje może być przeprowadzony w bardzo różny sposób. Stąd też pod­
stawowe znaczenie ma dobór kryteriów tego podziału. Musi on być każ­
dorazowo jasno i ściśle określony i podporządkowany celowi analizy,
który wynika z przyjętej hipotezy roboczej.
W przypadku cykli opartych o następstwo facjalne, początek cyklu
stanowi zazwyczaj facja, lub cecha facjalna, która może zostać jedno­
znacznie zinterpretowana pod względem genetycznym. Tak więc grani­
cami cyklu mogą być: spągowe powierzchnie charakterystycznej facji,
ZAKRES
ANALIZY,
TERMINOLOGIA
powtarzającej się kilkakrotnie w profilu, rozległe powierzchnie erozyjne,
powierzchnie bruku korytowego, powierzchnie twardego dna, poziomy
fosforytowe, dolne powierzchnie skondensowanych poziomów biostraty-
graficznych itp. Wybór powierzchni granicznych bywa niekiedy całko­
wicie umowny. Na przykład niektórzy badacze analizując profile utwo­
rów węglonośnych przyjmują za granicę cyklu spągowe powierzchnie
pokładów węgla, reprezentujące początek sedymentacji fitogenicznych,
inni na erozyjne powierzchnie występujące często w spągu ławic pia­
skowców.
Duża ilość zmiennych niezależnych oddziałujących na przebieg se­
dymentacji powoduje, że w większości serii osadowych powtarzalność
cykli nie jest zupełna i cykle, w pewnym zakresie, różnią się między
sobą.
Różnice te mogą polegać z jednej strony na braku w niektórych cy­
klach pewnych elementów, spowodowanych np. erozją lub niekomplet­
nym rozwojem procesu powodującego cykliczność, albo pojawieniem się
dodatkowego elementu (elementów) w innych. W takim przypadku wyła­
nia się problem wyboru cyklu najpełniej reprezentującego przebieg zja­
wisk w środowisku sedymentacyjnym. Można tego dokonać za pomocą
metod matematycznych, posługując się pojęciem cyklu (sekwencji) mo-
dalnego lub cyklu modelowego (Duff & Walton 1962). Cykl modainy jest
to cykl, który najczęściej występuje w badanym profilu i tym samym
odzwierciedla najczęściej powtarzającą się kolejność zdarzeń w miejscu
depozycji. W przypadku, gdy w badanym profilu występuje jeden cykl,
który wyraźnie ilościowo dominuje nad pozostałymi, jest on z definicji
cyklem modalnym i może stanowić podstawę do wyciągania wniosków
interpretacyjnych. Często jednak przewaga cyklu modalnego jest nie­
znaczna lub występuje kilka różnych cykli pretendujących do miana
modalnych. W takim przypadku należy uciec się do metod matematycz­
nych, celem stwierdzenia, czy rzeczywiście mamy do czynienia z sedy­
mentacją cykliczną, czy tylko z mniej lub bardziej przypadkowym zbio­
rem różnych sekwencji. Przegląd stosowanych w tym celu metod podaje
Schwarzacher (1975).
Cykl modelowy natomiast jest cyklem interpretacyjnym, który ma
służyć jako wzorzec ogólnego trendu zmian facjalnych zachodzących
podczas procesu sedymentacji. Weźmy następujący przykład: osady,
w których dominuje cykl
ABC
(cykl modalny) zawierają rzadko poja­
wiającą się fację X, która, o ile jest obecna, występuje z reguły między
facjami
B
i C. W takim przypadku można więc przyjąć, że facja X, mi­
mo rzadkości swego występowania, jest przyczynowo związana z pro­
cesem (procesami), prowadzącymi do powstania cyklu
ABC.
Uwzględnia­
jąc więc istnienie facji X, cykl modelowy dla tego procesu będzie miał
postać
ABXC.
W bardziej skomplikowanych przypadkach cykle modelo­
we konstruuje się za pomocą metody łańcuchów Markowa. Przykład ta-
  • zanotowane.pl
  • doc.pisz.pl
  • pdf.pisz.pl
  • hannaeva.xlx.pl