Введение
Структура, указывающая на верх, критерий определения ориентации или геопетальный индикатор – это характерное свойство, наблюдаемое в осадочной или вулканической породе, или серии пород, позволяющее установить, сохранилась ли исходная ориентация (то есть положение, в котором они были первоначально отложены, также известное как "стратиграфический верх" или "увеличение возраста вверх") или же они были перевернуты последующими деформациями. Этот метод особенно важен в районах, подверженных надвигам, и там, где отсутствуют другие признаки относительного возраста слоев в серии, например, в докембрии, где окаменелости встречаются редко. Первоначальное определение было дано Бруно Сандером в 1936 году и переведено с немецкого на английский в 1951 году: Геопетальные структуры – все широко распространенные пространственные характеристики структуры, позволяющие определить соотношение "верха" и "низа" в момент образования породы, называются геопетальными структурами. Эти структуры включают механические и химические внутренние отложения, зерна на границе раздела, перекрестную слоистость и т.д.
Примеры
Ясные угловые несоответствия предоставляют однозначные доказательства относительного возраста двух осадочных последовательностей. Крестовая слоистость (также известная как перекрестная стратификация) – эти структуры распространены в породах, образованных действием ветра или водных течений, а также в некоторых вулканокластических породах. Незначительные эрозионные события в процессе общей аккумуляции приводят к мелкомасштабным угловым несоответствиям. Крос-беды можно использовать тремя способами:
Ложбины косослоистых структур, в которых вогнутая часть ложбины направлена вверх. Касательная (концевая) часть крос-беда всегда находится в основании. Многие крос-беды наслаиваются друг на друга, и усечение всегда происходит вверх по разрезу. Градационная слоистость – в определенных типах кластических осадочных пород размер зерен или обломков систематически изменяется от основания слоя к его верху. В нормально градированном слое размер зерен или обломков наибольший у основания, и считается, что слой измельчается вверх. Слои, отложенные потоками высокой плотности, такие как турбидиты, обычно демонстрируют нормальную градацию. Обратная градация или увеличение размера зерен вверх характерна для некоторых аллювиальных веерных отложений, поэтому важно понимать обстановку осадконакопления, прежде чем использовать этот конкретный критерий. Многие слои, отложенные потоками высокой плотности, такие как турбидиты, имеют эрозионные основания. Хотя в большинстве случаев отчетливое угловое несоответствие не формируется, в основании слоя образуются характерные структуры. Также присутствуют слепки борозд, желобки и следы орудий. Отпечатковые структуры – они формируются, когда слой с более высокой плотностью (например, песок) отлагается на слой с более низкой плотностью (например, глина). Характерные структуры включают языковидные структуры, которые поднимаются из-под лежащего слоя низкой плотности. Трещины высыхания – трещины в высушенном глинистом слое, например, на пересохшем дне озера или приливной отмели, часто заполняются вышележащим песчаным слоем. В поперечном сечении трещины высыхания обычно показывают профиль, в котором заполненные песчаные слои узкие внизу и шире вверху, напоминая V-образную форму. Волны – волны обычно закруглены у основания (в ложбине) и острые (или усеченные) у вершины (гребня). Нептуновы жилы – они образуются, когда верхняя часть слоя временно обнажается и развивается трещина в результате таких процессов, как сейсмическая активность или растворение карбонатов. Трещина заполняется либо в период обнажения современным материалом, возможно, переносимым ветром, либо при возобновлении осадконакопления тем же материалом, что и вышележащий слой. Шероховатые верхи и охлажденные основания лавовых потоков – базальтовые лавовые потоки часто имеют основания, которые демонстрируют признаки быстрого охлаждения при контакте с земной поверхностью, и обломанные, шероховатые верхи, вызванные продолжающимся течением частично затвердевшей лавы. Подушечные структуры в подводных лавовых потоках. Ископаемые следы – следы донных организмов, таких как Cruziana, U-образные ходы организмов-фильтраторов, таких как Diplocraterion, и следы корневых систем могут предоставить четкие доказательства направления вверх. Окаменелости в жизненном положении (например, кораллы, сочлененные морские лилии) могут указать на палео-направление вверх. Структура заполнения полостей (в некоторых текстах известная как геопетальная структура) – это полость или углубление в породе, частично заполненное осадком или минеральными отложениями, что указывает на первоначальную горизонтальность, которая может быть использована в качестве ориентира направления вверх и как точное измерение пост-осадочного наклона. Существует два основных примера:
Окаменелости – любая окаменелость, начинающаяся со значительной внутренней полости, может развивать такие структуры, как моллюски и брахиоподы. Первичное заполнение часто состоит из осадочных отложений, а оставшаяся часть заполнена кальцитом, что создает четкую геопетальную структуру. Везикулы – многие лавы имеют везикулярную структуру в верхней части потока. Эти везикулы часто заполняются минералами (особенно цеолитами) и/или продуктами выветривания из лавы, образуя амигдалоидальную текстуру. Некоторые двухфазные амигдалы, например, когда минерал вырос в везикуле, которая была частично заполнена жидкостью, влияющей на форму минерала (например, опал против кальцедона), могут использоваться в качестве геопетальных структур.
Troughs of trough cross beds, in which the concave part of the trough points up. The tangential (end) part of the cross bed is always on the bottom of the cross bed. Many cross beds are stacked, and truncation always happens up section. Graded bedding In certain types of clastic sedimentary rock, the grain or clast size varies systematically from the base of the bed to its top. In a normally graded bed the grain or clast size is largest at the base and the bed is said to fine upwards. Beds deposited by density underflows such as turbidites typically show normal grading. Reverse grading or coarsening upwards is a characteristic of some alluvial fan deposits, so it is important to understand the depositional environment before using this particular criterion. Sole markings Many beds deposited by density underflows, such as turbidites, have erosional bases. Although there is no clear angular uncomformity developed in most cases, there are characteristic structures formed at the base of the bed. Also includes are flute casts, grooves, and tool marks. Load casts These are formed when a higher density layer (e. g. a sand) is deposited on a lower density layer (e. g. a mud). Characteristic structures include flame structures that are forced up from the underlying low density layer. Mudcracks Cracks in a desiccated mud layer, such as found on a dried out lake bed or tidal flat, are often filled by an overlying sand layer. Mudcracks in cross section typically show a profile in which the filled sand layers are narrow at the bottom and wider at the top resembling a V shape. Ripple marks Ripples are typically rounded at the base (trough) and sharp (or truncated) at the top (crest). Neptunian dykes These are formed when the top of a bed is temporarily exposed and a fissure develops by processes such as earthquake activity or solution of carbonates. The fissure becomes filled either during the period of exposure by contemporaneous, possibly wind blown material, or when deposition resumes, by the same material as the overlying bed. Rubbly tops and chilled bases of lava flows Basaltic lava flows often have bases that show evidence of rapid cooling against the land surface and broken, rubbly tops caused by the continued flow of partially solidified lava. Pillow structures in subaqueous lava flows. Trace fossils The trails of bottom feeders such as Cruziana, u shaped burrows of suspension feeders such as Diplocraterion and traces of root systems can provide clear evidence of way up. Fossils in life position (e. g. coral, articulated crinoids) can give a paleo up direction. Void fill structure (known in some texts as simply a geopetal structure) is a void or cavity in a rock that has been part filled with sediments or mineral deposits, that indicates an initial horizontal that can be used as a way up structure and as a precise measure of post depositional tilting. There are two main examples of this:
Fossils Any fossil that starts with a significant internal cavity may develop such structures, like molluscs and brachiopods. The initial fill is often of sediments with the remaining part filled by calcite, giving a clear geopetal structure. Vesicles Many lavas are vesicular in the upper part of a flow. These vesicles are often infilled by minerals (especially zeolites) and/or weathering products from the lava to form an amygdaloidal texture. Some two phase amygdales, such as where a mineral has grown in a vesicle that was part filled by fluid affecting the mineral form (e. g. opal versus calcedony), can be used as geopetal structures.
Проблемы с терминами
В США, по-видимому, используется термин «геопетал», а в Великобритании – «структура, направленная вверх». В некоторых кругах термин «геопетальная структура» используется исключительно для описания заполнения пустот и больше ни для чего. Некоторые геологи не используют ни один из этих терминов и могут использовать другие, например, индикатор верхней границы.