Последовательность Бума: описание структуры осадочных пород, формирующихся в результате турбидных потоков. 5 слоёв (A-E) и их характеристики. Геология.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Набор структур в осадочных отложениях или осадочных породах
Set of structures in sediments or sedimentary rocks
Последовательность Бумы (в честь Арнольда Бумы, 1932–2011) описывает классический набор осадочных структур в турбидитах, отложенных турбулентными потоками на дне озер, океанов и рек.
The Bouma sequence (after Arnold Bouma, 1932–2011) describes a classic set of sedimentary structures in turbidite beds deposited by turbidity currents at the bottoms of lakes, oceans and rivers.
Описание
Последовательность Бумы конкретно описывает идеальную вертикальную последовательность структур, отложенных малоплотными (т.е. с низкой концентрацией песка, мелкозернистыми) турбидными потоками. Существует альтернативная схема классификации, обычно называемая последовательностью Лоу, для идеальной вертикальной последовательности структур, отложенных высокоплотными потоками. Последовательность Бумы разделена на 5 различных слоев, обозначенных буквами от А до Е, где А находится в основании, а Е – наверху. Каждый слой, описанный Бумой, характеризуется определенным набором осадочных структур и определенной литологией (см. ниже), при этом слои в целом становятся мельчезернистыми от основания к верху. Большинство турбидитов, встречающихся в природе, имеют неполные последовательности, но полная последовательность состоит из следующих слоев:
The Bouma sequence specifically describes the ideal vertical succession of structures deposited by low density (i. e., low sand concentration, fine grained) turbidity currents. An alternate classification scheme that is generally called the Lowe sequence exists for the ideal vertical sequence of structures deposited by high density flows. The Bouma sequence is divided into 5 distinct layers labelled A through E, with A being at the bottom and E being at the top. Each layer described by Bouma has a specific set of sedimentary structures and a specific lithology (see below), with the layers overall getting finer grained from bottom to top. Most turbidites found in nature have incomplete sequences, but a complete sequence consists of the following layers:
E: Массивный, неслоистый алеврит, иногда с признаками следов жизнедеятельности (т.е. биотурбации). Слой Bouma E часто отсутствует или трудно отличим от слоя Bouma D, расположенного ниже. D: Параллельно-слоистый алеврит. C: Волнисто-слоистый мелкозернистый песчаник. Часто волнистая слоистость деформируется в конволютную слоистость и пламенные структуры. B: Пластинчато-слоистый мелко- и среднезернистый песчаник. В основании Bouma B часто встречаются признаки, известные как отпечатки подошвы, такие как канавки флюта, бороздовые отпечатки и линии расслоения. A: Массивный или нормально градированный, мелко- и крупнозернистый песчаник, часто с галькой и/или обломками сланца у основания. Могут присутствовать блюдчатые структуры. Основание песчаника, ниже A, иногда размыто в нижележащие слои.
E: Massive, ungraded mudstone, sometimes with evidence of trace fossils (i. e., bioturbation). The Bouma E layer is often missing, or difficult to differentiate from the Bouma D layer below. D: Parallel laminated siltstone. C: Ripple laminated fine grained sandstone. Often the ripple laminations are deformed into convolute laminations and flame structures. B: Planar laminated fine to medium grained sandstone. The base of Bouma B often has features known as sole markings, such as flute casts, groove casts and parting lineation. A: Massive to normally graded, fine to coarse grained sandstone, often with pebbles and/or rip up clasts of shale near the base. Dish structures may be present. The base of the sandstone, below A, is sometimes eroded into underlying strata.
Процессы
Последовательность Бумы отлагается при угасании потока, когда турбидные течения движутся вниз по склону. Иными словами, потоки постоянно теряют энергию, реагируя на изменения уклона поверхности, по которой они движутся, и/или при переходе от заключенного в русло к несвязанному потоку, когда они выходят из русла и расходятся. Всплески и/или гидравлические прыжки, вызванные изменениями уклона, могут кратковременно активизировать потоки, увеличивая их энергию, но в конечном итоге энергия уменьшается по мере удаления потоков от их источника. Когда энергия в потоке максимальна, он способен переносить максимальное количество осадка и самые крупные зерна, но по мере уменьшения энергии несущая способность снижается, и более крупные зерна быстро оседают, иногда почти мгновенно. Высокоэнергетические потоки также могут размывать нижележащие слои, внедряя новый материал в поток, что приводит к снижению его энергии. Потоки в руслах также могут подвергаться отрыву потока, при котором верхняя часть потока, где концентрируются более мелкие зерна, отделяется и перемещается над краем русла, оставляя нижнюю часть потока, где накапливаются более крупные зерна, в русле. В конечном итоге остаются только частицы глины, взвешенные в неподвижной водной колонне практически без течения. По мере движения потоков вниз по склону происходят следующие процессы, формирующие слои последовательности Бумы. Bouma E – последний отложенный слой, образующийся в результате оседания взвеси при практически полном отсутствии течения. Глина обычно остается во взвешенном состоянии до тех пор, пока не изменятся химические свойства воды, что позволит глине флокулировать и оседать. Поскольку слой Bouma E, если он вообще откладывается, легко размывается последующими турбидными течениями, он часто отсутствует. Bouma D отлагается при наличии слабого течения, при этом незначительные изменения энергии течения приводят к чередующемуся осаждению ламинаций более крупных и более мелких зерен ила. Bouma C отлагается в условиях нижнего режима течения, когда энергии достаточно для переноса мелкого песка путем соляции, при которой зерна подпрыгивают и отскакивают по поверхности под потоком. По мере осаждения зерен развиваются текучие риппели, при достаточно высокой скорости осаждения – восходящие риппели. Если на риппельные слои воздействует сдвиг, вызванный землетрясением и/или вышележащим турбидитом/турбидным течением, риппельные ламинации могут деформироваться в складчатые ламинации и языковые структуры. Bouma B отлагается в условиях верхнего режима течения, когда энергии достаточно для переноса песчинок посредством тракции, при которой они скользят и катятся по поверхности под потоком. Энергия течения такова, что на подошве под потоком могут формироваться следы подошвы, такие как бороздчатые отливки, флютовые отливки и линии расслоения, которые сохраняются в виде форм и отливок на нижней стороне слоя Bouma B. Bouma A – первый отложенный слой потоком, при условии, что поток обладает достаточной энергией. В противном случае первым отложенным слоем будет Bouma B, C или D. Bouma A отлагается, когда энергия потока достаточно высока, чтобы турбулентность жидкости удерживала самые крупные зерна во взвешенном состоянии. Когда энергия падает ниже критического уровня, зерна, как правило, оседают одновременно, образуя массивный слой. Если энергия потока падает более медленно, то крупные зерна могут оседать первыми, оставляя мелкие зерна во взвешенном состоянии. Это приводит к градации по крупности хвоста, то есть к бимодальному распределению размеров зерен, при котором крупные зерна постепенно уменьшаются к верхней части слоя, а более мелкие зерна распределены случайным образом между крупными зернами (то есть размеры более мелких зерен не сортируются). По мере осаждения зерен вода, вытесненная уплотнением зерен, может подниматься вверх, образуя блюдцевидные структуры. Кроме того, эрозия может происходить у основания потока, вырывая сланцы из нижележащего слоя, так что обломки сланцев включаются в основание слоя Bouma A. Если обломки обладают некоторой плавучестью, они могут образовать слой на некотором расстоянии над основанием Bouma A.
The Bouma sequence is deposited during waning flow as turbidity currents move downslope. In other words, flows steadily lose energy as they react to changes in the slope of the surface over which they travel, and/or as flows move from being confined within a channel to unconfined when they exit the channel and spread out. Surges and/or hydraulic jumps caused by changes in slope can reinvigorate flows briefly to increase flow energy, but ultimately energy decreases as flows move away from their points of origin. When energy within a flow is highest, it can carry the maximum amount of sediment and the largest grain sizes, but as energy decreases, the carrying capacity reduces, and the coarsest grains quickly settle out, sometimes almost instantaneously. High energy flows may also erode into underlying beds, thereby incorporating new material into the flow, which will tend to decrease flow energy. Flows in channels can also undergo flow stripping, in which the upper part of the flow, where the finer grains tend to concentrate, separates and travels out over the top of the channel, leaving the lower part of the flow, where the coarser grains accumulate, within the channel. Ultimately, only clay particles remain, suspended in a stagnant water column with essentially no current movement. As flows move downslope the following processes take place to create the layers of the Bouma sequence. Bouma E is the last layer deposited. It results from suspension settling where essentially no current exists. Clays generally remain suspended until the water chemistry changes and allows the clays to flocculate and settle out. Because the Bouma E layer, if deposited at all, is easily eroded by subsequent turbidity currents, it is often not present. Bouma D is deposited by suspension settling where a slight current exists. Subtle changes in current energy causes alternating laminations of coarser and finer grains of silt to settle out. Bouma C is deposited under lower flow regime conditions where there is enough energy for the flow to carry fine sand by saltation, wherein grains hop and bounce across the surface beneath the flow. As grains settle out, current ripples develop, with climbing ripples developing if sedimentation rates are high enough. If shear is imposed on the ripple beds by an earthquake and/or by an overlying turbidite/turbidity current, the ripple laminations can be deformed into convolute laminations and flame structures. Bouma B is deposited under upper flow regime conditions where energy is high enough to carry sand grains by traction, wherein they slide and roll across the surface beneath the flow. The current energy is such that sole marks such as groove casts, flute casts and parting lineation can form on top the bed beneath the flow, and be preserved as molds and casts on the underside of the Bouma B layer. Bouma A is the first layer deposited by a flow, provided the flow has sufficient energy. Otherwise Bouma B, C or D will be the first layer deposited. Bouma A is deposited when the flow energy is high enough that fluid turbulence is able to keep the coarsest grains in suspension. When energy drops below a critical level, the grains tend to settle out all at once to create a massive bed. If flow energy drops more slowly, then the coarse grains may settle out first, leaving the fine grains still in suspension. This results in coarse tail graded bedding, which means that there is a bimodal distribution of grain sizes with the coarse grains becoming progressively smaller towards the top of the bed, and the finer grains being randomly distributed between the coarse grains (i. e., the finer grain sizes are ungraded). As grains settle out, water displaced by grain compaction can move upward to create dish structures. Also, erosion can take place at the base of the flow and tear up shale from an underlying bed so that shale rip clasts are incorporated into the base of the Bouma A layer. If there is some buoyancy to the rip up clasts, then they may form a layer some distance above the base of Bouma A.