Pokročilá historická a stratigrafická geologie Úvod Záznam geologických procesů •Vulkanické horniny - záznam erupcí; sledy láv anebo pyroklastik - erupce jsou střídány dlouhým obdobím klidu •Metamorfované horniny – záznamy orogenních epizod atd. - opět sporadické události •Sedimentární horniny – záznam exogenních procesů, orogenezí, extraterestrických procesů … - obecně nejkontinuálnější záznam z uvedených - ALE (!): : „… skutečný sedimentární záznam je většinou nic a jenom občas něco …“ “ … the stratigraphic record is more gap than record.” D.Ager Jaká záznamová média geologických procesů znáte? Záznam geologických procesů •Bailey and Smith (2010, p. 57-58): -Sedimentární procesy jsou ve své povaze pomíjivé/dočasné -Velmi nízká šance zachování sedimentu -Př.: v sed. záznamu zůstane pouze jedna z tisíců či milionů příbřežních čeřinových poloh, které jsou denně tvořeny a destruovány -Stratigrafický záznam je spíše výsledek zpomalení/zastavení eroze a redistribuce sedimentu (‘frozen accidents’ of accumulation) Sedimentární záznam geologických procesů •Marinní prostředí je nejpříhodnější pro dlouhodobě souvislejší sedimentaci protože •Je dostatek dostupného prostoru pro sediment (akomodační prostor) •Sedimenty jsou převážně transportovány z pevniny do moří (opačně velmi zřídka – např. při hurikánech, tsunami atd.) •Kromě terigenního materiálu vzniká další část sedimentů biologicky či chemicky přímo v moři Sedimentární záznam geologických procesů •Interní x externí procesy •Interní: např. přeložení koryta řeky, vytvoření mrtvého ramene, vyplnění akomod. prostoru sedimentem •Externí: např. glacioeustáze, subsidence, orbitální vlivy … • •Oba typy procesů se dobře odráží ve změně hladiny moří a tím ovlivňují zachování sedimentů (změny depozičních prostředí) •Často cyklické – autocykly (interní p.) - allocykly (externí p.) Transgrese – retrogradace faciální pásů Regrese – progradace faciální pásů Jaké procesy ovlivňují změnu sedimentace v čase? Sedimentární záznam geologických procesů Jaké procesy ovlivňují změnu sedimentace v čase? •Relativní změny hladiny moří •V každém geografickém bodě a v čase je hladina moře rozdílem mezi povrchem geoidu (hladinou moře) a pevným horninovým povrchem Země (měřeno směrem ke středu Země) •změna hladiny moře = změna výšky hladiny moře minus změna výšky dna ve sledovaném období •Eustatické změny hladiny moří • – globální eustatická změna hladiny (mezi hladinou a středem Země) Eustatická hladina -hladina moře, která by byla výsledkem rovnoměrného rozložení vody po rigidní, nerotující planetě, se zanedbatelnou vlastní gravitací, -Ve skutečnosti není možno zaznamenat eustatickou hladinu moře (a její změnu) v žádném místě na Zemi -všechna měření změn hladiny moří vždy lokální, „relativní“ nebo „regionální“, i když existuje silný globální signál -Eustatické amplitudy a změny hladiny moře nelze měřit – jedná se o průměrné globální odhady eustat ických změn ve vztahu k určitému bodu, například středu Země Změny hladiny moří - objem pánví •Změny rozměrů a tvarů pánví s vodu (jak na oceánské tak kont. kůře) •Řízeno především deskovou tektonikou •Extenzní fáze: zvýšení intenzity spreadingu = nárůst délky i výšky riftů = zmenšení objemu pánve = transgrese •Kompresní fáze: kolizní akrece způsobí zvětšení okolní oceánské pánve = regrese • • •Tektonoeustáze •globální změny hladiny nejnižších řádů (I. a II.) - velmi dlouhodobé trendy (desítky až stovky milionů let) - spojené s Wilsonovým cyklem Jaké procesy ovlivňují změny objemu pánví? •Zatížení kontinentu ledovci – subsidence; isostatický výzdvih po jejich odtání •Zatížení pánve sedimentem – subsidence okrajů pánve (spojeno s isostází)+ změny objemu sedimentu kompakcí (opět subsidence) • • • • Změny hladiny moří - objem vody v mořích • •voda je také derivovaná z vulkanizmu a odstraňovaná z hydrosféry subdukcí – tyto procesy způsobující jen zanedbatelné a dlouhodobé fluktuace mořské hladiny • • Změny hladiny moří - objem vody v mořích •během „ice-house“ klimatických režimů je významná změna objemu mořských vod vázáním vody v ledovcích a jejich tání – GLACIOEUSTÁZE •Amplituda glacioeustatických fluktuací až stovky metrů • • Změny hladiny moří - objem vody v mořích •V obdobích globálního režimu skleníkového efektu - značný význam na fluktuaci mořské hladiny hydroeustáze / kolektorová eustáze •Zadržování/uvolňování vody z pevniny (hlavní rezervoár v pórovém horninovém prostředí nad hladinou moře, dále v půdě, minimum v jezerech, horská zalednění etc.) • • Změny hladiny moří - objem vody v mořích •Tepelná roztažnost vody – oteplení o 10°C ~ 10 m růst hladiny • • • • • • • • • • (teplotní roztažnost, změny salinity) Vliv změn hladiny moří na depoziční prostředí a jeho záznam •Akomodační prostor •Dostupný prostor pro hromadění sedimentu (mezi dnem s hladinou = relativní úroveň hladiny moří) • • •transport z terestriálních do marinních sedimentárních systémů u siliciklastických prostředí •maximální tvorba karbonátu v karbonátovém mořském prostředí •v hlubokých mořích obrovské množství akomodačního prostoru -„podsycené pánve“, kam se sediment nedostává, protože je zadržován na šelfu •šelf je místem „dopravní špičky/zácpy“ v transportu sedimentu •proto jsou sedimenty šelfových prostředí nejmocnější •citlivé na změny úrovně hladiny moří (a stratigraficky nejčitelnější) – fluktuace hladiny významně ovlivňuje rozsah přílivu, odlivu, vlnových bází … Walterovo pravidlo •Změny úrovně hladiny - posuny faciálních pásů - změny depozičních charakteristik prostředí •Důležitými faktory jsou - kapacita akomodačního prostoru - množství klastického materiálů transportovaného do pánve/nebo míra produkce karbonátu nebo dalších biochemogenních sedimentárních zrn Migrace faciálních pásů •Posunu faciálních pásů do pánve; dochází k tzv. progradaci facií/těles sedimentů •zmenšování akomodačního prostoru vyplňováním („zasypáváním“) sedimentem •množství transportovaného sedimentu vyšší než rychlost růstu akomodačního prostoru •akomodační prostor se zmenšuje pokud - dochází k ústupu moře/pádu hladiny (glacioeustáze) - zvýšení přínosu klastického materiálu/karbonátové produkce - tektonickému výzdvihu pánve Regrese pískovce vápence kalovce Velmi obecně: při regresi se směrem do nadloží facie „změlčují“, hrubnou a rostou mocnosti •Posunu faciálních pásů do pevniny; dochází k tzv. retrogradaci facií/ těles sedimentů •zvětšování akomodačního prostoru, posun břežních čar do pevniny - množství transportovaného sedimentu je nižší než rychlost růstu akomodačního prostoru •akomodační prostor se zvětšuje pokud - dochází k růstu mořské hladiny (glacioeustáze) - se sníží přínos klastického materiálu/karbonátové produkce - dochází k subsidenci pánve (tektonické + kompakční) Transgrese pískovce vápence kalovce Velmi obecně: při transgresi se směrem do nadloží facie „prohlubují“, zjemňují a klesají mocnosti •Nedochází k posunu faciálních pásů •Přínos klastického materiálu/karbonátové produkce je vyrovnaný se změnami kapacity akomodačního prostoru Agradace