Характеристика на архитектурно-елементните единици в разрезите на петроханската теригенна група в част от западна стара планина. II псамитнодоминирани руслови единици

Елемент SB e изграден основно от литофациеси Str, Sp, Sl, и Sr, и е представен от тела, показващи твърде разнообразна геометрия и вътрешен строеж. Те са контролирани от ограничителни повърхнини от втори и трети ранг. Долната и горната ограничителни повърхности на единицата са от четвърти ранг, като горната понякога е изпъкнала. Наблюдава се както нормална, така и инверсна градация по отношение на зърнометричната характеристика на единиците. Често срещано е натрупване един над друг на няколко елемента SB, формиращи по този начин комплекс от елементи. Съобразно доминиращите в строежа на елемента литофациеси се отделят няколко негови разновидности. Най-широко разпространение имат телата, изградени преобладаващо от литофациес Str, в които като второстепенен и предимно в по-горните им части, участва и литофациес Sp. Дебелината на подобни единици варира в рамките на няколко дециметра до над 2,95 m. Понякога в горнището на подобни тела се наблюдават врязани нискоразредни канали (фиг. 1). По-ограничено разпространение има елементът SB, представляващ литофациален ансамбъл, доминиран главно от литофациес Sp. Нерядко горната част на подобни тела е изградена от литофациес Sr или дори от алтернация на Sr, Fr и Sh при доминация на първия. Максималната измерена дебелина на тази разновидност на елемент SB възлиза на 2,35 m и е измерена в западната част на Врачанска Стара планина. Понякога всред разливни отложения се наблюдават пластовидни тела, изградени от разнообразни псамитнодоминирани литофациални ансамбли, доминирани от литофациеси Sp и Str. Основата им представлява ерозионна повърхност от четвърти ранг. Чест белег на тези последователности е инверсната градационна слоестост.

Съгласно Miall (1995), дефинитивен белег на елемент SB е доминиращата роля на вертикалната аградация при неговото формиране. По това той се отличава от елементи LA и DA, при които водеща е страничната и челната акреция на седиментен материал. Тази отлика предопределя, както особеностите на вътрешния му строеж, така и спецификите на обстановките и процесите, които го генерират. Най-общо, образуването на елемент SB е резултат от развитието на полета от разнообразни по геометрия пясъчни ребра, вълни и валове (литофациеси Sr, Str и Sp) и покрововидни тела от горен режим на потока (литофациеси Sl и Sh), развити вътре в русловия комплекс. Характерен е за речни системи с псамитнодоминиран твърд сток и се проявява под формата на разнообразни литофациални ансамбли (Allen, 1968; Southard, 1971; Harms et al.,1975; Miall, 1977). Вертикалното натрупване на единиците една над друга се свързва с различни по периодика флуктуации на потоковия режим – от събитиен или сезонен характер до многогодишни такива (Miall, 1996). Според същия автор, доминираните от литофациес Str елементи SB представляват отложения, резултат от миграцията на 3-D пясъчни вълни, заемащи дълбоките участъци на активните канали. Врязаните в горнището на подобни тела нискоразредни канали се обясняват с промяна на режима на потока или спадане на водата в него (McGowen and Garner, 1970; Plint, 1983). Присъствието на литофациес Sp се свързва с по-плитките (горни части на макроформите или по-периферните части на канала) и е указание за развитие на праволинейни, напречни на течението пясъчни валове (Smith, 1970, 1972; Cant and Walker, 1978). Доминираните от литофациес Sp елементи SB се свързват с миграцията в сравнително плитководни условия на напречни на потока мезоформи (Smith, 1972; Blodgett and Stanley, 1980; Levey, 1978; Cant and Walker, 1978). Присъствието в горната им част на драперии от литофациеси Sr и/или Fr (Fl) указва за етапите на маловодие (Smith, 1970; Blodgett and Stanley, 1980). Въпреки че според някой автори (Miall, 1996) телата, изградени от литофациес Sr, следва да се тълкуват като резултат от седиментация по време на спадане на водното ниво в потока, протичаща в плитките участъци на активните канали и/или върху мезо- и макроформите вътре в руслото, твърде широкото разпространение на подобни единици в разнообразни алувиални обстановки значително понижава тяхната диагностична стойност.

Отделянето на елемент DA изисква добра разкритост на целия каналов комплекс и възможност за мащабно измерване ориентацията на ограничителните (проградационни и акреционни) повърхнини, мезомащабната коса слоестост и другите текстури-индикатори на доминиращата в конкретното тяло посока на седиментен палеотранспорт. Основните характеристики на елемент DA са две: (а) присъствието на второ- и треторангови нискоъгълни (<10°) ограничителни повърхнини, потъващи по посока на локалното направление на седиментен палеотранспорт (фиг. 2а, виж още Айданлийски и др., 2004, фиг. VII-4), и (б) преобладаващата посока на потъване на проградационните и акреционни повърхнини и/или мнозинството от измерванията на страната на косата слоестост и локалната посока на седиментен палеотранспорт да не сключват ъгъл по-голям от 60°. В случаите, когато този ъгъл е по-голям, но преобладават повърхнините, потъващи по посоката на доминиращите палеотечения, елементът се обозначава като DA/LA. Освен потъващите по посоката на палеотранспорта ограничителни повърхнини, се наблюдават и такива, потъващи косо, перпендикулярно и дори срещу посоката на палеопотока (фиг. 2б). Измерените в един елемент DA азимути на страната на косата слоестост могат да показват от дивергентен до конвергентен модел на разпределение.

Формирането на проградационните макроформи е сред най-мащабните седиментационни активности на алувиалните системи с преобладаващ песъчлив твърд сток и поради това техният анализ е съществен за коректната интерпретация на алувиалния стил. Това са предимно вътрешноруслови съставни валове, нарастващи проградационно и в по-малка степен посредством латерална акреция или вертикална аградация. Подобни тела са описани при изучаването, както на съвременни (Collinson, 1970; Cant and Walker, 1978; Bluck, 1974, 1980, Miall, 1994), така и на древни (Wizevich, 1992) алувиални системи. Образуването им се свързва с развитието на мобилни, съставни и по-рядко единични валове с неправилна форма и напречни размери, сравними с тези на канала, в който се формират (Miall, 1996). При това височината им е указание за минималната му дълбочина. Геометрията и вътрешният строеж на тези съставни валове са пряко свързани с дълбочината и ширината на руслото, стабилността на потоковия режим, количеството и зърнометричната характеристика на твърдият му сток. Формирането на подобни съставни валове е продължителен и относително непрекъснат процес.

Съгласно Miall (1996), основен дефинитивен белег на архитектурен елемент LA са “… акреционните, спокойно потъващи треторангови ограничителни повърхности, показващи регресивно прилягане (offlap) към горнището на единицата и базално прилягане (downlap) към основата на руслото …” (фиг. 3; виж още Айданлийски и др., 2004, фиг. VII-5). Долнището на елемента е ерозионна повърхност от четвърти или пети ранг. Горнището му, най-често, е покрито от прируслови песъчливи, финозърнести литофациеси или е нарушено от нискоразредни ерозионни ограничителни повърхнини. Външната геометрия и литофациалният състав на елемент LA са силно изменчиви. Наклонът на вътрешните за него треторангови ограничителни повърхности варира от 3÷5° при латерално-мащабните форми и над 22° при телата с незначителна ширина. Посоката на потъване на тези повърхности е коса до перпендикулярна на основното направление на палеопотока в руслото.

Подобно на елементи DA и SB, водещо при идентифицирането и на елемент LA е установяването на типа на доминиращия при неговото формиране процес, който в случая е акреционната акумулация. Възникването на елемент LA се дължи на развитието на периферноруслови валове (point bars), нарастващи в резултат на латерална акреция в направление, косо до напречно на доминиращите в руслото течения (Miall, 1994). Едромащабните форми на този елемент се обозначават като пясъчни коси (Miall, 1996). Те са характерен белег за високосинусоидалните (меандриращи) и в по-малка степен за анастомиращите речни системи. Crowley (1983) счита, че в хидродинамично отношение елемент LA от меандриращия тип речна система е сравним с елементите DA от ниско синусоидалните едноруслови и многоруслови (анастомиращ тип) речни системи. В нискосинусоидалните реки развитието на елемент LA е рядкост, докато в анастомиращи такива, той често присъства (Bristow, 1987).

Айданлийски, Г. Характеристика на архитектурно-елемент­ните единици в разрезите на петроханската теригенна група в част от Западна Стара планина. III. Извънруслови единици. - Год. МГУ "Св. Ив. Рилски", т. 58, св. I, Геол. геофиз., 2015. - (под печат).

Айданлийски, Г., Д. Тронков, А. Щрасер. Цикличност в долнотриаската серия между ж.п. спирка Оплетня и мах. Сфражен. – В: Геоложки маршрути в северната част на Искърския пролом (ред. Синьовски, Д.), С., Изд. В. Недков, 2004. - 90-101.

Тронков, Д. Стратиграфия триасовой системы в части Западного Средногорья (Западная Болгария). - Geologica Balc., 11, 1, 1981. - 3-20.

Allen, J.R.L. The classification of cross stratified units. With notes on their origin. - Sedimentology, 2, 1963. - 93-114.

Allen, J.R.L. A review of the origin and charactereristics of recent alluvial sediments. - Sedimentology, 5, 1965. - 89-191.

Allen, J.R.L. Current ripples. Their relation to patterns of water and sediment motion. North-Holland Publ., 1968. - 433 p.

Allen, J.R.L. Studies in fluviatile sedimentation: a comparition of fining-upward cyclothems with special reference to coarse-member composition and interpretation. - J. Sed. Petrol., 40, 1970. - 298-323.

Allen, J.R.L. Studies in fluviatile sedimentation: bars, bar-complexes and sandstone sheets (low-sinuosity braided streams in the Browstones (L. Devonian), Welsh Borders. - Sediment. Geol., 33, 1983. - 237-293.

Blodgett, R. H., K. O. Stanley. Stratification bedforms, and discharge relation of the platte braided river system, Nebraska. – J. Sed. Petrol., 50,1, 1980. - 0139-0148.

Bluck, B. J. Structure and directional properties of some valley sandur deposits in Southern Iceland. - Sedimentology, 21, 1974. - 533-554.

Bluck, B. J. Structure, generationand preservation of upward fining braided stream cycles in the Old Red Sandstone of Scotland. - Trans. R. Soc. Edinburg, Earth Sci., 71, 1980. - 29-46.

Bristow, C. S. Brahamaputra river: channel migration and deposition. – In: Recent development in fluvial sedimentology (eds Ethridge, F., R. Flores and M. Harvey) Soc. Econ. Paleontol. Mineral. Soc. Publ., 1987. - 63-74.

Cant, D. J., R. G. Walker. Fluvial processes and facies sequences in the sandy braided South Saskatchewan River, Canada. - Sedimentology, 25, 1978. - 625-648.

Collinson, J. D. Bedforms of Tana River, Norway. - Geogr. Ann., 52A, 1970. - 31-56.

Collinson, J. D., D. B. Thompson. Sedimentary Structures. Unwin Hyman, London, 1989. - 207 p.

Crowley, K. D. Large-scale bed configurations (macroforms), Platte River Basin, Colorado and Nebraska: Primary structures and formative procasses. – Geol. Soc. Am. Bull., 94, 1983. - 117-133.

Harms, J. C., J. B. Southard, D. R. Spearing, R. G. Walker. Depositional Environments as Interpreted fron Primary Sedimentary Structures and Stratification Sequences. Lecture Notes: SEPM Course Notes, 2, Dallas, 1975. - 161 p.

Haszeldine, R. S. Descending tabular cros-bed sets and bounding surface from a fluvial channel in the Upper Carboniferous coalfield of north-east England. – In: Modern and Ancient Fluvial Systems (eds Collinson J. and J. Lewin). Int. Assoc. Sed., Spec. Publ. 6, 1983. - 449-456.

Jackson, R. G. Hierarchical attributes and a unifying model of bed forms composed of cohesionless material and produced by shearing flows. - Geol. Soc. Am. Bull., 86, 1975. - 1523-1533.

Leeder, M. Sedimentology and palaeogeography of the Upper Old Red sandstone in the Scottish Border basin. - Scott. J. Geol., 9, 2, 1973. - 117-144.

Levey, R. A. Bedform distribution and internal stratification of coarse grained point-bars, Upper Congaree River, S. C. In: Fluvial sedimentology (ed. Miall, A. D.). Can. Soc. Petrol. Geol., Memoir 5, 1978. - 105-128.

McGowen, J. H., L. E. Garner. Physiographic features and stratification types of coarse-grained point bars: modern and examples. - Sedimentology, 14, 1970. - 77-111.

Miall, A. D. A review of the braided river depositional environment. - Earth Sci. Revs., 13, 1977. - 1-62.

Miall, A. D. Reconstructing fluvial macroform architecture from two-dimensional outcrops: example from the Castlegate Sanstone, Book Cliffs, Utah. – J. Sedim. Res., B64, 2, 1994. - 146-158.

Miall, A. D. The Geology of Stratigraphical Sequences. Springer-Verlag, 1995. - 439 p.

Miall, A. D. The Geology of Fluvial Deposits. Sedimentary Facies, Basin Analysis and Petroleum Geology. Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg, 1996. - 582 p.

Plint, A. G. Facies, environmets and sedimentary cycles in the Middle Eocene, Bracklesham Formation of the Hampshire Basin: evidance for global sea-level changes. - Sedimentology, 30, 1983. - 665-684.

Smith, N. D. The braided stream depositional environment: Comparison of the Platte river with some Silurian clastic rocks, North-Central Appalachians. - Geol. Soc. Am. Bull., 81, 1970. - 2993-3041.

Smith, N. D. 1972. Some sedimentological aspects of planar cross-stratification in a sandy braided rivers. - J. Sediment. Petrol., 42: 624-634.

Southard, J. B. Representation of bed configurations in depth-velocity-size diagrams. - J. Sed. Petrol., 41, 4, 1971. - 903-915.

Wizevich, M. C. Sedimentology of Pennsylvanian quartzone sandstones of the Lee Formation, Central Appalachian Basin: fluvial interpretation based on lateral profil analysis. – Sedimet. Geol., 78, 1992. - 1-47.

Willis, B. J. Palaeochannel reconstruction from point bar deposits: a three-dimentional perspective. - Sedimentology, 36, 1989. - 757-766.

Willis, B. J. Interpretation of bedding geometry within ancient point-bar deposits. – In: Alluvial sedimentation (eds Marzo, M. and C. Puigdefabregas) Int. Assoc. Sedimentol. Spec. Publ. 17, 1993. - 101-114.