Литофациална характеристика на петроханската теригенна група в част от западна стара планина. V. Специфични литофациеси георги Айданлийски

Наред с широко разпространените псефитно-, псамитно и пелитнодоминирани литофациеси в разрезите на Петроханската теригенна група (Тронков, 1981) в обхвата на Берковската единица, Западна Стара планина, при номинирането на които водеща роля има зърнометричната им характеристика, се установяват и такива, при дефинирането на които съществена роля има техния веществен състав и условията на образуване. Поради това те са обособени в отделна група. Тази група обхваща сравнително малък брой литофациеси – общо четири, като в зърнометрично отношение два от тях са псамитнодоминирани, а един от тях – псефитнодоминиран. Макар и ограничени по брой, в изследвания район те имат съществена роля при стратиграфския и палеогеографски анализ.

В изследвания район, в разреза на Петроханската теригенна група, са отделени и дефинирани общо четири специфични литофациеси. Както и при останалите литофацеси в обема на тази единица (Айданлийски, 2010а; 2012а; 2012б) обозначаването и на специфичните такива е съобразно принципите, заложени в предложената от Miall (1977) номенклатура.

Литофациес Se е представен от лещовидни тела с неравни, ерозионни базови повърхнини, набогатени на интракласти (фиг. 1г). Средната амплитуда на врязване в отдолу лежащите седименти е от порядъка на един до няколко дециметра. Максималната измерена амплитуда на ерозия възлиза на 1.2 м. Едрината на интракластите варира от няколко до над 20 см. Количеството им в латерална посока се колебае силно. Наблюдават се интервали както с броеницоподобно подреждане на късовете, а също и такива, достатъчно набогатени за да бъдат обозначени като глинестокъсови конгломерати, в които може да се разпознае имбрикационно подреждане. Подобни прослойки на места достигат дебелина до 20-30 см и винаги изклинват на кратки разстояния. Късовете обикновено са слабо заоблени и вместени в масивна или неяснослеста, основната маса – грубо- до финозърнестесто песъчлива. Екстракласти се явяват като единични късове върху ерозионната повърхност. По-значими набогатявания са рядкост, а латералната им издържаност е в обхвата на няколко дециметъра.

Литофациес Se е несъпоставим с останалите от схемата, както по начина и честотата на проява, така и по значението си при интерпретациите и реконструкциите на процесите на алувиална седиментация (Cant, Walker, 1976; Miall, 1978). Той представлява базалното ниво на елементарните алувиални цикли (Allen, 1965). Образуването му е свързано с акумулация в талвега на новообразувано русло на финозарнсти материали, принадлежащи на разливната равнина, транспортирани при максималната енергия на потока. Масивната текстура на основната маса, в която са разположени предимно плоските глинести късовете, е указание за бърза седиментация в горния или долния високо интензивен потоков режим (Johnson, 1984).

Представен е от единични, предимно едромащабни η(ета)- и ζ(цета)-тип косослоести серии. Долната граница на единицата е ерозионна, жлебовидна (фиг. 1в). Мащабът на сериите варира. Слоестостта най-често е литоложки хетерогенна, представена от алтернация на аргилитно-алевролитови и пясъчникови слоеве. Слоевете са неиздържани, но конкордантни на долната повърхност на единицата (фиг. 1а,б,в). Единиците от този тип са развити предимно всред финозърнести седименти от разливната равнина (фиг. 1а), но може да са врязани и в по-груби седименти (фиг. 1б).

Развитието на подобни отложения е двуетапен процес (Allen, 1963; Miall, 1996). Първият етап е свързан с еднократен акт на ерозия, създаващ незапълнено жлебовидно корито. През вторият етап получената негативна форма многократно е заливана и запълвана със седиментен материал. Както ерозията, така и седиментацията са свързани с дейността на ефемерални потоци (Allen, 1963). Образуването на хетеролитна слоестост се свързва и с запълването на речни старици.

Формално литофациес Bbr принадлежи на групата на псефитнодоминираните литофациеси (т.е. тези при които количеството на псефитните късове да е равно или надвишава 30% – виж още Айданлийски (2010а). Отделното му дефиниране в настоящото изследване се налага поради специфичния му произход и роля при проведеното стратиграфско поделяне и корелация, както и при реконструкцията на палеообстановките на седиментация.

Образуването на литофациес Bbr се свързва с процесите на ерозия, транспорт, преработка и повторна седиментация на палеопочвени образувания от всички типове (Allen, 1974; Mader, 1985; 1992; Mader, Catalov, 1992; Catalov, 1996). Подобен тип отложения се срещат под формата на дънни (остатъчни) руслови отложения, като крайруслови натрупи (Allen, 1974; Marriot, Wright, 1993) и като тънки покрови в разливната равнина (Marriot, Wright, 1993). Според Rust и Nanson (1989) в случаите, когато в едно и също тяло се установава едновременното присъствие на палеопочвени и глинести интраформационни късове, поради по-малката устойчивост на глинестите късове, отношението палеопочвени/глинести интраформационни класти може да бъде указание за продължителността и енергийната интензивност на транспорта.

Този литофациес обхваща скалите от всички типове, показващи развитие на калкретни (доло-, сидерикретни) железооксидни и хидрооксидни палеопочвени образувания и/или друг тип палеопочвени прояви. Представен е от , съдържащи различна по форма, размери и гъстота на развитие единични или групи от карбонатни (калцитни, доломтни, сидеритни и анкеритни) или железооксидни и хидрооксидни, неправилни по форма (фиг. 4д) или сферич-ни прахести и плътни нодуларни и/или конкреционни образувания, педотубули, гроздовидни сраствания на прахести и/или плътни образувания или повлекла. Обикновено размерът на отделните прахести образувания е в границите 0.3-0.7 cm и рядко той надвишава 1.0 cm. Само в отделни случаи той достига до 25-30 см. В повечето случаи размерът на плътните единични конкреции и гроздовидни образувания също варира в границите на 0.4-1.5 cm и рядко достига до 20 cm. Наблюдава се нормална, обратна (фиг. 1д) и двустранна градация в размерите, степента на развитие и гъстотата на тези образувания. Предимно в горните части на разреза на Петроханската теригенна група (субмезоцикли МС-2/2 и МС-2/3 – Айданлийски (2012б) се установяват разположени непосредствено един над друг (съставен тип палеопочвен профил, по Kraus, 1999) препокриващи се (смесен тип палеопочвен профил, по Kraus, 1999) палеопочвени хоризонти.

Калкретните (доло-, сидерикретните) образувания най-често са пряка функция от темповете на седиментация и доминиращите климатични условия в района на образуването им. Дълго време всички типове карбонатни нодуларни образувания в червеноцветните кластични континентални последователности са били интерпретирани като палеопочвени продукти, без за това да има достатъчно доказателства.

Описаните в настоящото изследване литофациеси от разрезите на Петроханската теригенна група в обхвата на Берковската единица, Западна Стара планина, имат специфично латерално разпространение и характерна стратиграфска позиция. Това прави тяхното идентифициране в разрезите и проследяване по площ изключително полезно при стратиграфски и палеогеографски проучвания (Айданлийски, 2010а; 2010в).

Айданлийски, Г. 2010а. Етапи в еволюцията на седиментационните палеообстановки при формирането на долнотриаските континентални отложения в част от Дападна Стара планина. – Год. МГУ "Св. Иван Рилски", 53, Св. I, Геол. геоф., 7-12.

Айданлийски, Г. 2010б. Литофациална характеристика на Петроханската теригенна група в част от Западна Стара планина. I. Псефитнодоминирани литофациеси. – Год. МГУ "Св. Иван Рилски", 53, Св. I, Геол. геоф., 13-16.

Айданлийски, Г. 2010в. Циклостратиграфска подялба на Петроханската теригенна група в част от Западна Стара планина. – Год. МГУ "Св. Иван Рилски", 53, Св. I, Геол. геоф., 19-26.

Айданлийски, Г. 2012а. Литофациална характеристика на Петроханската теригенна група в част от Западна Стара планина. II. Псамитнодоминирани алувиални литофациеси. – Год. МГУ "Св. Иван Рилски", 55, Св. I, Геол. геоф., 5-10.

Айданлийски, Г. 2012б. Литофациална характеристика на Петроханската теригенна група в част от Западна Стара планина. III. Псамитнодоминирани еолични литофациеси. – Год. МГУ "Св. Иван Рилски", 55, Св. I, Геол. геоф., 11-15.

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

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

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

Allen, J. R. L. 1974. Sedimentology of the Old Red Sandstone (Siluro-Devonian) in the Clee Hills area, Shropshire, England. – Sediment. Geol., 12, 73-167.

Allen, J. R. L. 1986. Pedogenic calcretes in the Old Red Sandstone Facies (Late Silurian – Early Carboniferous) of the Anglo-Welsh area, southern Britain. – In: Paleosols. Their Recognition and Interpretation (Ed. Wright, V. P.). Blackwell, Oxford-London, 58-87.

Blodgett, R. H. 1985. Calcareous paleosols in the Triassic Dolores Formation, south-western Colorado. – In: Paleosols and Weathering Through Geological Time: Principles and Applications (Eds. Reinhardt, J., W. Sigleo). Geol. Soc Am. Spec. Pap., 216, 103-121.

Cant, D. J., R. G. Walker. 1976. Development of a braided fluvial facies model for the Devonian Battery point sandstone, Quebec. – Can. J. Earth Sci., 13, 102-119.

Chatalov, G. A., 1996. Calcrete palaeosols in the Buntsandstein (lower Triassic) of Teteven Anticlinorium, northern Bulgaria. – C. R. Acad. Bulg. Sci., 49, 3, 57-59

Collinson, J. D. 1996. Alluvial sediments. – In: Sedimentary Environments: Processes, Facies and Stratigraphy (Ed. Reading, H. G.). Blackwell, 37-82.

Johnson, S. Y. 1984. Cyclic sedimentacion in a rapidly subsiding basin, northwest Washington. – Sediment. Petrol., 38, 777-791.

Kraus, M. J. 1999. Paleosols in clastic sedimentary rocks: their geologic application. – Earth-Sci. Rev., 47, 41-70.

Kraus, M. J., A. Aslan. 1999. Paleosol sequences in floodplain environments: a hierarchical approach. – Spec. Publ., Int. Assoc. Sedimentol., 27, 303-321.

Leeder, M. R. 1975. Pedogenic carbonates and flood sediment accretion rates: a quantitative model for alluvial arid-zone lithofacies. – Geol. Magazine, 112, 257-270.

Machette, M. N. 1985. Calcic soils of the southwestern United States. – Geol. Soc. Am. Spec. Pap., 203, 1-21

Mader, D. 1985. Aspects of Fluvial Sedimentation in the Lower Triassic Buntsandstein of Europe. Lecture Notes in Earth Sciences, Springer-Verlag, 626 p.

Mader, D. 1992. Evolution of Palaeoecology and Palaeoen­vironment of Permian and Triassic Fluvial Basins in Europe. Gustav Fischer-Verlag, Stuttgart, 1340 p.

Mader, D., G. Čatalov. 1992. Comparative palaeoenvironmen­tal modelling of Buntsandstein braided river evolution in Bulgaria and Middle Europe. – Geologica Balc., 22, 6, 21-61.

Marriott, S. B., V. P. Wright. 1993. Palaeosols as indicators of geomorphic stability in two Old Red Sandsone alluvial suite, South Weles. – J. Geol. Soc. Lond., 150, 1109-1120.

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

Miall, A. D. 1978. Lithofacies types and vertical profile models in braided rivers depositts: a summary. – In: Fluvial Sedimentology (Ed. Miall, A. D.), Can. Soc. Pet. Geol., Memoir 5, 597-604.

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

Retallack, G. J. 1990. Soils of the Past. An Introduction to Paleopedology. Unwin Hyman, Boston, 507 p.

Retallack, G. J. 1996. A Colour Guide to Paleosols. Wiley and Sons, New York, 175 p.

Rust, B. R. 1978. A classification of alluvial channel systems. – In: Fluvial Sedimentology (Ed. Miall, A. D.). Can. Soc. Pet. Geol., Memoir 5, 187-198.

Rust, B. R., G. C. Nanson. 1989. Bedload transport of mud as pedogenic agregates in modern and ancient rivers. – Sedimentology, 36, 291-306.

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

Smith, R. M. H. 1990, Alluvial paleosols and pedofacies in the Permian Lower Beaufort of the southwestern Karro Basin. – J. Sed. Petrol., 60, 258-276.

Steel, R. J. 1974. New red sandstone floodplain and piedmont sedimentation in the Herbridean province, Scotland. – J. Sed. Geol., 44, 2, 336-357.

Tandon, S. K., P. F. Friend. 1989. Near-surface shrinkage and carbonate replacement processes, Arran Cornstone Formation, Scotland. – Sedimentology, 36, 1113-1126.

Turner, B. R. 1993. Paleosols in Permian-Triassic continental sediments from Prydz Bay, East Antarctica. – J. Sed. Petrol., 63, 694-706.

Williams, P. F., B. R. Rust. 1969. The sedimentology of a braided river. – J. Sed. Petrol., 39, 649-679.

Wright, V. P., M. E. Tucker. 1991. Calcretes: an introduction. – In: Calcretes (Еds. Wright, P., M. Tucker). IAS Reprint Series, Vol. 2, Blackwell, 1-22.