C III Sisteme depozitionale

Sisteme continentale: desert, glaciar, râuri şi conurile aluviale Sisteme costiere: delte, estuare, plaje, insule barieră Sisteme marine: şelful, sisteme de apă adâncă

Lect. Dr. R. D Roban

2

Sisteme continentale: • desert • glaciar • râuri şi conurile aluviale

• Factorii sistemului

• Subdiviziuni morfologice

• Procese si faciesuri

• Secvente specifice

Sistemul desertic

• Factorii sistemului:

– Climatici: Temperatura, precipitatii, vantul

– Tectonici: distributia si constitutia geologica a maselor continentale

Cauzele formarii zonelor aride

Mountney (2006)

Principalele regiuni desertice

• Subdiviziuni morfologice

• Hamada-Serrir (campuri de grohotic si pavaje de deflatie)

• Erg – campuri de dune desertice

• Ueduri si conuri aluviale

• Lacuri desertice

Vedere dinspre marginea unei hamade spre zona de serir cu un pavaj de deflaţie format pe bazalte, Sahara libiană, Africa de Nord. Foto C. Danielescu, 2000

Deşert pietros - zonă de serir – cu pavaj de deflaţie în deşertul Libiei, Africa de Nord. Foto C. Danielescu, 2000

Serrir

HAMADA

Erg

Wadi in Nachal Paran, the Negev, Israel.

Salt Pan & Alluvial Fans – Death Valley

Procese si faciesuri

– Procese mecanice:

• dezagragare, trasport, acumulare

– Procese chimice

• precipitare in lacuri sarate (playa) si campii desertice

Procese chimice

Salar – Salpetru de Chile NaNO3

precipitare in lacuri desertice sarate (playa) Death Valley

Campii desertice

Procese mecanice: • dezagragare, • trasport, • acumulare

HAMADA

ERG

Einsele (2002)

SERRIR

SERRIR

Einsele (2002)

Forme de fund generate de vant - arenite

Morfologia formelor de fund

Procese de eroziune, curgere granulara si deplasare gravitationala a particulelor

Mountney (2006)

Datorita deflatiei pe creasta se conseva particulele mai mari

Cantitatea de nisip disponibila

… si pozitia panzei freatice

Suprafelele interne ale dunelor

Secvente specifice -modele

Asociatii de dune si interdune

Navajo Sandstone

Gresia de Navajo – poate cea mai spectaculoasa gresie de origine eoliana din lume- are grosimea maxima de ~ 800m. De

ce s-a depus?- Platoul Colorado a fost in Jurassic inf. localizat la circa 20 grade lat N; mergand catre W pana pe marginea

Americii la acea vreme, datorita subductiei, un mare arc vulcanic era format – el a functionat ca o bariera impotriva

umiditatii determinand un climat arid, desertic, lateral catre East (adica pe continent. Coroborat cu subsidenta flexurala

indusa de avansarea centurii cutate pe litosfera continentala (bazinul de foreland) au dus la conservarea unui volum

impresionant de depozite eoliene. Sunt doua formatiuni eolinene Jurasice formate – Wingate si Navajo care sunt

separate si intercalate cu depozite lacustre de tip playa si fluviatile formate pe marginile ergurilor. Imaginea de mai sus

este cu Navajo Sst si se vad foarte clar dunele migrand ascensional una in topul alteia (vezi suprafata de separare usor

inclinata catre stanga dintre 2 dune succesive- sageata)

©Bogdan Varban Zion Canyon, Utah

Zion Canyon, Utah

Navajo SSt – xseturi in cadrul unei dune – se vad foarte bine caractersiticile stratificatiei incrucisate eoliene: inaltimea mare – Guy Plint in alb, cu

spatele ~ 1.80 m – aici au peste 2.5 m si sunt truncate; unghiul mare; caracterul asimptotic al terminatiei inferioare si modificarea progresiva a

inclinarii observabila lateral - in afloriment mereu vedem o sectiune (2D) prin dun,e care cel mai comun sunt de tip barchanoid si atunci oricum

ar fi taiate vor avea aspectul asta. ©Bogdan Varban

Navajo Sandstone

Sistemul glaciar

• Factori: gheata; tipuri de ghetari

• Ghetari alpini si de calota

• Procese, faciesuri si secvente specifice

Sistemul glaciar

Tipuri de ghetari

Ghetar- acumulari mari de gheata

Gheata- stare plastica- curge

de vale, montani, alpini

de calota

continentali

marginali, de self

c-va m/zi- ghetari de vale activi

c-va cm/zi- ghetari de continentali

Releful galciar : conditionat de prezenta ghetii

Conditia existentei ghetii: cantitatea de zapada cazuta > ablatia (topire+ evaporare)

Factori principali: clima - climat polar si subpolar (latitudini mari> 60o) - climat montan (altitudinile inalte) (>5000 m zona calda; >3000 m zona temperata)

Nichols (2009)

Climat favorabil dezvolatarii sistemului depozitional glaciar: glaciar, subglaciar si montan)

Strahler & Strahler, 2006

calote glaciare actuale

Izoliniile- curbe de nivel

Strahler & Strahler, 2006

• calote glaciare pleistocene

Posibile cauze ale glaciatiunilor

Cauze cosmice- ciclicitatea Milancovitch

Cauze terestre-

tectonica placilor- dispunerea continentelor

Vulcanism: variatia CO2 si a cantitatii de cenusa vulcanica

Glaciaţiunea Ordoviciană

Glaciaţiunea Proterozoicului superior

Glaciaţiunea Huroniană

Glaciaţiunea Gondwaniană

Glaciaţiunea Cuaternară

Estimări privind temperatura medie anuală globală şi media precipitaţiilor de-alungul istoriei Pământului, Frakes (1979)

Mari glaciatiuni in istoria Pamantului

Mean global surface atmospheric temperature, carbon dioxide and oxygen levels during the Phanerozoic. During this Eon surface temperatures generally decreased by about 8°C with four mayor peaks, CO2 decreased from 7300 ppm to 380 ppm, and O2 was up to 30% during the Permian. Dotted lines represent current values. Temperature data from Royer et al., 2004 assuming a current mean global surface temperature of 15°C. Carbon dioxide levels from Berner et al., 2001 and oxygen levels from Berner, 2009.

http://phl.upr.edu/_/rsrc/1312563142291/library/notes/habitabilityofthepaleo-earthasamodelforearth-likeexoplanets/VPE_Temp-CO2-O2.png

• Factori: gheata; tipuri de ghetari

• Gretari alpini si de calota

• Procese, faciresuri si secvente

Sistemul glaciar

Strahler & Strahler, 2006

Elementele unui ghetar de vale: Zona de acumuare: -Circul glaciar Zona de ablatie: - Fruntea ghetarului

Chetari de calota (ICECAP) Ex. Anctartica

http://sorpolen2011.npolar.no/opencms/export/sites/sorpolen2011/no/visste-du-at/bilder/ny_A48.jpg

Chetari de calota de self

http://www.blog.thesietch.org/wp-content/uploads/2007/08/meltingglaciers.jpg Cracked surface: The largest ice cap in the Eurasian Arctic - Austfonna in Svalbard - is 150 miles long with a thousand waterfalls in the summe Read more: http://www.dailymail.co.uk/news/article-2054817/BBC-Frozen-Planet-Killer-whales-pictured-Arctic-ice-feature-new-amazing-Planet-images.html#ixzz2HIwRCYEg

Nichols, 2009

Topirea ghetarilor marginali in zona marina si formarea iceberg-urilor

• Factori: gheata; tipuri de ghetari

• Ghetari alpini si de de calota

• Procese, faciesuri si secvente specifice

Sistemul glaciar

Strahler & Strahler, 2006

Deplasarea ghetii: - Partea superficiala- rigida- crevasse - Partea interna - stare plastica

Daca substratul este apos eroziunea este mai putearnica

Procese erozionale

exharatie: eroziunea detritusului din masa de gheata (zgarieturi)

eroziunea masei de gheata

Procese de transport si acumulare al detritusului:

Nichols (2009)

Morene Glaciofluviatil Glaciolacustru Glaciomarin

Strahler & Strahler, 2006

Intraglaciar: incastrat

Subglaciar

Domenii

Subglaciar: sediment bazal (lodgemet till)

Proglaciar

Supraglaciar: debrite, canale, sediment eolian

Proglaciar:

Procese erozionale, de transport si de acumulare a sedimentelor. Faciesuri si asociatii glaciofluviatile, glaciolacustre si glaciomarine

Depuneri din masa ghetii: • Tilluri (depozite haotice, slab sortate) Morene

Depuneri din apele curgatoare sau lacurile periferice (alimentate de ghetar): • Sedimente organizate (stratificate) Campii fluvio-glaciare (outwash)-sandre Eskere (tuneluri in gheata) Sedimente lacustre (kettles)

Drumlinuri: remodelare sedimentelor de catre masa de geheata Kame- inversiune de relief

Bazale Frontale Laterale Recesionale

Strahler & Strahler, 2006

Forme de relief rezultate

Stadiul initial

Stadiul cu ghetar

Stadiul final, dupa topire

Forme erozionale: Horn (pisc) Custura (arete) Sa (col) Circ Vale (forma de U) Lacuri (tau, tars) Forme acumulative: Morene Campie fluviatila in fata ghetarului

Strahler & Strahler, 2006

Morene

http://nsidc.org/cryosphere/glaciers/gallery/images/bylot_island_valley_large.jpg

Morena frontala Morena laterala

Dpepozitul care constituie morenele se numeste till = parabrecie sau diamictit cu sortare slaba

Nichols, 2009

In fata fruntii getarilor se pot forma campii aluviale ale unor rauri despletite, alimentate de ghetar

Nichols, 2009

Tunnel, outwash plain (sandre, sandur)

Domeniu glacio-fluviatil

Strahler & Strahler, 2006

Corpuri sedimentare si secvente specifice ghetarilor de calota

http://www.swisseduc.ch/glaciers/glossary/icons/sandur.jpg

https://notendur.hi.is/oi/Sandur%20struktur.JPG

outwash plain

Drumlinuri

http://withfriendship.com/images/h/37574/drumlin.jpg

Model pentru explicarea formarii

http://throughthesandglass.typepad.com/.a/6a01053614d678970c0147e0496b53970b-pi

kame

Tunel in gheata

Dupa topire, sedimentele formeaza un esker

http://25.media.tumblr.com/tumblr_m8n6s7mnsu1rsfmu1o1_1280.jpg

Domeniul glacio-lacustru Laminatia/stratificatia paralela imprimata de ciclicitate sezoniera intr-un lac glaciar -varve

http://geology.tufts.edu/varves/images/weeklyvarves/big/varve072307_CAN3-2.jpg

Eyles & Eyles, 1992

Ghetarii de self: Domeniul glaciomarin

Nichols, 2009

Nichols, 2009

Nichols, 2009

Dropstones

Berner, R. A., 2009. Phanerozoic atmospheric oxygen: New results using the GEOCARBSULF model. American Journal of Science, 309, 7, 603 Nichols, G. 2009, Sedimentology and Stratigraphy. / 2nd ed. Wiley-Blackwell, 2009. 419 p. Strahler, A., Strahler, A. 2006 Introducing Physical Geography, 4th Edition 728 p

Einsele (2000)

Einsele (2000)

Miall (1988); Einsele (2000)

Asociaţii de facies

GEOL 553 - Introduction to Facies Models - Kendall

Sistem fluviatil despletit

Sistem fluviatil meandrat

Sistemul fluviatil anastomozat (anastomosed) (Miall, 1988, in Einsele, 1992)

Alluvial Fan

Fan delta

Spearing, 1974

Procese si faciesuri

Nemec

• Sisteme costiere: delte, estuare, plaje, insule barieră

Factori de control: - Influenta fluviatila, morfologia tarmului (jos, inalt) - Energia bazinala: valuri, maree - Oscilatii de nivel:

Factori de control: - Influenta fluviatila, morfologia tarmului (jos, inalt) - Energia bazinala: valuri, maree - Oscilatii de nivel:

Procese: - Fluviatile - Marine

… si mai rafinat

Subdomenii functie de actiunea valurilor si adancimea apei- faciesuri asociate a) zona din spatele ţărmului/plajei (supralitoral - backshore): b) zona de bermă (berm): c) zona de ţărm proximal (mediolitorală proximală - foreshore): d) zona din faţa ţărmului (mediolitorală distală/sublitorală - shoreface):

Tidal Range and Coastal Morphology

Hayes, 1979

Regimul hidrodinamic al bazinului de acumulare

Sandbody geometries of six basic types of deltas (after Coleman & Wright, 1975) plotted on the tripartite classification of deltas (Galloway, 1975) as a function of wave, tide and river influences (from Bhattacharya & Walker, 1992).

Delte comune - River delta

Clasificarea deltelor actuale dupa procesul dominant (fluviatil, valuri, maree) de dispersie la gura de varsare (sensu Galloway, 1975- inset) si granulometria materialului clastic (dupa Orton& Reading, 1993).

Clasificarea deltelor: granulometrie si procese dominante

Subdomeniile unei delte progradante într-un profil idealizat: câmpia deltaică, frontul deltei şi prodelta

Modern and relict deltaic lobes of the Danube delta. Longshore drift is directed southward as indicated byblack arrows. Asymmetry is preserved in successive lobes: updrift portions consist of massive, sandy beach ridgeplains (i.e. the active Sa˜ra˜turile Formation – and the relict Caraorman and Letea formations), whereas downdrift portions consist mostly of muds with sparse encased sandy ridges. Note that the northern, highest discharging branch of the Danube river, the Chilia, deposited a river-dominated lobe (4c), whereas the southern branches created wave-dominated lobes (2 and 3). The Chilia deposited two successive lacustrine deltas (4a and 4b) before reaching the coast. Lobe 2, the Sulina, is largely inactive and is being reworked. Sands eroded from lobe 2 have been deposited along the updrift flank of the southernmost lobe (3), the Sf. Gheorghe, as Sa˜ra˜turile Formation. Two river-dominated, secondary deltas (3a, relict; 3b, still active) are evident in the morphology of the Sf. Gheorghe lobe. An older asymmetric lobe of the Sf. Gheorghe arm (1) is distinguishable in the morphology. The figure is based on a map prepared by Gastescu (1992); outlines of lobes 1 and 2 are after Panin (1989).

Delta Dunarii Delta dominata fluviatil Bratul Chilia Delta dominata de valuri Bratul Sf. Gheorghe

Geometria 3D, profilul proximal - distal şi asociaţii verticale de facies în delte tip Gilbert (după Masari, Collela, 1998; Wescott, Ethridge, 1984)

Delte grosiere Gilbert (Gilbert, 1885; Barrel, 1912, 1914; Wescott, Ethridge, 1984; Nemec, 1990; Postma, 1990)

Porebski and Steel, 2006

Classification of shelf deltas in terms of relative sea-level change in shelf–slope (A–D) setting. A similar suite of deltas also exists in ramp setting (based on Porebski and Steel 2003).

Conceptual dip section showing the family of accommodation-driven shelf deltas produced on shelf-break margin A) by high-amplitude, stepped fall in relative sea level, followed by B) rapid rise, and C) the inferred parallel change in delta-front hydraulic regime. Sea-level pattern in part B is based on Kolla et al. (2000).

Plink-Bjorklund et al., 2001

Porebski and Steel, 2006

A) Schematic representation of the definition of an estuary according to Pritchard (1967) and Dalrymple et al. (1992).

B) Schematic distribution of the physical processes operating within estuaries, and the resulting tripartite facies zonation.

Estuare

Distribution of A) energy types, B) morphological components in plan view, and C) sedimentary facies in longitudinal section within an idealized wave-dominated estuary. MSL = mean sea level (from Dalrymple et al., 1992). Note that for simplicity the complete transgressive succession that would be formed by landward migration of the estuary is not shown.

Distribution of A) energy types and B) morphological elements in plan view within an idealized tide-dominated estuary.

Insula bariară

•Dune eoliene •Washover fan •Laguna •Mlastini •Câmpii mareice •Canal in insula bariera (inlet) •Delte de flux (flood tidal delta) si de reflux (ebb tidal delta)

Tidal inlet Essex River Ebb and flood tidal deltas Ipswich Bay, Massachussets 1976 Foto Fitzgerald, din Leeder 1999

Ebb and flood tidal deltas

Morfologia insulelor bariera în functie de influenta mareica

insula bariara regresiva: progradanta

Insula bariera transgresiva: retragearea plajei

Secvenţe în ambianţe de insule-barieră transgresive (după Reinson, 1984, din Walker, Plint, 1992; cu modificări)

Strand plain

An aerial oblique photo defines the succession of ridge/beach lines in more detail

Campiile mareice

Sisteme marine:

• şelful

• sisteme de apă adâncă

- light blue- terigenous siliciclastics or shallow water carbonates

- dark blue- glacial-marine sediments

- light green – siliceous biogenic pelagic sediments

- lavender – pelagic red clay

- pink – biogenic siliceous and red clay (pelagic)

- dark green – siliciclastic turbidites

- white – pelagic carbonate sediments

Distribuţia şelfurilor actuale - areale negre (după Johnson, Baldwin, 1996)

Selful

- şelf deschis - şelf barat sau închis (semiînchis)

- şelf intern (upper offshore), cu extindere până la adâncimea de 50-60 m; corespunde cu zona "subtidală" (sinonim: infralitoral şi circalitoral superior);

- şelf extern (lower offshore), care se dezvoltă până la pragul continental de 200 m adâncime şi se află sub influenţa curenţilor oceanici şi a curenţilor de densitate (geostrofici) (sinonim: circalitoral inferior);

- şelfuri dominate de furtuni (şelful Oregon - Washington, şelful Californiei) - şelfuri dominate de valuri (Marea Baltică, Golful Hudson); - şelfuri dominate de maree (Golful Fundy, Canalul Mânecii (English Channel), Marea Nordului).

Oscilaţiile nivelului mării în Pleistocen; se poate urmări profilul ascendent al transgresiunii holocene (după Curray 1965, din Davis, 1992)

Sedimente actuale şi relicte

•Depresiuni erozionale şi valuri pietrişoase (furrows and gravel waves) •Bare de nisip (sand ribbons) •Valuri de nisip (sand waves) •Pânze de nisip (sand patches). .

Pânze de nisip pe şelf Şelfurile dominate de maree

Şelfurile dominate de valuri şi furtuni

Corpurile nisipoase ataşate zonei litorale

Profilul proximal-distal al şelfului german Bight, dominat de valuri şi furtuni: a) profil lateral şi vertical, definind proximitatea faţă de zona costieră; b) variaţia laterală de facies într-o secvenţă tempestitică individuală (după Aigner, Reineck, 1982, din Johnson, Baldwin, 1996)

Corpurile mâloase

Morfologia şelfului lutitic (Oregon) Deplasare tractivă accentuată în timpul iernii datorită aportului mare de sediment din zona costieră şi acţiunii valurilor de furtună până la o adâncime de 125 m (după Kulm et al., 1975, din Johnson, Baldwin, 1994)

Depozite de self tipice – gresiile sunt depozite de furtuna ce alterneaza cu shales. Trasatura

principala a lor este caracterul heterolitic (interbedded shales-fine sandstone) si continuitatea

laterala a stratelor. De asemenea se pot separa secvente de ordinul metrilor sandier up care sunt in

fapt echivalentul lateral (distal) al shoreface-urilor. (foto B. Varban)

Zona sursa Zona de transfer

Zona de acumulare

Factori regionali

Aport de sedimente Subsidenta si inaltare in bazin Eroziune/Transport/acumulare

Sisteme de apă adâncă

Procese

Alunecari

Deformari= slumping

Curgeri gravitationale

Depuneri din Suspensie Procese chimice

ELEMENTELE DEPOZITIONALE

(ARHITECTURI, SUBSISTEME, MACROFORME

-Canioane, canale si complexe canale

-Lobi depozitionali

-Campii bazinale

Asociatii de facies

125

Brushy Canyon Group - Base of Slope - Permian Basin

126 U.S. Highway 62-180 south of Guadalupe Pass

Margin of submarine fan channel incised into "overbank". Channel fill with amalgamation as well as flowage & injection of sand into the surrounding strata of the channel walls.

Kendall Photo

Lob turbiditic

Eocen, Gresia de Tarcau, Romania

C-U succession, small Cenozoic fan, southern California

Margine de lob

129

130 Tipurile de sisteme de apă adâncă, Richards şi Bowman (1998)

131

132

Rampa

133

Slope apron

Sedimente pelagice câmpiile abisale

134

Deep Marine Sedimentation

136

Pelagite nonbiogene: argile roşii şi verzi