Cyklothemgeologi

Cyklothem, komplex, repetitiv stratigrafisk följd av marin- och icke-marina strata som indikerar cykliska deponeringsregimer. Idealiska cyklothemsekvenser är sällsynta, och rekonstruktioner av generaliserade sekvenser är resultatet av studien av exempel i vilka typiska bäddar av kalksten, klastiska sediment eller kolsömmar kan saknas.

Kolperiod: Pennsylvaniska cyklotem, tilliter och turbiditer

Cyklothem förekommer på global nivå i hela Pennsylvania. emellertid har de studerats mest i norra

Olika sedimentära bergarter staplas ofta ovanpå varandra i igenkännliga mönster som antyder en ordning i formningen. Speciellt visar kolbärande sekvenser inte bara en upprepning av kol sömmar, ibland hundratals meter, utan också andra stenar i en mer eller mindre regelbunden ordning. Kol sömmen är underliggande av en säte-jorden (underlera). Ovanför kolet finns ofta en kalksten eller en lersten (skiffer eller lersten) med marina skal. De marina skalen försvinner i de efterföljande skifferna, för att ibland ersättas av icke-marina musslor. Innan en annan sädesjord och kol visas kan en siltsten eller sandsten eller båda vara närvarande.

I Storbritannien beskrevs denna typ av cykel på 1830-talet, och vissa karbonformiga sekvenser (de ungefär 359 miljoner till 299 miljoner år gamla) kan bekvämt beskrivas som sammansatta av upprepningar av cykelkalksten - skiffer – siltsten – sandsten – säte-jord –Kol, där kolen tas för att definiera den punkt där sekvensen upprepas. En liknande sekvens erkändes i USA där ett erosionsbrott under sandstenen identifierades och sandstenen erkändes som det betydande upprepade drag som initierade den nya cykeln.

I båda fallen definieras cykeln i termer av återkommande bergarter. Klipporna och fossilerna föreslår växlande öppet hav (kalksten och skiffer med marina skal) och markförhållanden (kolet). Processer som bildade sedimenten var svängande eller cykliska. Dessutom skedde denna svängning genom tiden. I många diskussioner om ämnet användes termen cykel oskillnad för processerna, den involverade tiden (till exempel svängningarnas periodicitet) och sedimenten. Den potentiella förvirringen i denna lösa nomenklatur ledde till att den amerikanska geologen JM Weller myntade termen cyklothem för att beskriva en serie bäddar som deponerades under en enda sedimentär cykel, såsom lagring av lagren under den Pennsylvaniska perioden (eller Late Carboniferous epoch, ungefär 318 miljoner till 299 miljoner år sedan). Cyklothem hänvisar till själva klipporna; termcykeln kan då reserveras för processerna eller tiden involverad i att bilda en cyklothem, eller båda.

Weller hade i åtanke den typ av sekvens som beskrivs ovan. Det verkar därför giltigt att använda termen cyklothem för att hänvisa till liknande sekvenser under den kolhaltiga perioden i Europa och på andra håll. Nordamerikanska och europeiska cyklotem erkänns för att representera på varandra följande faser av deltautbyggnaden blandade med marininfall. Därför kan termen cyklothem nu utvidgas till vilken sekvens som helst av sedimentära bergarter som upprepas i vertikal sekvens. Till exempel består Devonian bergarter i Storbritannien ofta av den upprepade sekvensen konglomerat-sandsten-siltsten-lerig siltsten med nodulärt karbonat. Dessa tolkas som att de har bildats av en flod som slingrar sig över sin flodslätt. Varje sekvens har kallats en cyklothem, liksom en mycket annan sekvens av skiffer eller marl och kalkstenar i Jurassic perioden (200 miljoner till 146 miljoner år sedan) i Europa.

Under första hälften av 1900-talet var identifieringen av den repetitiva sekvensen till stor del en fråga om subjektiv bedömning. Sedan 1960-talet har den statistiska behandlingen av uppgifterna lett till en större precision när det gäller att definiera sannolikheten för att någon bergsenhet kommer att ske på sin plats i sekvensen.

Pennsylvanian cyklothems varierar avsevärt i tjocklek men tenderar att vara cirka 10 m (32 fot) tjocka. Termen, när den används på tunnare, enkla förändringar av skifferkalksten eller sandsten-siltsten, har hänvisats till som mindre. Å andra sidan har tjockare sekvenser kallats megacyklotem. Ibland anger detta helt enkelt en cyklothem av en storleksordning som är tjockare än normalt. Vissa författare använder termen för att beskriva en grupp cyklothem som visar någon särskiljningsförmåga följt av en annan grupp som har några andra egenskaper - dvs. en grupp cyklothem med många kalkstenband kan följas av en annan med få kalkstenar. Tillsammans utgör dessa en cykel av cyklothem eller en megacyklothem. Grupper av megacyclothems med vissa särdrag har kallats en hypercyclothem. Stenheter, som mäter flera kilometer i tjocklek och sträcker sig över hela geologiska system, har kallats magnacyklar. Dessa större enheter har tveksam validitet och begränsad användbarhet.

Huvudproblemet med avseende på Pennsylvanian och Carboniferous cyklothems är att förklara havsförlängningar (överträdelser) över en delta slätt i ett område som genomgår en progressiv uppsving. En tektonisk mekanism åberopar ett ryckigt fall av sedimentationsbassängen. Marininkurs skulle äga rum efter plötsliga sjunkningar. En ökning av havsnivån och intrång kan också orsakas av tillväxten av oceaniska åsar. På samma sätt kan överträdelser av havet bero på klimatförändringar, som till exempel kan orsaka periodisk smältning av polära iskappar; eller deltautbyggnad kan vara aktivt under klimatperioder med snabb skräptillförsel till bassängen, följt av marina överträdelser under torra perioder med liten sedimenttillförsel. De mekanismer som har fått det senaste stödet är sedimentologiska. I dessa tros deltautbyggnaden avslutas med en omkopplare i avsättningsplatsen när floden hittar en kortare väg till havet. Den svälta delta-loben, fortfarande utsatt för kontinuerlig regional insjup, översvämmas sedan av havet för att påbörja en ny cyklothem. Senare byter deponeringsplatsen tillbaka till det tidigare området, sedimenteringen återgår och en cyklothem slutförs genom förnyad utbyggnad.