Літологічні методи в геоморфології

Літологічні методи в геоморфології – це вивчення будови товщі гірських порід, яка доповнює морфологічну характеристику досліджуваного рельєфу. Саме склад порід та їхні властивості визначають морфологічні обриси рельєфу, видозміни порід виявляють зміни у формуванні рельєфу, а генезис, зокрема четвертинних відкладів, пов’язаний з генезисом рельєфу. Вивчення взаємозв’язків між морфологією рельєфу та його літогенетичною основою зачисляють до морфолітогенетичного напряму досліджень у геоморфології [1]. У сфері морфолітогенетичних досліджень вивчення рельєфу завжди супроводжується вивченням порід, які його формують.

Термін літологія походить від давньо-грец. літос λίθος – камінь і логос λόγος – вчення. Це фундаментальний розділ геології, який вивчає осадові товщі, їхній склад, структуру, походження, зміни та закономірності просторового розміщення. Термін літологія уперше використав Уедсворт 1896 р. для означення процесу макроскопічного опису осадових порід у відслоненнях і зразках. У Радянському Союзі використав у 1932 р. В.П. Батурін (1902-1945) і 1940 р. Л.В. Пустовалов (1902-1970) для назви навчальної дисципліни, що й стало поштовхом формування науки літології [29]. У західній науці набув поширення термін sedimentology.

Седиментологія – наука про формування осадових відкладів. Термін седимент у перекладі з грецької означає осад. Осади – це відклади твердого матеріалу на поверхні літосфери з якого-небудь середовища (повітря, води, льоду) в нормальних термодинамічних умовах поверхні Землі. Звідси походить визначення терміну “осадові породи” – накопичення мінеральної і/або органічної речовини, яке утворюється в умовах земної поверхні (на дні водойм чи на поверхні суші) внаслідок дії екзогенних чинників [24].

Літологія охоплює три складові частини:

1. петрографію осадових порід – речовинний склад і особливості будови різноманітних осадових порід;
2. теорію літогенезу – загальні умови утворення осадів (седиментогенез);
3. вчення про фації – парагенетичні закономірні осадові товщі, методи відновлення, реконструкції умов та обстановок їхнього утворення. З цим вченням тісно пов’язана стратиграфія – наука, яка вивчає послідовність формування гірських порід і їхні початкові просторові взаємовідносини [36].

Процес літогенезу складається з декількох стадій:

1. утворення осадового матеріалу;
2. його перенесення;
3. седиментогенез – накопичення осаду;
4. діагенез – перетворення осаду в осадові гірські породи;
5. епігенез – стадія існування осадової породи на значних глибинах;
6. гіпергенез – вивітрювання піднятих тектонічними рухами порід на поверхню;
7. катагенез – глибокого перетворення порід;
8. метагенез – стадія максимального перетворення осадової породи в глибинних зонах земної кори та перетворення її на метаморфічну.

Виконуючи морфолітогенетичний аналіз, треба знати зазначені стадії формування осадів, відрізняти поняття відклади та породи. Відклади – це первинний матеріал, який накопичується на стадії седиментації осадів, зокрема, внаслідок проходження денудаційних, гравітаційних, акумулятивних та інших екзогенних процесів. Разом із відкладами на цьому етапі формується рельєф – денудаційний у місцях знесення, акумулятивний – в місцях відкладання осадів.

Нагромаджуючись тривалий час, відклади стискуються, пресуються, мінералогічно видозмінюються, набувають нових рис будови і перетворюються в осадові породи. Осадові породи – це геологічні тіла, які виникають на поверхні Землі і дещо глибше, під дією притаманних для цієї частини Землі невеликих температур і тиску, шляхом перетворення відкладів [2]. Породи формуються на стадії діагенезу. Якщо відбувається тривале прогинання земної кори, то вони значно заглиблюються і видозмінюються, більше кам’яніють. Це стадія епігенезу осадових порід.

Далі можливі два шляхи розвитку: відбуваються тектонічні підняття, породи виходять на денну поверхню або тектонічні опускання і породи занурюються ще глибше. Підняті на денну поверхню породи зазнають вивітрювання – відбувається стадія гіпергенезу осадів. Занурені на великі глибини породи зазнають впливу високих температур і тисків – розвиваються стадії катагенезу та метагенезу – ранньої метаморфізації осадів. Під час метагенезу температури вищі, ніж під час катагенезу (200-300°), вища мінералізація, рН і газонасиченість. У геоморфологічних літогенетичних дослідженнях важливе значення має вивчення осадових товщ на стадії седиментації, діагенезу і гіпергенезу [24].

Поділ осадів на відклади і породи не є різко категоричним, оскільки в тому самому об’єкті можуть бути закладені ці два поняття. Наприклад, глини – є осадовими породами, утвореними на стадії діагенезу. Їх зачисляють до різновиду залишкових глин, які формуються на місці руйнування скельних порід. Глини – відклади, які формуються на первинній стадії седиментації, під час осадження в морях, озерах, старицях тощо. Належать до різновиду перевідкладених або осадових глин, що утворюються внаслідок відкладення у воді тонкодисперсного матеріалу.

Літологічні методи передбачають визначення таких характеристик порід:

• назви мінералогічного складу;
• кольору;
• структури;
• текстури;
• враховування вмісту органічних залишків;
• контактів між шарами порід;
• форм і розмірів осадових тіл;
• фізичних властивостей.