Κυκλοθεμία γεωλογία

Κυκλοθεμία, πολύπλοκη, επαναλαμβανόμενη διαστρωμάτωση των θαλάσσιων και μη θαλάσσιων στρωμάτων που είναι ενδεικτικά κυκλικών καθεστώτων εναπόθεσης. Οι ιδανικές διαδοχικές κυκλοθεμία είναι σπάνιες και οι ανακατασκευές γενικευμένων ακολουθιών προκύπτουν από τη μελέτη παραδειγμάτων στα οποία ενδέχεται να λείπουν τυπικά στρώματα ασβεστόλιθου, κλασικών ιζημάτων ή ραφών άνθρακα.

Carboniferous Περίοδος: Κυκλοθέματα της Πενσυλβανίας, όλιες και θολίδες

Το Cyclothem συμβαίνει σε παγκόσμια βάση σε ολόκληρα τα στρώματα της Πενσυλβανίας. Ωστόσο, έχουν μελετηθεί ευρύτερα στο Βορρά

Διαφορετικά ιζηματογενή πετρώματα συχνά στοιβάζονται το ένα πάνω στο άλλο σε αναγνωρίσιμα μοτίβα που υποδηλώνουν μια τάξη στο σχηματισμό. Συγκεκριμένα, οι αλληλουχίες που φέρουν άνθρακα δεν δείχνουν μόνο επανάληψη ραφών άνθρακα, μερικές φορές εκατοντάδες μέτρα, αλλά και άλλους βράχους σε λίγο ή πολύ κανονική σειρά. Η ραφή άνθρακα είναι υποδαπέδια από ένα έδαφος-κάθισμα (underclay). Πάνω από τον άνθρακα, συχνά βρίσκεται ένας ασβεστόλιθος ή ένας άργιλος (σχιστόλιθος ή λάσπης) με θαλάσσια κελύφη. Τα θαλάσσια κελύφη εξαφανίζονται στις επόμενες σχιστόλιθες, για να αντικαθίστανται περιστασιακά από μη θαλάσσια δίθυρα. Πριν εμφανιστεί ένα άλλο κάθισμα-γη και άνθρακας, μπορεί να υπάρχει ένας ψαμμίτης ή ένας ψαμμίτης ή και τα δύο.

Στη Μεγάλη Βρετανία αυτός ο τύπος κύκλου περιγράφηκε στη δεκαετία του 1830 και ορισμένες ανθρακούχες αλληλουχίες (εκείνες ηλικίας περίπου 359 εκατομμυρίων έως 299 εκατομμυρίων ετών) μπορούν εύκολα να περιγραφούν ως αποτελούμενες από επαναλήψεις του κύκλου ασβεστόλιθου-σχιστόλιθου-ψαμμίτη-ψαμμίτη-καθίσματος-γης - άνθρακας, στον οποίο ο άνθρακας λαμβάνεται για να καθορίσει το σημείο στο οποίο επαναλαμβάνεται η ακολουθία. Μια παρόμοια ακολουθία αναγνωρίστηκε στις Ηνωμένες Πολιτείες κατά την οποία εντοπίστηκε ένα διαβρωτικό διάλειμμα κάτω από τον ψαμμίτη και ο ψαμμίτης αναγνωρίστηκε ως το σημαντικό επαναλαμβανόμενο χαρακτηριστικό που ξεκίνησε τον νέο κύκλο.

Και στις δύο περιπτώσεις ο κύκλος ορίζεται με όρους επαναλαμβανόμενων τύπων βράχου. Οι βράχοι και τα απολιθώματα υποδηλώνουν εναλλαγή ανοικτής θάλασσας (ο ασβεστόλιθος και τα σχιστόλιθοι με θαλάσσια όστρακα) και οι επίγειες συνθήκες (ο άνθρακας). Οι διαδικασίες σχηματισμού των ιζημάτων ήταν ταλαντωτικές ή κυκλικές. Επιπλέον, αυτή η ταλάντωση έγινε με την πάροδο του χρόνου. Σε πολλές συζητήσεις για το θέμα, ο όρος κύκλος χρησιμοποιήθηκε αδιάκριτα για τις διεργασίες, τον χρόνο που απαιτείται (όπως η περιοδικότητα των ταλαντώσεων) και τα ιζήματα. Η πιθανή σύγχυση σε αυτήν τη χαλαρή ονοματολογία οδήγησε τον Αμερικανό γεωλόγο JM Weller να επινοήσει τον όρο κυκλοθεμία για να περιγράψει μια σειρά κλινών που κατατέθηκαν κατά τη διάρκεια ενός μόνο ιζηματολογικού κύκλου, όπως οι εναποθέσεις στρωμάτων κατά την περίοδο της Πενσυλβανίας (ή την Ύστερη Carboniferous εποχή, περίπου 318 εκατομμύρια σε 299 εκατομμύρια χρόνια πριν). Το Cyclothem αναφέρεται στους ίδιους τους βράχους. Ο όρος κύκλος μπορεί στη συνέχεια να δεσμευτεί για τις διεργασίες ή τον χρόνο που απαιτείται για τη διαμόρφωση ενός κυκλοθέματος ή και τα δύο.

Ο Weller είχε κατά νου τον τύπο της ακολουθίας που περιγράφεται παραπάνω. Φαίνεται λοιπόν έγκυρο να χρησιμοποιείται ο όρος κυκλοθεμία για να αναφερθούμε σε παρόμοιες αλληλουχίες κατά την περίοδο του άνθρακα στην Ευρώπη και αλλού. Τα κυκλώματα της Βόρειας Αμερικής και της Ευρώπης αναγνωρίζονται ότι αντιπροσωπεύουν διαδοχικές φάσεις του κτιρίου του δέλτα που διανθίζονται με θαλάσσιες επιδρομές. Με αυτόν τον τρόπο, ο όρος κυκλοθεμία μπορεί τώρα να επεκταθεί σε οποιαδήποτε ακολουθία ιζηματογενών πετρωμάτων που επαναλαμβάνεται σε κάθετη ακολουθία. Για παράδειγμα, τα πετρώματα Devonian στη Μεγάλη Βρετανία συχνά αποτελούνται από τον επαναλαμβανόμενο ακολουθία αλληλουχίας-ψαμμίτη-αργίλου-λασπώδους αργίλου με οζώδη ανθρακικό άλας. Αυτά ερμηνεύονται ως σχηματισμένα από έναν ποταμό που περιβάλλει την πεδιάδα του. Κάθε ακολουθία έχει ονομαστεί κυκλοθεμία, όπως και μια πολύ διαφορετική ακολουθία σχιστόλιθου ή μαρμάρου και ασβεστόλιθων στην περίοδο Jurassic (200 εκατομμύρια έως 146 εκατομμύρια χρόνια πριν) της Ευρώπης.

Κατά το πρώτο μισό του 20ού αιώνα, η αναγνώριση της επαναλαμβανόμενης ακολουθίας ήταν σε μεγάλο βαθμό θέμα υποκειμενικής κρίσης. Από τη δεκαετία του 1960 η στατιστική επεξεργασία των δεδομένων έχει οδηγήσει σε μεγαλύτερη ακρίβεια στον καθορισμό της πιθανότητας ότι οποιαδήποτε μονάδα ροκ θα συμβεί στη θέση της στη σειρά.

Τα κυκλοθέματα της Πενσυλβανίας ποικίλλουν σημαντικά στο πάχος αλλά τείνουν να έχουν πάχος περίπου 10 μέτρα (32 πόδια). Ο όρος, όταν εφαρμόζεται σε λεπτότερες, απλές μεταβολές ασβεστόλιθου σχιστόλιθου ή ψαμμίτη-αργίλου, έχει αναφερθεί ως δευτερεύων. Από την άλλη πλευρά, οι παχύτερες ακολουθίες έχουν ονομαστεί μεγακυκλοθέματα. Μερικές φορές αυτό σημαίνει απλώς ένα κύκλο με τάξη μεγέθους παχύτερο από το κανονικό. Ορισμένοι συγγραφείς χρησιμοποιούν τον όρο για να περιγράψουν μια ομάδα κυκλοθεμάτων που εμφανίζουν κάποιο διακριτικό χαρακτήρα ακολουθούμενο από μια άλλη ομάδα που έχει κάποια άλλα χαρακτηριστικά - δηλαδή, μια ομάδα κυκλοθεμίων με πολλές ζώνες ασβεστόλιθου μπορεί να ακολουθείται από μια άλλη με λίγους ασβεστόλιθους. Μαζί αυτά αποτελούν έναν κύκλο κυκλοθεμάτων, ή ένα μεγακυκλοθέμιο. Ομάδες megacyclothems με ορισμένα χαρακτηριστικά γνωρίστηκαν ως hypercyclothem. Οι ροκ μονάδες, με πάχος αρκετά χιλιόμετρα και καλύπτουν ολόκληρα γεωλογικά συστήματα, έχουν αναφερθεί ως μαγνήτες. Αυτές οι μεγαλύτερες μονάδες είναι αμφίβολης ισχύος και περιορισμένης χρησιμότητας.

Το κύριο πρόβλημα όσον αφορά τα πενσυλβανικά και τα ανθρακούχα κυκλοφόματα είναι να εξηγήσουμε τις επεκτάσεις της θάλασσας (παραβάσεις) πάνω από μια πεδιάδα δέλτα σε μια περιοχή που υφίσταται προοδευτική καθίζηση. Ένας τεκτονικός μηχανισμός επικαλείται την εκκεντρική καθίζηση της λεκάνης της καθίζησης. Θαλάσσιες επιδρομές θα γίνονταν μετά από ξαφνικά βύθιση. Η αύξηση της στάθμης της θάλασσας και η εισβολή θα μπορούσαν επίσης να προκληθούν από την ανάπτυξη των ωκεανών κορυφογραμμών. Ομοίως, οι παραβάσεις της θάλασσας μπορεί να οφείλονται σε κλιματικές αλλαγές, οι οποίες, για παράδειγμα, θα μπορούσαν να προκαλέσουν την περιοδική τήξη των πολικών παγοκρηπτικών. ή το delta out-building μπορεί να είναι ενεργό κατά τη διάρκεια κλιματικών περιόδων ταχείας τροφοδοσίας συντριμμιών στη λεκάνη, ακολουθούμενο από θαλάσσιες παραβάσεις κατά τη διάρκεια ξηρών περιόδων με μικρή παροχή ιζημάτων. Οι μηχανισμοί που έχουν λάβει την πιο πρόσφατη υποστήριξη είναι ιζηματολογικοί. Σε αυτά, το out-building του δέλτα θεωρείται ότι τελειώνει με έναν διακόπτη στον τόπο εναπόθεσης όταν ο ποταμός βρίσκει μια πιο σύντομη διαδρομή προς τη θάλασσα. Ο πεινασμένος δέλτα-λοβός, που εξακολουθεί να υπόκειται σε συνεχή περιφερειακή καθίζηση, στη συνέχεια πλημμυρίζει από τη θάλασσα για να ξεκινήσει ένα νέο κυκλοθέμιο. Αργότερα, ο τόπος εναπόθεσης επιστρέφει στην προηγούμενη περιοχή, η καθίζηση επιστρέφει και ένα κυκλοθεμία ολοκληρώνεται από ένα νέο κτίριο.