1
PROCESY SEDYMENTACYJNE
Procesy fizyczne, chemiczne i biologiczne prowadzÄ…ce do powstawania
osadów nazywamy procesami sedymentacyjnymi. Procesy te stanowią
ważne ogniwo obiegu materii w litosferze w cyklu geochemiczno-dia-
stroficznym. Wietrzenie i erozja, uzależnione od diastrofizmu i klimatu,
dostarczajÄ… materiaÅ‚u podlegajÄ…cego procesom sedymentacyjnym. Mate­
riał ten jest transportowany do miejsca depozycji i osadzany. Procesy
diagenetyczne przekształcają luz
ne osady w skaÅ‚y osadowe. Na wszy­
stkie te procesy nakÅ‚ada siÄ™ dziaÅ‚alność biosfery, stanowiÄ…ca ważny ele­
ment środowiska sedymentacyjnego.
PROCESY NORMALNE I KATASTROFICZNE
Pojęcie środowisko sedymentacyjne (rozdz. 12) odnosi się do obszaru,
w którym działa określony zespół procesów powodujących akumulację
osadów. Można je podzielić na dwie zasadnicze kategorie: procesy dÅ‚u­
gotrwałe, których charakter i intensywność odpowiadają  normalnemu"
poziomowi energii w Å›rodowisku, oraz procesy krótkotrwaÅ‚e, incyden­
talne, powstajÄ…ce w okresach znacznego i nagÅ‚ego wzrostu energii (Re­
ading 1978b). Pierwsze z nich mogÄ… być w uproszczony sposób nazwa­
ne procesami normalnymi, drugie  katastroficznymi. PrzykÅ‚adem pro­
cesów normalnych jest np. sedymentacja pełagiczna, wzrost organizmów
budujÄ…cych konstrukcje rafowe, falowanie, prÄ…dy rzeczne, przepÅ‚yw wo­
dy w rzece, itp. Z tymi procesami przebiegającymi ;na ogół w sposób
ciągły, kontrastują takie zjawiska, jak prądy zawiesinowe, osuwiska
podmorskie i lądowe, powodzie, sztormy i inne, należące do kategorii
procesów katastroficznych.
Procesy normalne mogÄ… przebiegać powoli lub szybko. W obu jed­
nak przypadkach przyrost netto osadów jest powolny, w pierwszym ze
PROCESY SEDYMENTACYJNE
14
względu na niewielkie ogólne tempo depozycji, w drugim znaczną część
odkładanych osadów jest usuwana przez zachodzącą jednocześnie ero-
zjÄ™. Produkty tych procesów tworzÄ… niekiedy głównÄ… masÄ™ osadu, czÄ™­
sto jednak stanowią tylko jej nikły procent.
To samo dotyczy produktów procesów katastroficznych. Mogą być
one ograniczone do pojedynczych ławic wśród osadów  normalnych",
lub, co jest zjawiskiem dość czÄ™stym, dominować nad nimi pod wzglÄ™­
dem miąższoÅ›ci i objÄ™toÅ›ci. PrzykÅ‚adem pierwszego przypadku sÄ… war­
stwy osadzone przez prądy zawiesinowe wśród osadów pelagicznych,
drugiego  utwory fliszowe, w których osady tych krótkotrwaÅ‚ych prÄ…­
dów odgrywajÄ… dominujÄ…cÄ… rolÄ™, a produkty zachodzÄ…cej w sposób ciÄ…­
gły sedymentacji pelagicznej albo się nie zachowują, albo tworzą jedynie
cienkie warstewki. W rezultacie czas zarejestrowany w osadach stanowi
zaledwie uÅ‚amek okresu, w którym trwaÅ‚a ich sedymentacja. UÅ›wiado­
mienie sobie tego faktu jest szczególnie ważne podczas badaÅ„ prowa­
dzących do rekonstrukcji środowiska sedymentacji.
Procesy katastroficzne majÄ… dwojaki charakter. Jedne z nich sÄ… po­
wtarzalne i zachodzÄ… nieregularnie, ale  w odpowiednie] skali czasu
 stosunkowo często, inne są zjawiskami występującymi wyjątkowo
w Å›rodowisku. Produktem takiego wyjÄ…tkowego procesu jest na przy­
kład warstwa bentonitu w niewulkanicznych osadach świadcząca o nie-
zwykle silnej erupcji wulkanicznej lub warstwa organogenicznych' osa­
dów wapiennych wśród utworów fliszowych.
Częstość występowania, osadów utworzonych w środowisku przez
procesy należące do wyróżnionych wyżej kategorii przedstawia tab. 1-1.
Tabela 1-1. Częstość występowania osadów utworzonych przez różne
procesy
MiÄ™dzy osadami a Å›rodowiskiem i procesami sedymentacyjnymi ist­
niejÄ… powiÄ…zania o charakterze sprzężenia zwrotnego: proces sedymenta­
cyjny prowadzi do powstania osadu, a powstajÄ…cy osad wpÅ‚ywa na prze­
bieg procesu sedymentacyjnego, a niekiedy i na charakter środowiska
(ryc. 1-1). Na przykÅ‚ad wzrost kolonii koralowych przy brzegu lÄ…du (pro­
ces sedymentacji materiału biogenicznego) prowadzi do powstania rafy
wapiennej (osady); powstanie rafy hamuje wzrost korali od strony lÄ…du.
PROCESY NORMALNE I KATASTROFICZNE
Gdy rafa przybrzeżna przekształci się w rafę barierową, oddzieloną od
lądu laguną, pierwotne środowisko litoralne otwartego brzegu zmieni się
w środowisko lagunowe.
Rycina 1-1.
Zależności między środowiskiem
sedymentacyjnym, procesami
sedymentacyjnymi i osadami
1  zależnoÅ›ci bezpoÅ›rednie, 2  za­
leżności -zwrotne *
Przebieg procesów sedymentacyjnych i rodzaj powstających osadów
uzależnione są od czynników środowiskowych (environmental factor)
(Krumbein & Sloss 1963). ZależnoÅ›ci te sÄ… skomplikowane, gdyż pomiÄ™­
dzy różnymi czynnikami Å›rodowiskowymi istniejÄ… wzajemne oddziaÅ‚y­
wania.
Do najważniejszych czynników środowiskowych należą:
 materiał osadowy, występujący w środowisku  allogeniczny
i autigeniczny;
 energia, środowiska: energia kinetyczna ruchów wód i powietrza,
energia cieplna, energia wiązań chemicznych;
 geometria środowiska: rozmiary, kształt i parametry batymetry-
czne basenu sedymentacyjnego, kierunki prądów wodnych i wiatrów,
kształt i rozmiary nagromadzeń osadów tworzących ciała skalne  li-
tosomy, kierunki zmienności cech osadów;
 dziaÅ‚alność biosfery: powstawanie biogenicznego materiaÅ‚u osa­
dowego, wpÅ‚yw na warunki chemiczne i fizyczne w Å›rodowisku, mecha­
niczne przerabianie osadów.
Åšrodowiska sedymentacyjne podporzÄ…dkowane sÄ… warunkom dia-
stroficznym i klimatycznym, stanowiÄ…cym nadrzÄ™dne parametry deter­
minujące właściwości materiału osadowego gromadzącego się w basenie
sedymentacyjnym.
CharakterystykÄ™ Å›rpdowiska sedymentacyjnego rozpatrywać moż­
na z różnych punktów widzenia, kÅ‚adÄ…c nacisk na różne ujÄ™cia meto­
dyczne zagadnień badawczych sedymentologii. Na pierwszym miejscu
wymienimy tu charakterystykę i analizę środowiska sedymentacyjnego
od strony procesów sedymentacyjnych. UjÄ™cie takie zmierza do rozpo­
znania związków i zależności pomiędzy czynnikami środowiskowymi, do
okreÅ›lenia wartoÅ›ci fizycznych, chemicznych i biologicznych parame­
trów czynników środowiskowych, oraz do ilościowego opisu procesów
sedymentacyjnych. Takie analityczne ujęcie środowiska sedymentacyj-
PROCESY SEDYMENTACYJNE
nego stanowi punkt wyjścia dla badań doświadczalnych i modelowych
w sedymentologii.
Drugim generalnym kierunkiem badawczym jest ujęcie środowiska
sedymentacyjnego jako przestrzeni, w której powstajÄ… osady, i okreÅ›le­
nie jej właściwości, wyznaczających granice zasięgu działania różnych
procesów sedymentacyjnych. Takie podejście znajduje szczególnie
szerokie zastosowanie w badaniach współczesnych Å›rodowisk sedymen­
tacyjnych i w aktualistycznej interpretacji osadów kopalnych.
Trzeci kierunek badań sedymentologicznych jest nastawiony na
analizÄ™ Å›rodowiska sedymentacyjnego od strony skaÅ‚ osadowych po­
wstaÅ‚ych z osadów nagromadzonych w dawnych basenach sedymenta­
cyjnych. W takim ujÄ™ciu głównym przedmiotem badaÅ„ sÄ…: materiaÅ‚ osa­
dowy i historia geologiczna basenu sedymentacyjnego determinowana
przez warunki diastroficzne. WÅ‚asnoÅ›ci materiaÅ‚u osadowego Wykorzy­
stywane są do rozpoznania procesów sedymentacyjnych, a rozpoznane
procesy stanowiÄ… podstawÄ™ dla paleogeograficznej interpretacji danego
środowiska sedymentacyjnego.
ENERGIA PROCESÓW SEDYMENTACYJNYCH
Wszelkie procesy sedymentacyjne rozgrywajÄ… siÄ™ w polu grawitacyj­
nym Ziemi. Dalszymi z
ródłami energii procesów sedymentacyjnych są:
MATERIAA
OSADOWY
endogeniczna energia Ziemi, energia promieniowania sÅ‚onecznego i ener­
gia wiązań chemicznych.
Siły grawitacyjne umożliwiają procesy transportu i sedymentacji
materiału ziarnowego. Energia promieniowania słonecznego wytwarza
gradienty ciśnienia i temperatury w hydrosferze i atmosferze, których
efektem jest cyrkulacja mas powietrznych i wodnych. Ma ona również
podstawowe znaczenie dla rozwoju biosfery. Energia promieniowania
sÅ‚onecznego i wiÄ…zaÅ„ chemicznych jest przyczynÄ… procesów sedymenta­
cji osadów hydrogenicznych. Ta ostatnia odgrywa także istotną rolę
w procesach diagenezy.
Intensywność procesów sedymentacyjnych i ich skutki nie zawsze są
proporcjonalne do wywołujących je sił, czego przykładem są produkty
procesów zachodzących w tzw. układach spustowych. Nagromadzona
w takim układzie energia potencjalna może zostać wyzwolona przez
impuls o energii niewspółmiernie małej w stosunku do zainicjowanego
przezeń procesu i jego skutków (por. str. 187). Związki pomiędzy z
ródÅ‚a­
mi energii i ich wpływ na procesy sedymentacyjne przedstawia rycina
1-2.
MATERIAA
OSADOWY
MateriaÅ‚ osadowy podlegÅ‚y dziaÅ‚aniu procesów sedymentacyjnych po­
wstaje w wyniku różnych procesów. Wietrzenie i erozja starszych skał
oraz procesy wulkaniczne dostarczają materiału osadowego, który jest
transportowany do basenów sedymentacyjnych w postaci ziarn stanowiÄ…­
cych materiaÅ‚ klastyczny oraz roztworów koloidalnych i roztworów rze­
czywistych. W obrÄ™bie basenów sedymentacyjnych materiaÅ‚ przyniesio­
ny w postaci roztworów przechodzi w fazÄ™ staÅ‚Ä… w wyniku dziaÅ‚ania fi­
zykochemicznych procesów depozycyjnych i działalności biosfery.
Biosfera zużywa materiaÅ‚ wystÄ™pujÄ…cy w postaci roztworów rzeczy­
wistych do budowy tkanek organicznych i zmineralizowanych części
szkieletowych. Jedne i drugie stanowić mogÄ… materiaÅ‚ osadowy. Znacz­
na część osadowego materiaÅ‚u biogenicznego wytwarzanego w Å›rodowi­
sku wodnym wystÄ™puje w postaci ziarnistej  jako indywidualne szkie­
lety lub części skÅ‚adowe i pokruszone fragmenty szkieletów  i podle­
ga prawidłowościom transportu i depozycji materiału klastycznego. Jest
to materiał bioklastyczny. Biogeniczny materiał osadowy może również
tworzyć masywne nagromadzenia rafowe.
Materiał fazy stałej powstający z roztworów bez udziału biosfery
tworzy osady hydrogeniczne. Dotychczas byÅ‚y one nazywane najczęś­
ciej osadami chemicznymi. Ta tradycyjna nazwa nie jest zbyt ścisła, gdyż
w depozycji tych osadów obok procesów polegajÄ…cych na reakcjach pro­
wadzących do zmian składu chemicznego materiału osadowego, odgry-
2 Zarys sedymentologii
PROCESY SEDYMENTACYJNE
18
wają równorzędną, a często dominującą rolę procesy fizykochemiczne
i procesy czysto fizyczne przebiegające bez zmiany składu materiału
osadowego. \
Ze wzglÄ™du na stosunek fazy staÅ‚ej osadu do basenu sedymenta­
cyjnego materiał osadowy rozpada się na dwie grupy: materiał allo-
chtoniczny i materiał autochtoniczny.  Materiałem allochtonicznym jest
materiał plastyczny przynoszony z. zewnątrz do basenu sedymentacyjne-
go oraz materiał pochodzenia wulkanicznego i kosmicznego. Materiałem
autochtonicznym jest materiał bioklastyczny oraz materiał kłastyczny
powstający w obrębie basenu sedymentacyjnego wskutek penesyndepo-
zycyjnej erozji gromadzonych w tym basenie osadów. Ziarna takiego
materiału nazywane są intraklastami. Materiał biogeniczny i materiał
hydrogeniczny sÄ… autochtoniczne w stosunku do basenu sedymentacyj-
nego. Niekiedy materiał biogeniczny może znalez
ć się w osadzie na
wtórnym złożu wskutek erozji starszych osadów i transportu do nowego
miejsca depozycji; w takim przypadku jest on autochtoniczny w stosun­
ku do basenu. MateriaÅ‚ ziarnisty powstajÄ…cy w wyniku wietrzenia i ero­
zji starszych skał, zarówno allochtoniczny jak i autochtoniczny (intra-
klasty) tworzy osady litogeniczne (ryc. 1-3).
Rycina 1-3.
SkÅ‚adniki osadów i ich pocho­
dzenie (według: Goldberg 1964,
zmienione)
Proces transportu przynosi do basenu sedymentacyjnego allochto­
niczny materiał osadowy oraz przemieszcza w obrębie basenu materiał
allochtoniczny i autochtoniczny. Transportowi w obrÄ™bie basenu podle­
ga nie tylko materiał klastyczny i bioklastyczny, lecz także materiał
hydrogeniczny, np. ooidy wapienne lub ziarna glaukonitu. MateriaÅ‚ tran­
sportowany w obrÄ™bie basenu sedymentacyjnego może być autochtonicz­
ny w stosunku do całego basenu, a allochtoniczny względem miejsca
depozycji lub środowiska sedymentacyjnego, w którym, nastąpiła jego
DIASTROFIZM A SEDYMENTACJA
depozycja. Miejsce wydzielenia substancji rozpuszczonej w fazę stałą
i miejsce jej trwałej depozycji i zachowania w osadzie z reguły różnią
siÄ™ w mniejszym lub wiÄ™kszym stopniu (Strachow 1950). Ponieważ po­
datność na transport różnych produktów depozycji biogenicznej i hy-
drogenicznej jest zróżnicowana, transport może prowadzić do sortowania
tego materiaÅ‚u. SkÅ‚adnikiem osadu sÄ… też roztwory porowe, przychwyco­
ne w osadzie podczas sedymentacji, wywierające znaczny wpływ na
przebieg procesów diagenetycznych.
DIASTROFIZM A SEDYMENTACJA
Diastrofizm jest głównym procesem geologicznym wytwarzającym na
powierzchni litosfery gradienty energii potencjalnej w polu grawitacyj­
nym Ziemi. Gradienty te wyzwalają proces gradacji, na który składają
siÄ™ denudacja i sedymentacja.
Warunki diastroficzne, determinujÄ…c tempo denudacji i sedymenta­
cji wpÅ‚ywajÄ… na rodzaj materiaÅ‚u osadowego. Przy dużym nasileniu ru­
chów diastroficznych zróżnicowanie wysokości powierzchni lądów jest
znaczne, co powoduje szybką erozję i dostawę dużych ilości terygenicz-
nego materiaÅ‚u klastycznego do basenów sedymentacyjnych. W warun­
kach spokoju diastroficznego denudacja jest powolna a dominuje wie­
trzenie chemiczne dostarczając do basenów sedymentacyjnych materiał
osadowy w postaci roztworów. Dostawa materiaÅ‚u klastycznego jest nie­
wielka.
Nasilenie diastrofizmu i sedymentacji materiału terygenicznego
stwarza na ogół warunki niesprzyjające dla gromadzenia się większych
ilości osadów biogenicznych lub hydrogenicznych. Jednakże osady bio-
geniczne i hydrogeniczne mogÄ… gromadzić siÄ™ w okresach nasilenia dia­
strofizmu w takich częściach morskich basenów sedymentacyjnych, któ­
re wskutek uksztaÅ‚towania dna sÄ… odgrodzone od dopÅ‚ywu mate­
riaÅ‚u terygenicznego. Na lÄ…dzie okresowa szybka depozycja mate­
riału terygenicznego sprzyja trwałej akumulacji materiału fitogenicz-
nego.
Rodzaj materiaÅ‚u osadowego dostarczanego do basenu sedymenta­
cyjnego zależy więc głównie od natężenia ruchów podnoszących
i tempa denudacji na przyległych lądach. Skład i cechy osadu akumu-
lowanego w basenie sedymentacyjnym są natomiast uzależnione pd
stosunku tempa subsydencji basenu i tempa akumulacji (Sloss et al.
1949).
Wyróżnić tu można cztery sytuacje, które zostanÄ… rozpatrzone na przykÅ‚adzie ba­
senów morskich.
 Szybka subsydencja i szybka akumulacja. Powstać może gruba seria osadów
przy mało zmieniającym się położeniu powierzchni depozycyjnej, a więc w stosunko-
2-
PROCESY SEDYMENTACYJNE
wo staÅ‚ych warunkach Å›rodowiskowych, na przykÅ‚ad batymetrycznych. MateriaÅ‚ osado­
wy przechodzi szybko pod powierzchnią depozycyjną i jest przez nią wyłączany spod
działania czynników środowiskowych. Terygeniczny materiał osadowy może zawierać
dzięki temu dużo składników mineralnych nietrwałych na powierzchni litosfery, a cechy
ziarn wskazują zwykle na słabą obróbkę w wyniku abrazji podczas transportu. Osad
o takich cechach jest określany jako mineralogiczne i teksturalnie niedojrzały.
 Szybka subsydencja i powolna akumulacja. Powierzchnia depozycyjnÄ… w base­
nie sedymentacyjnym ulega obniżeniu, a dno basenu morskiego może osiÄ…gać gÅ‚Ä™boko­
ści abisalne.
 Powolna subsydencja i powolna akumulacja. Położenie powierzchni depozycyj-
nej w basenie sedymentacyjnym pozostaje w przybliżeniu staÅ‚e. MateriaÅ‚ osadowy pod­
dany jest działaniu dynamicznych czynników środowiskowych przez długi okres i może
być wielokrotnie przerabiany, co prowadzi do wyeliminowania nietrwałych składników
mineralnych i do daleko posuniętej obróbki ziarn materiału klastycznego. Osad o takich
cechach jest określany jako mineralogicznie i teksturalnie dojrzały.
 Subsydencja wolniejsza niż akumulacja. Głębokość basenu sedymentacyjnego
zmniejsza się w wyniku postępującej od brzegu basenu progradacji osadów terygenicz-
nych, co prowadzi do regresji.
KLIMAT A SEDYMENTACJA
Warunki klimatyczne wpÅ‚ywajÄ… w sposób zasadniczy na materiaÅ‚ osa­
dowy determinując ilość i rodzaj terygenicznego materiału ziarnistego
dostarczanego do kontynentalnych i morskich basenów sedymentacyj­
nych, nasilenie hydrolizy i rozpuszczania minerałów oraz produkcję bio-
genicznego materiaÅ‚u osadowego. DeterminujÄ… one także sposób tran­
sportu materiaÅ‚u osadowego: wodny, glacjalny, eoliczny. WynikajÄ…­
ca z warunków klimatycznych cyrkulacja atmosferyczna oraz uksztaÅ‚­
towana przez diastrofizm rzez
ba dna mórz i oceanów ksztaÅ‚tujÄ… powierz­
chniowÄ… i gÅ‚Ä™bokÄ… cyrkulacjÄ™ wód morskich, okreÅ›lajÄ…cÄ… warunki fizycz­
ne i chemiczne w morskich basenach sedymentacyjnych.
BIOSFERA A SEDYMENTACJA
Biosfera wpÅ‚ywa wielokierunkowo na przebieg procesów sedymentacyj­
nych, ponieważ produkowane przez nią związki organiczne i niektóre
nieorganiczne produkty metabolizmu organizmów żywych ksztaÅ‚tujÄ… fi­
zykochemiczne parametry środowiska sedymentacyjnego. Biosfera jest
ponadto producentem biogenicznego materiału osadowego. Rozpatrując
wpÅ‚yw biosfery na sedymentacjÄ™ w geologicznej historii Ziemi dostrze­
gamy jednakże, że ewolucyjny rozwój biosfery przekształcał w sposób
nieodwracalny warunki powstawania osadów. Zwrotnymi punktami dla
przebiegu sedymentacji były:
 powstawanie organizmów fotoautotroficznych produkujących
tlen, co doprowadziło do powstania warunków utleniających, najpierw
w hydrosferze, a następnie w atmosferze;
 rozwój roślin lądowych, który przekształcił głęboko przebieg
PROCESY i CZYNNIKI GEOLOGICZNE
denudacji na lądach i powstawanie terygenicznego materiału osado-
wego;
 masowy rozwój planktonu wapiennego.
PROCESY I CZYNNIKI GEOLOGICZNE KSZTAA
TUJ
CE
FIZYCZNE I CHEMICZNE WARUNKI SEDYMENTACJI
BIOGENICZNEJ I HYDROGENICZNEJ
Tabela 1-2. Zawartość jonów w wodzie rzecznej i w wodzie morskiej
Według: H. Blatt, G. Middleton i R. Murray 1980, zmienione
PROCESY SEDYMENTACYJNE
Ośrodkiem sedymentacji jest woda (morska, brakiczna, jeziorna, a nie-
kiedy także rzeczna) zawierajÄ…ca w roztworze różnorodne jony wystÄ™pu­
jące w różnych stężeniach. y
ródÅ‚em tych jonów jest wietrzenie chemicz­
ne przebiegajÄ…ce przede wszystkim na lÄ…dzie; wody rzeczne transportu­
ją jony do mórz. Porównanie koncentracji molowych najważniejszych
jonów w wodzie morskiej i rzecznej przedstawia tabela 1-2. .
Wytrącanie fazy stałej biogenicznego i hydrogenicznego materiału
osadowego podlega specyficznym prawidÅ‚om wynikajÄ…cym z fizyko­
chemicznych i biochemicznych warunków, a pośrednio również z dyna-
miki ośrodka wodnego. Rycina 1- 4 przedstawia najważniejsze jony
Rycina 1-4. Materiał i czynniki sterujące w procesach sedymen-
tacji hydrogenicznej i biogenicznej
* " "
i związki wchodzące w skład osadów biogenicznych i hydrogenicznych
w zależnoÅ›ci od czynników geologicznych ksztaÅ‚tujÄ…cych fizykochemicz­
ne i biochemiczne warunki sedymentacji. Znaczenie różnych jonów dla
procesów sedymentacji nie wiąże siÄ™ przy tym z obfitoÅ›ciÄ… ich wystÄ™po­
wania. Na przykład jon fosforanowy występujący w środowisku wodnym
w niewielkich ilościach ma podstawowe znaczenia dla sedymentacji bio-
genićznej niezależnie od czynników geologicznych, a jon chlorkowy,
wystÄ™pujÄ…cy w wielkiej obfitoÅ›ci w wódzie morskiej bierze udziaÅ‚ w pro­
cesach sedymentacji ewaporatów tylko w specyficznych warunkach
ukształtowanych przez czynniki geologiczne.
v
DIAGENEZA
Świeżo złożony osad stanowi niezrównoważony system reagujących ze
sobÄ… substancji, który w wyniku różnorodnych reakcji chemicznych pod­
czas procesu diagenezy przechodzi w system zrównoważony, stanowią-
PARAMETRY GHEMICZtiE
cy skałę osadową. W historii geologicznej skały Osadowej wydziela się
trzy stadia:
 sedymentogenezy, czyli tworzenia siÄ™ osadu;
 diagenezy, czyli przemiany osadu w skałę osadową;
 katagenezy, czyli przemian w już utworzonej skale osadowej.
Granice miÄ™dzy tymi stadiami, a zwÅ‚aszcza miÄ™dzy stadium Sedy­
mentogenezy i diagenezy, są umowne, zwłaszcza, że procesy diagene-
tyczne mogÄ… obejmować nie tylko metasomatyczne przemiany istniejÄ…­
cych faz stałych, lecz również powstawanie nowych, autigenicznych faz
stałych (minerałów.) z wód porowych.
Ponieważ przeważająca część materiału osadowego, także biogenicz-
nego i hydrogenicznego, wystÄ™puje w postaci ziarnistej, za koniec sta­
dium sedymentogenezy można uznać osadzenie się ziarna na powierzeń-,
ni depozycyjnej.
Procesy wczesnodiagenetyczne (stadium syndiagenezy) przebiegajÄ…
przy przeważającym udziale czynników biochemicznych i przy dużej
zmiennoÅ›ci warunków chemicznych okreÅ›lanych przez pH i Eh. PoczÄ…t­
kowo na materiaÅ‚ osadowy oddziaÅ‚ywujÄ… wody Å›rodowiska sedymenta­
cyjnego (stadium początkowe), póz
niej, w miarÄ™ wzrastajÄ…cego pogrze­
bania, wody porowe zmodyfikowane chemicznie w stosunku do wód po­
krywajÄ…cych osad (stadium wczesnego pogrzebania, ang. early burial
stage). Dalsze przemiany zachodzą już w osadzie w- znacznym stopniu
zlityfikowanym pod wpływem czynników endogenicznych (stadium póz
­
nej diagenezy).
PARAMETRY CHEMICZNE
Powstawanie faz stałych w procesach sedymentacji biogenicznej i hydro-
genicznej jest uzależnione od parametrów chemicznych, z których pod­
stawowe znaczenie majÄ…:
 stężenie jonów wodorowych (pH),
 potencjał oksydacyjno-redukcyjny (Eh).
Znaczenie tych parametrów polega na tym, że określają one zawar-
600
.500
A
.
; 400
\^ KRZEMIONKA

KRZHM.Of.KA U
( 300
>
Rycina 1-5.
i
j 200 Rozpuszczalność: kalcy tu, kwar­
KRZEMIONKA BEZPOSTA-
cu 1 krzemionki bezpostaciowej
hi nui A ,
too
w zależności od " pH (według;
BÅ‚att, Mlddleton & Murray
, o . "  > - " ,!
7.
1-980)
PROCESY SEDYMENTACYJNE
PARAMETRY CHEMICZNE
tość w Å›rodowisku protonów i elektronów, a wiÄ™c tych czÄ…stek elemen­
tarnych, które są aktywne w reakcjach chemicznych. Parametry te są
wzajemnie związane. Eh zależne jest od pH, gdyż pH wpływa na stałe
dysocjacji, równowagi jonowe, rozpuszczalność reagujących składników
i szereg dalszych zjawisk determinujÄ…cych przebieg reakcji chemicznych.
Zależność rozpuszczalnoÅ›ci krzemionki, kwarcu i kalcytu od pH przed­
stawia rycina 1-5. Wykresy pola zmiennoÅ›ci pH i Eh w Å›rodowisku wod­
nym i w osadach podane przez Baas Becking et al. (1960) przedstawia
rycina 1-6. Wartość pH zależy głównie od jonów obecnych w roztwo­
rze. Mikroorganizmy  bakterie i glony wystÄ™pujÄ… w warunkach che­
micznych obejmujÄ…cych caÅ‚y obszar zmiennoÅ›ci pH i Eh. Metabolizm glo­
nów i bakterii modyfikuje parametry chemiczne środowiska i wpływa
w szerokim zakresie na procesy sedymentacji biogenicznej i hydroge-
nicznej.
Organizmy autotroficzne mogą rozwijać się na podłożu nieorganicznym. Podstawą
ich metabolizmu jest redukcja C0 przez wodór wytwarzany w procesie fotosyntezy
2
(fotoautotrofy, do których należą rośliny i niektóre bakterie), lub w drodze utleniania
zwiÄ…zków nieorganicznych (chemoautotrofy, do których należą bakterie żelaziste, man­
ganowe, siarkowe i nitryfikacyjne).
Redukcja C0 prowadzi do alkalizacji środowiska (wzrostu pH), co wpływa na
2
równowagÄ™ kwaÅ›nych dwuwÄ™glanów i wÄ™glanów w roztworze. JednoczeÅ›nie wytwarza­
nie wolnego tlenu przez fotoautotroficzne roÅ›liny i bakterie stwarza warunki utlenia­
jÄ…ce.
Organizmy heterotroficzne wymagajÄ… do swego rozwoju obecnoÅ›ci zwiÄ…zków orga­
nicznych. Bakterie reprezentujÄ…ce tÄ™ grupÄ™ redukujÄ… proste zwiÄ…zki organiczne  kwa­
sy tłuszczowe i alkohole, wytwarzając jony wodorowe zużywane następnie dla redukcji
C0 . Należą tu: bakterie denitryfikacyjne, bakterie wytwarzajÄ…ce metan i bakterie re­
2
dukujÄ…ce siarczany.
Bakterie heterotroficzne wytwarzają warunki redukcyjne w środowisku. Główną
rolÄ™ odgrywajÄ… tu bakterie redukujÄ…ce siarczany, które wytwarzajÄ… siarkowodór dyso­
+1 _ 1
cjujÄ…cy na jony H i HS . Jon wodorosiarkowy ma bardzo silne wÅ‚asnoÅ›ci reduku­
jÄ…ce.
Procesy gnicia, fermentacji i butwienia, przebiegajÄ…ce przy udziale
bakterii, grzybów i drożdży, a prowadzÄ…ce do rozkÅ‚adu substancji orga­
nicznych, okreÅ›lane sÄ… ogólnie jako mineralizacja zwiÄ…zków organicz­
nych. Powstające przy tym produkty metabolizmu wpływają również na
2  torfowisk, 3  morskie, 4  sÅ‚odkie, 5  utlenione porowe, 6  niezmienio­
ne porowe; C  osady: 1  ewaporaty, 2  otwartego morza, 3  deltowe i la­
gunowe, 4  sÅ‚odkowodne. D i E. Warunki chemiczne wystÄ™powania mikroorga­
nizmów; D  bakterie: 1  redukujące siarczany, 2  siarkowe utleniające, 3 
żelaziste, 4  denitrifikacyjne, 5  heterotroficzne (anerobowe); E  organizmy
autotroficzne: 1  zielenice i okrzemki, 2  sinice, 3  bakterie purpurowe, 4 
bakterie zielone. Według: Baas Becking et al. 1960, zmienione
-PROCESY SEDYMENTACYJNE
parametry chemiczne Å›rodowiska. Znane sÄ… glony, Enteromorpha, wy­
twarzajÄ…ce metabolicznie silnie redukujÄ…ce organiczne zwiÄ…zki. Groma­
dzÄ…ce siÄ™ produkty, metabolizmu lub zwiÄ…zki nieorganiczne, jak siarko­
wodór lub niezdysocjowany amoniak mogÄ… być toksyczne dla mikroor­
ganizmów, co ogranicza rozrost ich populacji.
Rycina 1-7. Pola trwałości minerałów występujących w morskich osadach bioge-
nicznych i hydrogenicznych w zależnoÅ›ci od pH i Eh. Pismem pochyÅ‚ym wymie­
niono minerały powstające ze stężonych solanek (według: Krumbein & Garrels
1952, zmienione)
Pola trwaÅ‚oÅ›ci głównych minerałów wystÄ™pujÄ…cych w morskich osa­
dach biogenicznych i hydrogenicznych określone przez wartości pH i Eh
przedstawiÄ… diagram Krumbeina i Garrelsa (1952). Jak widać z tego dia­
gramu (ryc. 1-7), granica wyznaczona przez Eh = 0, niezależnie od war­
tości pH, ogranicza pole występowania związków organicznych. Granica
tlenków i wÄ™glanów żelaza i manganu, oraz granica siarczanów i siarcz­
ków przebiegają skośnie; są one zależne zarówno od pH j ak i od Eh.
CZAS A SEDYMENTACJA
Ogólnie trwaÅ‚ość wyżej utlenionych zwiÄ…zków w polu ujemnych wartoÅ›­
ci Eh zwiększa się w środowisku alkalicznym, co można wytłumaczyć
maÅ‚ym stężeniem jonów wodorowych dziaÅ‚ajÄ…cych redukcyjnie. Grani­
ca wyznaczona przez pH ;= 7.8 niezależnie od wartości Eh rozdziela pole
głównego wystÄ™powania wÄ™glanu wapnia od pola głównego wystÄ™powa­
nia żelaza i krzemionki.
Stosunek powierzchni zerowej wartości Eh do powierzchni depozycyjnej może być
różny. W basenach euksynicznych leży ona na znacznej wysokości ponad powierzchnią
depozycyjnÄ…, a strefa redukcyjna obejmuje osad i wody przydenne. W Å›rodowisku sÅ‚a­
bo redukcyjnym pokrywa siÄ™ ona z powierzchniÄ… depozycyjnÄ…, tak że warunki reduk­
cyjne ograniczone sÄ… do osadu i przesycajÄ…cych go wód porowych. W basenach o swo­
bodnej cyrkulacji wód zarówno wody przydenne jak i wody porowe górnej części war­
stwy gromadzącego się osadu są natlenione, a powierzchnia zerowej wartości Eh leży
pod powierzchnią osadu. Miąższość strefy natlenionej w osadzie zależy od zawartości
w nim związków organicznych. Zwykle nie przekracza ona kilkudziesięciu cm, ale może
osiÄ…gać nawet 4 5 cm, co stwierdzono w północno-zachodniej części Oceanu Spokoj­
nego.
Temperatura wpływa w znacznym stopniu na parametry chemiczne
Å›rodowiska sedymentacyjnego, gdyż uzależniona jest od niej rozpusz­
czalność gazów w wodzie. Jak wiadomo, rozpuszczalność gazów maleje
ze wzrostem temperatury. Najważniejszy jest wpływ temperatury na
rozpuszczalność dwutlenku węgla i tlenu. Wody chłodne mają na ogół
odczyn obojętny i są dobrze natlenione, zaś wody ciepłe mają odczyn
alkaliczny i są słabo natlenione. Ilość tlenu rozpuszczonego w wodzie
określa nie tylko środowisko chemiczne sedymentacji, lecz również
możliwości zasiedlenia dna przez organizmy bentoniczne  zarówno
zwierzęta tkankowe jak i aerobowe organizmy heterotroficzne.
CZAS A SEDYMENTACJA
Ocena tempa akumulacji osadów jest ważnym elementem analizy facjal-
nej i paleogeograficznej dawnych basenów sedymentacyjnych, a w od­
niesieniu do osadów współczesnych ma wielkie znaczenie praktyczne.
Tempo akumulacji osadów mierzone przyrostem osadu przypadajÄ…­
cym na jednostkÄ™ czasu jest wypadkowÄ… depozycji i erozji Å›wieżo zÅ‚o­
żonego osadu działających zazwyczaj okresowo i na przemian w basenie
sedymentacyjnym lub w jego części. Należy zatem odróżnić tempo aku­
mulacji osadu zdefiniowanej jako stosunek miąższości osadu do czasu
tworzenia siÄ™ tego osadu i tempo depozycji osadu, zdefiniowane jako sto­
sunek miąższoÅ›ci jednej warstwy osadu do czasu nieprzerwanej depozy­
cji tej warstwy.
Stosunek depozycji osadu do akumulacji osadu może być trojakie­
go rodzaju (ryc. 1-8). Pierwszy rodzaj stanowi depozycję ciągłą, lecz
zwykle o zmiennym tempie. Tempo akumulacji osadu jest wówczas śred-
i
PROCESY SEDYMENTACYJNE
Rycina 1-8.
Nieciągła i ciągła depozycja
osadu
1  okresowa depozycja osadu,
2  okresowa depozycja i erozja
osadu, 3  ciÄ…gÅ‚a depozycja osa­
du o zmiennym tempie
niÄ… wartoÅ›ciÄ… tempa depozycji. Drugim rodzajem jest depozycja nieciÄ…­
gła, okresowa: przyrost osadu następuje skokowo, a tempo akumulacji
jest stosunkiem sumy przyrostu osadu w okresach depozycji do sumy
czasu trwania depozycji i czasu trwania przerw w depozycji osadu. Zwy-
Tabela 1-3. Tempo akumulacji osadów morskich
CZAS A SEDYMENTACJA
kle w takich przypadkach suma czasu trwania depozycji jest znacznie
mniejsza niż suma czasu trwania przerw i można powiedzieć, że czas
geologiczny mieści się w fugach międzyławicowych. Trzecim rodzajem
jest skokowy przyrost osadu, przedzielany okresami przerw w depozycji
i okresami erozji świeżo złożonego osadu. Tempo akumulacji osadu jest
tu stosunkiem sumy skokowych przyrostów osadu pomniejszonej o su­
mÄ™ gÅ‚Ä™bokoÅ›ci rozmyć erozyjnych do sumy czasu trwania okresów depo­
zycji, okresów przerw w depozycji i okresów erozji.
W niektórych sÅ›riach osadowych wystÄ™pujÄ… dwa typy osadu, z któ­
rych jeden deponowany był szybko, a drugi powoli. Tak na przykład(
w limnicznych seriach węglonośnych czas tworzenia się osadu mieści się
głównie w pokÅ‚adach wÄ™gla oraz w rozmyciach erozyjnych i fugach miÄ™­
dzyÅ‚awicowych, a czas depozycji piaskowców i muÅ‚owców stanowi tyl­
ko niewielkÄ… część Å‚Ä…cznego czasu tworzenia siÄ™ osadu. W osadach fli­
szowych złożonych z naprzemianległycłi ławic piaskowców i mułowców
osadzanych przez prÄ…dy zawiesinowe oraz pelagicznych Å‚upków, pierw­
sze osadzane sÄ… w czasie rzÄ™du godzin i dni, a drugie w czasie rzÄ™du se­
tek, a nawet tysięcy lat.
Oceny tempa akumulacji dla różnych osadów morskich sÄ… zestawio­
ne w tabeli 1-3.
Rycina 1-9. Osad deponowany trwale i trwale akumulowany w profilu stratygra­
ficznym
1  osad: A  trwale akumulowany w profilu, B  przejściowo deponowany; 2  erozja osadu;
3  przejściowa agradacja i degradacja powierzchni depozycyjnej , 4  długotrwała agradacja i de-
gradacja powierzchni depozycyjnej
s
KraÅ„cowo nieciÄ…gÅ‚a depozycja przedzielona okresami erozji wystÄ™­
puje w środowisku równi pływowych (Reineck 1960). Tempo depozycji
osadu jest tu 103 104 razy większe niż tempo akumulacji osadu, profil
stratygraficzny osadu powstajÄ…cego W wyniku nieciÄ…gÅ‚ej depozycji re­
prezentuje tylko niewielką część czasu geologicznego, podczas którego
osad taki siÄ™ tworzy (ryc. 1-9). .
PROCESY SEDYMENTACYJNE
MODELOWANIE PROCESÓW SEDYMENTACYJNYCH
Modelowanie procesów sedymentacyjnych stanowi szczególnie użytecz­
nÄ… metodÄ™ badawczÄ…. Pozwala ona na eksperymentalne sprawdzanie hi­
potez dotyczÄ…cych przebiegu procesów, a w przypadku bardziej skom­
plikowanych doÅ›wiadczeÅ„ iloÅ›ciowych dostarcza danych dla sformuÅ‚o­
wania Å›cisÅ‚ej teorii badanych zjawisk. Padania modelowe mogÄ… być pro­
wadzone bardzo różnorodnymi sposobami, na podstawie modeli fizycz­
nych, pojęciowych lub matematycznych.
Modele fizyczne
Modele fizyczne odtwarzajÄ… w warunkach laboratoryjnych naturalny
proces sedymentacyjny, np. proces transportu eolicznego odtwarzany
w tunelu aerodynamicznym; proces depozycji soli odtwarzany w panwi
ewaporacyjnej, lub proces powstawania struktur sedymentacyjnych w Å‚a-
wicach piaskowców osadzanych przez prądy zawiesinowe odtwarzany
w doÅ›wiadczalnym basenie. Modele fizyczne mogÄ… być niekiedy stoso­
wane do odtwarzania procesów w  wielkoÅ›ci naturalnej", np. przy od­
twarzaniu procesów transportu w wystarczajÄ…co dużych tunelach aero­
dynamicznych lub korytach hydraulicznych. Badanie procesów zacho­
dzÄ…cych w dużej skali wymaga jednak zwykle stosowania modeli, reduk­
cyjnych, w których naturalne zjawiska sÄ… odtwarzane w skali zmniej­
szonej. Przy badaniach ilościowych na modelach zmniejszonych wyniki;
badań i pomiarów mogą być odnoszone do procesów zachodzących
w przyrodzie, jeÅ›li model speÅ‚nia okreÅ›lono warunki, umożliwiajÄ…ce za­
chowanie staÅ‚ej skali zmniejszenia w doÅ›wiadczeniach, a zatem podo­
bieństwo modelu m do pierwowzoru p.
Warunki te dotyczÄ…:
 podobieństwa geometrycznego: stosunek odpowiadających sobie
wymiarów liniowych L (np. stosunek głębokości do szerokości koryta
rzecznego) w modelu m i w pierwowzorze p musi być staÅ‚y, co wyraża­
my wzorem:
S  skala zmniejszenia;
 podobieństwa kinematycznego, tj. podobieństwa ruchu: stosunki
prędkości ruchu i przyspieszeń W modelu i w pierwowzorze muszą być
takie same. Oba te stosunki są zależne od stosunku czasu w układzie
modelu i w ukÅ‚adzie pierwowzoru, który jest uzależniony od skali zmniej­
szenia S. W praktyce dla modeli sedymentologicznycb stosunek prędko-
MODELOWANIE PROCESÓW SEDYMENTACYJNYCH
ści opadania ziarn w płynie i stosunek prędkości przepływów w modelu
i w pierwowzorze muszą być równe skali zmniejszenia S;
 podobieństwa dynamicznego, tj. podobieństwa sił działających na
ciała w ruchu. Model jest dynamicznie podobny do pierwowzoru, gdy
stosunek wszystkich sił działających na odpowiadające sobie ciała (np.
ziarna osadu, cząstki płynu) w modelu i w pierwowzorze jest stały. Dla
procesów transportu i sedymentacji powinien być zachowany staÅ‚y sto­
sunek siÅ‚ ciÅ›nieÅ„, ciężkoÅ›ci, lepkoÅ›ci, sprężystoÅ›ci i napiÄ™cia powierz­
chniowego płynu w modelu i w pierwowzorze. Jednoczesne spełnienie
tych wszystkich warunków i zachowanie peÅ‚nego podobieÅ„stwa dyna­
micznego modelu do pierwowzoru jest praktycznie niemożliwe.
Zwykle uzyskuje się jednak dobre, wyniki, jeśli model zachowuje
dynamiczne podobieństwo do pierwowzoru w odniesieniu do głównych
sił, przy upraszczającym pominięciu sił mniej ważnych dla badanego
procesu. Dla modelowania procesów sedymentacyjnych szczególnie waż­
ne jest zachowanie staÅ‚ej wartoÅ›ci liczby Reynoldsa w modelu i w pier­
wowzorze.
W badaniach procesów, w których wystÄ™pujÄ… ukÅ‚ady o uwarstwie­
niu gÄ™stoÅ›ciowym, konieczne jest zachowanie staÅ‚ej wartoÅ›ci liczby Rey­
noldsa w modelu i w pierwowzorze. Wymaganie to jest spełnione, gdy
różnice gÄ™stoÅ›ci Q W ukÅ‚adzie sÄ… takie same w modelu i w pierwowzo­
rze.
Pewne odstÄ™pstwa od przedstawionych zasad sÄ… w praktyce nie­
uniknione i modele fizyczne są z reguły uproszczonymi przybliżeniami
sytuacji istniejÄ…cych w przyrodzie. Takie uproszczenia sÄ… dopuszczalne,
pod warunkiem jasnego ich sprecyzowania. Jest to niezbÄ™dne dla upew­
nienia się, czy wyniki różnych doświadczeń są ze sobą porównywalne
czy też nie, oraz dla określenia ograniczeń we wnioskowaniu na
podstawie wyników doświadczeń, będących konsekwencją uproszczeń
modelu.
Modele pojęciowe
Model pojÄ™ciowy (ang. conceptual model) należy rozumieć jako sforma­
lizowany wyraz hipotetycznego zwiÄ…zku przyczynowego, który dopro­
wadziÅ‚ do powstania obserwowanych zjawisk. Modele pojÄ™ciowe sÄ… czÄ™­
sto przedstawiane w postaci diagramów. Do tej klasy należą np.: model
zależnoÅ›ci pomiÄ™dzy Å›rodowiskiem sedymentacyjnym, procesami i osa­
dami, model z
ródeÅ‚ energii procesów sedymentacyjnych (ryc. 1-2), mo­
del pochodzenia materiału osadowego w basenach sedymentacyjnych
(ryc. 1-3) i model czynników sterujących składem materiału osadowego
w procesach sedymentacji biogenicznej i hydrogenicznej (ryc. 1-4). Mo­
del pojęciowy pozwala dokonać doboru obserwacji rozstrzygających,
niezbędnych dla weryfikacji hipotezy. Może również służyć jako pod-
PROCESY SEDYMENTACYJNE
stawa do przewidywania przebiegu badanych procesów lub wystÄ™powa­
nia określonych zjawisk w przyrodzie. Modele pojęciowe mają zwykle
charakter jakościowy.
Modele matematyczne
Model matematyczny jest modelem pojÄ™ciowym sformuÅ‚owanym w po­
staci wyrażenia matematycznego. Przejście od modelu pojęciowego do
modelu matematycznego jest zwykle jednoczesne z przejÅ›ciem od ja­
koÅ›ciowej do iloÅ›ciowej analizy procesu lub zjawiska. Model matema­
tyczny może być też uważany za abstrakcję modelu fizycznego, w której
przedmioty, siÅ‚y i zdarzenia sÄ… zastÄ…pione wyrażeniem algebraicznym za­
wierającym wartości stałe, parametry i zmienne (Krumbein & Graybill
1965J. WÅ›ród modeli matematycznych można wyróżnić modele determi­
nistyczne, modele statystyczne i modele stochastyczne.
Model deterministyczny precyzuje związki pomiędzy wielkościami
fizycznymi w postaci funkcyjnej, pozwalającej na ścisłe przewidywanie
przebiegu procesu, tj. kolejnych stanów modelowanego układu. Prostym
przykładem może być prawo Stokesa, podające funkcyjną zależność
między wielkością ziarna a prędkością opadania ziarna w płynie;
Na podstawie prawa Stokesa możliwe jest ścisłe przewidywanie
prÄ™dkoÅ›ci opadania ziarna kulistego o znanej gÄ™stoÅ›ci i Å›rednicy w pÅ‚y­
nie p znanej gÄ™stoÅ›ci i lepkoÅ›ci dynamicznej. W ukÅ‚adzie ziarno  war­
stwa płynu możemy przewidywać kolejne stany układu, tj. kolejne po-
łożenie ziarna w stosunku do powierzchni płynu. Warto zwrócić uwagę,
- że nawet w tak prostym przykładzie konieczna, jest znajomość wartości
pięciu niezależnych wielkości dla określenia, wartości jednej zmiennej
zależnej.
Modele deterministyczne sÄ… zwykle prawdziwe tylko w pewnym
przedziale wartości zmiennych niezależnych. Poza takim przedziałem
zmieniajÄ… siÄ™ parametry zależnoÅ›ci funkcyjnych lub nawet same zależ­
ności funkcyjne.
Model statystyczny zawiera składnik losowy, wyrażający się dającą
się przewidzieć zmienność danych obserwacyjnych i doświadczalnych,
W omawianym przykładzie deterministyczny model opisujący opadanie
ziarn w pÅ‚ynie może zostać zamieniony na model statystyczny, uwzglÄ™d­
niający nieprzewidywalne losowe błędy pomiaru prędkości opadania
ziarna, które spowodują, że przy powtarzaniu obserwacji dla różnych
kulistych ziarn bÄ™dziemy otrzymywać wyniki eksperymentalne, odbie­
gajÄ…ce od wyników przewidywanych na podstawie modelu determini­
stycznego. Jeśli będziemy badać w ten sposób naturalne ziarna piasku,
których ksztaÅ‚t nie jest dokÅ‚adnie kulisty, to odchylenia wyników eks­
perymentalnych od wyników teoretycznych będą spowodowane ponadto
wpływem kształtu ziarna na przebieg opadania. Czynnik kształtu ziarna
wpływający na przebieg badanego procesu możemy uznać za losowy
w tym znaczeniu, że nie wiemy jak dalece kolejne obserwowane ziarna
odbiegają od kształtu kulistego. Powstaje tu. pytanie  czy pomiar np.
największej średnicy ziarna wystarczająco charakteryzuje jego kształt.
Możliwe jest też przejÅ›cie od modelu statystycznego do modelu determi­
nistycznego, pozostajÄ…c przy omawianym tu przykÅ‚adzie, przez wprowa­
dzenie geometrycznych parametrów ksztaÅ‚tu ziarna opisujÄ…cych iloÅ›cio­
wo jego odchylenie od ksztaÅ‚tu kulistego i dokonanie odpowiednich po­
miarów kształtu dla badanych ziarn. Reasumując, modele statystyczne
zawierają zmienne, których wartości nie można przewidzieć dokładnie
 w sposób deterministyczny. Losowy charakter tych zmiennych wy­
nika z bÅ‚Ä™dów pomiarowych lub z naturalnej zmiennoÅ›ci zbioru ba­
danych przedmiotów przy określonej metodzie i dokładności pomiarów.
Model stochastyczny odnosi siÄ™ do procesu, który w modelu pojÄ™­
ciowym zawiera czynnik losowy, dotyczący procesu jako całości, a nie
jednej lub kilku zmiennych losowych, jak w procesach statystycznych.
W sytuacjach, gdy modelowany ukÅ‚ad zawiera wiele zmiennych powiÄ…­
zanych wzajemnie zależnościami, a związki funkcyjne pomiędzy tymi
zmiennymi pozostajÄ… nieokreÅ›lone, możemy uznać, że wszystkie zmien­
ne w ukÅ‚adzie majÄ… charakter losowy, a czÄ™sto nie potrafimy sprecyzo­
wać liczby tych zmiennych i przyjmujemy, że układ ma ich nieskończenie
wiele. W takiej sytuacji  częstej w geologii  model stochastyczny
pozwala na przewidywanie kolejnych stanów układu w kategoriach
prawdopodobieństwa zdarzeń. Wnikanie w naturę zależności przyczyno-
wo-skutkowej w skomplikowanych układach geologicznych jest często
wręcz niemożliwe, zwłaszcza gdy w układzie występują sprzężenia
zwrotne powodujÄ…ce, że różne zmienne sÄ… nawzajem dla siebie przyczy­
ną i skutkiem. Najprostszy przykład takiej sytuacji przedstawia rycina
1-1. Matematyczne metody oparte na rachunku prawdopodobieństwa
i obserwacja zmienności stanów układów geologicznych pozwalają na
ścisłe określenie prawdopodobieństw zdarzeń w układzie opisanym przez
model stochastyczny.
3 Zarys sedymentologii
PROCESY SEDYMENTACYJNE
POZOROWANIE PROCESÓW SEDYMENTACYJNYCH
NA ELEKTRONICZNYCH MASZYNACH CYFROWYCH
Modele matematyczne pozwalają na doświadczalne badanie procesów,
sedymentacyjnych w zÅ‚ożonych ukÅ‚adach technikÄ… pozorowania na elek­
tronicznych maszynach cyfrowych. Matematyczna Struktura modelu zo­
staje wprowadzona do maszyny cyfrowej, która wykonuje operacje aryt­
metyczne i logiczne zgodne z modelem i oblicza wartości zmiennych
charakteryzujÄ…ce kolejne stany modelowanego ukÅ‚adu. JeÅ›li wyniki po­
zorowania procesu sedymentacyjnego sÄ… zgodne z wynikami obserwacji
geologicznych, można uznać, że model matematyczny zostaÅ‚ dobrze do­
brany. JeÅ›li wyniki pozorowania odbiegajÄ… od wyników, obserwacji, moż­
na model poprawiać zmieniając parametry lub funkcje tak, aby uzyskać
zadowalającą zgodność pozorowania i obserwacji.