Sedimentatie
Sedimentatie kan worden beschreven in termen van instroom van sediment in een afzettingsgebied (d.w.z. sedimentaanvoer), of in termen van sedimentatiesnelheden. Sedimentaanvoer en sedimentatiesnelheid zijn twee verschillende parameters, waarvan het verband wordt bepaald door de energie van de transportmiddelen die het sediment over het bekken verspreiden. Een groot sedimentaanbod vertaalt zich bijvoorbeeld niet noodzakelijk in een hoge sedimentatiesnelheid, aangezien het sediment de gebieden met een hoog energieniveau kan omzeilen en zich kan ophopen in gebieden met een lager energieniveau waar het transportmiddel niet in staat is zijn volledige sedimentlading te verplaatsen. Gezien het feit dat de omgevingsenergieflux de sedimentaccumulatie kan beperken, is de “sedimentatie”-descriptor die relevant is voor de vorming van stratumulatiepatronen de sedimentatiesnelheid en niet het sedimentaanbod. Zelfs zonder rekening te houden met de rol van de milieu-energieflux, geven volumetrische berekeningen onder theoretische omstandigheden van constante relatieve zeespiegelstijging en constante sedimentaanvoer aan dat stratale stapelpatronen toch kunnen veranderen van progradatie naar retrogradatie, als gevolg van een afname van de sedimentatiesnelheid naarmate sediment tijdens progradatie over grotere gebieden wordt verspreid (d.w.z. het autoretreat-proces van Muto en Steel, 2002). Dit illustreert nog eens dat de sedimentatiesnelheid aan de kustlijn, en niet het sedimentaanbod, de relevante variabele is bij de vorming van stapelpatronen die systeemgebieden definiëren. Het verschil tussen sedimentaanbod en sedimentatiesnelheid is nog duidelijker in de echte wereld, waar variaties in de energie van de transportmiddelen een belangrijke rol spelen in de verspreidingspatronen en de sedimentaccumulatiesnelheden op een bepaalde plaats in een bekken.
In een afzettingssetting weerspiegelt de sedimentatiesnelheid het evenwicht tussen sedimentaanbod en omgevingsenergieflux (Catuneanu, 2006). Zowel het sedimentaanbod als de energieflux fluctueren over verschillende tijdschalen, wat resulteert in zeer variabele sedimentatiesnelheden die de neiging hebben af te nemen met het toenemen van de schaal van waarneming, naarmate meer hiatussen worden opgenomen in de gemeten secties (Miall, 2015). Dit is in toenemende mate duidelijk in de richting van de bekkenranden, die gevoeliger zijn voor sedimentomleiding en/of erosie. Op elke schaal van waarneming kan het evenwicht tussen de snelheid van accommodatie en sedimentatie langs een kustlijn veranderen, wat resulteert in de gelijktijdige afzetting van verschillende systeemtrajecten langs de kustlijn, en de vorming van diachrone systeemtrajectgrenzen (bijv. Catuneanu et al, 1998a; Posamentier en Allen, 1999; Catuneanu, 2006; Csato en Catuneanu, 2014).
De sedimentatiesnelheid op een specifieke locatie wordt beheerst door alle factoren die het sedimentaanbod en de energie van de sedimenttransportmiddelen wijzigen, waaronder accommodatie (bodemdaling ± eustasy), klimaat, uplift van brongebied, en autogene processen die het patroon van sedimentdistributie binnen het bekken beïnvloeden (Fig. 23.10). Extrabasinale sedimentaanvoer (bijvoorbeeld in het geval van siliciclastische omgevingen) is onafhankelijk van accommodatie, terwijl intrabasinale sedimentaanvoer (bijvoorbeeld in het geval van carbonaten en evaporieten) gedeeltelijk afhankelijk is van accommodatie. Desalniettemin kunnen, onafhankelijk van de afzettingssetting en de oorsprong van het sediment, de accomodatie- en sedimentatiesnelheden onafhankelijk van elkaar worden gemeten (d.w.z. ruimtecreatie versus ruimteconsumptie), en hun wisselwerking in kustmilieus bepaalt de kustlijntrajecten en de daarmee samenhangende ‘conventionele’ stratale stapelpatronen.
Het onderscheid tussen accommodatie en sedimentatie als afzonderlijke factoren die de stratigrafische architectuur bepalen, is het meest zinvol in stroomafwaarts gecontroleerde omgevingen, waar stratale stapelpatronen verband houden met kustlijntrajecten (Fig. 23.10). Dit onderscheid is cruciaal in kustgebieden, waar de wisselwerking tussen accommodatie en sedimentatie het traject van de kustlijn bepaalt. Langs de kustlijn worden veranderingen in accomodatie gemeten aan de hand van de relatieve verschuivingen in de hoogte van subaeriale clinoform rollovers (d.w.z. upstepping vs. downstepping), terwijl sedimentatie wordt gekwantificeerd aan de hand van de snelheid van sedimentaccumulatie (d.w.z. veranderingen in de hoogte van het zeeniveau en van het afzettingsoppervlak, respectievelijk, ten opzichte van een referentiehorizont; Fig. 23.12). Op elke plaats zijn de accomodatie- en sedimentatiesnelheden typisch verschillend. Zo wordt bijvoorbeeld een stijging van het relatieve zeeniveau in een kustomgeving gekwantificeerd door de relatieve toename van de hoogte van de kustlijn, terwijl tegelijkertijd de hoeveelheid sedimentaccumulatie afhangt van het lokale evenwicht tussen sedimentaanvoer en omgevingsenergieflux.
De scheiding tussen accommodatie en sedimentatie wordt minder betekenisvol naarmate men verder van de kustlijn komt, zowel in opwaartse als neerwaartse richting. Binnen benedenstrooms gecontroleerde gebieden blijft de kustlijn de referentie voor de vorming van conventionele stapelingspatronen en bijbehorende systeemtrajecten. In gebieden die buiten de invloedssfeer van kustlijntrajecten liggen, wordt sedimentatie de dominante factor voor de stratigrafische architectuur, al dan niet met een bijdrage van veranderingen in accommodatie. Dergelijke gebieden omvatten stroomopwaarts gecontroleerde continentale omgevingen (bijv. Shanley en McCabe, 1994; Boyd et al., 2000; Catuneanu en Bowker, 2001; Catuneanu en Elango, 2001; Leckie et al., 2004) en diepwateromgevingen die worden gecontroleerd door lokaal tektonisme (bijv. Fiduk et al., 1999). In deze settings genereren cycli van aggradatie en degradatie afzettingssequenties met een timing die wordt bepaald door lokale controle op sedimentatie. Bijvoorbeeld, sedimentatie in diep water kan, onder bepaalde omstandigheden (b.v. tektonische kanteling, zout tektoniek), onafhankelijk zijn van kustlijntrajecten en de hoeveelheid beschikbare accommodatie. In dergelijke gevallen weerspiegelen aggradatie- en degradatieprocessen aanpassingen van het evenwichtsprofiel van de zeebodem als reactie op plaatselijke reguleringen die het evenwicht tussen de energie en de sedimentbelasting van diepzeestromingen wijzigen, ongeacht hoeveel accommodatie er boven de zeebodem beschikbaar is. De relatie tussen sedimentaanvoer en energieflux wordt verklaard door het concept van basisniveau, dat processen van aggradatie en degradatie controleert in alle afzettingsomgevingen, van sedimentologische tot stratigrafische schalen.