ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕОМОРФОЛОГИИ И ЧЕТВЕРТИЧНОЙ ГЕОЛОГИИ
ГЕОМОРФОЛОГИЯ – наука о строении, происхождении, истории развития и современных изменениях рельефа поверхности литосферы. Рельеф – совокупность положительных и отрицательных неровностей поверхности разного масштаба. Задачи геоморфологии – см. четыре составляющих определения. Комментарий к задачам: морфология рельефа(описание внешнего вида) Строение морфометрия (любые цифровые характеристики) История развития – серия палеографических реконструкций. Современные изменения – направление, динамика и прогноз.
ЧЕТВЕРТИЧНАЯ ГЕОЛОГИЯ – наука о формировании, составе и строении четвертичной системы и геологической истории четвертичного периода. Другие названия системы и периода: «Плейстоцен» , «Антропоген» , «Квартер» . Это раздел исторической геологии со всеми её задачами и методами. В самостоятельную науку он выделен в силу специфики четвертичной системы и четвертичного периода и практического значения четвертичной системы.
ОСОБЕННОСТИ ЧЕТВЕРТИЧНОЙ СИСТЕМЫ 1. Система представляет собой (в пределах суши) совокупность многих генетических типов и фаций континентальных отложений. 2. Сложность строения – частая смена в латеральном направлении и разрезе различных генетических типов и фаций, находящихся, помимо обычного стратиграфического (по принципу Стено) залегания, в отношениях врезания, вложения и прислонения. 3. Рыхлость осадочных горных пород, составляющих систему (отсутствие диагенетических изменений). 4. Плащеобразные с резким тектоно-денудационным несогласием залегание на более древних породах (кроме мест продолжающегося с неогена осадконакопления). 5. Маломощность – от десятков см до сотен метров. 6. Отсутствие тектонических деформаций.
ОСОБЕННОСТИ ЧЕТВЕРТИЧНОГО ПЕРИОДА 1. Краткость. В разные годы длительность периода исчислялась от 0. 5 до 3. 5 млн. лет. В настоящее время длительность периода определена в 1. 8 млн. лет. 2. В результате начавшегося ещё в плиоцене общего похолодания, сопровождавшегося глобальными колебаниями температуры, достигавшими нескольких градусов, в четвертичный период, особенно в северном континентальном полушарии, произошло несколько оледенений, чередовавшихся с межледниковьями. 3. Появление человека.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ГЕОМОРФОЛОГИИ И ЧЕТВЕРТИЧНОЙ ГЕОЛОГИИ 1. Изучение изменения рельефа, ландшафтов и климата в течение четвертичного периода и в настоящее время позволяет прогнозировать эти изменения на ближайшее и отдаленное будущее. 2. Изучение современных процессов рельефообразования и накопления четвертичных отложений, как континентальных, так и морских, позволяет по принципу актуализации и с использованием сравнительно-исторического метода глубже познавать геологическое строение и геологическую историю предшествовавших систем и периодов. 3. Четвертичная система несёт в себе специфические месторождения полезных ископаемых, важнейшими из которых являются россыпные месторождения золота и платины, ильменита и титано-магенетита, циркона , месторождения торфа и сапропеля, пресных и минерализованных вод, керамического сырья и строительных материалов. 4. Вся хозяйственная деятельность человека проходит на существующем рельефе, на поверхности и внутри четвертичной системы. Особенно важно при этом учитывать экологический аспект и увеличивающиеся масштабы вмешательства человека в окружающую среду.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И СИСТЕМАТИКА В ГЕОМОРФОЛОГИИ И ЧЕТВЕРТИЧНОЙ ГЕОЛОГИИ
А. ЧЕТВЕРТИЧНАЯ ГЕОЛОГИЯ I. ЛИТОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМАТИКА основных групп осадков по общему способу образования – терригенных, органогенных и хемогенных с дальнейшим подразделением по составу и строению (текстурам и структурам). II. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМАТИКА – по происхождению. Важнейшие таксоны: Генетический ряд (группа) – парагенетический набор генетических типов, объединенных общими условиями, способом или местом образования. Генетический тип – комплекс рыхлых отложений, обязанный своим происхождением конкретному геологическому процессу. Фация – часть генетического типа, сформировавшаяся в конкретных динамических или климатических условиях. • • •
Б. ГЕОМОРФОЛОГИЯ 1. I. ОБЩАЯ ЭМПИРИЧЕСКАЯ ТАКСОНОМИЧЕСКАЯ МОРФОЛОГО-МОРФОМЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМАТИКА. Простейшие элементы: • Точки – вершинная, седловинная, слияния двух тальвегов и др. ; • Линии (рёбра) – водораздельная, тальвег (в 99 случаев из 100 совпадает с руслом), бровка, подошва; • Поверхности (грани) – водораздельная, склон, днище отрицательной формы рельефа (чаще всего это днище долины, оврага или лога, озёрной впадины). Любой рельеф на детальном уровне изучения можно разложить на указанные поверхности, границами которых будут служить указанные линии! Поверхности рельефа разного происхождения и разделяющие их линии – основное содержание детальных геоморфологических карт.
2. Формы рельефа – отдельные положительные (горная вершина, холм, бархан, друмлин, денудационный останец и др. ) и отрицательные (овраг, лог, небольшая долина, карстовая воронка, дефляционная котловина и др. ) неровности рельефа любого происхождения. 3. Типы рельефа – сочетания форм рельефа сходного внешнего вида и одинакового происхождения на достаточно значительной территории. Типы рельефа – основное содержание региональных среднемасштабных геоморфологических карт (масштаба 1: 100 000 – 1: 500 000). 4. Группы типов рельефа – сочетание типов рельефа, отличающихся морфологией и морфометрией, но объединенных какой-либо общей особенностью происхождения или ландшафтной принадлежности – горная группа, группа денудационных типов рельефа, ледниковая группа (например, включающая в себя типы рельефа основной морены, конечной морены, камовый рельеф) и др.
5. Главные виды геоморфологических ландшафтов. Все типы и группы типов рельефа объединяются в три главных конечных вида геоморфологических ландшафтов: Основные – Горы и Равнины Промежуточный – Холмистые рельефы Главное различие между горами и равнинами не в абс. высоте, как это кажется на первый взгляд (хотя горы не бывают ниже 500 -800 м абс. , а равнины, как правило, не превышают 500 м), а в относительных отметках, которые для равнин не превышают 100 м, и в соотношении площадей водораздельных поверхностей и эрозионных форм - у равнин площадь ВП >> площади ОФР; у гор - наоборот.
ГЛАВНЫЕ ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ЛАНДШАФТЫ и их морфолого-морфометрические характеристики (позволяющие подразделять ландшафты на группы типов и типы рельефа)
1. 2. 3. 4. 5. II. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМАТИКА Тектонический Вулканогенный Денудационный Структурный и литоморфный эрозионный абразионный Выработанный экзарационный дефляционный 6. Аккумулятивный 7. Скульптурный аллювиальный пролювиальный ледниковый водноледниковый эоловый озерный морской
III. СХЕМА БУДУЩЕЙ СВОДНОЙ ТАКСОНОМИЧЕСКОЙ СИСТЕМАТИКИ РЕЛЬЕФА Категории по размерам Некоторые единицы общей систематики Глобальный рельеф Мегарельеф Макрорельеф Историко-генетические категории по И. П. Герасимову Геотектуры группы типов и типы рельефа Морфоструктуры формы и поверхности Морфоскульптуры Макрорельеф Мезорельеф Микрорельеф Нанорельеф
ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ РЕЛЬЕФА И НАКОПЛЕНИЯ КОРРЕЛЯТНЫХ КАЙНОЗОЙСКИХ ОБРАЗОВАНИЙ
А. ПРОЦЕССЫ, ПРИНИМАЮЩИЕ УЧАСТИЕ В ФОРМИРОВАНИИ РЕЛЬЕФА И КОРРЕЛЯТНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ ЭНДОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ I. TЕКТОНИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ. 1. Главный вид – медленные вертикальные колебательные движения. • Их общая направленность (знак) определяет общий характер рельефа: поднятие суша (область денудации); опускание морское осадконакопление. • Их колебательный характер ведёт на суше к формированию ярусности денудационного рельефа, в областях аккумуляции – к цикличности (ритмичности) осадконакопления. 2. Сейсмические движения. Ведут к образованию трещиноватости (в том числе поверхностное выражение дизъюнктивов), провоцируют обвалы и оползни. II. ВУЛКАНИЗМ – формирование вулканических ландшафтов (Камчатка, Армения) включающих вулканогенные формы рельефа, лавовые и пирокластические отложения.
ЭКЗОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ Включают в себя деятельность выветривания, ветра, проточных вод и т. д. и деятельность человека (техногенез). Все экзогенные процессы имеют разрушительную (денудационную) и аккумулятивную сторону деятельности, между которыми существует коррелятная пространственная и временная связь. Например овраг – отрицательная выработанная форма рельефа, созданная разрушительной (эрозионной) деятельностью временного водотока. На выходе их оврага одновременно формируется конус выноса – сложенная овражным пролювием аккумулятивная форма, коррелятная оврагу. Другой пример. Горная страна и коррелятный ей аллювиально-пролювиальный шлейф (моласса) предгорий и межгорных прогибов.
Б. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ФОРМИРОВАНИЕ РЕЛЬЕФА И НАКОПЛЕНИЕ КОРРЕЛЯТНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ. I. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ. 1. Тектоническая структура (как залегают геологические тела – горизонтально, смяты в складки, разбиты дизъюнктивами и т. д. ). 2. Литологический и петрографический состав пород Геологическое строение через механизм селективной денудации проявляется в формировании структурного и литоморфного денудационного рельефа.
II. КЛИМАТ (ОСНОВЫ ПАЛЕОКЛИМАТОГЕОГРАФИИ ЧЕТВЕРТИЧНОГО ПЕРИОДА). 1. К началу плиоцена в северном полушарии существовало две ландшафтно-климатические зоны с границей по 60 той параллели (С. -Петербург – Ханты-Мансийск – Магадан): Приполярная с теплым гумидным климатом – широколиственные леса Субтропическая – теплая саванна. 2. В плиоцене в результате общего неотектонического поднятия суши и изоляции Арктического бассейна (исчезал Берингов пролив) началось похолодание глобального климата, приведшее к развитию оледенения в четвертичный период.
В течении четвертичного периода было несколько крупных похолоданий, сопровождающихся развитием оледенений (гляциалов) и потеплений – межледниковий (интергляциалов) длительностью сотни тыс. лет. Среднегодовая температура во время 3. межледниковий была выше, чем в данной местности в настоящее время. Более короткопериодичные колебания климата обусловили подразделения оледенений на стадии при похолодании и межстадиалы (интерстадиалы) при потеплениях. Среднегодовая температура во время межстадиалов была ниже, чем она же в данной местности в настоящее время. Во время оледенений происходило образование покровных и горно-долинных ледников, во время стадий – их наступание. Во время межстадиалов – отступание ледников, а во время межледниковий – их значительное сокращение вплоть до полного исчезновения.
4. Количество оледенений и стадий, межледниковий и межстадиалов оценивается по разному – от одного крупного оледенения (моногляциалисты) до 12 (полигляциолисты). Наиболее общепринято – 6 оледенений, каждое из которых подразделяющихся на 2 -3 стадии. 5. Во время оледенений и стадий северное полушарие подразделялось на три климато-палеогеографические (ландшафтно-климатические) зоны: • ледниковая – закрыта покровным ледником; • приледниковая – примыкает к ледниковой зоне и испытывает вляиние ледника • внеледниковая – непосредственное влияние ледника не чувствуется, но климатические колебания отражаются в смене экзогенных ландшафтов и геофитоценозов. Во время межледниковий вся территория северного полушария представляла собой внеледниковую зону, подразделяющуюся на ландшафты в зависимости от климата.
КАРТА РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЛЕДНИКОВЫХ КОМПЛЕКСОВ
Генетические типы и фации четвертичных отложений и их парагенетические сочетания, формировавшиеся в конкретных ландшафтно-климатических условиях и несущие отпечаток этих условий – климатолиты, подразделяющиеся на «холодные» – криомеры и «теплые» – термомеры. Каждая палеоклиматогеографическая зона характеризуется своим набором криомеров или термомеров. 6.
7. Чередование оледенений и межледниковий, стадий и межстадиалов в течении четвертичного периода привело к неоднократной миграции палеоклиматогеографических зон с севера на юг и обратно с амплитудой до 15º по широте, что соответствует ≈ 1000 км. Таким образом, разрез четвертичных образований любого региона можно рассматривать как чередование криомеров и термомеров. Это служит основой для применения климато-стратиграфических методов в стратиграфии четвертичных системы.
В. РЕЛЬЕФ И КОРРЕЛЯТНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ КАК РЕЗУЛЬТАТ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭНД. И ЭКЗ. ПРОЦЕССОВ 1. 2. I. ОБЩАЯ СХЕМА Глобальный рельеф (геотектуры) – континенты и океанские впадины сформировались в MZ-KZ геоморфологический (континентальноокеанический) этап геологической истории Земли как результат глобальных геологических процессов в тектоносфере с подразделением её на океанскую и континентальную. Мега- и макрорельеф – горные сооружения, равнины и впадины с продолжающимся осадконакоплением сформировались в олигоцен – четвертичное время – неотектонический этап в результате противоборствующего взаимодействия энд. (± НТД) и экз. (Д, Э, А) процессов. Первые создают крупные «+» и «-» неровности исходной поверхности (в общем случае геоида) – тектонический рельеф, вторые стремятся все, что поднято над геоидом сденудировать, а всё, что опущено – заполнить продуктами денудации и, в конечном итоге, сформировать новую поверхность выравнивания, стремящуюся к геоиду.
II. 1. Условия равновесия ±Т и Э, Д. А 2. 5. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ЛАНДШАФТОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СООТНОШЕНИЯ ± Т и Э, Д, А. +Т > Э; >> Д – «Молодые» , высокие, альпинотипные эрозионно-тектонические горы. +Т ≥ Э; > Д – «Зрелые» , средневысотные и низкие тектонозрозионно-денудационные горы. 3. 4. +Т ≤ Э; ≤ или ≥ Д - Денудационные рельефы: от низких останцовых гор, через холмистые рельефы до равнин со зрелой корой выветривания (денудационные поверхности выравнивания). -Т ≤ А – Аккумулятивные равнины (аккумулятивные поверхности выравнивания. -Т > А – Морские и озерные некомпенсированные осадконакоплением. впадины,
III. ПОНЯТИЕ О МОРФОЦИКЛАХ И ПОВЕРХНОСТЯХ ВЫРАВНИВАНИЯ 1. Из колебательного характера НТД следует изменчивость во времени соотношения между ними и Э, Д, А. Поэтому формирование денудационного рельефа и накопление отложений идёт циклично – распадается на морфоциклы. 2. Морфоцикл – этап направленного развития рельефа или накопления отложений, начинающийся от исходной поверхности выравнивания, состоящий из стадий с различным соотношением энд. и экз. процессов и, соответственно, с различными морфологоморфометрическими характеристиками рельефа, составом и строением отложений и заканчивается формированием более молодой поверхности выравнивания, подобной исходной. 3. Границами морфоциклов являются аккумулятивные и денудационные поверхности выравнивания.
Аккумулятивный морфоцикл – цикл непрерывного накопления осадков от перерыва до перерыва в осадконакоплении. Границами аккумулятивных морфоциклов служат аккумулятивные поверхности выравнивания – только что освободившееся от воды морское или озерное дно (а также озерно-болотные, аллювиальные, пролювиальные, ледниковые, флювиогляциальные, эоловые поверхности сразу после прекращения осадконакопления). Только что образовавшиеся аккумулятивные поверхности выравнивания почти сразу переходят в молодые денудационные поверхности.
Денудационный морфоцикл распадается на 2 фазы. Начальная фаза «восходящего развития» рельефа: рост всех морфометрических показателей, усложнение и «омоложение» рельефа Конечная фаза «нисходящего развития» рельефа: Уменьшение абс. и относ. отметок, выполаживание склонов, «созревание» , а затем «старение» и общее выравнивание рельефа Границами денудационных морфоциклов служат денудационные поверхности выравнивания. Их климатическими разновидностями являются пенеплены и педиплены – холмистые рельефы, мелкосопочники и денудационные равнины со зрелой корой выветривания.
IV. ПОЛИЦИКЛИЧНОСТЬ ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ ЯРУСНОСТЬ ДЕНУДАЦИОННОГО РЕЛЬЕФА. 1. 2. 3. И Множественность морфоциклов, прошедших на той или иной территории отражается в строении её рельефа и осадочных толщ. В областях аккумуляции полицикличность осадконакопления ведёт к формированию циклично (ритмично) построенных толщ осадков. В областях денудации полицикличность развития рельефа ведёт к его ярусности – концентрически-ступенчатое строение денудационного рельефа. Водораздельные поверхности каждой ступени – яруса представляют собой реликты денудационных поверхностей выравнивания, возникших в предыдущие морфоциклы. Чем выше и ближе к центру общего поднятия ярус, тем древнее поверхность выравнивания на его водоразделах.
4. Возможны три механизма формирования ярусности денудационного рельефа: - путем поднятий одной и той же территории с достаточно длительными перерывами между поднятиями, идущая с периферии денудация сформирует более низкую и молодую денудационную поверхность выравнивания; - путем серии поднятий, каждое из которых охватывает все большую площадь; - путем одноактного поднятия блоков по рельефообразующим разломам на разную высоту ( «ложная ярусность). Реальная ярусность может быть суммой всех трёх механизмов.
Суммирующее заключение по теме закономерности формирования рельефа и коррелятных кайнозойских образований» «Основные накопления Любой рельеф на достаточно большой территории (район, область, регион, а также основные виды ландшафта в зависимости от соотношения ±Т и Э, Д. А) представляют собой сочетание мега- и макроформ рельефа, созданных положительными и отрицательными неотектоническими движениями (морфоструктуры), осложнённых мезо- и микроформами рельефа экзогенного происхождения (морфоскульптуры) на определенной стадии морфоцикла.
ВОДОРАЗДЕЛЬНЫЕ ПРОСТРАНСТВА И КОРА ВЫВЕТРИВАНИЯ ВОДОРАЗДЕЛЬНЫЕ ПРОСТРАНСТВА – ВП – поверхности, занимающие самые высокие отметки рельефа. Это самый древний элемент любого рельефа, представляющий собой реликт рельефа предыдущих морфоциклов, сохранившийся от уничтожения при развитии современной эрозионной сети.
На равнинах ВП занимает большую часть площади. В горах при высокой густоте эрозионного расчленения ВП может не сохранится. В этом случае представление о ней даёт вершинная поверхность – мысленная плоскость, касательная к водораздельным линиям.
Крупные неровности ВП – макрорельеф – являются морфоструктурами. Положительные морфоструктуры: возвышенности, увалы, кряжи; отрицательные – низменности, впадины, депрессии. Мезо- и микроформы рельефа на ВП имеют морфоскульптурную природу. Положительные – бугры, холмы, увалы, гряды, отрицательные – впадины, западины, воронки, блюдца. На денудационных поверхностях мезо- и микроформы рельефа являются результатом селективной денудации – денудационный останец, суффозионная просадка, карстовая воронка и т. д. На аккумулятивных поверхностях мезо- и микроформы рельефа представляют собой результат конкретного осадконакопления – ровная поверхность бывшего озерного дна, холмистый рельеф основной морены, эоловые барханы и т. д.
Экзогенная обработка водораздельных пространств и прежде всего выветривание ведут к образованию коры выветривания и её главной составной части – элювия. Кора выветривания – весь комплекс продуктов выветривания и его признаков в материнских породах, образующихся в верхней части литосферы в зоне выветривания. В состав коры выветривания входит элювий и склоновые отложения. Элювий – продукты выветривания, оставшиеся на месте своего образования. Состав и строение коры выветривания на ранней стадии образования еще зависят от состава и строения исходных материнских коренных пород. На заключительной стадии формирования состав и строение коры выветривания и элювия зависят только от климата и длительности процесса выветривания.
СКЛОНЫ И СКЛОНОВЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ СКЛОНЫ – обязательный элемент любого рельефа, занимающий промежуточное положение между ВП и днищем отрицательной формы рельефа (ДОФР). На склонах идет перемещение рыхлых склоновых отложений вниз к подножью (базису денудации склона). Этот процесс является началом общего процесса перемещения продуктов денудации с суши в Мировой океан.
КЛАССИФИКАЦИИ СКЛОНОВ А. МОРФОЛОГО-МОРФОМЕТРИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ I. По общему профилю склона. Базис денудации (БД) – более пологий элемент рельефа на который опирается склон. Неустойчивый базис денудации - водоток, тальвег молодого оврага, низкая пойма и др. Склоновые отложения с базиса денудации сносятся. II. По уклону. Устойчивый базис денудации - любая поверхность, на которой идёт накопление склоновых отложений – днище зрелого оврага, высокая пойма, терраса и др.
Б. КЛАССИФИКАЦИЯ СКЛОНОВ ПО ГЕНЕЗИСУ СКЛОНЫ Первичные или исходные Энд. Вулканогенные, тектонические. Вторичные или собственно денудационные Экз. Эрозионные, абразионные и др. Переход исходных склонов в собственно денудационные происходит сразу же после прекращения действия первичного процесса, создавшего склон. Но для заметных изменений этого перехода требуется некоторое время, в течение которого склон ещё считается вулканогенным, эрозионным и т. д.
КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕНУДАЦИОННЫХ СКЛОНОВ I. По общей направленности склонового процесса Склоны: сноса, транзита, накопления. II. По типу склонового процесса, составу и строению склоновых отложений. 1. Гравитационные склоны; коллювий (десерпсий и дерупций) 2. Делювиальные склоны (плоскостного смыва); делювий 3. Склоны медленного массового движения материала по склону (склоны крипа): a) солифлюкционные склоны; солифлюксий б) дефлюкционные склоны; дефлюксий в) десерпционные склоны; десерпсий 4. Оползневые и оплывные склоны; деляпсий, детрузий 5. Склоны оседания
Основные закономерности развития склонов А. РАЗВИТИЕ СКЛОНОВ С НЕУСТОЙЧИВЫМ БД При V донной или боковой эрозии (дэ, бэ) > V склоновой денудации (сд) развивается выпуклый склон
Б. РАЗВИТИЕ СКЛОНОВ С УСТОЙЧИВЫМ БД I. ОБЩИЙ СЛУЧАЙ Развитие склонов заключается в формировании путем снижения высоты и выполаживания устойчивого склона с выработанным профилем динамического равновесия, привязанного к своему базису денудации. И составляет основное содержание стадии «нисходящего» развития любого рельефа.
II. РАЗВИТИЕ СТУПЕНЧАТЫХ СКЛОНОВ
III. ПРИЧИНЫ, МОГУЩИЕ УСКОРИТЬ ИЛИ ВОЗОБНОВИТЬ РАЗВИТИЕ СКЛОНОВ И ДВИЖЕНИЕ СКЛОНОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ 1. Естественное или техногенное подрезание. 2. Естественная или техногенная встряска. 3. Естественное влажности). или техногенное обводнение (увеличение 4. Естественное или техногенное увеличение нагрузки на склон.
ЭРОЗИОННАЯ СЕТЬ И ЕЁ ОТЛОЖЕНИЯ (флювиальная морфоскульптура) I. Продольный профиль динамического равновесия и эрозионный цикл. Деятельность любого линейного (руслового) потока в любой момент своего существования направлена на выработку эрозионной формы (ЭФ – оврага, долины) продольного профиля (ПП) динамического равновесия (ППДР), привязанного к существующему в данный момент положению базиса эрозии (БЭ).
В начале Пр. П водотоков невыработанные. В любой точке такого профиля , в зависимости от соотношения энергии водотока (Е=m воды × V течения) и массы переносимого материала – М, может наблюдаться: донная эрозия, если Е > M аккумуляция, если Е < M В конечном итоге при достижении в любой точке Пр. П равновесия между энергией водотока и массой переносимого материала (Е=М) Пр. П становится выработанным Пр. ПДР. Время от зарождения водотока до выработки ППДР и все изменения строения (морфологии), создаваемой водотоком эрозионной формы (оврага, долины и т. д. ) с происхождением юной, молодой и зрелой стадий – эрозионный цикл (ЭЦ) – главная составная часть общего денудационного морфоцикла. Стадия зрелости может продолжаться неопредёленно долго пока в результате вертикальных тектонических движений и (или) изменений климата не изменится уклон ПП и (или) высотное положение БЭ и (или) масса водотока. В этих случаях начинается новый ЭЦ.
II. Строение эрозионных форм – поперечные профили (ПП) и устройство верховий на разных стадиях эрозионного цикла. Рисунки см следующий слайд На юной стадии ЭЦ, когда вся энергия водотока направлена на донную эрозию у ЭФ формируются узкие и глубокие (h>l) ПП – щели и каньоны (рис. 1, а) и V – образные (рис. 1, б). Верховья ЭФ закрытые (рис. 2, а). На молодой стадии ЭЦ по мере приближения Пр. П к Пр. ПДР донная эрозия замедляется. В оврагах и сухих логах это приводит к выполаживанию склонов и появлению широких V – образных профилей – L ~ h (рис. 1, в). В долинах начинает действовать боковая эрозия и прирусловая аккумуляция, ПП остается узким но уже ящикообразный (рис. 1, г). Верховья ЭФ становятся полуоткрытыми (рис. 2, б). При выработке Пр. ПП наступает зрелая стадия. В оврагах и логах за счёт агградации появляется плоское дно (рис. 1, д). В долинах боковая эрозия расширяет их до ширины пояса меандрирования. Ящикообразый ПП становится широким. Верховья ЭФ становятся открытыми (Рис. 2, в).
Рис. 1. Поперечные профили (ПП) эрозионных форм (ЭФ) а – щель и каньон; б, в и д – V – профили: б – узкий и глубокий, в – широкий, д – с плоским дном; г и е - ящикообразые Рис. 2. Устройство верховий ЭФ. а – закрытые, б - полуоткрытые, в - открытые
III. Причины неровностей продольных (Пр. П) и асимметрии поперечных (ПП) профилей эрозионных форм (ЭФ). Рисунки см следующие слайды 1. Неровности Пр. П ЭФ могут быть вызваны: - разной устойчивостью горных пород, слагающих русло, против эрозии (рис. 3, а ); - продолжающимся развитием морфоструктур, пересекаемых руслом (рис. 3, б); - движением фронтов эрозионного вреза, вверх по руслу в долинах, переживших несколько ЭЦ (рис. 3, в); - резким увеличением энергии водотока сразу ниже крупных притоков; - чередование плёсов и перекатов при меандрировании русла. 2. Асимметрия ПП ЭФ может быть вызвана: - по закону Бэра; - переменная асимметрия, связанная с меандрированием русла (рис. 4, а); - разной устойчивостью к денудации г. п. , слагающих борта ЭФ; - разной экспозицией бортов ЭФ по отношению к солнцу и розе ветров; - различным положением ЭФ по отношению к орографическим элементам и геологическим структурам (рис. 4, б и в). - продолжающимся развитием морфоструктур (рис. 4, г); - распределением приповерхностных гравитационных максимумов и минимумов (рис. 4, д).
Рис. 4 Причины асимметрии поперечных профилей долин
IV. Строение эрозионных форм в плане; их типы по отношению к простиранию и возрасту орографических элементов, геологических структур и морфоструктур Рисунки см следующий слайд 1. На однородном субстрате ЭФ прямолинейны и расширяются вниз по течению. 2. Причинами изгибов ЭФ в плане могут быть: - изменения уклонов исходной поверхности; - ЭФ приспосабливаются к выходам податливых г. п. . , отрицательным морфоструктурам; возможно притягивание водотоков к гравитационным максимумам; - извивающиеся долины – врезанные меандры – м. б. результатом унаследования меандр русла по дну долины предыдущего ЭЦ (морфоцикла); - все препятствия: выходы устойчивых г. п. , положительные морфоструктуры ЭФ ЭФ или пересекают по кратчайшему расстоянию или огибают. 3. При пересечении возвышенностей, выходов устойчивых г. п. , положительных морфоструктур ПП ЭФ сужаются, высота их бортов возрастает. Такие явно выраженные в рельефе участки ЭФ – сквозные или долины прорыва (рис. 5, а). 4. По отношению к простиранию элементов рельефа геологических структур и морфоструктур бывают: - продольные; - поперечные; - диагональные При пересечении нескольких положительных элементов рельефа (увалов, гряд, хребтов), выходов устойчивых г. п. , положительных морфоструктур, поперечные ЭФ становятся чётковидными (рис. 5, б), а диагональные – коленообразноизогнутыми (рис. 5, в). 5. По отношению к возрасту положительных элементов рельефа и морфоструктур ЭФ бывают: - антецедентные – древнее пересекаемых поднятий и морфоструктур; - эпигенетические – моложе пересекаемых поднятий и морфоструктур
Рис. 5. Изменения ЭФ в плане
V. Типы эрозионных сеток в плане. Рисунки см следующий слайд Плановый рисунок эрозионной сети определяется: - общим уклоном местности; - распределением по площади абс. отметок исходной поверхности; - распределением по площади ± морфоструктур; - геологическим строением территории; В зависимости от сочетания указанных факторов наблюдаются следующие типы эрозионных сеток в плане: - перистая (рис. 6, а) - прямоугольная (рис. 6, б) - параллельная (рис. 6, в) - дендритовая (рис. 6, г) - решетчатая (рис. 6, д) - центростремительная (рис. 6, е) - центробежная (рис. 6, ж) Реальные сетки – всегда сочетание указанных типов
Рис. 6. Типы речных (долинных) эрозионных сеток в плане.
Б. ЭФ И ОТЛОЖЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ВОДОТОКОВ I. Оврагообразование на равнинах. Наиболее интенсивно оврагообразование на равнинах происходит в рыхлых толщах при отсутствии растительного покрова во время весеннего снеготаяния, в результате ливней и укладывается в ряд В. В. Докучаева: лощина молодой овраг с невыработанным Пр. П, узким крутосклонным V- образным ПП и резко выраженным вершинным перепадом (уступом) зрелый овраг с выработанным Пр. ПДР, сглаженным вершинным уступом, более пологосклонным ПП суходол или балка с ящикообразным ПП и разложистыми верховьями. Дно балок и слабо выраженные аккумулятивные конусы выноса на выходе из них сложены овражным пролювием, состав которого зависит от состава рыхлой толщи, прорезаемой оврагами и балками. II. Сухие долины и лога горных стран; пролювий; конусы выноса и пролювиальные предгорные шлейфы; селевые отложения. Особенности сухих ЭФ гор ( в отличие от оврагов равнин): - развиваются не только в рыхлых, но и скальных г. п. ; - подразделяются на чётко выраженные составные части: верховой водосборный цирк, канал стока (собственно ЭФ), конус выноса; - далеко не всегда в своем развитии достигают зрелой стадии.
Материал, переносимый и откладываемый линейными временными водотоками – пролювий. Горный пролювий – плохо сортированный (от супеси до валунов и глыб), с низкой степенью окатанности (угловатоокатанный), грубокосослоистый, со струйчатам переплетением фациальных лент как в плане, так и в разрезах. Главная форма залегания горного пролювия – конусы выноса (без застойноводной зоны) на выходе из сухих ЭФ. Слившиеся вдоль подножья гор конусы выноса образуют предгорные пролювиальные шлейфы. Особой разновидностью пролювия (или самостоятельным типом) являются селевые отложения водно-грязе-каменных потоков – беспорядочная смесь совершенно несортированного и неокатанного обломочного материала с составом от глины до глыб (связанные сели) или с намечающимся градационным распределением материала и вертикальным положением удлинённых обломков (несвязанные сели). Отложения несвязанных селей часто путают с моренами.
В. ДОЛИНЫ И АЛЛЮВИЙ I. Общая характеристика Долины – вытянутые отрицательные (выработанные) ЭФ, созданные постоянными линейными водотоками. Аллювий – весь рыхлый обломочный материал, переносимый и откладываемый в долинах постоянными водотоками. По месту и динамическим условиям образования аллювий делится на русловую, пойменную и старичную фации (типы). Русловая фация формируется в русле, косослоистая с наклоном косых серий вниз по течению. Пойменная стадия залегает на русловой, формируется во время паводков, неясногоризонтально-слоистая. Гранулометрический состав русловой фации всегда на порядок больше, чем состав пойменной фации. На зрелой стадии развития долины её аллювий (в пределах поймы) всегда 2 -членный – внизу русловая стадия, выше пойменная, мощность такого аллювия - М норм. определяется высотой подъёма паводковых вод. Старичная стадия (фация брошенных русел) встречается в виде лент (в плане) и линз (в поперечном разрезе) среди русловой и пойменной. Характеризуется присутствием среди русловых и пойменных отложений озерных осадков (глин, сапропеля, скоплений ракушек).
По условиям образования всего (сразу всех фаций) аллювия, отражающим тектонический режим и стадию морфоцикла (ЭЦ), аллювий относится к одной из трёх динамических фаз: - инстративная фаза – инстративный (выстилаемый) аллювий – преимущественно русловой на юной и молодой стадии или на сквозных участках с М<М норм; - перстративная фаза – перстративный (перестилаемы) аллювий – нормальный двучленный на зрелой стадии с М=М норм. ; - констративная фаза – констративный (настилаемый) аллювий на участках относительного прогибания и расширения долины с чередованием в разрезе русловой и пойменной фации преобладании последней и М>М норм.
II. Долины и аллювий гор. Для горных долин характерны низкие и глубокие поперечные профили, юная и молодая стадии развития, врезанные меандры. На зрелой стадии развития поймы горных долин динамические – с ленточным строением, перестраивающимся после крупных паводков, и часто цокольные – в основании поймы видны коренные породы. Аллювий горных долин преимущественно инстративный. Косая слоистость сохраняется и в пойменном аллювии, который по составу не намного отличается от руслового. Характерно присутствие подфации перемычек, ориентированных поперек долины; подфации подпруживания перед пережимом долины и заэкранная (запреградная) подфации сразу ниже пережима, сложенные сравнительно более мелкообломочным материалом с намечающимся градационным строением. В строении русловой фации встречается подфация самоотмостки – участки дна, выстланные подогнанным друг к другу крупнообломочным материалом без вымытого мелкообломочного.
На выходы из гор на предгорные равнины, особенно в условиях аридного климата в устьевой части долин формируются сухие (наземные) части дельты – крупные конусы выноса, подразделяющиеся на потоковую, веерную (фангломератовую) и застойно-водную зоны. Рис. 7. Строение сухой дельты: А – внутренняя потоковая зона и фация (грубообломочная); Б – веерная зона и фация (песчаная); В – внешняя застойноводная зона и фация с подфацией временных озер; - восходящие источники подземных вод.
III. Долины и аллювий равнин Долины равнин быстро проходят юную и молодую стадии развития и находятся, в основном, в зрелой стадии ЭЦ (морфоцикла). Поперечные профили долин – широкие и мелкие. Ширина долин по пойме (ширина пояса меандрирования) в 15 -20 раз превышает ширину русла. Русла меандрируют и чётко подразделяются на плесы и перекаты. Поймы – сегментные, реже фуркационные часто обвалованные и параллельно-гривистые. Аллювий равнинных рек – нормальный, перстративный, чётко подразделяющийся на русловую, пойменную и старичную фации.
Рис. 8. Схема строения зрелой долины в поперечном сечении: 1 – собственно русло; 2 – островок, осередок; 3 – прирусловая отмель; 4 – прирусловой вал; 5 – пойменные гривы; 6 – старица; 7 – присклоновое (притеррасное) понижение; 8 – терраса; М – меженный уровень; П – паводковый уровень; Мн – нормальная мощность аллювия.
IV. Долинные (речные) террасы – горизонтальные или слабо наклонные к руслу площадки в строении долины, выраженные в рельефе в виде ступенек на склонах или погребенные под более молодым аллювием и представляющие собой сохранившиеся от эрозии остатки прежних днищ долины, формировавшихся в результате эрозионной или аккумулятивной деятельности реки в предыдущие ЭЦ (морфоциклы).
ЛЕДНИКОВЫЙ КОМПЛЕКС (ЛЕДНИКОВАЯ, ВОДНО-ЛЕДНИКОВАЯ И КРИОГЕННАЯ МОРФОСКУЛЬПТУРЫ) А. ПАЛЕОГЕОГРАФИЯ ОЛЕДЕНЕНИЙ Во время оледенений и стадий северное полушарие подразделялось на три климато-палеогеографические (ландшафтно-климатические) зоны: • ледниковая – закрыта покровным ледником; подразделяется на две подзоны: - внутренняя подзона активного растекания льда, - внешняя подзона малоактивного и «мёртвого» льда; • приледниковая – примыкает к ледниковой зоне и испытывает влияние ледника • внеледниковая – непосредственное влияние ледника не чувствуется, но климатические колебания отражаются в смене экзогенных ландшафтов и геофитоценозов. Во время межледниковий вся территория северного полушария представляла собой внеледниковую зону, подразделяющуюся на ландшафты в зависимости от климата.
Все формы рельефа и отложения ледниковой и приледниковой зон, так или иначе связанные с оледенением, составляют ледниковый комплекс Принципиальная схема распрделения форм рельефа и отложений ледникового комплекса по зонам: 1 - бараньи лбы и курчавые скалы; 2 – эродированная льдом коренная порода; 3 – озера ледникового выпахивания; 4 – камы; 5 – озы; 6 – друмлины; 7 – всхолмленная моренная равнина; 8 – конечно-моренная гряда; 9 – приледниковое озеро; 10 – зандровая равнина; 11 – "холодные" лессы и флювиогляциальные суглинки
Б. I. РЕЛЬЕФ И ОТЛОЖЕНИЯ ВНУТРЕННЕЙ ПОДЗОНЫ АКТИВНОГО РАСТЕКАНИЯ ЛЬДА Особенности ландшафтов подзоны: все формы рельефа и отложения ледникового комплекса вытянуты вдоль движения ледника. Экзарационные: положительные – «курчавые скалы» . «бараньи лбы» ; отрицательные – котловины выпахивания. Экзарационно-аккумулятивные: друмлины Аккумулятивные: • ледниковые – монолитная и плитчатая морены (гляциальные) морена: беспорядочная смесь несортированного неокатанного или плохо окатанного материала с размерностью от глины до валунов • водно-ледниковые – озовые гряды (потоковая фация) (флювиогляциальные)
Б. II. РЕЛЬЕФ И ОТЛОЖЕНИЯ ВНЕШНЕЙ ПОДЗОНЫ МАЛОАКТИВГО И «МЕРТВОГО ЛЬДА» Аккумулятивные формы рельефа и отложения: • ледниковые – чешуйчатая, абляционная и конечная (насыпная, напора и выдавливания) морены; эрратические валуны и отторженцы; • водно-ледниковые – камы (лимно… и флювио…), потоковые и дельтовые озы. Особенности ландшафта: • чешуйчатая и абляционная морены, камы – беспорядочный холмистый ландшафт • потоковые и дельтовые озы – гряды, вытянутые по движению ледника (перпендикулярно конечной морене); • конечные морены – гряды, вытянутые вдоль внешнего (дистального) края ледника. Принципиальная схема строения моренного комплекса По Ю. А. Лаврушину и Ю. К. Голубеву с добавлениями
Б. III. ЛЕДНИКОВО-МОРСКИЕ И ЛЕДНИКОВО-ОЗЁРНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ Эти отложения представляют собой смесь морских или озёрных осадков с моренным материалом от айсбергового разноса, абляционной морены ледникового припая, основной морены донного (ползучего по дну) ледника. Общим для этих отложений является: - отсутствие расслоенности, дислокаций; - субвертикальное и градационное положение удлиненных обломков. В стратиграфии четвертичной системы Ямало-ненецкой впадины (области морских трансгрессий) Западной Сибири такие толщи вызывают споры. Часть авторов (СНИИГГИС, СОАН) такие толщи если в них нет морской или озёрной фауны, считают континентальными.
В. РЕЛЬЕФ И ОТЛОЖЕНИЯ ПРИЛЕДНИКОВОЙ ЗОНЫ I. ВОДНО-ЛЕДНИКОВЫЕ (ФЛЮВИОГЛЯЦИАЛЬНЫЕ) ФОРМЫ РЕЛЬЕФА И ОТЛОЖЕНИЯ. • Маргинальные озы – вытянутые вдоль внешнего края ледника гряды слившихся конусов выноса талых ледниковых вод; • Зандровые поля – наклонные от ледника аккумулятивные равнины, сложенные полого-наклонно перекрестно залегающими песками и супесями; • Ленточные глины – приледниковых озер с чётко выраженной горизонтальной сезонной (зимний и летний слой) слоистостью.
В. II. СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ФОРМЫ РЕЛЬЕФА КРИОЛИТОЗОНЫ (ТУНДРЫ) • Формы сезонного промерзания и оттаивания – формирование полигональных (пятнистых, медальонных) грунтов, вымораживание и морозная сортировка обломочного материала, криотекстур г. п. (сетчатых, узорных и т. д. ), микрогеливация и коагуляция глинистого и алевритового материала; пучение грунтов и формирование бугров пучения над центрами промерзания. • Солифлюкция – формирование натечных террас в рельефе и микроскладок течения и волочения в грунте. • Термокарст – формирование отрицательных форм рельефа от просадок, канав и воронок до котловин и аласов.
Строение горно-долинного ледникового комплекса (по Р. Флинту, с дополнениями)
МЕТОДЫ РАСЧЛЕНЕНИЯ, КОРРЕЛЯЦИИ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗРАСТА РЕЛЬЕФА И ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ
ГЕОЛОГО-ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ I По взаимному расположению форм рельефа и отложений II По стадиям морфоцикла ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ А. Климатостратиграфические I Литогенетический II Споро-пыльцевой и карпологический III По морской и озерной фауне моллюсков, остракод, фораминифер и диатомей. IV Палеотемпературный Б. Биостратиграфические I По морским фораминиферам II По континентальным млекопитающим III Историко-археологический В. Геохронометрические I Варвохронологический (ленточных глин) II Дендрохронологичекий метод III Палеомагнитный Г. Методы абсолютной геохронологии I Радиологические II Термолюминесцентный III Электронно-парамагнитного резонанса
ГЕОЛОГО-ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ А. По относительному расположению и взаимоотношениям элементов рельефа и тел четвертичных образований. I. Все наложенные, вложенные, прислонённые и врезанные элементы рельефа и тела четвертичных отложений моложе своего основания (см. след. слайд). II. Все элементы рельефа, в формированиях которых принимала участие денудация синхронны своим коррелятным отложениям. Б. По стадиям морфоцикла Общие, чисто качественные характеристики рельефа и его элементов – юный овраг, зрелая долина, молодые горы и т. п.
Применение методов коррелятных отложений и возрастных рубежей для определения относительного геологического возраста: А – оврага, Б – горной страны
ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ А. КЛИМАТОСТРАТИГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ I Литогенетический Общий принцип. При выполнении обычной процедуры стратиграфии – расчленении и корреляции разрезов четвертичных отложений любого литологического состава упор делается на генетический тип отложений, которые, кроме того, рассматриваются как климатолиты – термомеры и криомеры. Частные методики: палеокриологическая – выделение слоев со следами криопроцессов и палеопедологическая - выделение погребенных почв (педос (греч. ) – почва) и педокомплексов – горизонтов с несколькими погребенными почвами
II. Спорово-пыльцевой (и карпологический - по семенам) Растительность практически не эволюционировала в течение четвертичного периода. Поэтому содержащиеся в толщах четвертичных отложений споры, пыльца и семена – геофитоценозы или спорово-пыльцевые комплексы (СПК) рассматриваются только как показатели ландшафтноклиматической обстановки формирования толщ. Содержащиеся в четвертичной системе геофитоценозы и СПК свидетельствуют о том, что формировались они в пределах тех же ландшафтно-климатических зон, что существуют и в настоящее время (см. след. слайд). Недостатком метода является чрезмерное расширение площади и смешение границ ландшафтно-климатических зон за счёт ветрового разноса.
Спорово-пыльцевой метод Ландшафтно-климатические зоны и их геофитоценозы
III По морской и озерной фауне моллюсков, фораминифер, остракод, диатомей Сравнение комплексов указанных организмов, содержащихся в морских и озерных четвертичных отложениях, с обитающими в современных морях и озерах определяет экологию (прежде всего температуру и солёность воды) и климатические условия времени формирования этих отложений. Фаунистические комплексы Высокоарктический Моллюски Фораминиферы Диатомеи Portlandia arctica, Joldiella lenticula Арктический Cardium ciliatum, Arctica islandica Proelphidium orbiculare, Elphidium subclavatum Melosira arctica Porosira glasialis Арктобореальный (Высокобореальный) Joldiella hiperborea, Cardium groenlandica Elphidium groenlandica, Jslandiella islandica Melosira sulcata Thalassiosira excentrica Бореальный Littorina littorea, Hiolinea baltica, Mya truncata, Cardium edule Elphidium boreale, Thalassiosira gravida Cyclotella striata Бореально-лузитанский (Южнобореальный) Nassa reticulata, Cardium paucicostatum Miliolinella grandis Grandulina nipponica Coscinoidiscus antiquus Actihoptychus areolatus Navicula hennedyi Лузитанский (Средиземноморский) Garbula gibba, Tapes senegalensis
IV Палеотемпературный В зависимости от соотношения нижеуказанных элементов, содержащихся в костях, раковинах, кораллах, известь выделяющих водорослях, материковых льдах, устанавливается среднегодовая температура морской и озерной воды времени существования этих организмов или формирования льдов. Холод (оледенение, стадия) Изотопно-кислородная методика Карбонатная методика Тепло (межледниковье, межстадиал) > O 18 O 16 > < Mg++ Ca++ < Сравнение палеотемпературных кривых, построенных по разрезам морских и континентальных четвертичных отложений и материковых ледников является одним из способов их корреляции.
Б. БИОСТРАТИГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ Применение биостратиграфических методов в четвертичной геологии затруднено краткостью периода, что обусловило незначительную эволюцию фауны и практическое отсутствие эволюции флоры. I. По морским фораминиферам В настоящее время четвертичная система мирового океана расчленена только на две зоны: Зона Globoratalia truncatulinoides (эоплейстоцен) и зона G. calida (неоплейстоцен). Для сравнения: неоген расчленён на 20 зон, а палеоген – на 24 зоны.
II По континентальным млекопитающим Зоны с руководящими видами отсутствуют. При длительности четвертичного периода 3. 5 млн. лет (система в этом случае включает гелазийский, пьянченский и акчагыльский ярусы плиоцена) в составе четвертичной системы установлены 9 сменяющих друга с перекрытием «руководящих» (условно) фаунистических комплекса с показательными видами. Териологическая методика. Основу комплексов в Зап. Европе и Европейской части России первоначально составляли костные останки крупных млекопитающих, главными из которых являются семейство слонов (Elephantidae) и лошадей (Eguidae). Микротериологическая методика. В настоящее время в составе комплексов все большую роль играют, а в Зап. Сибири составляют основу костные остатки и прежде всего зубы мелких млекопитающих отряда грызунов (Rodenta) и прежде всего семейство полёвок (Arvicolidae) и зайцеобразные (Lagomorpha) (см. след. слайд).
В. ГЕОХРОНОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ Методы позволяют достаточно считать продолжительность и периодичность действия геологических процессов, но требуют привязки к общей шкале времени методами абсолютной геохронологии. I Варвохронологический (метод ленточных глин) По годовым лентам (лента, слой – «варв» по шведски) озёрных отложений, состоящим из тонкого темного глинистого зимнего слоя и более толстого светлого песчано-алевритового летнего слоя, подсчитывается время существования озера. По общему строению разрезов и аномальным лентам идёт их корреляция (коннексия). Применительно к приледниковым озерам метод позволил проследить историю отступления последнего Вюрмского (Валдайского) ледника с территории северной Европы в Скандинавию в течение голоцена. II Дендрохронологический Подсчёт годовых колец деревьев с корреляцией по аномальным кольцам позволяет расчленять, коррелировать и определять возраст голоценовых отложений и прежде всего торфяников, содержащих останки деревьев, как in situ, так и упавших.
III Палеомагнитный По ориентированным образцам эффузивных и терригенных горных пород, содержащих ферромагнитные минералы, определяют принадлежность времени их образования к единицам общей палеомагнитной шкалы с прямой (как в настоящее время) и обратной намагниченностью: эпохам (ортозонам) длительностью от сотен тыс. лет до 2 -3 млн. лет; эпизодам (субзонам) длительностью от десятков до первых сотен тыс. лет и микрозонам длительностью тысячи лет.
Г. МЕТОДЫ АБСОЛЮТНОЙ ГЕОХРОНОЛОГИИ I РАДИОМЕТРИЧЕСКИЕ (РАДИОЛОГИЧЕСКИЕ) МЕТОДЫ 1. Радиоуглеродный. Содержащийся в организмах радиоуглерод C 14 , количество которого соответствует среднему содержанию его в атмосфере или морской воде, после гибели организма распадается с периодом полураспада τ = 5568 лет. Возрастной предел метода – не древнее 55 тыс. лет. Анализу подлежат любые растительные остатки, кости, раковины. 2. Калий-аргоновый (модификация). Основан на радиоактивном распаде калия К 40 с образованием аргона. Возрастной диапазон метода от 100 до 1000 тыс. лет. Применяется для определения возраста четвертичных вулканитов. 3. Неравновесно-урановый. Основан на измерении соотношения между содержанием первичного урана – 235 и 238 и вторичных радиоизотопов – урана -234, протактиния -231 и иония (торий-230). Возрастной диапазон – от современности до 2, 5 млн. лет Анализируются органические остатки – кости, торфяники, раковины. Наилучшие результаты получены по кораллам.
II ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ МЕТОДЫ Методы основаны на способности кварца и полевых шпатов при возбуждении светится за счёт светосуммы – энергии кристаллической решетки, накопленной под воздействием естественной радиации. Важным условием точности методов является «обнуление» предыдущей светосуммы за счёт солнечного облучения перед захоронением песчинок в четвертичных отложениях. Поэтому наиболее достоверные результаты получены для песчаных аллювиальных отложений, прибрежно-озёрных (морских), эоловых толщ и лёссов. Идеальные результаты , очевидно, будут при анализе сингенетического аутигенного кварца. Термолюминесцентный метод (ТЛ). Люминесценция достигается нагреванием. Возрастной диапазон: от 20 тыс. до 1 млн. лет. Радиотермолюминесцентный (РТЛ). Люминесценция достигается радиоактивным облучением. Возрастной диапазон: от 10 до 1000 лет. Оптическое стимулирование люминесценции (ОСЛ). Люминесценция достигается световым облучением в определенном диапазоне. Возрастной диапазон: до 250 тыс. лет.
ОСНОВЫ СТРАТИГРАФИИ ЧЕТВЕРТИЧНОЙ СИСТЕМЫ
Главным событием четвертичного периода было общее похолодание, сопровождавшееся резкими колебаниями температуры, приводившими к чередованию оледенений (гляциалов) и межледниковий (интергляциалов), стадий и межстадиалов. Поэтому в основе выделения четвертичной системы (в дальнейшем квартера ), её стратиграфического расчленения и проведения её границы с неогеном, лежит климатостратиграфический принцип – появление в непрерывных с неогеном разрезов криомеров и дальнейшее чередование их с термомерами. В следствие краткости четвертичного периода, непозволившей проявится в заметной степени эволюции биосферы, традиционный биостратиграфический принцип позволил отделить квартер от неогена, но оказался недостаточным для его детального стратиграфического расчленения. Первое научно обоснованное выделение и подразделение квартера было биостратиграфическим. В 1833 -41 гг. Ч. Лайель разделил морские отложения третичной системы Зап. Европы на 4 отдела и верхний, палеонтологические остатки (моллюски) в котором на 80% состояли из современных форм и только 20% - из вымерших к настоящему времени, назвал плейстоцен - «самый новый» . Перекрывающие их самые молодые послеледниковые отложения, палеонтологические остатки в которых на 100% состояли из ныне живущих форм, Э. ОГ в конце XIX века назвал голоцен – «полностью новый» .
Первая стратиграфическая схема континентального квартера – Альпийская была климатостратиграфическая и базировалась на чередовании морен и флювиогляциалов в Альпах и их предгорьях. Соответственно, четвертичная история Альп была разделена на 6 гляциалов (оледенений), разделенных 5 -ю интергляциалами (междедниковьями). Последние 3 гляциала – Миндель, Рисс и Вюрм, в свою очередь, подразделялись на стадии, разделённые интерстадиалами (см шкалу. А ниже). Нижняя граница квартера была проведена по подошве интергляциала Гюнц-Миндель. Гляциалы Гюнц, Дунай и Бибер отошли к неогену (что, подчеркнем, противоречило принципу выделения квартера как времени развития оледенений). Альпийская схема легла в основу первой международной стратиграфической схемы квартера, принятой на Ленинградской сессии INQVA (ИНКВА – международная ассоциация по изучению четвертичного периода и системы) в 1932 г. В состав квартера вошли все альпийские оледенения, абсолютный возраст его подошвы составил 2. 4 -2. 5 млн. лет, плейстоцен был поделён на три отдела: эо- , мезо- и неоплейстоцен. см шкалу Б ниже
Первая стратиграфическая схема квартера СССР 1932 г была климатостратиграфической и базировалась на чередовании ледниковых и межледниковых отложений Европейской части СССР (см шкалу В ниже). Плейстоцен был поделён на 3 части (п/отдела или яруса) – нижний, средний и верхний, каждый из которых включал отложения межледниковья и следующего за ним большого оледенения в ранге надгоризонтов и горизонтов. Отметим хорошую корелляцию последних трёх оледенений и разделяющих их межледниковий альпийской и советской схем и соответствие среднего и верхнего отделов схемы СССР мезо- и неоплейстоцену схемы ИНКВА. Но отсутствие (на то время) в ледниковом комплексе Европейской части СССР аналогов гюнца и более древних оледенений Альп привело к тому, что нижняя граница квартера в СССР была проведена под обобщенным и стратиграфически неопределенным «доледниковым» горизонтом с абс. возрастом подошвы ~ 0. 7 -0. 8 млн. лет. Таким образом, объём нижней части квартера в СССР и в Западной Европе с 1932 г заметно разошлись.
В 1948 г. Международный геологический конгресс (МГК) понизил нижнюю границу квартера до подошвы континентальной виллафранкской толщи (Северная Италия), содержащей фауну – руссильонский (молдавский в СССР) и виллафранкский (хапровский в СССР) комплексы; переходную от плиоценовой фауны к фауне «холодного» плейстоцена – мосбасхский комплекс (тираспольский в СССР). Морским аналогом виллафранка считались отложения средиземноморской калабрийской (6 ой , 180 – метровой) террасы, в бореальном комплексе которой появились арктические формы моллюсков. Абсолютный возраст этой границы – 3. 5 млн. лет. Таким образом, с 1948 г длительность четвертичного периода по западно-европейской шкале более чем в 4 раза превысила таковую в СССР.
На основе схемы стратиграфии квартера МГК 1948 г в СССР специалисты по четвертичной фауне в 50 -е годы разработали чисто биостратиграфическую схему стратиграфии квартера в составе двух ярусов. Нижний виллафранкский ( «доледниковый» ) ярус, содержащий фауну, переходную от плиоценового гиппарионового комплекса к собственно четвертичной холодоустойчивой фауне тираспольского комплекса, подразделялся на п/ярусы – акчагыльский с молдавским и хапровским комплексами и апшеронский с одесским и таманским комплексами (самые верхние ярусы плиоцена по общей стратиграфической шкале). Верхний плейстоценовый ярус ( «ледниковый плейстоцен» ) подразделялся на 4 п/яруса: нижний с тираспольским комплексом, средний с сингильским и хазарским комплексами, верхний с мамонтовым (верхнепалеолитическим) комплексом и голоценовый с современной фауной (см шкалу Г ниже). В производственной геологии эта схема не применялась.
В 50 -е годы в СССР развернулась дискуссия между биостратиграфами и климатостратиграфами квартера по вопросам: 1. По каким принципам расчленять квартер и проводить его подошву? 2. Какие стратиграфические единицы использовать при его расчленении, если учитывать, что даже максимальная длительность квартера – 3. 5 млн. лет – сопоставима только с длительностью веков в более древних периодах? Начавшееся в это время массовое геологическое картирование территории СССР в м-бе 1: 200000 вынудило МГ и ОН принять примитивную, но обязательную для всех схему стратиграфии квартера, в которой система делилась на 4 части, называемые нейтральным термином «отложения» (см шкалу А ниже). Изучение фораминифер из кайнозойских отложений Мирового океана в 60 -80 -е гг. позволило расчленить последние на зоны. Две самые верхние зоны, в осадках которых были установлены признаки похолодания, были отнесены к квартеру с подошвой на уровне 1. 8 млн. лет (см шкалу Б ниже). На этом основании Международная комиссия по стратиграфии (МКС МГК) в 1989 г приняла глобальную шкалу квартера с подразделением на два отдела – плейстоцен и голоцен и разделением плейстоцена на нижний, средний и верхний п/отделы (см шкалу В ниже).
В 1955 г Межведомственный стратиграфический комитет (МСК) России принял действующую в настоящее время общую шкалу квартера, увязанную с глобальной шкалой (см шкалу Г ниже). Система включает два надраздела – плейстоцен и голоцен. Плейстоцен разделен на два раздела – эоплейстоцен (доледниковый плейстоцен) и неоплейстоцен (ледниковый плейстоцен). Эоплейстоцен разделён на два, а неоплейстоцен – на три звена. Среднее и верхнее звенья неоплейстоцена поделены на 4 ступени каждое.
Ранг (по стратиграфическому кодексу) и геологическая суть подразделений общей шкалы квартера России. Все единицы стратиграфической шкалы квартера меньше, чем ярус – единица VI ранга. Надраздел – единица без ранга, формально соответствует отделу, – плейстоцен и голоцен, выделенные Ч. Лайелем и Огом. Раздел – единица без ранга, формально соответствующая п/отделу, имеющая как биостратиграфическое, так и климатостратиграфическое обоснование. Геохронологический эквивалент раздела – фаза. Эоплейстоцен – время нарастания похолодания и существование переходной (одесский и таманский комплексы) фауны. Неоплейстоцен – время максимального похолодания, развития оледенений и существования холодоустойчивой собственно четвертичной фауны. Голоцен – время последнего потепления и существования современной фауны.
Звено – климатостратиграфическая единица VIII ранга, включающая в себя межледниковье и последующее большое оледенение. Геохронологический эквивалент звена – пора длительностью 200 -500 тыс. лет. В региональных шкалах звену соответствует надгоризонт. Ступень – климатостратиграфическая единица IX ранга, представляющая собой климатолит. Геохронологический эквивалент ступени – термохрон или криохрон длительностью в эоплейстоцене 100300 тыс. лет, в неоплейстоцене – 20 -30 тыс. лет. В региональных шкалах ступеням соответствуют горизонты, представленные свитами и толщами. Более мелкие, не входящие в общую шкалу квартера климатостратиграфические единицы в составе ступеней (климатолитов) и отражающие колебания климата длительностью сотни – первые тысячи лет, – стадиалы с геохронологическим эквивалентом – стадия.
Скачать презентацию ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕОМОРФОЛОГИИ И ЧЕТВЕРТИЧНОЙ ГЕОЛОГИИ
geomorph-2016.ppt