Четвертичная геология с основами геоморфологии

Рифы являются крупными аккумулятивными формами континентальных окраин и представляют собой созданные организмами сооружения, каркас которых достаточно прочен, чтобы противостоять действию волнения. Рифовые постройки покоятся на основании, состоящем из животных. Рифы делятся на три типа: береговые, барьерные и кольцевые.

Ракушечные банки представляют собой скопления раковин, створок или других скелетных остатков одиночных организмов на месте их поселений. В основном это моллюсковые, чаще всего устричные, а также гастроподовые, брахиоподовые и некоторые др. поселения. Температура воды контролирует общую массу ракушечных банок, их разнообразие и видовой состав.

Хемогенный тип отложений возникает главным образом за счет собственных ресурсов морских вод, когда другие процессы имеют подчиненное значение и тип аккумуляции определяется химическими процессами — выпадением в осадок растворенных веществ. Основным типом хемогенных образований являются лагунные отложения, формирующиеся в жарком аридном климате.

Карбонат кальция выпадает из морской воды химическим путем в виде мелких шариков (оолитов), а также тонкие известковистые илы, имеющие широкое распространение, особенно в теплых морях.

В переходной области от шельфа к континентальному склону местами образуются хемогенные фосфориты, которые могут быть источниками фосфатного сырья. Вместе с фосфоритами часто встречаются глаукониты в виде аутигенных зерен и агрегатов, детритовых зерен и выполнений раковинок фораминифер и др. организмов.

К хемогенному генетическому типу относятся также железо-марганцевые конкреции и корки, широко распространены на дне Мирового океана.

При гидрогенных процессах гидроокислы железа и марганца выпадают химическим путем непосредственно из воды, и конкреции лежат на поверхности дна. Диагенетический механизм образования конкреций предполагает поступление вещества из иловых вод в процессе диагенеза осадков. Конкреции при этом целиком погружены в донные отложения, для верхней части которых характерен геохимически активный слой мощностью до нескольких сантиметров.

Гидротермальный тип отложений представлен металлоносными осадками и массивными сульфидами, образующими различные постройки. Меаллоносные осадки, содержащие более 10% железа и повышенные концентрации ряда других металлов, были обнаружены вблизи Восточно-Тихоокеанского поднятия и на дне впадины Атлантис-II в Красном море.

Массивные сульфиды были найдены в отдельных пробах из рифтовых долин срединно-океанических хребтов. Наиболее интересный гидротермальный источник с температурой воды до 350о С был изучен с подводных аппаратов на гребне Восточно-Тихоокеанского поднятия на 21о северной широты. Не весь сульфидный материал осаждается у выхода гидротерм и на стенках подводящих каналов. Значительная часть растворенных сульфидов выносится в виде растворов в океанскую воду.

Подводно-элювиальный тип возникает в результате подводного выветривания.

Подводное выветривание представляет собой совокупность процессов механического, химического и биохимического разрушения и преобразования пород поверхности дна морей и океанов.

Физический элювий представляет собой топографически неперемещенные остаточные продукты механической дезинтеграции пород дна и полузатвердевших осадков. Дезинтеграция происходит под действием гидрогенных процессов, биологических преобразований породы и химического разложения.

Биоэлювий представлен так называемыми биотурбитами. Это переработанный илоедами осадок, который большей частью пропущен через их кишечник, реже перемешан норками зарывающихся животных.

Хемогенный элювий представлен образованиями типа «твердое дно» или панцирями. Основным процессом формирования твердых грунтов на дне является карбонатизация.

Вулканогенный ряд Вулканогенные отложения объединяют продукты извержения вулканов. Общими для них являются непосредственная генетическая и пространственная связь с вулканическим очагом [1].

Известные в настоящее время генетические типы вулканогенных образований делят на е четыре группы в зависимости от состава и структуры свойственных им пород и от взаимоотношений их с окружающими отложениями: корневые, лавовые, пирокластические и метасоматические.

Кроме того, по тем же признакам обособляется еще ряд вулканогенно-осадочных генетических типов. Такое разделение отличается от предложенных ранее классификаций тем, что оно опирается на данные о характерных чертах, присущих самим этим генетическим типам, а не обстановкам или условиям, определяющим их происхождение или размещение в пространстве относительно вулканических центров. Такой подход тем более необходим, что хотя процесс образования большинства генетических типов известен и доступен непосредственному наблюдению, все же в ряде случае их происхождение остается недостаточно ясным и спорным. Это касается, в частности, морских вулканогенных и вулканогенно-осадочных образований, а также игнимбритов.

Предлагамое выделение корневых и лавовых генетических типов отвечает разделению изверженных горных пород на интрузивные (внедренные) и эффузивные (излившиеся). Что касается пирокластических и метасоматических генетических типов, то они тоже параллелизуются с соответствующими группами современных общих классификаций горных пород. Предложенное разделение не выходит, таким образом, за рамки общей систематики горных пород и подчинено ей. Вместе с тем оно учитывает главные черты вулканических процессов, формирующих эти породы: процессов интрузивных, эффузивных, эксплозионных и фумарольно-сольфатарных. Корневые генетические типы являются внедренными, т. е. интрузивными образованиями, лавовые — продуктами излияния (эффузий), пирокластические — результатом эксплозий, а метасоматические возникают главным образом под влиянием фумарольно-сольфатарной или гидротермальной деятельности.

Экструзивный тип включает в себя образования, связанные с магматическим очагом.

К жерловым образованиям относятся столбообразные тела — некки или жерловины. Это застывшая в жерле вулкана магма с характерной флюидальной (текучей), ориентированной вертикальной текстурой, отражающей восходящее течение магмы.

Выдавленные, или собственно экструзивные, образования формируются в результате выжимания, выдавливания из жерла вулкана очень вязкой лавы, застывающей на поверхности над подводным каналом в виде экструзивных куполов, игл, обелисков различной высоты.

Эффузивный тип образований представляет собой излившиеся и застывшие на поверхности магматические расплавы (лавы).

Кислые лавы — липаритовые — характеризуются большой вязкостью. Вследствие этого они образуют на склонах стратовулканов короткие — не более первых километров, но мощные (100−200) лавовые потоки. При застывании их поверхность становиться шероховатой, угловатой, часто глыбовой.

Основные лавы — базальтовыенаиболее жидкие. Потоки и покровы таких лав связаны с извержением крупных вулканов центрального преимущественно щитового типа и менее крупных вулканических конусов и трещинных излияний, характерных для областей активного горообразования и рифтогенеза.

Средние по составу лавы — андезитовые или переходных разностей (дацитовые, андезитобазальтовые и др.) образуют формы промежуточного типа между кислыми и основными лавами.

Ультраосновные лавы вообще встречаются очень редко, а четвертичного возраста неизвестны.

Эксплозивный тип образований характерен для извержений преимущественно кислой лавы. Они включают все твердые обломочные продукты извержения, образующиеся при взрывах и называемые пирокластическими, или тефрой. В зависимости от способа перемещения вулканического обломочного материала выделяются два подтипа: отложения направленных взрывов, или вулканических выбросов, и эксплозивные пирокластические потоки.

Грязевулканический тип отложений развит в областях активного проявления молодых тектонических движений, сложенных мощными толщами рыхлых мезокайнозойских отложений.

Продукты извержения грязевых вулканов делятся на твердые, жидкие и газообразные, это минерализованные воды и углеводородные газы. Основную массу извергаемого материала составляет сопочная брекчия.

Вулканогенно-осадочные отложения формируются совместными действиями вулканических и экзогенных процессов. При вулканических взрывах образуется большое количество тонкого материалапепла, который затем может перемещаться ветром и водой. Выпадающий пепел со склонов вулкана перемещается дождевыми водами к их основанию, образуя там плащи или шлейфы, сложенные слоистыми скоплениями вулканического делювия.

Особый генетический отложений представляет собой вулканический пролювий, или лахары, — образования временных грязевых потоков, переносящих и отлагающих материал различного размераот глыб и валунов до тонких частиц.

К вулканогенно-осадочным отложениям относятся озерные осадки, среди которых выделяются обломочные и хемогенные.

К вулканогенно-осадочным отложениям относятся гидротермальные-горячие и минерализованные источники; гейзеров — периодически фонтанирующих источников, известны в вулканических областях.

Техногенный ряд В результате переработки естественного геологического субстрата, создания новых материалов и аккумуляции отходов производства, возник новый ряд четвертичных отложений — техногенных [1, 2].

Подтип насыпных отложений представлен преимущественно терригенными, реже хемогенными осадками. В нем выделяются фации отвалов горнорудных предприятий, отвалов промышленных и энергетических предприятий, «хвосты» — отходы обогатительных фабрик. Особая разновидность насыпных отложений — свалки мусора и бытовых отходов.

Подтип засыпных отложений образуется в процессе засыпки природных и техногенных отрицательных форм рельефа, главным образом, при рекультивации земель.

Отложения намывного подтипа формируются при намыве с помощью гидромеханизмов гл. образом из рек. Это различные валы, дамбы, плотины и др.

Подтип перемывных отложений образуется в результате добычи ископаемых гидромониторами, драгами и др. способами, а также при вскрышных карьерных работах.

К отложениям перемешивания, или агротехнически, относится почвенный слой с регулярно добавляемыми органическими и химическими удобрениями и обработкой сельхозтехникой.

Особый подтип техногенных образований представляет современные «культурные слои» — строительный мусор. К техногенным относятся осадки, образующиеся в искусственных бассейнах — отстойниках куда сбрасывают воды промышленных предприятий, хозяйственно-бытовые и др.

Методы определения абсолютного возраста четвертичных отложений Методы абсолютной геохронологии используются для выявления возраста четвертичных отложений, а значит, применимы в целях установления взаимовлияний природных событий, происходивших в самых разных местах земной поверхности. Наибольшее распространение получили методы радиоизотопного и биоиндикационного датирования, а также методы изучения сезонно-слоистых осадков. Как и в стратиграфии, для получения надёжных результатов желательно использовать несколько методов параллельно [11].

Радиоизотопные методы опираются на постулат постоянства скорости распада радиоактивных элементов. К настоящему времени получены доказательства того, что на эту величину могут влиять различные природные факторы, как, например, колебания космического излучения. В связи с этим необходимо введение поправок в получаемые датировки. Изо всех радиоизотопных методов самые надёжные результаты позволяет получить радиоуглеродный.

Радиоуглеродный анализ оценивает содержание в органогенной породе изотопа С14, период полураспада которого составляет 5 568 лет. Данный анализ позволяет определить возраст пород, накопившихся не более 40−50, а применение специальных методик позволяет понизить планку до 65−70 тыс. лет назад. Эффективнее всего подвергать исследованию растительные остатки, а среди них- уголь и древесину. Кроме того, возможны датировки по торфу, почвам, карбонатным отложениям, горелой и необожжённой кости.

Неравновесно-урановый метод опирается на сопоставление содержания в породе первичных изотопов урана-235 и урана-238 с производными их распада: ураном-234, протоактинием-231 и ионием.

Временной интервал датировки составляет от современности до 2−2,5 млн. лет. Надёжные результаты получают при изучении коралловых построек.

Биоиндикационные методы применяются для выявления возраста голоценовых отложений и включают в себя лихенометрический, дендрохронологический и другие анализы.

Лихенометрический метод основан на изучении лишайников, растущих на валунах. Метод опирается на допущение постоянства скорости роста, а также одновременности обнажения камня и появления на нём лишайника. Исследованию подвергаются современные (голоценовые) гляциальные образования, возрастом более 9000 лет.

Дендрохронологический метод опирается на изучение древесных срезов: подсчитываются годичные кольца и анализируется их рисунок. Анализу в большей степени подвергаются хвойные деревья, реже — лиственные. Доказано, что у каждого кольца есть свои уникальные особенности рисунка, зависящие от погодных условий данного года. Следовательно, и у группы деревьев за год возникнут похожие кольца. Сопоставляя срезы последовательно всё более старых деревьев (в том числе и погребённых), получают линейный возрастной график. Метод отличается высокой точностью и позволяет определять возраст до 10 000 лет.

Методы изучения сезонно-слоистых осадков позволяют с точностью до одного года определить продолжительность существования водоёма. Кроме того, с их помощью иногда можно рассчитать и другие временные параметры, а также реконструировать палеогеографические условия осадконакопления. Основой применения этих методов служит либо сезонное изменение гидрохимических показателей озёрных вод, либо сезонные колебания активности поступления обломочного материала. В обоих случаях за год на дне формируются два слоя: один летний и один зимний, причём с разным составом.

Таким образом, подсчитав количество сдвоенных слоёв в разрезе, получают продолжительность отрезка времени накопления этой толщи.

Алексеев М.Н., Чистяков А. А. Щербаков Ф.А. Четвертичная геология материковых окраин. М.: Недра, 1986.

Кизевальтер Д.С., Рыжова А. А. Основы четвертичной геологии. М., Недра, 1985.

Лазуков Г. И. Плейстоцен территории СССР. Восточно-Европейская равнина. М., МГУ, 1980.

Макарова Н.В., Якушева А. Ф. Основы четвертичной геологии. М.: Из-во Моск. Ун-та, 1993.

Марков К. К. Плейстоцен. М., Наука, 1969.

Методическое руководство по изучению и геологической съемке четвертичных отложений. Л., Недра, 1987.

Москвитин А. И. Стратиграфия плейстоцена Центральной и Западной Европы. // Тр. ГИН АН СССР, вып. 193, 1970.

Мурдмаа И. О. Фации океанов. М., Наука, 1987.

Руководство по изучению новейших отложений. М., МГУ, 1966.

Свиточ А. А. Палеогеография плейстоцена. М., МГУ, 1987.

Стратиграфия СССР. Четвертичная система. М., Недра, 1982.

Чистяков А. А. Горный аллювий. М., Недра, 1978.

Чистяков А.А., Макарова Н. В., Макаров В. И. Четвертичная геология. ГЕОС. 2000 г.

Чистяков А.А., Щербаков Ф. А. Проблемы динамической седиментологии. ВИНИТИ. Итоги науки и техники. Серия Общая геология. Т. 26. М., 1989.