Лекции по "Геоморфологии"

ЛЕКЦИЯ 12 

Тема 12. ОСНОВЫ ЧЕТВЕРТИЧНОЙ ГЕОЛОГИИ

12.1. Стратиграфия  и границы четвертичного периода

12.2. Особенности  антропогеновых отложений

12.3. Практическое  и теоретическое значение изучения   антропогеновых отложений

12.4. История  изучения четвертичной геологии 
 

12. ОСНОВЫ  ЧЕТВЕРТИЧНОЙ ГЕОЛОГИИ 

     Последний период геологического развития Земли  именуется по разному: четвертичный период (по бытовавшему в 18 веке делению  всех отложений на четыре формации), ледниковый период, новейший период, плейстоцен, антропоген.

     В нашей стране официальным термином считается "четвертичный период (система)", в Европе наиболее употребим термин "плейстоцен", предложенный Ч. Ляйелем для отложений, содержащих в составе морской фауны до 90 % современных видов. Широко применяется за рубежом также термин "квартер". В нашей литературе часто встречается наименование этого периода - "антропоген", характеризующее одну из наиболее специфических черт этого отрезка времени: появление человека и его материальной культуры. Впервые этот термин был введен А.П. Павловым в 1922 году.

     Нет однозначного мнения и о таксономическом  ранге антропогена в виду его несопоставимости с другими периодами в развитии Земли. Краткость продолжительности этого периода по законам стратиграфии не позволяет назвать его не только периодом, но и более низкими рангами - отделом, ярусом. Антропоген может быть отнесен и к одному из последних ярусов неогена и рассматриваться как незавершенный, продолжающийся и поныне новый этап в геологической истории Земли. Объясняется это следующим. С четвертичным периодом связаны своеобразные и очень значительные события в жизни нашей планеты - резкие колебания климата, образование огромных ледниковых покровов на материках северного полушария, высокая тектоническая активность, частые колебания уровня мирового океана, образование континентальных отложений на всей территории суши. С четвертичным периодом связано возникновение современного рельефа, растительности, животного мира. С другой стороны в истории развития всей природы Земли между четвертичным периодом и неогеном прослеживается полная преемственность. В особенности это относится к позднему плиоцену. 

12.1. Стратиграфия  и границы четвертичного периода 

     В 1963 г. постановлением постоянной комисиии по четвертичной системе при Межведомственном стратиграфическом Комитете СССР (МСК) антропоген разделен на четыре отдела (ранее он делился на нижний и верхний отделы):

     - современный отдел Q_IV.

     - верхнечетвертичный отдел Q_III;

     - среднечетвертичный отдел Q_II;

     - нижнечетвертичный отдел Q_I;

     Римские, а не арабские цифры отделов подчеркивают стратиграфическую условность четвертичного периода.

     Основные  подразделения четвертичной системы  приведены в прил. 3. Общая стратиграфическая  система не имеет достаточной  детальности для практического  использования, и существует ряд местных стратиграфических схем, охватывающих различные по площади регионы. Наряду со сходством эти схемы не вполне надежно сопоставимы из-за быстрой изменчивости и других особенностей континентальных отложений. В прил. 3 приведена региональная стратиграфическая схема Европейской части СНГ, как наиболее изученной области.

     В наименовании единиц прил. 3 использованы термины, рекомендованные в 1982 г Постоянной стратиграфической комиссией МСК. РАЗДЕЛ (по времени этап) - наиболее крупное подразделение четвертичной системы. ЗВЕНО (по времени - пора) отвечает сложному климатическому ритму, состоящему из двух частей - теплой и холодной. Это отложения нижне-, средне- и верхнечетвертичного возраста. Выделяется также СТУПЕНЬ - более мелкое подразделение, соответствующее глобальному изменению температуры (ледники и межледниковья). Мелкие климатические колебания описываются термином СТАДИАЛ, с хронологическим обьемом 5-10 тыс.лет, и термином УРОВЕНЬ, или СЛОЙ обьемом 1-5 тыс. лет. В региональных стратиграфических шкалах ступени соответствует горизонт. Сближенные горизонты обьединяются в подгоризонты.

     Неоднозначно  положение нижней границы антропогена. В нашей стране она проводится над балканскими слоями Черноморско-Каспийской области или под слоями Окского (миндельского) оледенения. В абсолютном исчислении это составляет 460-650 тыс. лет. На международном конгрессе в Лондоне в 1948 г. принято постановление о проведении нижней границы четвертичной системы под отложениями, соответствующими в таблице акчагылу. В этом случае осадки Березинского оледенения и Беловежского межледниковья входят в антропоген, и удовлетворяется условие Межведомственного стратиграфического комитета об отнесении всех ледниковых отложений к четвертичной системе. Верхний плиоцен в таком случае следует называть эоплейстоценом. Продолжительность всего плейстоцена увеличивается до 3,2-3,3 млн. лет. 

12.2. Особенности  антропогеновых отложений 

     От  более древних антропогеновые отложения  отличаются целым рядом свойств.

     1. Повсеместность распространения:  их нет только на крутых  скальных выходах коренных пород.  На всей остальной поверхности  суши и дна Мирового океана  они развиты повсюду (пример - геологический разрез через г. Новочеркасск).

     2. Сложный состав разреза ввиду быстрой изменчивости типов пород. В основном это континентальные отложения, для которых характерна пестрота литолого-генетического состава.

     3. Относительная кратковременность  формирования и несопоставимость стратиграфических подразделений антропогена с таковыми для древних отложений.

     4. Небольшие мощности, составляющие  единицы и десятки метров, хотя в редких случаях известны в зонах интенсивных тектонических нарушений мощности до 300-400 м и даже более 2000 м.

     5. Рыхлость и подвижность отложений,  т.к. подавляющая масса осадков антропогена рыхлая, и они легко перемещаются под действием льда, ветра, воды и различных гравитационных процессов. Исключение составляют лавы и известковые туфы.

     6. Исключительная роль в рельефообразовании. Антропогеновые отложения слагают современный рельеф. Выяснение происхождения отложений всегда связано с прочтением рельефа. Поэтому геоморфологический метод является важнейшим в изучении антропогена.

     7. Важнейшим свойством четвертичных  отложений является то, что они  продолжают формироваться и в настоящее время.

     Чем же обусловлены перечисленные выше особенности?

     1. Резкими и многократными изменениями  климата - чередованиями похолоданий и потеплений. Похолодания привели к возникновению ледников и увлажнению климата в низких широтах. В эпохи потеплений (межледниковий) льды отступали, климат становился суше и соответственно смещались различные климатические зоны с характерными для них комплексами животных, растений и почв.

     2. Неоднократными и крупными неотектоническими  движениями, приводившими к периодическим трансгрессиям и регрессиям морей и океанов в пределах шельфа и береговых зон материков.

     Заканчивая  этот раздел, необходимо также отметить и главную особенность антропогенного периода - появление и развитие человека, человеческого общества и его материальной культуры. 

12.3. Практическое  и теоретическое значение изучения

антропогеновых  отложений 

     Практическая  значимость антропогеновых отложений  определяется прежде всего тем, что на них разворачивается вся хозяйственная деятельность человека: строительство гидротехнических сооружений, мостов, дорог и т.п. С осадками антропогена, континентальными и морскими, связаны месторождения олова, золота, титана, железа, марганца, аллюминия, никеля, драгоценных камней, соли, соды. 50% добываемого человеком сырья - это строительные материалы: гравий, песок, бутовый камень. Неоценима роль почв в жизни человека. Наконец, антропогеновые рыхлые отложения часто являются коллекторами грунтовых вод, добываемых человеком.

     Без знания происхождения рыхлых образований невозможна рациональная постановка поисков на россыпные месторождения.

     Совершенно  очевидна значимость изучения антропогена  для выявления причин различных геологических явлений прошлых эпох: это и причины изменения физико-географических эпох, и формирование различных генетических типов отложений, палеорельефа и т.п.

     На  сегодня основные задачи изучения антропогена  включают:

     1. Стратиграфическое расчленение  и его обоснование.

     2. Выявление неотектонических движений  и их закономерностей.

     3. Реконструкцию палеогеографических  условий различных эпох антропогена.

     4. Выяснение особенностей формирования  флоры, фауны, историю появления  и развития человека. 

12.4. История  изучения четвертичной геологии 

     Начало  научному подходу к изучению рельефа и новейших отложений положил М.В. Ломоносов. В известной работе "О слоях Земных" 1763 года Ломоносов ставил вопросы о происхождении гор, о разрушающей и аккумулирующей деятельности водных потоков, о смене трансгрессий регрессиями, о генезисе ряда типов рыхлых отложений.

     Далее следуют работы Ч. Лайеля и Ч. Дарвина, основоположников дрифтовой теории, которая обьясняет наличие многочисленных валунов в Северной и Средней Европе за счет переноса их плавающими льдами. Дрифтовая теория господствовала до 70-х годов ХIХ в и затем была вытеснена теорией покровных оледенений. Наибольшая заслуга здесь принадлежит Д. Гейки (1874), П. Кропоткину (1876). Благодаря работам А. Пэнка, Е. Брюнара, расчленившим ледниковые отложения Альп на гюнц, миндель, рисс и вюрм, возникла гипотеза о многократности ледниковых оледенений. В России расчленить разрез на ледниковые и межледниковые слои впервые попытался К.М. Феофилактов (1874 г.) (на литологической основе). На палеонтологической основе это впервые сделал Н.И. Криштафович (1890).

     Большой вклад в становление науки  о четвертичных отложениях внес А.П. Павлов (1888), разработавший первую генетическую классификацию осадков антропогена и впервые предложивший такие понятия, как делювий, пролювий, суффозия. В конце ХIХ - начале ХХ века появляются первые работы по изучению климата ледниковых и межледниковых эпох, об особенностях растительности, фауны, об условиях формирования лессов. В этих работах принимали участие

     В.А.  Обручев, И.Д. Черской, Л.С. Берг, Н.П. Андрусов и др. В то же время появляются и работы Ф.  Рихтгофена, В.М. Дэвиса о типах рельефа и возможных путях его развития.  Свой вклад в развитие и изучение этих проблем внесли также В.В. Докучаев, И.В. Мушкетов,

     П.П. Семенов-Тяньшанский, Н.М. Пржевальский. Рубеж двух веков - это время становления геоморфологии и четвертичной геологии как самостоятельной геологической дисциплины.

     Качественно новый скачок в развитии науки  о рельефе и четвертичных отложениях происходит после становления советской власти. Началось планомерное изучение антропогена комиссией по изучению антропогена АН СССР, было создано бюро съемки четвертичных отложений Института геологической карты ЦНИГРИ (ВСЕГЕИ). Как результат этой работы, в 1932 г. появилась первая карта четвертичных отложений Европейской части СССР. Характерной чертой геоморфологических исследований становится их комплексность. В исследованиях участвуют геологи, географы, археологи, антропологи.

     В 50-60-е годы выходит целый ряд  карт по антропогену, неотектонике, охватывающих не только отдельные регионы, но и всю территорию страны. Среди трудов советских ученых важное значение имеют исследования А.Д. Архангельского, И.П. Герасимова, К.К. Маркина, Н.М. Страхова, П.А. Православлева, Е.В. Шандора, С.А. Яковлева, Г.И. Попова и др.