Этапы вреза, аккумуляции и эпохи россыпеобразования верхнего кайнозоя Востока Азии Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

БЮЛЛЕТЕНЬ КОМИССИИ

ПО ИЗУЧЕНИЮ ЧЕТВЕРТИЧНОГО ПЕРИОДА

№55 1986

УДК 551.79

В Л. КОНОПЛЕВА, AM. СОКОЛЬСКИЙ

ЭТАПЫ ВРЕЗА, АККУМУЛЯЦИИ И ЭПОХИ РОССЫПЕОБРАЗОВАНИЯ

ВЕРХНЕГО КАЙНОЗОЯ ВОСТОКА АЗИИ

Многолетнее изучение долин в пределах СССР, Монголии и Северного Китая, а также анализ имеющегося литературного материала по строению аллювия россыпеносных долин Японии, Индокитая, Индонезии показали, что в истории формирования речной сети Востока Азии наблюдается ряд общих черт. Для их выявления рассмотрены долины II—IV порядков с широким днищем и террасированными бортами, локализованные в областях низко- и среднегорного рельефа с абсолютными отметками от 800 до 1500 м. Мощности аллювиальных толщ обычно небольшие, что делает их сравнительно легко доступными для изучения. Кроме того, россыпеносшие долины тяготеют к неотектоническим структурам с небольшими амплитудами воздымания, расположенным в пределах Колымского поднятия, имеющего блоковое строение; в северо-восточной части сопряжения Тукурингрского и Туранского горст-антиклинориев с Амуро-Зейской депрессией; в пределах Патомского и Витимского поднятий; Даурского и Хэнтейского сводов; в зоне сочленения поднятых структур Алтая и Зайсанской котловины; Манчжурской котловины и окружающих ее поднятий; грабена р. Красной (Вьетнам). Такое структурное положение долин обусловило быструю реакцию рек на изменение неотектонического режима территории.

Тщательный анализ глубин вреза долин, литологического состава, мощности накопившегося аллювия и распределения полезного компонента позволил установить одновременность заложения долинной сети, совпадение во времени этапов вреза и аккумуляции, лигологическое сходство толщ, накопившихся в сходных палеоклиматических условиях.

Заложение современной долинной сети приходится на олигоцен-начало миоцена, так как наиболее древние аллювиальные образования первого этапа аккумуляции датируются ранним—средним миоценом. Они с размывом перекрывают подстилающие породы мезозоя или палеозоя. Сохранность этих толщ минимальна, обычно они встречаются в пределах впадин и представлены преимущественно красноцветными или пестроцветными глинистыми песками с горизонтами галечников, прослоями глин, лигни-тов; песчанистыми глинами с прослоями песков,гравийников, редко галечников. Галька сильно выветрена, преобладает кварцевая, кварцитовая. Галечники нередко сцементированы глинами, образуя рыхлый конгломерат. В центральной части материка - в Восточном Казахстане (павлодарская свита), Забайкалье (баяндайская свита), Монголии (свита Ошин), Китае (red clay) — аллювиальные и аллювиально-пролювиальные миоценовые отложения красноцветные, глинистые, слабо сортированные, с большим количеством грубозернистого песка и гравия (табл. 1). В отдельных горизонтах отмечаются включения карбонатных и кремшстых конкреций. Из глинистых минералов преобладает монтмориллонит, в небольших количествах присутствуют каолинит, гидрослюда. Среди минералов тяжелой фракции превалируют устойчивые к процессам выветривания. Вероятно, распространение отложений этого возраста было достаточно широ-

Рис. 1. Строение долин II-IV порядков и распределение в них продуктивных горизонтов

Впадины: а — Малык-Сиенская, б - Амуро-Зейская, в - Зайсанская, г - Ханойская; поднятия: д - Охотско-Колымское; е - Хэнтейское; литологический состав: 1 - пески; 2 - глины, суглинки; 3 — галька; 4 — валуны; 5 - глинистые пески; 6 — щебнистые супеси на склонах; 7 — продуктивный горизонт

Таблица 1

Схема сопоставления этапов аккумуляции, врезания и вулканической активности

Стратиграфические подразделения СССР МНР Китай | Вьетнам

Восточный Казахстан (Ерофеев и др., 1969) Забайкалье (Корну-това и ДР-. 1975) Приамурье (Геоморфология..., 1973) (Девяткин, 1981) (Карта четвертичных отложений Азиатской части региона ЭСКАТО. Объяснительная записка, 1982)

Q4 Аллювий поймы

Q3 Аллювий террас Аллювий Аллювий Аллювий

террас гусянтун террас

Q, Аллювий Кангиль- Белого р- Аллювий Аллювиаль- Аллювий тер-

террас и ский ская сви- террас: ные, аллю- рас и древних

древних ком- та пески виально- долин

долин плекс бассейна озерные

Селенги, отложения

Орхона, Наньянской

Хэнтея равнины

Q, Аллювий Криво- - Свита Башайзин- Песчано-гра-

террас и ярская Гошу ская свита вийно-галеч-

древних свита ные аллюви-

долин альные, ал-

лювиально-

пролювиаль-

ные отложе-

ния

Вторушин- Свита Туин-

ская свита _ гол____

Свита Ша-

мар

N, Павлодар- Чикойская Сазан- Свита Хир- Reddich clay Верхние "пес-

ская свита свита ковская гис-нур чаники Ме-

свита конга"

N, Аральская Баяндай- Буэулин- Свита О шин Red clay Красноцвет-

свита екая сви- екая ные коры вы-

та свита ветривания

Примечание. Размыв и вулканическая активность показаны пунктиром.

ким, так как они выполняют не только крупные речные долины, но и небольшие лога. Активизация неотектонических движений конца миоцена—начала плиоцена обусловила интенсивное врезание долин, размыв в приподнятых блоках ранее накопившихся толщ. В ряде рассмотренных районов она сопровождалась вулканической деятельностью (Северо-Восток СССР, Центральная и Юго-Восточная Азия).

Второй этап аккумуляции — плиоценовый. На севере континента аллювий данного возраста сохраняется только во впадинах и глубоко врезанных долинах. На северо-востоке континента это образования тапонской свиты — слабо сцементированные сверю-серые галечники. Галька хорошо окатана, кварцевая и плотных дайковых пород, заполнитель песчано-глинистый (рис. 1 ,а).

В центральной части континента древние врезы выполнены красноцветными аллювиальными, алпювиально-пролювиальными плиоценовыми отложениями (см. рис. 1, в). Это щебнисто-дресвяные и гравепистые глины с редкими прослоями бурых галечников и крупнозернистых сильно глинистых песков, для которых характерна гиппарионовая

фауна. В состав глинистых минералов входит монтмориллонит, гидрослюда, редко каолинит. В спектре минералов тяжелой фракции преобладают устойчивые к процессам выветривания. В Восточном Казахстане это отложения верхов павлодарской свиты, в Забайкалье — чикойской свиты, в Китае — reddish clay.

Из гипергенных образований преобладают карбонатные, встречаются и кремнистые включения. Характерно, что в Приамурье, где климат времени осадконакопления был, вероятно, более влажным, чем в Забайкалье, красноцветные наносы сменились толщей белесых галечно-песчаных отложений с прослоями глин и лигнитов сазанковской свиты.

На юге континента накапливались мощные песчаные осадки (см. рис. 1, г) и "песчаники Меконга", тоже красноцветные, но не за счет ожелезнения, как в Центральной Азии, а в результате латеритизации.

В долинах низких порядков плиоценовый аллювий сохранился только в эрозионных' ложбинах, изредка на высоких террасах, а в более высоких перекрыт с размывом четвертичными отложениями, т.е. плиоценовый этап аккумуляции в конце плиоцена — начале плейстоцена сменился активным врезанием. Величина вреза данного времени уступает предыдущему этапу врезания конца миоцена - начала плиоцена. Об интенсивности неотектонических движений конца плиоцена свидетельствует и наличие плиоцен-четвертичных лав в пределах Монголо-Охотского вулканогенного пояса, севера Китая, Индонезии, перекрывающих иногда плиоценовый аллювий.

Третий этап аккумуляции — ранне-среднегепейстоценовый. Отложения этого возраста ложатся с размывом либо на плиоценовые образования, либо на коренные породы. Цитологически они четко выделяются в разрезе, отличаясь от подстилающих пород светло-желтой или серовато-желтой окраской, преимущественно песчаным или песчано-галечным составом, хорошей промывистостью и сортировкой, появлением в тяжелой фракции-неустойчивых к выветриванию минералов: роговой обманки, пироксенов, эпидота и др. Они слагают террасы среднего уровня в долинах рек или выполняют древние врезы. Цитологическая однородность этих толщ не позволяет расчленить их более дробно, хотя, по данным палинологического анализа, выделяются нижние горизонты, датируемые верхами раннего плейстоцена. В Забайкалье это пески кангильского комплекса и кривоярской свиты, в Приамурье — пески белогорской свиты, в котловине Больших озер в долине озер МНР — свита Гошу, аллювий башай-зинской свиты и Наньянской равнины в Китае. На севере континента они представлены галечниками, слагающими высокие и средние уровни террас (100—200 м) и выполняющими древние врезы, реже песками. Галечники серовато-желтые, пестрого петрографического состава, слабо выветрелые, в различной степени окатанные, с песчаным или песчано-глинистым заполнителем, но в случае переотложения материала подстилающих пород можно встретить и сильно измененные гальки. Состав глинистого заполнителя гидрослюдистый, каолинит и монтмориллонит встречаются только при размыве нижележащих плиоценовых образований или в случае наличия в подошве гидротермально измененных пород. Образования данного этапа в различной степени разрушены небольшим по времени и глубине врезом конца среднего — начала позднего плейстоцена.

Четвертый этап аккумуляции — позднеплейстоцен-голоценовый. В современных долинах в это время накапливались преимущественно песчано-галечниковые и галечно-песчаные толщи. Галечники разной крупности и степени окатанности содержат примесь слабо обработанного водным потоком обломочного склонового материала. В верхней части разреза отмечаются прослои супесей, суглинков, редко торфа.

Таким образом, в истории развития долин выделяются четыре этапа аккумуляции: ранне-среднемиоценовый, плиоценовый, ранне-среднеплейстоценовый, позднеплейсто-цен-голоценовый. Они разделены этапами врезания: позднемиоценовым-раннеплиоце-новым, позднеплиоценовым—раннеплейстоценовым, конца среднего - начала позднего плейстоцена.

Соотношение глубин эрозионных врезов рассмотренных этапов неодинаково. По данным А.И. Лаврентьева (1970), глубина вреза долины Енисея за доэоплейстоцено-вое время (примерю за 8 млн лет) достигала 500-550 м, а таких крупных рек Севе-

ро-Востока СССР, как Колыма, Бохапча, Берелех, — 250—600 м- Примерный подсчет объема материала, вынесенного долинами II—IV порядков в течение миоцена на севере и юге Востока СССР, показал, что эта величина колеблется в пределах 0,4—0,5 км3 с" каждого погонного километра долины (Коноплева, Сокольский, 1979). Несомненно, что за первый этап врезания был переработан значительно больший объем коренных пород, чем за всю последующую историю развития долин; этим и объясняется богатство россыпей этого времени, сохранившихся фрагментарно. Соотношение мощностей аллювия, накопленного в периоды аккумуляции, и величины последующего вреза определяет распределение продуктивных горизонтов 1 -в разрезе аллювия россыпеносных долин. Наиболее древние продуктивные горизонты связаны с красноцветным аллювием миоцена и плиоцена (см. рис. 1 ,а,в, ё) -базальные горизонты отложений миоценового и плиоценового этапов аккумуляции. Отличительная их черта — максимальные содержания полезного компонента, высокая степень гипергенной измененное™ вмещающих пород, тесная связь с коренными источниками. Россыпи этого возраста известны на Севере и Северо-Востоке СССР, в долинах Витимо-Патомского нагорья, Забайкалья, северо-востока МНР, Северного Китая. На остальной части территории Востока зарубежной Азии (субтропический и тропический пояса) выделение этого продуктивного горизонта затруднено из-за отсутствия четкой стратификации. Однако, судя по геоморфологическому положению, составу отложений, степени выветрелости, в россыпях Бирмы, Индии, Индонезии, Филлипин (Черник, 1913; Жилтсюм, 1965; Пестовский, 1962) также присутствует продуктивный горизонт аналогичного возраста, например горизонт "какса" индонезийских россыпей. Как правило, продуктивные горизонты этого возраста сохраняются фрагментарно, иногда вне современных долин, и резко выделяются высокими концентрациями полезного компонента. Данная эпоха россыпеобразования2 охватывает интервал с конца миоцена, времени активизации неотектонических движений и интенсивного вреза, до конца плиоцена, когда завершилась аккумуляция отложений продуктивного горизонта.

Следующий продуктивный горизонт связан с нижне-среднечетвертичными отложениями (0? — 0г) и отмечен в аллювиальных россыпях советской и зарубежной части Азиатского континента (см. рис. 1, а, б, д, е). Поступление полезного компонента в них происходило как в результате размыва более древнего продуктивного горизонта, так и при высвобождении из обломков рудоносных коренных пород. При формировании россыпей долин малых порядков, в случае высокого удельного веса полезного компонента, может преобладать материал уничтоженного разрывом первого продуктивного пласта. В зависимости от неотектонической активности территории он залегает на коренных породах (Север и Северо-Восток СССР, бассейн верховьев Зеи, северо-восток МНР) либо на плиоценовых отложениях (Забайкалье, Витимо-Патом-ское нагорье, Восточный Казахстан, северо-восток МНР, Северный Китай). Данные о наличии россыпей этого возраста в тропических районах Азии в литературе отсутствуют, но, судя по наличию террас, фиксирующих ранне-средне плейстоценовые регрессии в Юго-Восточной Азии, существование их вполне возможно. По-видимому, к этому этапу относятся россыпи типа ментьянг в Индонезии, сформировавшиеся в результате перемыва более древних горизонтов (слой "какса") (Жилинский, 1965). В россыпях Северо-Востока СССР данный продуктивный горизонт прослеживается в пределах тер-расоувалов, террас, реже в днище современных долин; в центральной части континента россыпеносные отложения перекрыты либо чехлом более молодого аллювия, либо склоновыми осадками, а в непосредственной близости от центров горно-долинного оледенения - ледниковыми образованиями.

Самый молодой продуктивный горизонт связан с базальными толщами позднего плейстоцена и голоцена. Обычно он наименее богатый, так как формировался за счет

1 Продуктивный горизонт - стратиграфо-литологический комплекс отложений, обогащенных полезным компонентом.

2 Эпоха россыпеобразования включает этап вреза и последующий этап аккумуляции отложений,

содержащих полезный компонент.

Таблица 2

Этапы вулканической активности Земли

Регион

Периоды вулканической активности, млн лет

Восточная Азия Африка

Ср еди нно- Атп античе-ский хребет Исландия

Север Тихого океана

25-21

26-24

12-10 6-3 2-1,5 12-10 5-2

0,5-0,7 0,5-0,7 0,6

0,15-0,12 0,15-0,12 0,14-0,10

1,8-1,6 0,9-0,7 0,15-0,12 1,8-1,5 0,5-0,7 0,14-0,10

(прослои вулканических пеплов)

размыва нижележащих горизонтов, а также в результате высвобождения полезного компонента из рудоносных коренных пород плотика и склонов современных долин. Источник поступления материала сравнительно легко устанавливается при анализе планового взаимоотношения долин этого времени с более древними и изучении особенностей литологического состава пород. Для Востока Азии продуктивные горизонты этого возраста особенно характерны для Северо-Востока СССР, гораздо в меньшем количестве они отмечаются в россыпеносных долинах бассейна Амура, Зеи, Селенги, верховьев Лены и Енисея и др., секущих активно поднимающиеся неотектонические структуры. Величина вреза за поздний плейстоцен-голоцен может превышать мощность накопившихся за вторую половину плейстоцена аллювиальных отложений или образований другого генезиса, например ледниковых, в областях развития горно-долинного оледедения на Северо-Востоке СССР.

Таким образом, -продуктивные горизонты фиксируют четыре основные эпохи рос-сыпеобразования: миоценовую, плиоценовую, ранне-среднеплейстоценовую и поздне-плейстоценовую-голоценовую, т.е. каждый этап вреза способствовал накоплению полезного компонента и формированию продуктивного горизонта.

Как уже неоднократно указывалось ранее (Воскресенский, 1968; Асеев, 1978; Коноплева, Сокольский, 1979; Воскресенский, Лебедев, 1980) и отмечено в данной статье, длительные этапы врезания, прослеживающиеся регионально, обусловлены активизацией неотектонических движений, наиболее интенсивные из которых сопровождались в пределах ослабленных шовных зон вулканической деятельностью. Это особенно четко зарегистрировано на сопряжении структур с противоположным знаком движения, например Амуро-Зейской депрессии и поднятий Тукурингра-Джагды, Туран-ского, Большого Хингана; Средне-Амурской и Зее-Буреинской депрессий с поднятием Малого Хингана; Манчжурской депрессии и окружающих поднятий и т.д. Анализ распределения периодов вулканической активности для Востока Азии показал наличие четко выраженной периодичности (Йокояма, Хеханусса, 1982; Судзуки, Викарно,

1982; Hayatsu et al., 1982; Itihara, Kamei, 1982; Nakagawa et al., 1982; Yokoyama et

Интересно отметить, что аналогичное распределение во времени имеют периоды вулканической активности в Африке (Белоусов и др., 1974), на Срединно-Атлантическом хребте (Seto, Storzer, 1979) и в Исландии (Гладенков, 1978). Кроме того, эти периоды зафиксированы в колонках океанических осадков северной части Тихого океана пепло-выми слоями мощностью более 5 см (Bray, 1977) (табл. 2).

По мнению ЖР. Брея (Bray, 1979), этапы эксплозивного вулканизма (И—8, 6—4 и 2—0 млн лег) совпали с периодами глобального понижения температур Земли, а всплески вулканической активности за последние 100 000 лет сопровождались оледенениями как в Северном, так и в Южном полушарии. Следовательно, временные интервалы неотектонической и вулканической активности характеризовались энергичным воздействием иа рельеф Земли эндогенных и экзогенных факторов, в том числе и на долины, ак-

aL, 1981)

тивно врезавшиеся в течение этих отрезков времени. Таким образом, выделение локальных фаз вулканической активности дает возможность установить количество и время местных размывов, которые оказывали влияние на распределение полезного компонента в разрезе продуктивного горизонта россыпеносных долин. Установленная синхронность этапов врезания эрозионной сети с периодами интенсивного вулканизма позволяет дать более точное их положение во времени, а выявленный глобальный характер данной связи дает возможность широкой экстраполяции при изучении основных закономерностей формирования россыпей и постановке работ на поиски экзогенных месторождений полезных ископаемых.

ЛИТЕРАТУРА

Асеев АЛ. Общие особенности строения речных долин СССР как показатель ритма колебательных

движений земной коры. // Геоморфология, 1978, № 2, с. 3-18. Белоусов В.В., Герасимовский В.И., Горячев A.B. и др. Восточно-Африканская рифтовая система.

М.: Наука, 1974. Т. 1. 264 с. Воскресенский С.С. Одновременность основных этапов развития рельефа и неотектонических движений на территории СССР.// Проблемы тектонических движений и новейших структур земной коры. М.: Наука, 1968, с. 56-61. Воскресенский С.С., Лебедев CA. Длительность процесса россыпеобразования и изменения в направленности развития речных долин. // Формирование россыпей в речных долинах. М. : Изд-во МГУ, 1980, с. 102-107.

Геоморфология Амуро-Зейской равнины и низкогорья Малого Хингана. М.: Изд-во МГУ, 1973. Ч. 1.276 с.

Гладенков Ю.Б. Морской верхний кайнозой северных районов. М.: Наука, 1978.194 с. Девяткин Е.В. Кайнозой Внутренней Азии. М.': Наука, 1981.196 с.

Жилинский Г.Б. Генетические типы оловянных россыпей Индонезии, методика их поисков и разведки. // Геология россыпей. М.: Наука, 1965, с. 67-76. Йокояма Т., Хеханусса ИЗ. Палеогеография озера Тоба на основе магаито стратиграфии и хроно-стратиграфии туфов Тоба, Суматра, Индонезия. // XI Конгресс ИНКВА: Тез. докл. М., 1982, т. 1, с. 108-109.

Карта четвертичных отложений Азиатской част региона ЭСКАТО масштаба 1 : 5 000 000: Объясн. зап. М., 1982. 70 с.

Коноплева В.И., Сокольский AM. История формирования долин Востока СССР. // История развития

речных долин и проблемы мелиорации земель. Новосибирск : Наука, 1979, с. 87-93. КорнутоваЕ.И.,ХотинаЕ.Б.,ЗаморуевВ.В.. Верхнеплиоценовые и плейстоценовые отложения юга

Забайкалья. М.: Недра, 1975.135 с. Лаврентьев А.И. К вопросу о происхождении террас Енисея. // Проблемы геоморфологии и неотектоники платформенных областей Сибири. Новосибирск: Наука, 1970, с. 228-237. Пестовский К.Н. О происхождении долины Катманду и о драних речных долинах в Непале. // Бюл.

МОИП.Отд.геол.,т. 37 (5), 1962,.с. 135-141. Судзуки М., Викарно. Трековый возраст пемзового туфа, туфовых слоев и яванитов из формаций, содержащих остатки ископаемых гоминид (Сангиран, Центральная Ява). // XI Конгресс ИНКВА : Тез. докл. М., 1982, т. 2, с. 275 -2 76. Черник Г,П. Заметки по геологии полуострова Танах-Лавет на о-ве Борнео и его месторождениях

алмазов, золота, платины. // Горн. журн. 1913.5 с. Отт. BrayJ.R. Pleistocene volcanism and glacial initiation. // Science, 1977, v. 197, N 4300, p. 251-253. Bray J.R. Neogene explosive volcanicity, temperature and glaciation. // Nature, 1979, v. 282, N 5739, p. 603-605.

Itihara M.. Kamei T. The Pliocene-Pleistocene boundary in the Osaka group, Japan. // The third report on the Pliocene-Pleistocene boundary in Japan. National subcommission on the Pliocene-Pleistocene boundary, Japan branch of INQUA in the Science Council of Japan, 1982, p. 42-50. Nakagawa H.. Niitsuma N., Oda M., Kitaiato H. Plio-Pleistocene stratigraphy of Kakegawa area, Central Japan. // The third report on the Pliocene-Pleistocene boundary in Japan. National subcomission on the Pliocene-Pleistocene boundary, Jajjan branch of INQUA in the Science Council of Japan, 1982, p. 81-86. Seto M., Storzer D. Chronologie des événements volcaniques de la zone Famous. // С. r.'Acad. Sei., 1979,

D.289.N 15,p. 1125-1128. Hayatsu K„ Arai F. Время формирования и скорость деформации аллювиальных террас в нижнем течении рекиШинано, Северная Япония. //Chirigaku hyoron, Geogr. Rev. Jap., 1982, v. 55, N 2, p. 130-138. На яп. яз.

Yokoyama T., OtsukaH., Takemura К., Hayashida A. K-Ar возрасты вулканических пород серии Кути-ноцу на острове Кюсю, Япония. // Цукумо тигаку, Tukumo Earth Sei., 1981, N 16, p. 28-31. На яп. яз.