CC BY
33
РЕГИОНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
УДК 551.89:551.793 (470.3)
Н.Г. Судакова1, С.И. Антонов2, А.И. Введенская3, В.А. Костомаха4
ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ОБУСЛОВЛЕННОСТЬ ФОРМИРОВАНИЯ
ПЕРИГЛЯЦИАЛЬНО-ЛЁССОВОЙ ФОРМАЦИИ В БАССЕЙНЕ
ВЕРХНЕЙ ВОЛГИ И ОКИ
Рассмотрены особенности формирования и распространения покровных лёссовидных отложений в связи с палеогеографическими условиями перигляциального литогенеза в краевых зонах московского и позднеплейстоценовых оледенений. Установлена региональная специфика строения и состава лёссовидных суглинков, что позволило обосновать их происхождение и этапы седиментации разновозрастных генераций. На представленной карте отражены ареалы распространения лёссовидных пород с разной мощностью и геоморфологической приуроченностью. Выявлена тенденция к зональной изменчивости мощности полихронных лёссовидных образований в связи с палеогеографической зональностью покровных оледенений.
Ключевые слова: лёссовая формация, перигляциальный литогенез, комплексный подход, закономерности развития, этапы седиментации, районирование, палеогеографическая зональность.
Введение. В центральных древнеледниковых районах Русской равнины в полосе развития московской и калининской морен к югу от границы осташковского оледенения широко распространены полигенетические полихронные лёссовидные породы (суглинки, супеси) перигляциальной формации, приуроченные к разновозрастным геоморфологическим уровням. Находящиеся на северной периферии типичных лёссовых провинций, они обладают специфическими особенностями строения и состава в связи с особыми ландшафтно-климатической и фациально-генетиче-ской обстановками осадконакопления. В отличие от типичных южных лёссов, подразделяемых на провинции, которые отличаются рядом особенностей [4], северные разности менее карбонатные (-2%), более глинистые, нередко слоистые в основании толщи, геоморфологически приурочены к уровням древних водно-ледниковых бассейнов.
Постановка проблемы. Достигнутые успехи в изучении лёссовых пород в разных лёссовых провинциях не устранили дискуссионных положений, касающихся их происхождения, генезиса, стратиграфической позиции [2—4, 6—8, 11], их разрешение имеет важное теоретическое и практическое значение.
Очевидно, разногласия по поводу лёссообразования и условий осадконакопления лёссовидных суглинков требуют комплексного обоснования и всестороннего рассмотрения этой многоплановой дискуссионной
проблемы с учетом региональных природных особенностей данной территории, прежде всего широкого развития в перигляциальной зоне осташковского оледенения водно-ледниковых подпрудных бассейнов, образовывавших единую систему и занимавших на определенных этапах более половины площади Ярославского Поволжья. В древнеледниковой области лёссовидные образования сильно влияли на последующее развитие природной среды. Именно поэтому их детальный анализ отнесен к числу наших приоритетных задач. Установление пространственно-временных закономерностей формирования и распространения лёссовидных пород перигляциальной формации — актуальные задачи разных аспектов литологического исследования (фациально-генетического, зонально-географического, провинциально-геологического, ли-тостратиграфического и палеогеографического).
Материалы и методы. Главный дискуссионный вопрос о происхождении покровных лёссовидных суглинков перигляциальной формации требует системного подхода и их комплексного исследования. При этом на первом месте стоит задача тщательно изучить их строение и вещественный состав, а также расшифровать механизм доставки, сортировки, отложения и преобразования пылеватого карбонатного материала — продукта криолитогенеза. Выявление этих закономерностей в сочетании с геоморфологическими особенностями позволяет судить об условиях формирования
1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, лаборатория новейших отложений и палеогеографии плейстоцена; ст. науч. с.; e-mail: [email protected]
2 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, кафедра геоморфологии и палеогеографии; ст. науч. с.; e-mail: [email protected]
3 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, лаборатория новейших отложений и палеогеографии плейстоцена; ст. науч. с.; e-mail: [email protected]
4 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, кафедра геоморфологии и палеогеографии; доцент; e-mail: [email protected]
лёссовых пород в конкретном регионе и последующем преобразовании в неустойчивой палеогеографической обстановке позднего плейстоцена. В связи с этим анализ специфики палеогеографических условий седиментации лёссовидных суглинков в центральных ледниковых районах (в том числе в бассейнах Верхней Волги и Оки) выделяется в самостоятельную проблему.
В основу анализа и обобщений положен обширный фактический материал по результатам комплексных исследований лёссовых разрезов (более 50 обнажений и 80 скважин ручного бурения) (рис. 1). Это позволило выявить региональные закономерности распространения, условий залеганий, строения и состава безвалунных пылеватых пород, установить источники и механизм транспортировки материала, обстановку осадконакопления и криогенного преобразования лёссовидного материала, что в целом способствует прояснению спорных вопросов. При создании сводной карты распространения лёссовидных отложений (рис. 2) синтезирован опыт составления базовых карт на отдельные регионы (Московский, Мещерский,
Окско-Донской, Ярославско-Вологодский) [6, 9, 13]. Получены характеристики гранулометрического и минералогического состава, карбонатности и пористости лёссовидных суглинков.
Обобщение материалов комплексного палеогеографического исследования позволило выявить определенные закономерности формирования и развития лёссовых литосистем, способствующие решению спорных вопросов.
Результаты исследования и их обсуждение. В результате комплексных исследований определены характерные литологические особенности лёссовидных пород региона — пылеватость (40—50%), пористость (-40%), карбонатность (-2%), вертикальная столбчатая текстура. О седиментации лёссовидных суглинков в озерно-ледниковых бассейнах свидетельствуют особенности их состава и строения: низкая карбонат-ность, большая глинистость, проявления слоистости и микрослоистости при фациальной изменчивости гранулометрического состава. Эти типичные признаки с полным основанием можно связывать с осадкона-
Рис. 1. Основные опорные разрезы с изученными лёссовидными отложениями: I — скважины и группы скважин: 1 — Молодой Туд,
2 — Лошаково, 3 — Бибирево, 4 — Сатино, 5 — Глазово; II — опорные разрезы и группы разрезов: 1 — Алтыново, 2 — Шестихино,
3 — Рыбинск, 4 — Долгополка-Сельцо, 5 — Галич-Горки, 6 — Тархов Холм, 7 — Черемошник, 8 — Шурскол, 9 — Левина Гора, 10 — Гри-горово, 11 — Клусово, 12 — Ольгово, 13 — Спас-Каменский, 14 — Дмитров, 15 — Кунья (Иудино-Выпуково), 16 — Муханово, 17 — Мончалово, 18 — Вазуза, 19 — Истомино, 20 — Блазново, 21 — Колочь, 22 — Заречье, 23 — Верея, 24 — Совьяки, 25 — Сатино, 26 — Звенигород, 27 — Волково, 28 — Строгино, 29 — Очаковка, 30 — Износки, 31 — Шаня, 32 — Кононово—Мятлево, 33 — Медынь,
34 — Пятовский, 35 — Таруса, 36 — Рязанцево, 37 — Маракино, 38 — Бряньково, 39 — Чекалин, 40 — Суворов, 41 — Нароватово
Рис. 2. Распространение лёссовидных отложений в бассейне Верхней Волги и Оки: лёссовидные породы, приуроченные к ледниковым и водно-ледниковым формам рельефа времени московского оледенения: 1 — широкое распространение, мощность 5—10 м; 2 — прерывистое распространение, мощность 2—5 м; 3 — переменная мощность, 2—4 м; 4 — прерывистое и островное распространение, мощность преимущественно 1—3 м.
Лёссовидные породы, приуроченные к озерно-ледниковым формам рельефа ранневалдайского (калининского) и поздневалдайского
(осташковского) возраста: 5 — с повышенной неравномерной мощностью (4—7 м); 6 — маломощные, < 2 м. Площади распространения краевых ледниковых гряд, угловых и ледораздельных массивов и зандровых полей разного возраста без лёссового покрова: 7 — лёссовидные породы отсутствуют; 8 — граница распространения лёссовидных пород. Стратиграфические границы разновозрастных оледенений: 9 — позднеплейстоценовых (а — осташковского, б — калининского);
10 — среднеплейстоценовых (а — московского, б — днепровского)
коплением в водных условиях при участии склоновых процессов. Как правило, отмечается постепенный переход от озерных осадков к лёссовидным суглинкам наряду с четкой геоморфологической приуроченностью к разным уровням водной аккумуляции московского и валдайского времени.
В Ярославском Поволжье впервые выделены и обоснованы разновозрастные генерации лёссовых покровов, венчающих озерные террасовые уровни, — позднемосковские, ранневалдайские (калининские) и поздневалдайские (осташковские). Генерации лёссовидных отложений разных уровней отличаются по особенностям минералогического спектра, составу конкреций и микростроению, которые могут служить их литологической индикацией [1, 13]. Ярусное строение перигляциально-лёссовой формации и отличи-
тельные признаки состава выделенных генераций указывают на периодичность лёссообразования.
Все генерации суглинков прошли этап облёссо-вания, в котором ведущими были криогенные процессы. Об этом свидетельствуют: увеличение содержания пылеватой ("лёссовой") фракции 0,05—0,01 мм в верхних 1,5 м разрезов, проявление характерных микротекстур, пылеватый налет на минеральных зернах, армирование пор карбонатами. Характер новообразований и криогенные микротекстуры согласуются с криоаридными перигляциальными условиями в периоды интенсивного лёссообразования. На моренных волнистых равнинах заметное участие в формировании лёссовых накоплений принимали склоновые (со-лифлюкционные) процессы, активизирующиеся под влиянием криогенных факторов.
Сравнительный анализ минерального состава лёссовидных суглинков и подстилающих пород выявил тесную зависимость их характеристик от состава морен. Минералогический состав суглинков испытывает сходные с ними пространственные изменения в связи со сменой питающих и терригенно-минералогических провинций. Унаследованные от подстилающей морены спектры главных фоновых и акцессорных минералов (гранат, ильменит, роговая обманка, эпидот, а также дистен, ставролит, турмалин, циркон) и отсутствие экзотических компонентов из удаленных питающих провинций не позволяют в изученных районах отводить эоловому фактору существенную роль в доставке, а тем более в накоплении лёссового материала.
В результате сопряженного анализа и обобщения материалов для исследованных нами страторайонов [7—9, 13, 14] с учетом литературных данных [2—5, 10, 12] составлена сводная карта распространения и мощности лёссовидных пород (рис. 2), где по типологическим особенностям условий залегания, строения и мощности выделяются основные лёссовые ареалы.
Лёссовые породы широко распространены на территории исследования, захватывая северные лёссовые провинции Среднерусской возвышенности, бассейна Оки, левобережья Верхней Волги и бассейна Сухоны вплоть до границы позднеплейстоценовых оледенений. Лёссово-почвенный комплекс в стратиграфическом отношении неоднороден [2—4, 7, 13].
Полигенетические разновозрастные лёссы и лёссовидные суглинки переменной мощности (от 5 до 10 м) широко распространены на северных окраинах Среднерусской возвышенности, Окско-Донской и Арзамасской равнин южнее границы днепровского оледенения [5]. Здесь на склонах водоразделов мощность лёссового покрова увеличивается до 10 м и более и отличается наиболее сложным строением [4]. Лёссовые породы переменной мощности (2—5 м) в северной части Приволжской возвышенности имеют прерывистое распространение. Лёссовидные отложения отсутствуют на аллювиально-озерных и зандровых равнинах — Среднемоложской, Молого-Шекснинской, Верхневолжской, Мещерской низинах. Конечномо-ренные гряды, как правило, лишены покрова лёссовых пород.
Распространение и колебание мощности покровных лёссовидных суглинков, отраженные на рис. 2, обусловлены закономерностями общего палеогеографического развития региона. Широтная зональность проявляется в увеличении мощности лёссовидных отложений (от 1—5 до 10 м и более) на юг древнеледни-ковой зоны и в усилении их пылеватости, карбонат-ности, пористости, просадочности и неустойчивости. Наиболее отчетливо эти изменения проявляются в пределах Среднерусской возвышенности и Окско-Дон-ской равнины [5].
Прерывистое и островное развитие лёссовидных суглинков преимущественно водно-ледникового генезиса переменной мощности (в среднем от 1 до 3 м)
отмечается в основном к северу от границы московского оледенения в бассейне Верхней Волги и Сухоны. По направлению к границе осташковского оледенения мощность лёссовидных суглинков постепенно уменьшается, они образуют все более прерывистый покров. На этом фоне выделяются отдельные ареалы повышенной мощности лёссовидных суглинков (до 4—7 м), относящихся, как правило, к разновозрастным генерациям террасовых уровней древнеозерных котловин. Прерывистое распространение лёссовидных суглинков с неравномерной мощностью (преимущественно 2—5 м) характерно и для Клинско-Дмит-ровской гряды. Полигенетические разновозрастные лёссы и лёссовидные суглинки с переменной мощностью (от 5 до 10 м), как правило просадочные, отличаются наиболее сложным строением.
В Ярославском Поволжье установлена приуроченность лёссовидных толщ (мощностью от 2 до 7 м) к разным геоморфологическим уровням: к водораздельным поверхностям; к изолированным озерным котловинам (Черемошник, 160—200 м а.о.) и формам типа звонцев (Борисоглебская возвышенность); к озер-но-ледниковым террасовым уровням 120 и 110 м в Ростовской и Ярославско-Костромской низинах; а также к более высоким озерным террасам Молого-Шекс-нинской низменности. Анализ площадного распространения лёссовидных толщ выявил четкую геоморфологическую приуроченность к ступеням водной аккумуляции позднего плейстоцена. Так, в Ярославском Поволжье господство низменного рельефа, пространственное сближение краевых ледниковых гряд трех оледенений (московского, калининского, осташковского) препятствовали свободному оттоку талых ледниковых вод, создавая в тылу краевых зон благоприятные условия для длительного существования подпрудных озерных бассейнов, а в отдельные эпохи — единой системы сообщающихся между собой полупроточных водоемов [14].
Наибольшую площадь занимали ранне- и позд-невалдайские приледниковые озера, образование которых определялось обильным обводнением вблизи стадиальных границ оледенений. На юго-восточной периферии калининского оледенения в границах московских стадиалов в крупных озерных низинах — Ростовской и Ярославско-Костромской — четко прослеживаются террасы: III, 120 м а.о. — калининская, II, 110 м а.о. — осташковская с разновозрастным покровом лёссовидных суглинков. Примечательно, что в Молого-Шекснинском Заволжье вблизи границ валдайских оледенений озерные террасы развивались в автономном режиме, здесь насчитывается до 9 террасовых ступеней. Геоморфологический анализ показывает, что разновозрастные озерные террасы тесно связаны со стадиальными ледниковыми образованиями.
Выводы. Анализ строения, состава и распространения полигенетических и гетерохронных лёссовидных отложений изученного региона позволяет прийти к следующим выводам.
— лёссовые породы перигляциальной формации в Центральном древнеледниковом районе Русской равнины обладают характерными признаками, сближающими их с типичными лёссами: им свойственны пылеватый гранулометрический состав (40—50%), карбонатность, вертикальная столбчатость в разрезе, наличие криогенных текстур. Вместе с тем, как правило, низкая карбонатность, высокая глинистость, нередкое проявление слоистости и микрослоистости при фациальной неоднородности толщи — отличительные особенности лёссообразования в этой северной лёссовой провинции;
— учитывая отмеченную специфику строения и состава лессовидных суглинков, а также условия их залегания, геоморфологическую приуроченность и тесную генетическую связь с подстилающими озерными и флювиогляциальными отложениями, в данном регионе следует с полным основанием отводить решающую роль в формировании основной лессовой толщи водной седиментации. При этом склоновые и эоловые процессы играли подчиненную роль, способствуя вторичному переотложению или перевева-нию лёссового материала;
— сравнительный минералогический анализ лёссовых и подстилающих пород указывает на унаследо-ванность минералогических спектров лёссов и их тесную связь с местными питающими провинциями, что исключает возможность эолового переноса материала из удаленных провинций сноса;
— проявляется тенденция к увеличению мощности разновозрастного лёссового покрова в направле-
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Базилевская Л.И., Судакова Н.Г. Зависимость литологии лёссов от подстилающих пород в Центральной России // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 1986. № 1. С. 68—74.
2. Бреслав С.Л. Четвертичная система // Геология СССР. Т. IV. Центр европейской части СССР. М.: Недра, 1971. С. 489—636.
3. Величко А.А., Халчева Т.А. Позднеплейстоценовые лёссы и их распространение (карта 3) // Палеогеография Европы за последние сто тысяч лет: (Атлас-монография). М.: Наука, 1982. С. 70—74.
4. Лёссово-почвенная формация Восточно-Европейской равнины // Палеогеография и стратиграфия / Отв. ред. А.А. Величко. М., 1997. 140 с.
5. Лёссовые породы Русской платформы // Лёссовые породы СССР. Т. II. М.: Недра, 1986. 268 с.
6. Проблемы стратиграфии четвертичных отложений и краевые ледниковые образования Вологодского региона (Северо-Запад России). М.: ГЕОС, 2000. 99 с.
7. Проблемы стратиграфии четвертичных отложений и палеогеография Ярославского Поволжья. М.: ГЕОС, 2001. 159 с.
8. Разрезы отложений ледниковых районов Центра Русской равнины / Под ред. К.К. Маркова. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1977. 198 с.
нии перигляциальной зоны среднеплейстоценовых оледенений, обусловленная общей палеогеографической зональностью территории;
— ярусное строение лёссовидной толщи, геоморфологическая приуроченность к озерным террасам и разновозрастным уровням водной аккумуляции, а также отличительные особенности показателей вещественного состава каждой генерации свидетельствуют о разновозрастности лёссового покрова, а следовательно, о периодичности лёссонакопления в регионе;
— выявленная в Верхнем Поволжье палеогеографическая обусловленность перигляциального литогенеза и отличительные особенности перигляциально-лёс-совой формации (унаследованная провинциальность минералогического состава, геоморфологическая приуроченность к разновозрастным уровням водно-ледниковой аккумуляции, ярусное строение толщи, проявление палеогеографической зональности в распространении и мощности) служат основанием для обособления самостоятельной Верхневолжской лёссовой провинции;
— установленные пространственно-временные закономерности формирования и развития лёссовой литосистемы имеют важное научное и практическое значение. Полученные результаты по выяснению происхождения, возраста и условий лёссообразования в регионе необходимо учитывать при реконструкции палеогеографической ритмики плейстоцена, стратиграфических построений, а также при геоэкологических оценках устойчивого развития природного комплекса.
9. Реконструкция палеогеографических событий среднего неоплейстоцена центра Русской равнины. М., 2008. 167 с.
10. Русаков А.В., Керзум П.П., Матинян Н.Н. Генезис пылеватых супесчано-суглинистых почвообразующих пород перигляциальной зоны северной части Центра Русской равнины и свойства развитых на них почв // Почвоведение. 2008. № 4. С. 389—405.
11. Спиридонов А.И. К вопросу о происхождении покровных суглинков // Вестн. Моск. ун-та 1948. № 4. С. 87—96.
12. Спиридонов А.И. Карта геоморфологического районирования СССР. Страна Русская равнина. Масштаб 1:8 000 000. 2 листа. М.: ГУГК, 1985.
13. Судакова Н.Г., Базилевская Л.И. Особенности лёссовидных отложений Ярославского Поволжья // Изв. АН СССР. Сер. геогр. 1976. № 5. С. 90—98.
14. Судакова Н.Г., Введенская А.И. Разновозрастные уровни озерных террас Ярославского Поволжья в связи с лёссообразованием // Мат-лы семинара по проблемам теоретической геоморфологии // Земная поверхность, ярусный рельеф и скорость рельефообразования. Иркутск, 2007. С. 238—239.
Поступила в редакцию 07.06.2012
N.G. Sudakova, S.I. Antonov, A.I. Vvedenskaya, V.A. Kostomakha
PALAEOGEOGRAPHICAL DEPENDENCE OF THE DEVELOPMENT OF PERIGLACIAL-LOESS FORMATION IN THE BASIN OF THE UPPER VOLGA
AND OKA RIVERS
Formation and distribution of cover loess-like sediments are discussed in relation to the palaeogeo-graphical conditions of periglacial lithogenesis in the edge zones of the Moscow and the Late Pleistocene glaciations. Regional features of loess-like loam structure and composition were revealed which made it possible to describe their genesis and the stages of sedimentation for particular generations. The map represents areas of loess-like sediments of different depths and geomorphologic positions. There is a trend of zonal variability of the depth of polychronous loess-like formations in line with the palaeo-geographical zonality of continental glaciations.
Key words: loess formation, periglacial lithogenesis, integral approach, features of evolution, sedimentation stages, regionalization, palaeogeographical zonality.
