CC BY
166
ГЕОЛОГИЯ
УДК 551.8+550.34
Ю. С. Бискэ, И. В. Сумарева, М. В. Шитов
ПОЗДНЕГОЛОЦЕНОВОЕ СЕЙСМИЧЕСКОЕ СОБЫТИЕ В ЮГО-ВОСТОЧНОМ ПРИЛАДОЖЬЕ. I. ПРИНЦИПЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ТЕКСТУРЫ
Введение. В ходе изостатического компенсационного поднятия, связанного с деградацией последнего ледникового покрова, Балтийский щит, его южное и юговосточное обрамление стали местами проявления ряда сейсмических событий [1,2]. Более частыми и сильными эти события были в позднеледниковье — раннем голоцене; затем они становятся реже, продолжая случаться и в более позднее, вплоть до настоящего времени [1-3]. Такая хронология палеоземлетрясений вполне согласуется с представлениями о большой скорости и, вероятно, дифференцированном характере поднятий после дегляциации, после чего компенсация достигается и движения экспоненциально затухают [4].
Идентификация палеоземлетрясений, установление их параметров и хронологии стали возможны благодаря значительному прогрессу региональной палеосейсмологии, одним из ключевых методов которой является изучение сейсмогенных нарушений — сейсмодислокаций в коренных породах и новейших рыхлых отложениях. На северо-западе России такого рода исследования распространены еще совершенно недостаточно. Тем не менее, рядом авторов описаны сейсмогенные, по их мнению, нарушения в кристаллических породах фундамента Прионежья [5] и Карельского перешейка [6], а также в рыхлых отложениях позднеледниковья-голоцена Эстонии [7], Кольского полуострова [8] и на территории Ленинградской области — западнее г. Петергофа [9], на р. Неве у Невского Пятачка [10] и р. Бурной на Карельском Перешейке [10, 11].
Работами Староладожской учебно-производственной практики геологического факультета установлено широкое распространение деформационных текстур в новейших озерных и озерно-аллювиальных отложениях юго-восточного Приладожья. Установление генезиса этих текстур и является целью настоящей работы. Были ли они вызваны сейсмическим воздействием или не сейсмически-обусловленным проявлением процессов ликвефакции (liquefaction) и флюидизации (fluidization) — важных агентов образования деформаций в рыхлых водонасыщенных осадках? И если деформации в голоценовых отложениях юго-восточного Приладожья являются сейсмогенными, то каковы параметры события, с которым они связаны, где располагалась его эпицентральная область и когда оно произошло?
© Ю. С. Бискэ, И. В. Сумарева, М. В. Шитов, 2008
1. Ликвефакция и сейсмическое воздействие на рыхлые осадки. Изучение явлений ликвефакции, в том числе сейсмически-индуцированной — относительно новое научное направление. Его отечественная терминология еще не сложилась, поэтому в первом приближении вслед за С. Обермейером с соавторами мы будем понимать «...ликвефак-цию... как трансформацию водонасыщенного обломочного материала из твердого в жидкое состояние вследствие увеличения порового давления. Ликвефакция вызывается, прежде всего, приложением сдвиговых напряжений и накоплением сдвиговых деформаций, приводящих к нарушению скелета грунта и увеличению порового давления воды» [12, с. 213]. Флюидизация — явление мобилизации воды с частицами осадка и выброс ее кверху. Если в результате ликвефакции осадок может оставаться неподвижным, то флюидизация сопровождается появлением трубок и текстур течения, водоотводных каналов и т. п. [13].
Ликвефакция и флюидизация в неконсолидированных водонасыщенных осадках могут быть вызваны различными процессами — сейсмическим сотрясением, неравномерной нагрузкой, изменением уровня грунтовых вод, циклическим и/или импульсным действием штормовых волн, изменением уровня моря при трансгрессиях [14, 15], гравитационным оползанием, уплотнением, дегазацией осадков, цунами [16] или быстрой седиментацией с отжиманием поровой воды [17]. Таким образом, явления ликвефакции и флюидизации рыхлых осадков, а также связанные с ними деформации, индуцируются чаще всего внешним агентом, то есть имеют триггерный механизм.
Для связанной с сейсмическим сотрясением закономерной последовательности деформационных текстур, от ненарушенных осадков до отложений, полностью утративших изначальные текстуры, А. Зейлахер предложил термин «сейсмиты» [18]. С тех пор сейсмиты были описаны в отложениях почти всех генетических типов и стали важным индикатором сейсмической опасности [19].
Сейсмогенные деформационные текстуры в неконсолидированных бассейновых осадках следует, видимо, разделять на две основные группы. Во-первых, текстуры, связанные с сейсмогравитационными процессами — подводными оползнями. Тогда едва ли не единственным критерием отнесения таких текстур к сейсмитам будет одновозрастность крупных оползней в различных частях палеобассейнов [16]. И, во-вторых, это текстуры, связанные с сейсмически-индуцированными ликвефакцией и флюидизацией.
Единой теории этих тиксотропных эффектов не существует. Вообще говоря, как отметили С. Обермейер с коллегами, «. немного известно о связи между поверхностными колебаниями и нарушениями грунтов. и это, вероятно, плодотворная область для палео-сейсмологических исследований» [12, с. 218]. Однако ясно, что сейсмические колебания вызывают повторяющиеся сдвиговые напряжения, которые и запускают эти эффекты [16]; важную роль, вероятно, играют первые вступления Б-волн и/или поверхностных Ь-волн [12]. В образовании сейсмитов, связанных с явлениями тиксотропии, следует различать два основных механизма: (1) ликвефакция осадков, вызванная поверхностными волнами; (2) ликвефакция осадков и сильный выброс воды, вызванные волнами сжатия [16]. В результате происходит перераспределение зерен осадка, его уплотнение и уничтожение первичноосадочных текстур, изменение давления и отжимание поровой воды. Отжимание поровой воды приводит к выбросу флюидизированной фазы — обычно воды, мелкозернистого песка, алеврита и генерирует разнообразные текстуры, например — песчаные вулканчики, пластические интрузии, кластические дайки и силлы.
Развитие процессов ликвефакции контролируется рядом параметров: региональными и локальными аномалиями прохождения сейсмических волн, литологическим
и гранулометрическим составом, плотностью, мощностью деформированных и перекрывающих их отложений, их обводненностью и литостатическим давлением [12, 16, 20]. Эти параметры интерферируют между собой, приводя к почти неограниченному разнообразию сейсмитов. Поэтому прямой и однозначной зависимости между параметрами сейсмического события и морфологией, типом, а также размером вызванных им деформационных текстур не существует. Тем не менее, очевидно, что сейсмиты генерируются толчками с магнитудой М>5 и с различными критическими ускорениями, зависящими от М, а существующие региональные эмпирические зависимости позволяют достаточно точно устанавливать параметры палеоземлетрясений по деформационным текстурам (см. например, [12, 14, 15, 19, 20].
2. Материалы и методы исследования. В 2004-2007 гг. нами был изучен ряд разрезов в долинах рек Свирь и Оять, относящихся к 5 основным местонахождениям деформационных текстур в позднеледниковых и голоценовых отложениях юго-восточного Приладожья (рис. 1). Описание деформаций производилось на макроскопическом уровне с фотодокументацией. Были установлены взаимоотношения деформаций различных типов
О 15 30 45 км
- - I н
Рис. 1. Местонахождения разрезов с деформационными текстурами в рыхлых отложениях
юго-восточного Приладожья 1 — р. Свирь, пос. Свирьстрой-2; 2 — р. Свирь, ниже г. Лодейное Поле; 3 — р. Свирь, ниже ур. Кирпичный Завод;
4 — р. Свирь, ур. Калач; 5 — р. Оять, дер. Чегла.
в пределах отдельных толщ и пачек, которые прослеживались в латеральном направлении для установления их связи с палеорельефом и различными секвенциями, отвечающими различным этапам развития Ладожского озера.
Как мы уже видели выше, процессы ликвефакции и флюидизации могут быть вызваны рядом агентов, в том числе и развитием трансгрессий или действием штормовых волн. В голоцене Ладожское озеро испытало, по крайней мере, две трансгрессивнорегрессивных фазы. Они сопровождались изменениями уровня седиментации, продвижением береговых валов, а также неоднократными врезаниями речной сети. Следовательно, необходим учет несейсмических агентов возбуждения тиксотропных эффектов.
Наблюдения на отдельном обнажении не позволяют однозначно решить проблему генезиса деформаций. Выделяемые их ансамбли (парагенезы?) необходимо было выявить на региональном уровне в одинаковых стратиграфических позициях в различных зонах седиментации палеобассейнов. Такая попытка была предпринята нами на основе более или менее детального знания хронологии и параметров основных палеогидрологических событий голоцена Приладожья.
В целом, последовательность наших работ такова: распознавание деформационных текстур — установление вероятного механизма их образования (оползневое, растрескивание, связанное с ликвефакцией или перераспределением осадков) — установление вероятного спускового агента образования деформаций — определение их возраста — определение возможного источника палесейсмических событий.
Определение возраста деформационных текстур производилось стратиграфическими методами — по взаимоотношению к секвенциям, хронология которых уже обоснована [21], а также на основе радиоуглеродного датирования. По органическим материалам непосредственно из деформированных отложений в лаборатории палеогеографии и геохронологии НИИ Географии СПбГУ (рук. Х. А. Арсланов), а также радиоуглеродной лаборатории ИИМК РАН (рук. Г. И. Зайцева) были получены шесть 14С-датировок.
Наиболее представительные разрезы с деформациями были изучены нами в низовьях рек Свирь и Оять. Эти разрезы относятся к 5 основным местонахождениям: пос. Свирьстрой-2 (см. рис. 1, № 1), в 8 км ниже г. Лодейное Поле (№ 2), ниже ур. Кирпичный Завод (№ 3), ур. Калач (№ 4) и на р. Оять у дер. Чёгла (№ 5).
3. Основные черты строения плейстоцен-голоценовой толщи района. В основании разрезов в долинах рек юго-восточного Приладожья вскрывается морена, перекрытая ленточными глинами. Кровля глин глубоко размыта, местами на ней залегают прослои или линзы гравия и гальки до 0,5 м мощностью. Вышележащая толща, как показали еще К. К. Марков [22] и Г. Н. Лисицына [23], имеет 3-членное строение: две бассейновые алевро-песчаные пачки разделены слоем торфа или погребенной почвой (рис. 2). Нижняя пачка в долинах рек Свирь (см. рис. 2, разрез № I, III, 3, 4) и Оять (см. рис. 2, № IV, V, VI, 6, 7) на низких — до 9-10 м абс. высоты — отметках представлена среднезернистыми косо-и горизонтальнослоистыми песками или переслаиванием светло-коричневых мелкозернистых песков и алевритистых песков общей мощностью до 3,0 м. Иногда в ее верхней части залегает слой зеленовато-серых неяснослоистых алевритов с гиттией или погребенными гидроморфными почвами общей мощностью до 0,5 м (см. рис. 2, № 7). На отметках более 10 м абс. высоты нижняя терригенная пачка представлена грубозернистыми песками с гравием и галькой. В наиболее полных разрезах на р. Свирь мощность пачки достигает 5 м; ее характерной особенностью является развитие мощных косых серий с падением
Рис. 2. Стратиграфическое положение деформационных текстур в разрезах района.
I—VI: опорные разрезы отложений позднеледннковья-голоцена в долинах рек Оять и Свирь: I — р. Свирь, ниже о. Конев (Малаховский и др., 1993);
II — р. Свирь, ур. Нижний Калач (История..., 1989); III — р. Свирь, ур. Нижний Калач (Ю. Бискэ, М. Шитов, не опубликовано); IV — р. Оять, п. Ленэнерго (Малаховский и др., 1993, Кошечкин, Экман, 1993); V — р. Оять, п. Ленэнерго (История..., 1989; Кошечкин, Экман, 1993) ; VI — р. Оять, п. Линии Свирьстроя (Ю. Бискэ, М. Шитов, не опубликовано) . 1—7: опорные разрезы с деформационными текстурами в плейстоцен-голоценовых отложениях района.
1 — пос. Свирсьстрой-2; 2 — ниже г. Лодейное Поле; 3-4 — ниже ур. Кипичный завод; 5 — ниже устья р. Шоткуса; 6-7 — р. Оять, дер. Чегла. Индексы: 1§Ш — осташковский гляциолимний; 1аШ-Н1 — лимнио-аллювиальные отложения позднеледниковья — раннего голоцена; 1аНШ — лимнио-аллювий ладожской трансгрессии. Элементы текстурных ансамблей: О) — конволютная слоистость; © — нарушенная слоистость; ® — клинья, рвы и нептунические дайки; @ — инъекционные дайки; (5) — гомогениты; ® — связные псевдонодули;® — несвязные псевдонодули;® — рулонные псевдонодули; © — текстуры затягивания (с!га\у-т); {@ — ступенчатые сбросы; (П) — пологие разрывы; (^) — пластические интрузии; (2) — песчаные вулканчики; (Ц) —диапиро-
подобные внедрения; (2) — конгло-брекчии (автокластические брекчии?).
слойков преимущественно вниз по современному течению реки (см. рис. 2, № 2). Отложения нижней пачки содержат характерные для позднеледниковья спорово-пыльцевые спектры [23], в них встречаются макроостатки гипоарктической флоры — Бгуаз осґореґаІа [22], БеШІа папа и ЗаІіхроІагіз [23]. Возраст этой пачки обоснован пока только двумя датировками: по гиттии на р. Паша у дер. Николаевщина нами получена дата 10790±80 л. н. (ЛУ-5875), а по аллохтонному торфу на левом берегу р. Свирь ниже урочища Кирпичный Завод (рис. 2, № 3) — 11810±100 л. н. (ЛУ-5873).
Образование нижней терригенной пачки юго-восточного Приладожья связано, вероятно, с возникновением стока из Онежского в Ладожское озеро по р. Свирь. Это произошло по различным оценкам 12,3-11,3 или 10,3-10,0 тыс. 14С-лет назад [24]. Вслед за этим последовала древняя плейстоцен-раннеголоценовая трансгрессия Ладожского озера, в ходе которой уровень Ладоги достиг отметок не менее 14-16 м абс. высоты, на которых сформировалась озерно-аллювиальная равнина; ее останцы впоследствии были абрадированы во время ладожской (позднеголоценовой) трансгрессии [21].
Завершение древней трансгрессии фиксируется по образованию в кровле ее отложений регионально распространенного торфяника мощностью 0,7-2,5 м с возрастом подошвы от 8,7 тыс. 14С л. н. (см. рис. 2, разрез № III, наши данные) до 7,9-5,4 тыс. 14С л. н. (см. рис. 2, № IV, [25, 26, 27]). Местами торф латерально замещается погребенной подзолистой почвой с хорошо развитым профилем. Кровля торфа и погребенных почв с размывом перекрыта отложениями позднеголоценовой ладожской трансгрессии — верхней бассейновой пачкой. Она представлена в различных фациях гиттиями, алевритами, а также косо- и горизонтальнослоистыми средне- и тонкозернистыми песками, часто с прослоями алевритов. Иногда в основании пачки встречается базальный слой песка с гравием и редкими гальками. Если торф или погребенная почва размыты и отложения ладожской трансгрессии залегают без видимого размыва на отложениях древней трансгрессии, разделение нижней и верхней пачек может быть затруднительно. Ладожская трансгрессия началась около 5,0 тыс. 14С л. н. и достигла максимума — 16-17 м абс. высоты около 3,0-2,8 тыс. 14С л. н. [21].
3. Деформационные текстуры: морфология. 3.1. Разрезы на р. Свирь. Деформационные текстуры наблюдались нами в долине р. Свирь на всем протяжении врезов в голоценовые отложения — от пос. Свирьстрой до устья р. Шоткуса (см. рис. 1); они распространены в раннеголоценовой толще и нижней части песков ладожской трансгрессии. Общепринятой классификации и терминологии деформационных текстур пока не существует. Основным затруднением в их разработке является выбор принципа классификации: морфологического или по механизму образования. Морфологическое разнообразие деформационных текстур очень велико, а механизм их образования определяется не всегда достаточно надежно. Поэтому, как заметили Р. Ньювертс с коллегами, «.большинство авторов объединяет текстуры в морфологические категории. или в смешанные морфогенетические категории» [28, с. 73]. Таких, в общем-то, не вполне корректных принципов классификации, будем пока придерживаться и мы.
В карьерах на левом берегу р. Свирь у юго-западной оконечности пос. Свирь-строй-2 против устья р. Негежма вскрываются отложения древней трансгрессии — светлокоричневые косослоистые грубозернистые пески с гравийными зернами. Они перекрыты зеленовато-желтыми неслоистыми мелкозернистыми алевритистыми песками ладожской трансгрессии мощностью до 0,5 м (разрез № 1, см. рис. 2). Контакт между пачками — резко несогласный с карманами и базальным гравийно-галечным слоем. Верхняя песчаная пачка
образует внедрения в нижнюю в виде клиньев шириной 0,8—1,0 м и до 1,5 м глубиной или рва шириной до 1,5 м со стенками высотой 0,4-0,5 м. Стенки рва наклонены под углом 35-40°. В одном случае клин в нижней части разделяется на 2 «корня». Крупных внедрений нами обнаружены четыре; они простираются в СЗ и СВ направлениях. Отмечено 10 близких по морфологии текстур размером до 0,15-0,20 м, которые трудно отличить от карманов, связанных с размывом. Никаких различий в составе мелкозернистых песков у нормального контакта с нижележащей пачкой и в заполнении клиньев не отмечено. Это указывает на образование деформаций в момент, когда уже произошло накопление части верхней пачки: в противном случае заполнение клиньев имело бы более грубый состав, или в кровле нижней пачки успели бы проявиться процессы почвообразования.
Карьеры, в которых наблюдались указанные нарушения, расположены, видимо, на месте Негежемской неолитической стоянки, раскопанной в 1927 г. Б. Ф. Земляковым [29] и впоследствии полностью уничтоженной при строительстве Нижнесвирской ГЭС. Согласно Б. Ф. Землякову, культурный слой этой стоянки залегал на отметке 19,0-19,5 м абс. высоты и был с размывом перекрыт неясно-слоистыми зеленовато-серыми суглинками мощностью до 0,35 м. Размыв и захоронение культурного слоя под суглинками Б. Ф. Земляков связал с ладожской трансгрессией. По нашим наблюдениям, контакт грубо- и мелкозернистых алевритистых песков расположен ниже — на отметках 16-18 м абс. высоты, хотя при добыче песка более возвышенные участки могли быть сработаны.
Более полные разрезы близкого строения представлены на левом берегу р. Свирь в 8 км ниже г. Лодейное Поле (см. рис. 2, № 2). Здесь в береговых обрывах высотой от 1,5 до 8-9 м на протяжении 1,5 км вдоль берега обнажается сложно построенная толща позднеплейстоценовых и голоценовых отложений. В наиболее возвышенной части обнажений — останце доладожского рельефа с отметками до 14-15 м абс. высоты, к которому прислоняются террасы ладожской трансгрессии, от уреза воды (около 6 м) вскрыт следующий разрез (снизу вверх, см. рис. 2, № 2):
1) ленточные глины мощностью до 2,5 м. Кровля пачки размыта;
2 гравий с окатанной галькой мощностью до 0,2-0,3 м;
3) песок красновато-коричневый, желтый, бурый, грубозернистый с гравием и галькой, косослоистый мощностью до 0,5 м. Слоистость перекрестная, падение косых серий как вверх, так и вниз по современному течению р. Свирь;
4) песок крупно- и среднезернистый, косослоистый. Падение косых слойков преимущественно вниз по современному течению р. Свирь (запад, юго-запад). Мощность
2,0-2,5 м;
5) переслаивание светло-коричневых алевритов (5-10 см) и светлых мелко- и среднезернистых песков (до 5 см). Мощность — от 1,5 до 2,0 м. Верхняя граница отчетливо несогласная, размытая;
6) песок мелкозернистый алевритистый светло-серый, желтоватый, неясно слоистый, мощностью до 0,5—1,0 м.
Грубозернистая часть разреза и переслаивание алевритов с песками (№ 2-5) связаны с плейстоцен-раннеголоценовой, а мелкозернистых песков (№ 6) — с позднеголоценовой трансгрессиями Ладожского озера. В пачках 2-5 распространены деформации двух типов. Во-первых, это субвертикальные трещины или разрывы с очень небольшим (первые сантиметры) смещением. Они имеют форму клиньев высотой до 4,0-4,5 м. В верхней части разреза (пачка № 5) ширина клиньев составляет 0,5-0,7 м и постепенно уменьшается до нескольких сантиметров в гравийно-галечных отложениях пачки № 2, где трещины
выполаживаются. В ленточные глины (№ 1) они не проникают. В верхних частях стенок трещин в пачках № 5 и № 4 на расстоянии до 0,5 м от края распространены ступенчатые сбросы амплитудой до 10-15 см, которые иногда книзу выполаживаются, приобретая листрический характер (рис. 3). Пески и алевриты пачки № 5 образуют заполнения в полость клиньев. Простирания трещин и клиньев, судя по 10 измерениям, образуют прямоугольное сочетание СЗ-СВ направлений. Деформации второго типа здесь представлены разнообразными по морфологии складками, в том числе лежачими и перевернутыми, амплитудой от первых сантиметров до 0,15-0,20 м. В замках складок часто развиты текстуры нагнетания. Интенсивность складчатости наиболее высока у стенок трещин и несколько уменьшается при удалении от них, но распространена во всей пачке на протяжении сотен метров.
Такому характеру складчатых деформаций, вероятно, ближе всего термин «конво-лютная слоистость»; она развивается обычно при оползании осадков по палеосклону или в условиях неустойчивого градиента плотностей в слоистых системах [16]. Судя по фрагментарно сохраняющимся слоям алевритов пачки № 5 заполняющих полости, а так же ровным стенкам трещин, где представлены только миниатюрные сбросы, складчатость предшествовала образованию трещин. Светло-серые, желтоватые мелкозернистые пески (пачка № 6), залегающие на отметках 13-14 м абс. высоты несогласно, с размывом, перекрывают нижележащую толщу, заполняя понижения в верхах клиньев и трещин. В основании иногда встречаются некрупные гальки и гравий. Очевидно, пески пачки № 6 отложились спустя очень непродолжительное время после образования трещин и клиньев, когда
Рис. 3. Трещины и клинья (нептунические дайки) в разрезах ниже г. Лодейное Поле а — общий вид в приустьевой части; б — деталь со ступенчатыми сбросами.
Рис. 4. Текстурный ансамбль в разрезах на левом берегу р. Свирь между ур. Кирпичный завод
и устьем р. Шоткуса
1- глины ленточные; 2 — пески мелко- среднезернистые; 3 — песок алевритистый; 4 — пески грубозернистые, гравий, галька; З — алеврит глинистый; б — гомогениты песчано-алевритистые; 7 — торф: а — аллохтонный с песком, б — монолитный в виде пластин; 8 — растительные остатки. Индексы: lgIII — осташковский гляциолимний; laIII-Hl — лимнио-аллювиальные отложения поздпеледпиковья — раппего голоцепа; laHld — лимнио-аллювий ладожской трансгрессии. Элементы текстурного ансамбля (парагенеза?): 1 — нарушенная слоистость;
(2) — гомогениты; (3) — связные псевдонодули; ® — несвязные псевдонодули-аваланши; (З)— рулонные складки;
© — неконформные поверхности; СУ — нептуническиедайки; ® — текстуры затягивания (draw-in); ©— ступенчатые
сбросы; 10 — пологие разрывы.
те были еще выражены в рельефе. Эти пески, венчающие описанные разрезы, относятся к отложениям максимума ладожской трансгрессии с возрастом 3,0-2,8 тыс. л. н. [21].
Гораздо более разнообразные деформационные текстуры представлены ниже по течению р. Свирь: на левом берегу ниже урочища Кирпичный Завод (Я 3, см. рис. 1) до устья р. Шоткуса, а также на правом берегу в урочище Калач (Я 4, см. рис. 1). Здесь представлены следующие типы деформационных текстур (рис. 4).
1. Текстуры нисходящего внедрения.
А. Мешкообразные синклинали с концентрическим положением слойков заполнения (рис. З). Они распространены в раннеголоценовых отложениях. В любых вертикальных сечениях текстуры этого типа имеют округлую или уплощенную форму и чаще всего встречается группами, образуя иногда каскады складок, вложенные в общий «мешок» высотой до 0,б-0,7 м (см. рис. З). Они ассоциируют с оторванными складками-дуплексами, с общим хаотическим смятием слойков, и заключены в гомогенный песчанистый матрикс, утративший какие-либо изначальные текстуры. Судя по форме складок и характеру загибания слойков вверх во внешних частях мешков, перемещение материала происходило в субвер-тикальном направлении, то есть он проваливался в разжиженный осадок. Вероятно, именно такие текстуры известны как рулонные складки, роллы.
Для них подходит и термин псевдонодули — «... изолированные массы осадка различной морфологии»
[19, с. 12б] или точнее, «несвязные псевдонодули»
(detached pseudonodules, см. например [28]). Чтобы
Рис. 5. Рулонный псевдонодуль на р. Свирь ниже ур. Кирпичный Завод.
подчеркнуть их внутреннюю слоисто-концентрическую текстуру, мы будем использовать термин «рулонные псевдонодули». Текстуры этого типа встречаются также и на правом берегу р. Свири в урочище Верхний Калач (см. рис. 1, № 4), где они хуже распознаются из-за более однородного песчаного состава отложений. В наиболее представительных разрезах можно наблюдать до 3 генераций рулонных псевдонодулей, которые последовательно срезают друг друга вверх по разрезу, а размер их при этом уменьшается (см. рис. 4). В одном из рулонных псевдонодулей из разрезов ниже урочища Кирпичный Завод нами встречены растительные остатки — веточки, смятые в складки вместе с вмещающими песками. По ним получена датировка 4900±40 л. н. (ЛЕ-7720).
Для гомогенезированных отложений, подобных тем, в которых заключены рулонные псевдонодули, целесообразно использовать термин «гомогениты» («Ьото§епке8», см. например, [16]). Мощность гомогенитов достигает 1,5 м.
Б. Каплеобразные складки. Это синформные текстуры в форме капель размером до нескольких десятков сантиметров. Наиболее эффектными они являются в одном из обнажений в 1 км ниже урочища Кирпичный Завод, благодаря участию в них темного слоистого песчанистого алеврита, залегающего в верхней части нижней песчаной пачки. Пески этой пачки частично гомогенизированы. Слоистость в них сохраняется местами под слоем алевритов, повторяя их изгибы и маркируя направление движения материала (рис. 6). Слой алевритов вместе с вышележащими песками, видимо, провалился вниз, образовав отдельные капли. Местами алевриты разорваны, линзы их находятся ниже, сохраняя в подошве фрагменты не гомогенезированного песка и растекаются горизонтально, подобно тесту на сковородке. У нас в том же «аваланше» могут участвовать небольшие гальки из слоев над алевритами. Для этих капель и линз представляется целесообразным использование терминов соответственно связные и несвязные псевдонодули.
Процессы образования пседонодулей хорошо изучены экспериментально. Ведущую роль обычно играет гравитационная неустойчивость, связанная с различной плотностью и вязкостью материала псевдонодулей и вмещающих отложений [28]1. Этот механизм не применим для объяснения образования описанных нами рулонных псевдонодулей — по составу они никак не отличаются от гомогенизированного матрикса. Для таких, подобных нашему, случаев, или когда эти текстуры относятся к нормальному градиенту плотностей, М. А. Родригез-Паскуа с коллегами предложили следующий механизм: лик-вефакция нижележащих слоев, разжижение и уменьшение плотности основной массы в условиях действия сдвиговых напряжений [19].
В. Текстуры нагнетания развиты в темных песчанистых алевритах из верхней части нижней песчаной пачки. Они представлены синформными складками, в замках которых
1 Интересно, что та же модель используется для описания поведения литосферного слэба в подошве верхней мантии.
Песок
Рис. 6. Каплеобразные текстуры (связные и несвязные псевдонодули) на р. Свирь ниже ур. Кирпичный Завод.
мощность алевритов возрастает до 4-5 см против обычных 1-2 см (рис. 7). Такие текстуры описываются обычно как «следы нагрузки» (load cast), хотя как заметили Р. Ньюверс с соавторами, этот термин не вполне корректен [28]. Образование этих текстур связано с инверсией плотностей в двухслойных системах.
2. Текстуры восходящего внедрения в разрезах на р. Свирь выделяются предположительно. К ним, возможно, относятся узкие антиформные складки, разделяющие отдельные рулонные псевдонодули. Эти складки сложены частично гомогенезированными песками, имеют заостренные замки и напоминают так называемые водоотводные выступы («water escape cusps»), связанные с локальной флюидизацией и процессами отжимания воды [28].
3. Нарушенная слоистость наблюдается ниже урочища Кирпичный Завод в основании и в кровле песчано-алевритовой пачки и выражается в слабой, амплитудой до первых сантиметров, гофрировке слоистости, мелкой пологой складчатости, исчезновении и размазывании четких границ между песчаными и алевритовыми слойками, их взаимопроникновении и внезапном выклинивании. Такие текстуры известны как «смешанные слои» (mixed layers) или «нарушенная слоистость» (disturbed lamination) [19], их образование связано с пластическими деформациями в условиях гравитационной неустойчивости [28].
4. Неконформные поверхности. Внутри деформированной пачки очень четко выделяются уровни, отделяющие друг от друга генерации рулонных псевдонодулей, интервалы разреза с различной степенью гомогенизации или развития нарушенной слоистости (см. рис. 4). Нет никаких признаков размыва или смещения по этим уровням, они имеют причудливую форму и очень четкие или напротив постепенные границы. Очевидно, что это уровни не стратиграфические. Скорее, они имеют реологическую природу, фиксируя различную степень ликвефакции и флюидизации осадков по разрезу. Такие уровни — неконформные поверхности — воспроизвели в лабораторных условиях М. Моретти с соавторами [30] путем селективной флюидизации и гомогенизации после сейсмической ликвефакции осадков.
5. Текстуры, представленные комбинацией пластических и хрупких деформаций.
А. Пологие разрывы со складками-дуплексами распространены в песках нижней пачки. Они прослеживаются вкрест простирания на 2-3 м, причем положение плоскости сместителя часто изменяется от субгоризон-тального до наклоненного под углом до 15-20° во фронтальной части (рис. 8). Направление смещения по этим разрывам устанавливается по подвороту и опрокидыванию сопряженных складок, а также по срезанию лежачего крыла.
Во фронтальных частях эти разрывы имеют
вид надвиг°в с амплигуд°й в первые десятки Рис. 8. Пологий разрыв в разрезе
сантиметров. Преобладающие направления на р. Свирь ниже ур. Кирпичный Завод
0 10 см
1__I____I
Рис. 7. Текстуры нагрузки на р. Свирь ниже ур. Кирпичный Завод
Рис. 9. Кластические дайки
а - нептуническая дайка с текстурой затягивания и гомогениты в разрезе па р. Свирь пиже ур. Кирпичный Завод;
б - трещина па р. Свирь в ур. Калач.
смещения висячего крыла — в южных и юго-западных румбах. С учетом всего ансамбля деформаций, они являются, видимо, элементами листрических сбросов, связанными с подводными оползнями.
Б. Кластические дайки и трещины. Еще Р. Шрок предложил разделять кластические или песчаные дайки на 2 группы [31, с. 241]: образовавшиеся при внедрении материала снизу и путем заполнения открытых трещин сверху. 1 Первые — инъекционные дайки (injection dykes) — они являются типичным примером текстур, генерируемых комбинацией флюидизации и гидравлического растрескивания [1б]. Вторые — нептунические дайки (neptunian dykes)2 или тиксотропные клинья (tixotropic wedges) если их заполнение гомогенизоровано [1б].
Достоверные инъекционные дайки в разрезах на р. Свирь нами не обнаружены. Хорошо развитые нептунические дайки встречаются на левом берегу реки ниже урочища Кирпичный Завод до устья р. Шоткуса и на правом берегу в урочище Верхний Калач. Они имеют форму узких клиньев шириной в устье до 0,1З-0,20 см, заполненных материалом из верхней части деформированной пачки; этот материал обычно расслоен по вертикали (рис. 9 а) или гомогенезирован (рис. 9 б). Книзу дайки выклиниваются, переходят в трещины и, не доходя кровли нижележащих ленточных глин, исчезают. Общая высота даек составляет 1,З-2,0 м; они простираются в северо-западных и северо-восточных направлениях. Во вмещающих слоистых породах на расстоянии до 0,20-0,2З м от стенок даек распространены разрывы — субвертикальные или сбросового, очень редко взбросового характера амплитудой до нескольких сантиметров. При этом относительного смещения одного крыла дайки относительно другого не происходит. Иногда в устье даек встречается небольшой язычковый или флагообразный выступ-выброс высотой 10-1З см (см. рис. 9 а). Этот выброс вдается в подошву вышележащих отложений ладожской трансгрессии, образуя возвышение. Оно не обнаруживает никаких признаков эрозионных контактов с песками ладожской трансгрессии и становится иногда от них почти не отличимым, что указывает на образование выброса в момент, когда те уже отложились. Дайки и сопровождающие их миниатюрные разрывы секут все остальные деформационные текстуры — рулонные
1 Первое описапие кластических даек и гипотеза о сейсмическом их происхождении принадлежит Т. Странгвейсу, который изложил их в докладе 1818 г. в Санкт-Петербургском Минералогическом обществе. Доклад был опубликован на русском языке в 1830 г.
2 Термин предложен в 189б г. А. П. Павловым; он же предположил связь нептунических даек с древними землетрясениями.
псевдонодули, гомогениты и нарушенную слоистость, то есть образовались несколько позже, вслед за уплотнением ранее ликвефицированных осадков.
Нептунические дайки в изученных нами разрезах имеет принципиальную особенность — язычковый выброс из устья. Очень близкие по морфологии деформации были описаны как явление затягивания («^а'-іп») Н. Такахамой с соавторами [32] на археологических памятниках и в отложениях аллювиальной равнины р. Карасу (Япония). Для его объяснения авторы предложили двухстадийное развитие процесса сейсмически индуцированной ликвефакции. На первой стадии происходит увеличение порового давления и внедрение разжиженного осадка в вышележащие слои. Затем, после прекращения сотрясений, внедренная часть вместе с вмещающими породами обрушиваются обратно в пустоту, образовавшуюся на месте инъецированного на первой стадии осадка [32, фиг. 129, с. 164]. Выброс первой стадии может сохраняться в виде холмика в подошве вышележащих слоев, обнаруживая полную идентичность с деформациями, описанными нами в разрезах ниже урочища Кирпичный Завод. Развитие явления «^а'-іп» требует очень специфических условий: сперва — ликвефакции осадка и локального сжатия, а затем — растяжения. Такую комбинацию сжатия и растяжения трудно объяснить иначе, как прохождением сейсмических волн. Этот тип деформаций следует, видимо, считать специализированным, идентифицирующим для сейсмитов.
На левом берегу р. Свирь ниже устья р. Шоткуса под песками ладожской трансгрессии на урезе воды залегают крупные пластины торфа, по одной из которых нами получены датировки 2740±60 л. н. (ЛЕ-7718, торф в интервале 2-4 см от кровли) и 4760±20 л. н. (ЛЕ-7719, древесина из середины пачки). Последняя датировка укладывается в обычный для юго-восточного Приладожья атлантико-суббореальный интервал возраста погребенных торфяников. Однако первая относится уже ко времени максимума ладожской трансгрессии, когда накопление торфа было возможно только на отметках выше 16-17 м абс. высоты. Отсюда следует, что торф в этом разрезе оказался на современном уровне воды (около 5,5 м абс. высоты) не ранее максимума ладожской трансгрессии и был перемещен с более высоких — не менее чем на 10 м — отметок. Затем произошло накопление вышележащей 3-4-метровой толщи песка. Перемещение торфа связано, очевидно, с оползнями и/или мощным размывом берега р. Свирь.
Таким образом, в Свирских разрезах деформации распространены на протяжении 44 км по прямой — от пос. Свирьстрой-2 до устья р. Шоткуса. В них на всю мощность вовлечены отложения древней — раннеголоценовой трансгрессии, а осадки ладожской трансгрессии лишь частично: деформации в них распространены только в самой нижней части. Наиболее полные текстурные ансамбли (см. рис. 4) наблюдаются в разрезах региональной террасы ладожской трансгрессии (см. рис. 1, разрезы № 3 и 4) с отметкой площадки около 10-11 м абс. высоты. Здесь представлены текстуры, образование которых объясняется следующими процессами: (1) гравитационная неустойчивость в двухслойных системах (текстуры нагнетания, может быть нарушенная слоистость); (2) ликвефакция и флюидизация (гомогениты, рулонные псевдонодули, водоотводные текстуры, связные и несвязные псевдонодули, в том числе каплевидные складки, может быть нарушенная слоистость); (3) гравитационная неустойчивость на палеосклонах (пологие разрывы, переходящие во взбросы, конволютная слоистость); (4) гидравлическое растрескивание, в том числе в условиях сжатие — растяжение (нептунические дайки, текстуры затягивания). На более высоких отметках — более 14-16 м абс. высоты, в разрезах останцов доладожского рельефа (разрезы № 1 и 2) в текстурных ансамблях представлены только нептунические
дайки и конволютная слоистость. Нептунические дайки в этих разрезах крупнее даек на более низких высотных отметках в разрезах 10-метровой террасы: их относительная глубина достигает 4,5 м при ширине в устье до 0,7 м против 2,0 м и 0,2 м соответственно. Область распространения подводно-оползневых явлений, маркируемых пологими разрывами, достигает 8 км вдоль древнего побережья Ладоги — от урочища Кирпичный Завод до устья р. Шоткуса.
3.2. Разрезы на р. Оять. На р. Оять у пос. Ленэнерго Г. Н. Лисицына [23] впервые описала деформационные текстуры, которые объяснила криогенными процессами во время остановки «.ледника на линии Сальпаусельке» [23, с. 568], т. е. в позднем дриасе по современной терминологии. Ее заключение о генезисе и хронологии деформаций на р. Оять поддержал Д. Б. Малаховский — он связал их с «.. .размывом и криотурбациями ... вблизи границы поздне- и последниковых осадков.» [25, с. 65]. Новые разрезы с деформациями были обнаружены нами в 2004 г. на левом берегу р. Оять в 1 км ниже дер. Чегла. Здесь в береговых обрывах 9-10-метровой террасы на протяжении около 1,0 км вскрывается сложно построенная толща. В целом она имеет следующее строение (от уреза воды снизу вверх, рис. 10):
1) горизонтально- и косослоистые мелко-среднезернистые пески с прослоями коричневых алевритов, а также линзочками и примазками аллохтонного торфа. Мощность от 1 до 2 м;
2) чередование косослоистых мелкозернистых песков и песчанистых алевритов мощностью от 1,5 до 2,5 м;
3) зеленовато-серые алевриты иногда с гиттией или гидроморфной почвой в кровле. Мощность — до 0,4-0,5 м;
4) песок горизонтально-слоистый мелко- и среднезернистый мощностью 0,2-0,3 м;
5) песок линзовидно-слоистый мелко- и среднезернистый мощностью 0,2-0,5 м.
Пачки 1-4 представлены озерно-аллювиальными отложениями раннего голоцена,
и, возможно, позднего плейстоцена. В алевритах (пачка № 3) и в песках (№ 2 и № 4) представлены деформационные текстуры почти всех описанных выше морфологических (морфогенетических?) типов. Часто можно наблюдать развитие этих текстур от инициальных
абс. высота, м
Рис. 10. Текстурный ансамбль в разрезах на левом берегу р. Оять у дер. Чегла 1- пески мелко-среднезернистые; 2 — песок алевритистый; 3 — пески грубозернистые, гравий, галька;
4 — алеврит глинистый; 5 — гиттия (гидроморфная почва?); 6 — торф аллохтонный; 7 — ортзанды. Индексы: 1а111-Н1 — лимнио-аллювиальные отложения позднеледниковья — раннего голоцена; 1аНШ — лимнио-аллювий ладожской трансгрессии. Элементы текстурного ансамбля (парагенеза?): © — следы нагрузки;
© — пластические интрузии; © — песчаные вулканчики; (4 — связные псевдонодули; © — несвязные псевдонодули; © — каплевидные текстуры (несвязные псевдонодули); © — диапиро-подобные внедрения; ® — диспергированные диапиро-подобные внедрения; © — инъекционные дайки; (Й) — конгло-брекчии
(автокластические брекчии?).
до вполне законченных форм, а также переход их из одного типа в другой. Поэтому объединение некоторых текстур в единый парагенез не вызывает сомнений. Отложения пачки № 5 не затронуты деформациями; они относятся, скорее всего, ко времени позднеголоценовой ладожской трансгрессии.
Как следует из рис. 11, развитие пластических интрузий гомогенезированного песка в алевриты и образование связныхпсевдонодулей происходит в несколько этапов. В начале процесса (см. рис. 11 а) гомогенезированный песок образует широкие антиклинальные внедрения амплитудой от 5-10 до 25-30 см. В этих внедрениях у контакта с алевритами песок местами приобретает флюидальные текстуры, субпараллельные контакту. Алевриты в свою очередь, образуют синформы, вершины которых иногда вдаются в нижележащие пески в виде связных псевдонодулей. На следующей стадии пластические интрузии уже имеют форму узких антиформ (см. рис. 116, в), которые иногда запрокидываются в толще алевритов, в которых возникают тогда связные псевдонодули и шарово-подушечные («ball and pillow») текстуры. Эти интрузии сложены песком с отчетливо флюидальной текстурой, фиксирующей процесс течения и нагнетания песка. Завершает процесс образование песчаного еулканчика, прорывающего толщу алевритов (см. рис. 11 г). При этом флюидальные текстуры сохраняются только в самом основании вулканчика, а его «подводящий канал» и грибовидная «шляпка» сложены полностью гомогенезированным песком. В случае, когда шляпка сохраняется от размыва, она вдается в подошву отложений ладожской трансгрессии
Песок
Алеврит
Гиттия
а - литологические границы
б - текстуры течения осадка
Рис. 11. Текстуры восходящего внедрения в разрезах на р. Оять, эволюция развития пластических
интрузий и формирования псевдонодулей а — начальная стадия; б, в — несвязанные псевдонодули и пластические интрузии; г — ископаемый песчаный
вулкан
(пески пачки № 5), которые ее облекают. Очевидно, что основной механизм образования пластических интрузий — ликвефакция и флюидизация песков с отжиманием поровой воды, а степень развития описанного процесса контролировалась, главным образом, мощностью слоя алевритов. Морфология песчаных вулканов в Оятских разрезах совершенно идентична описанным в литературе, например — сейсмогенным текстурам из песчаноглинистых отложений миоцена Апеннинского полуострова [1б].
Текстуры восходящего внедрения наблюдаются и в кровле слоя алевритов. В таком случае их образует аккумулятивный горизонт погребенной почвы или слой гиттии, внедренный в вышележащие пески. Эти внедрения диаметром от 3-4 мм до первых сантиметров имеют в плане округлую форму и вытянуты в вертикальном направлении до 5-1 см (рис. 12). Их описывают обычно как «диапироподобные внедрения» («diapir-like injections/intrusion» [16]) или «текстуры в виде язычков пламени» («flame structures» [28]). В изученных нами разрезах они чаще всего имеют вертикальную ориентировку и отчетливо флюидальную текстуру, параллельную вмещающим породам. Реже они наклонены в северо-западном направлении, а вершины их запрокинуты к юго-востоку (см. рис. 12 в). Иногда эти мини-диапиры оказываются в верхней части диспергированы с образованием отдельных капель и брызг (см. рис. 12 г), что кажется, наблюдается чаще над пластическими интрузиями в подошве алевритов. Запрокидывание нижних и верхних частей внедрений в противоположные стороны и явление диспергирования указывают, видимо, на то, что сразу после или еще во время внедрения произошел сдвиг верхних частей интрузий относительно нижних с течением сперва в одну, а затем в другую сторону. Диапироподобные внедрения
образуются чаще всего в двуслойных системах при гравитационной нестабильности и/или высоком различии динамической вязкости у взаимодействующих слоев — у нижнего меньше, чем у верхнего [28]. Однако в нашем случае следует искать еще и объяснение эффектам запрокидывания и диспергирования.
Гомогениты здесь развиты меньше, чем в разрезах на р. Свирь. Полная или частичная гомогенизация наблюдается только в верхних 0,5 м песков пачки № 2.
В них встречаются каплеобразные текстуры несвязные псевдонодули, состоя- рис 13 Каплевидные текстуры в разрезах
щие из алевритов пачки № 3 (рис. 13). на р. Оять
Текстуры, связанные с хрупкими деформациями, в оятских разрезах встречаются относительно редко. Инъективные дайки, обычно субвертикальные, сложены гомогенезированным песком, имеют мощность от 3-4 мм до 2-3 см, извилистую в плане форму и секут отложения нижней части разреза вплоть до основания песков ладожской трансгрессии, в которых выполаживаются до субгоризонтальных и пропадают (рис. 14 а). Иногда с ними ассоциируют кластические силлы мощностью в несколько миллиметров и протяженностью до 0,5 м (рис. 14 б). Судя по немногим измерениям, простирания инъективных даек образуют диагональную систему северо-западных и северо-восточных направлений. Типичные нептунические дайки нами не обнаружены. Их аналогами являются, видимо, трещины в первые миллиметры толщиной, по которым происходило внедрение алевритов пачки № 3 в гомогенизированные пески пачки № 2. Кластические дайки обоих типов секут все остальные деформационные
(для рис. 13-14)
Рис. 14. Инъективные дайки и силлы в разрезах на р. Оять.
текстуры и образовались, видимо, несколько позже уплотнения ранее ликвефицированных осадков. Исключение составляют внедрения алевритов в нижележащие пески по трещинам — они, может быть, синхронны каплям-аваланшам.
Специфическую группу образуют текстуры разрушения и перемыва осадков. Шарово-подушечные текстуры в алевритах средней части разреза иногда разорваны пластическими интрузиями песков на отдельные будинообразные фрагменты. Эти фрагменты заключены в гомогенизированные или с флюидальной текстурой пески, которая указывает не только утонение и разрыв алевритов, но и на поворот «будин» (рис. 15 а). Интенсивность растаскивания слоя алевритов возрастает в юго-восточном направлении, вверх по течению р. Оять, где «будины» становятся меньше, а расстояние между ними увеличивается. В этой части обнажений наблюдается полный разрыв слоя алевритов и превращение его в своеобразную конглобрекчию из рваных и угловатых, но иногда округленных, окатанных обломков размером от 1-2 до 15-25 см (рис. 15 б, в). Наиболее ярко эти текстуры выражены в понижениях глубиной 0,15-0,20 м кровли песков пачки N° 2. Тогда конглобрекчии заключены в неяснослоистом грубозернистом с гравием песке, который с глубоким размывом перекрывает пачку № 2, верхи которой частично гомогенизированы. Местами грубозернистый песок с обломками алевритов перекрывает тонкий, до 2 см мощностью, прослой мелкозернистого алевритистого песка. Этот прослой перекрыт среднезернистым косослоистым песком (10-15 см) с наклоном слойков против современного течения р. Оять. Крупные, асимметричные обломки алевритов наклонены выпуклыми сторонами в северном направлении, то есть также фиксируют мощный поток к югу против современного течения реки. На такое направление течения указывают и текстуры облекания обломков мелкозернистым алевритистым песком. Иногда матрикс конглобрекчий представлен не грубо-, а среднезернистым песком с прослоями аллохтонного торфа. Необычны взаимоотношения прослоев торфа с обломками алевритов: прослои облекают обломки сверху и снизу с обеих сторон, а между обломками — смяты в миниатюрные складки или флексуры (см. рис. 15 6, в). Это
Рис. 15. Текстуры разрушения и перемыва осадка (р. Оять) а — утонение и разрыв алевритов; б, в — конглобрекчия.
может указывать на то, что после отложения торфа движение обломков еще продолжалось. По прослою аллохтонного торфа мощностью 1,5—2,0 см нами получена датировка 5030±70 л. н. (ЛУ-5874). Следовательно, деформации моложе этой даты.
Деформации слоя алевритов образуют закономерный пространственный ряд: шарово-подушечные текстуры — будинообразные текстуры — конглобрекчии. Это свидетельствует о том, что образование последних происходило путем комбинации пластических и хрупких деформаций в условиях почти синхронного, очень сильного и краткого размыва за счет потока с севера — против современного течения р. Оять. Возможно, описанным конглобрекчиям более всего соответствует термин «автокласти-ческие брекчии», которые являются классическим примером сейсмогенных текстур [16]. С автокластическими брекчиями ассоциирует 3-членный циклит — неяснослоистый грубозернистый с гравием песок — мелкозернистый алевритистый песок — среднезернистый косослоистый песок, фиксирующий направление течения, противоположное современному.
Точно так же, как и в разрезах на р. Свири, здесь деформированы отложения нижней — плейстоцен-раннеголоценовой терригенной пачки и основание отложений ладожской трансгрессии. Широкое по сравнению с разрезами на р. Свирь, распространение типичных текстур, связанных с ликвефакцией и флюидизацией осадков — пластических интрузий, в том числе песчаных вулканчиков, диапироподобных внедрений и шаровоподушечных текстур, связано, вероятно, с наличием здесь относительно мощного слоя алевритов и гиттий. Этот слой с одной стороны маркирует деформации, а с другой — создает условия для их развития, так как его реологические свойства контрастно отличаются от выше- и нижележащих песчаных отложений.
Тем не менее текстурный ансамбль на р. Оять имеет принципиальные отличия от описанных на р. Свирь. Их нельзя объяснить только различиями литологического состава деформированных пород. Во-первых, здесь отсутствуют типичные нептунические дайки. Их возможные аналоги имеют ширину всего несколько миллиметров против 0,7-0,2 м в разрезах № 1-4. Во-вторых, мощность гомогенитов значительно меньше — не более 0,5 м против 1,0—1,5 м на р. Свирь и, в-третьих, здесь отсутствуют крупные несвязные псевдонодули в толще гомогенитов, подобные рулонным псевдонодулям в разрезах ниже урочища Кирпичный Завод.
5. Деформационные текстуры: генезис. Однозначных критериев отнесения деформационных текстур к сейсмитам пока не существует. Исключение, может быть, представляют текстуры затягивания («^а^т-т»), однако они, судя по нашим наблюдениям и литературным данным, являются весьма редкими. Поэтому на практике спусковой механизм образования деформационных текстур устанавливается методом исключения, т. е. последовательным отказом от всех возможных механизмов в пользу наиболее вероятного (см. например, [14, 17, 28]).
Итак, образование описанных выше деформационных текстур связано с действием одной или нескольких из четырех причин: инверсией плотностей в слоистых системах, ликвефакцией и/или флюидизацией, гидравлическим растрескиванием в условиях чередования сжатия и растяжении, а также гравитационной неустойчивости на палеосклонах. Определим теперь спусковой (триггерный) механизм, запускающий эти процессы. Исключим инверсию плотностей в слоистых системах, вызывающую внедрение легкого материала в более плотный. Ее запуск может быть вызван многими факторами — неравномерным уплотнением осадка в ходе седиментации, неровностью литологических границ,
непостоянством мощностей, давлением вышележащих отложений и многими другими. Поэтому данный механизм не имеет для нас никакого диагностического значения.
Для возбуждения процессов ликвефакции и флюидизации, помимо сейсмически-индуцированных, известны несколько спусковых механизмов: перераспределение давления при быстрой седиментации [30], в том числе при миграции дюн [14, 30], действие штормовых волн [16]. Никаких признаков быстрой седиментации в изученных нами разрезах нет. Напротив, мощность отложений ладожской трансгрессии над деформациями иногда составляет всего 0,3-0,5 м, как, например, в разрезах на р. Оять у дер. Чёгла. Кроме того, судя по данным моделирования в системах песок-на-песке и песок-в-глине ниже границы вода-осадок, быстрая седиментация, при которой отлагается слой мощностью Ь, может вызвать ликвефакцию и полное разжижение нижележащего осадка на глубину 0,7 Ь [14]. Отсюда следует, что этот процесс неприменим для объяснения ликвефакции осадков мощностью до 1,5 м, как например в разрезах ниже урочища Кирпичный Завод (см. рис. 1, № 3), где выше по разрезу лежит не более 1 м песков ладожской трансгрессии. Действие штормовых волн, могло, вероятно, послужить спусковым механизмом тиксотропных эффектов в разрезах 10-метровой террасы на реках Оять и Свирь. Во время максимума ладожской трансгрессии глубина воды над деформированными затем осадками достигала не менее 6-7 м, а современная озерно-аллювиальная равнина в низовьях этих рек была открыта действию волн. Однако этот механизм не мог вызвать деформаций на отметках, близких к максимуму ладожской трансгрессии — около 16-17 м в разрезах на р. Свирь у пос. Свирьстрой-2 (№ 1) и ниже г. Лодейное Поле (№ 2) — там было распространено мелководье, удаленное от открытой воды на 30-40 км. Иногда эффекты флюидизации вызывают криогенные процессы [14]. Распространение деформаций в позднеголоценовых отложениях позволяет отказаться и от этого объяснения.
Процессы гидравлического растрескивания с образованием кластических даек в том числе и текстур затягивания, связаны чаще всего с хрупкими деформациями и отжиманием воды при недостаточном для ликвефакции поровом давлении (см., например, [28]). Тем не менее нептунические дайки, клинья и рвы, подобные описанным в разрезах № 1-4, могут напоминать морозобойные трещины и тиксотропные (ледяные) клинья перигля-циальных обстановок [12, 14, 15, 16]. Такому предположению, однако, противоречит ряд аргументов. Во-первых, выполаживание трещин в грубообломочных отложениях разрезов № 1 и № 2. Оно, скорее всего, связано с водонасыщенностью, и, следовательно, почти нулевым сопротивлением к сдвигу этих отложений в момент образования трещин. То есть, как и сейчас, в подошве грубообломочной части разреза по кровле ленточных глин разгружались грунтовые воды. Следовательно, трещины в этой части разреза развивались не в мерзлых грунтах. Во-вторых, в прибортовых частях трещин нет никаких признаков сжатия — например, бугров выпирания или запрокинутой в сторону от трещин складчатости. Напротив, их сопровождают ступенчатые сбросы, указывающие на растяжение, а не на распирающее действие жильных льдов. Кроме того, разрезы с нептуническими дайками венчают отложения максимума ладожской трансгрессии с возрастом около
3,0-2,8 тыс. л. н. Эти отложения или пассивно участвуют в деформациях, заполняя понижения в палеорельефе на месте выхода трещин на поверхность, или даже частично вовлечены в деформации над текстурами затягивания (разрез № 3). Возраст хрупких деформаций приходится на поздний голоцен, когда климатические условия исключали возможность распространения многолетнемерзлых пород, а сезонная мерзлота современного типа не вызывает сколько-нибудь заметных деформаций.
Нам не удалось получить статистически достоверного количества измерений простираний трещин и нешунических даек. Однако несомненно, что на протяжении более чем 40 км по прямой от пос. Свирьстрой-2 до устья р. Шоткуса они никак не зависят от ориентировки долины р. Свирь и простираются в двух основных направлениях: северо-восточном и северо-западном. Это позволяет отказаться и от предположения о связи их с боковым отпором на крутых высоких берегах Свири — в таком случае их ориентировки были бы субпараллельны речной долине.
Процессы гравитационного смещения на палеосклонах вызвали образование подводных оползней с пологим разрывами, переходящими в надвиги, на протяжении 8 км вдоль древнего побережья Ладоги — от урочища Кирпичный Завод до устья р. Шоткуса. Здесь подошва деформированной пачки имеет отметки подошвы от 5,5 до 7,0 м абс. высоты, то есть перепад высот составляет всего 2,5 м. Это значит, что сама по себе неустойчивость на палеосклонах могла вызвать оползания очень малого масштаба, тогда как они наблюдаются на протяжении многих километров в одной и той же стратиграфической позиции. Кроме того, оползание часто дистально переходит в пологие надвиги; это требует большой кинетической энергии оползня либо бокового толчка. На пологих склонах оползание начинается только после резкого уменьшения сопротивлению сдвигу в деформируемых отложениях [15]. Для масштабного развития подводно-оползневых явлений на почти ровном дне палеобассейна требуется действие некоего внешнего агента.
Деформации, вызванные различными ведущими процессами — ликвефакцией и/или флюидизацией, гидравлическим растрескиванием и подводно-оползневыми явлениями, приурочены к одному стратиграфическому уровню — подошве отложений ладожской трансгрессии и почти непрерывно наблюдаются на протяжении более 50 км - от пос. Свирьстрой-2 до устья р. Оять. В их развитии выделяется только две стадии. На первой из них образовались текстуры, связанные с ликвефакцией, флюидизацией и подводнооползневыми явлениями, а на второй — с гидравлическим растрескиванием. После исключения рассмотренных выше возможных «внутренних» спусковых механизмов, становится очевидно, что деформации были индуцированы «внешним» агентом, скорее всего — землетрясением. Двустадийность развития деформаций является весьма характерной для сейсмитов. После различных фаз ликвефакции осадки утрачивают способность к пластическим деформациям и афтершоки вызывают только отжимание остатков поровой воды с образованием кластических даек, секущих все остальные деформации, как в разрезах на реках Свирь и Оять или, например, в эоценовых отложениях Парижского бассейна [16, фиг. 11, с. 14]. При этом текстурный парагенез на р. Оять у дер. Чёгла следует, видимо, считать наиболее полным. Он обнаруживает почти полную идентичность типовым сейсмитам, например, в четвертичных осадках долины Рейна [16, фиг. 29, с. 25] с гомогенитами, пластическими интрузиями и песчаными вулканами, псевдонодулями и кластическими дайками.
По названию местностей, где распространены сейсмиты юго-восточного Приладо-жья, целесообразно ввести термин — «Свирско-Оятское палеосейсмическое событие». Широкое распространение вызванных им сейсмитов — на протяжении более 50 км - связано с исключительно благоприятными условиями для их возникновения. Здесь распространена обширная озерно-аллювиальная равнина, где на мелководье во время ладожской трансгрессии происходило накопление водонасыщенных осадков с контрастным гранулометрическим составом (например, песок/алеврит). Находки сейсмитов Свирско-Оятского
события следует ожидать и на других участках Ладожского побережья. Данные по хронологии, параметрам, источнику сейсмической энергии и палеоэкологическим последствиям этого события будут изложены в следующей части настоящей публикации.
Литература
1. Morner N.-A. Active faults and paleoseismicity in Fennoscandia, especially Sweden. Primary structures and secondary effects // Tectonophysics. 2004. Vol. 380.
2. Morner N.-A., Troften P. E., Sjoberg R., Grant D., Dawson S., Bronge C., Kvamsdal O., Siden A. Deglacial paleoseismicity in Sweden: the 9663 BP Iggesund event // Quaternary Science Reviews. Vol. 19. 2000.
3. Никонов А. А. Фенноскандия — недооцененная сейсмогенерирующая провинция / Геофизика XXI столетия: 2002 год / Сборник трудов Четвертых геофизических чтений имени В. В. Федынского. М., 2003.
4. Stewart I. S., Sauber J., Rose J. Glacio-seismotectonics: ice sheets, crustal deformation and seismicity // Quaternary Science Reviews. 2000. Vol. 19.
5. Лукашов А. Д. Геодинамика новейшего времени / Глубинное строение и сейсмичность Карельского региона и его обрамления / Под ред. Н. В. Шарова. Петрозаводск. 2004.
6. Никонов А. А., Зыков Д. С. Палеосейсмодеформации в Карелии / Глубинное строение и геодинамика Фенно-скандии, окраинных и внутриплатформенных транзитных зон / Мат. восьмой межд. конф. Петрозаводск, 2002
7. Никонов А. А., Мийдел А. М. Обнаружение сейсмогенных деформаций в послеледниковых отложениях на южном побережье Финского залива // Докл. РАН. 2003. т. 390, № 6.
8. Николаева С. Б. Сейсмогенные деформации в отложениях раннеголоценовой террасы р. Печенга (Кольский полуостров) // Докл. РАН. 2006. т. 406, № 1.
9. Никонов А. А., Русаков А. В., Коркка М. А., Спиридонова Е. А. Находка раннеголоценовой почвы на южном побережье Финского залива и ее палеогеографическая интерпретация // Докл. РАН. 2005. т. 403, № 1.
10. Верзилин Н. Н., Севастьянов Д. В. Следы голоценовых землетрясений в Приладожье // Докл. РАН. 2001, т. 381, № 2.
11. Никонов А. А., Белоусов Т. П., Денисова Е. А., Зыков Д. С., Сергеев А. П. Деформационные структуры в позднеледниковых отложениях на Карельском перешейке: морфология, кинематика, генезис / Тектоника Неогея: общие и региональные аспекты / Мат. XXXIV Тектонич. совещ. М., 2001. т. 2.
12. Obermeier S.F., Olson S.M., Green R.A. Field occurrences of liquefaction-induced features: a primer for engineering geologic analysis of paleoseismic shaking // Engineering Geology. 2005. N 76.
13. Mills P. C. Genesis and diagnostic value of soft-sediment deformation structures — a review // Sedimentary Geology. 1983. Vol. 35.
14. Moretti M. Soft-sediment deformation structures interpreted as seismites in middle — late Pleistocene Aeolian deposits (Apulian foreland, Southern Italy) // Sedimentary Geology. 2000. Vol. 135.
15. MorettiM., SabatoL. Recognition oftrigger mechanism fore sof-sediment deformation in the Pleistocene lacustrine deposits of the Sant'Arcangelo Basin (Southern Italy): Seismic shock vs. overloading // Sedimentary Geology. 2007. Vol. 196.
16. Montenat Ch., Barrier P., d'Estevou Ph. O., Hibsch Ch. Seismites: An attempt at critical analysis and classification // Sedimentary Geology. 2007. Vol. 196.
17. TuttleM. P., Dyer-WilliamsK., BarstowN. L. Paleoliquefaction study of the Clarendon-Linden fault system, western New York State // Tectonophysics. 2002. Vol. 353.
18. Galli P. New empirical relationships between magnitude and distance for liquefaction // Tectonophysics. 2000. Vol. 324.
19. Seilacher A. Fault-graded beds interpreted as seismites // Sedimentology. 1969. Vol. 13.
20. Rodriguez-PascuaM. A., Calvo J. P., De Vicente G., Gomez-GrasD. Soft-sediment deformation structures interpreted as seismites in lacustrine sediments of the Prebetic Zone, SE Spain, and their potential use as indicators of earthquake magnitudes during the Late Miocene // Sedimentary Geology. 2000. Vol. 135.
21. Шитов М. В. Голоценовые трансгрессии Ладожского озера / Автореф. канд. дисс. СПб, 2007.
22. Марков К. К. Послеледниковая история юго-восточного побережья Ладожского озера // Вопросы географии. 1949. Вып. 12.
23. Лисицына Г. Н. Вопросы палеогеографии неолита районов северо-запада европейской части СССР / Гурина Н. Н. Древняя история северо-запада Европейской части СССР. Приложение 3. М.-Л., 1961.
24. Демидов И. Н. О максимальной стадии развития Онежского приледникового озера, изменениях его уровня и гляциоизостатическом поднятии побережий в позднеледниковье // Геология и полезные ископаемые Карелии. 2006. № 9.
25. Малаховский Д. Б., Арсланов Х. А., Гей Н. А., Джиноридзе Р. Н., Козырева М. Г. Новые данные по голоценовой истории Ладожского озера / Эволюция природных обстановок и современное состояние геосистемы Ладожского озера / Под ред. Н. Н. Давыдовой и Б. И. Кошечкина. СПб, 1993.
26. История Ладожского, Онежского, Псково-Чудского озер, Байкала и Ханки / Под ред. Д. Д. Квасова, Г. Г. Мартинсона, А. В. Раукаса. Л., 1989.
27. КошечкинБ. И., ЭкманИ. М. Голоценовые трансгрессии Ладожского озера // Эволюция природных обстановок и современное состояние геосистемы Ладожского озера / Под ред. Н. Н. Давыдовой, Б. И. Кошечкина. СПб., 1993.
28. Neuwerth R., Suter F., Guzman C., Corin G. Soft-sediment deformation in tectonically active area: The Plio-Pleistocene Zarzal Formation in the Cauca Valley (Western Columbia) // Sedimentary Geology. 2006. Vol. 186.
29. Земляков Б. Ф. Негежемская неолитическая стоянка // Тр. Комиссии по изучению четвертичного периода. Л., 1932. Вып. II.
30. Moretti M., Alfaro P., Caselles O., Canas J. A. Modeling seismites with a digital shaking table // Tectonophysics. 1999. Vol. 304.
31. Шрок Р. Последовательность в свитах слоистых пород. М., 1950.
32. Takahama N., Otsuka Y., Brahmantyo B. A new phenomenon in ancient liquefaction — the draw-in process, its final stage // Sedimentary Geology. 2000. Vol. 135.
