СОДЕРЖАНИЕ

Особенности четвертичной геологии Особенности четвертичного покрова Полезные ископаемые, связанные с четвертичными отложениями О нижней границе четвертичной системы Специальные Советские и международные научные организации, возглавляющие изучение четвертичных отложений Крупные Российские ученые четвертичники Роль климата в формировании четвертичных отложений Климат и палеогеография четвертичного периода Влияние новейших тектонических движений на геологическое строение и состав четвертичных отложений Генетические типы континентальных четвертичных отложений Литолого-стратиграфический метод расчленения четвертичных отложений Палеонтологические методы расчленения четвертичных отложений Археологический метод расчленения четвертичных отложений Методы определения абсолютного возраста отложений Палеоботанические методы Ископаемые почвы и расчленение по ним отложений Четвертичные отложения СССР Северо-Запад европейской части Северо-Восток европейской части Поволжье и Заволжье бассейны Дона, Днепра, Днестра Крым, Восточные Карпаты, Кавказ Кавказ, Закавказье, Предкавказье низменная средняя Азия, Туранская низменность, плато Устюрт казахстанский мелкопесочник горная Средняя Азия Западно-Сибирская равнина Урал и Новая Земля Средне-Сибирское плоскогорье Восточная Сибирь

3 4 6 10 12 13 14 17 18 20 36 44 54 56 61 64 66 66 66 67 67 68 68 69 69 70 70 70 71 72

ОСОБЕННОСТИ ЧЕТВЕРТИЧНОЙ ГЕОЛОГИИ

Четвертичная геология изучает четвертичные отложения суши и мopского дна. При этом исследуется: 1)состав отложений, 2)возраст отложений, 3)генетические типы отложений (пространственное размещение различных генетических типов) и 4) полезные ископаемые четвертичных отложений.

Содержание курса. Изучение четвертичной геологии распадается на два крупных раздела:

I - общая характеристика четвертичной (антропогеновой) системы (периода). Здесь рассматривается ряд вопросов. 1) история науки, 2) задачи четвертичной геологии, 3) полезные ископаемые, 4) генетические типы четвертичных отложений, 5) методы стратиграфического расчленения их и др.

II - peгиональный обзор (строение четвертичного покрова СССР по ре­гионам)

Четвертичная геология подобно геоморфологии имеет ряд направлений, по которым ведутся исследования специалистов. Одни из них изучают литологию, другие - стратиграфию, третьи - полезные ископаемые. Имеются и другие направления, о которых будет сказано в следующих лекциях.

К четвертичной геологии ближе всего примыкают такие науки как неотектоника и геоморфология, инженерная геология, учение о фациях, геология россыпей. На их основе удается познать формирование четвертичных отложений в динамике (в развитии).

Новейший период в истории земной коры известен под названием четвертичного (четвертичной системы). Это название официальное. Оно принято Международным геологическим конгрессом, который состоялся в 1888 г. в Болонье (Италия). Есть и неофициальные названия (в строгом понимании это­го термина). Так многие ученые называют четвертичный период "антропо­генном" (антропогеновый период) на том основании, что в начале этого пе­риода появился человек. Термин предложен в 1922 году А.П. Павловым. За рубежом преимущественно распространено название "плейстоцен" - синоним названия ледникового периода.

На II Международной конференции по изучению четвертичного периода (1932) было принято четырехчленное деление четвертичных отложений: древ­ние (Q₁),средние (Q₂), новые (Q₃) и новейшие (Q₄). Первые три подразделения отнесены к плейстоцену, а последнее - к голоцену. За нижнюю границу плей­стоцена было рекомендовано считать верхнюю границу древнейшего гюнцского оледенения, однако не все ученые придерживаются этой схемы.

Продолжительность плейстоцена определяется в зависимости от того, где проводится его нижняя граница. Одни исследователи проводят ее по кровле виллафранкского яруса. Тогда длительность плейстоцена устанавливается в 600 - 800 тыс. лет. В том случае, если граница проводится по подошве этого яруса, длительность периода возрастает до 3,5 млн. лет. Мнения по этому вопросу расходятся, но все больше и больше ученых склоняются в пользу понижения этой границы, т.е. увеличения возраста четвертичного периода.

Под названием "голоцен" большинство исследователей понимает ледниковую или современную эпоху. В разных странах начало голоцена относят ко времени примерно от 10000 до 14000 лет. М.И.Нейштадт (1957) отсчет голоцена ведет с начала образования наиболее древних отложений со­временных болот и озер центральной территории Европейской России, непрерывно развивающихся до настоящего времени.

В Северной Европе климат в голоцене неоднократно изменялся. Он был теплыми сухим (бореальный), теплым и влажным (атлантическое время), про­хладным и влажным (субатлантическое время) и т.д. В зависимости (главным образом) от смены климата ведется подразделение голоцена, в голоцене образовались поймы рек. Для четвертичного периода и отложений характерен ряд особенностей.

Особенности четвертичного покрова

Первая отличительная черта (особенность) - это небольшой возраст четвертичных отложений. Многие считают, что возраст четвертичной системы равен 0,6 - 0,8 млн. лет. Есть и другие точки зрения. Все же другие геологические системы, как известно, имеют возраст около 50 млн лет каждая.

Вторая отличительная черта - это особенность структуры и текстуры четвертичных отложений. Как известно, для других геологических систем рыхлость и несцементированность пород является исключением. Таким ис­ключением можно считать кембрийскую глину в Прибалтике (под Ленин­градом), которая представляет собой неуплотненное образование. Как исключение рыхлые отложения иногда также находят в силурийских, девонских, каменноугольных и пермских системах. В мезозойских палеоген-неогеновых отложениях рыхлые породы имеют уже широкое распространение. В четвертичных же отложениях рыхлые породы развиты повсеместно. Сцементированные породы в четвертичных отложениях встречаются довольно редко и потому являются исключением (например, можно указать на некоторые четвертичные конгломераты Средней Азии, они за счет цементации создают специфические формы выветривания - грибовидные скалы, замки, столы).

Третья отличительная черта - это сплошной покров (рубашка планеты Земля) и малые мощности четвертичных отложений. Четвертичные отложения создают сплошной покров на поверхности Земли (на суше и в океане). Редкими исключениями являются отвесные скалы, но и здесь идет образование коры выветривания очень малой мощности (мм/ г).

Малые мощности четвертичных отложений заметно отличают отложе­ния этой системы от других геологических систем. Наибольшие мощности четвертичных отложений составляют сотни метров. Они встречаются в меж­горных котловинах и на опускающихся низменностях. Обычно же мощность четвертичных отложений колеблется от нескольких метров до десятков метров.

Четвертая отличительная черта - подвижность отложений четвертичной системы. Движутся на горных ледниках морены (моренные отложения), пере­мещаются пески в пустынях (эоловые отложения), перемываются от истока к устью аллювиальные отложения, смещаются по склону коллювиальные и солифлюкционные отложения, меняют свое местопребывания в береговой зоне морей и озер обломки пород разной величины, представляющие собой озерно-морские отложения.

Пятая отличительная черта - это континентальность отложений. Все, что нам известно о четвертичных отложениях - это прежде всего континенталь­ные образования. Правда, сейчас ведутся большие работы по изучению мор­ских осадков, однако это все же не идет ни в какое сравнение с изучением осадков континента. Морские отложения, распространенные на суше, известны в Балтийско-Беломорской низменности, к северо-востоку от Каспийского моря и в Таймырской депрессии на Севере Западной Сибири. Древние же отложения (древнее четвертичных), как правило представлены не континентальными, а морскими отложениями.

Шестая отличительная черта - это относительно слабая измененность фауны и флоры на протяжении четвертичного периода. Поэтому данные о флоре и фауне не всегда можно с успехом использовать для расчленения четвертичных отложений. Причина слабой изменчивости флоры и фауны (ее малых различий между отдельными отрезками четвертичного периода) со­стоит прежде всего в малой длительности четвертичного периода. В то же время, установлено значительное изменение фауны и флоры за четвертичный период по сравнению с дочетвертичным органическим миром (с палеогеном и неогеном). К моменту начала четвертичного периода исчезают многие ви­ды неогеновой флоры и фауны, появляются новые виды. Изменяется видовой состав флоры.

Возникают новые роды и виды животных, которые приспосабливаются к холодному и умеренному климату. Сильное изменение на границе системы, но незначительное внутри ее.

В четвертичных отложениях заметные различия фауны и флоры отме­чаются лишь при сравнении ледниковых и межледниковых отрезков времени. Поэтому ледниковья и межледниковья хорошо отделяются, (стратифицируются) по растительным остаткам, заключенным в четвертичных отложениях. Обо­собление же одних ледниковых от других ледниковых или одних межледни­ковых от других межледниковых отложений разного возраста затруднено.

Седьмая отличительная черта - слабая фациальная выдержанность (боль­шая изменчивость) четвертичных отложений. Отсюда создается трудность со­поставления и стратиграфического расчленения отложений. В связи с этим четвертичные отложения являются, пожалуй, самым трудным объектом для исследований. На это обращал внимание в свое время В.А.Обручев.

Большая невыдержанность отложений приводит к тому, что при разведке россыпных месторождений (золота, олова) горные выработки задают через 20-25 м или еще чаще (это делают иногда и при разведке стройматериалов), инженерно-геологических изысканиях. В лабораторных исследованиях в связи с измен­чивостью и сложностью состава четвертичных осадков приходится применять широкий комплекс методов (химических, минералогических, петрографических, гранулометрических и др.).

Восьмая отличительная черта - повторные оледенения суши и полярных бассейнов, сменявшихся межледниковыми условиями. Ледниковые и межлед­никовые эпохи развития земной поверхности существенно различаются: кли­матическими условиями, генетическими типами отложений и их литологическим составом, формами ледникового и водно-ледникового рельефа, развитием растительного и животного мира.

Таким образом, для антропогена характерны оледенения. Однако, они существовали и ранее, и явление это представляет собой закономерный про­цесс. Рассмотрим кратко предысторию четвертичного периода. В настоящее время установлено несколько холодных (ледниковых) периодов. Первый от­носится к началу протерозоя что установлено при изучении горных пород в Антарктиде, Гренландии, Сев. Америке, Австралии, а также менее достоверно в Индии, Юж.Америке. На территории США это мощные (160-м) ледниковые отложения (тиллиты).

Холодным периодом отличается верхний карбон - начало перми. В это время в Юж. Америке, Юж. Африке, Индии, Вост. Австралии существовало покровное оледенение. Доказательство - наличие моренных отложений.

По данным Р.Флинта (1957) в период четвертичных оледенений в се­верном и южном полушариях ледники занимали территорию, которая в три раза превышала площадь их современного распространения. Огромные ледни­ки и ледяные покровы то расширялись на суше и в океане, то сокращались или полностью исчезали. Их динамика отражала (влияла) на все важнейшие природные процессы, которые происходили на планете: 1) колебание тем­ператур и влажности воздуха, 2) гидротермический режим поверхности Земли, 3) изменение температур в океанической гидросфере, 4) колебанием уровня снеговой границы. Кроме того, происходило 5) поднятие и опускание уровня моря, 6) изменение режима рек и озер, 7) растительного и животного мира, 8) условий литогенеза, 9) почвообразования и др.

Девятая отличительная черта - перемещение границ ландшафтных зон (зональные климатические режимы): гляциальный (ледниковый), перигляциальный (типа климата области вечной мерзлоты), плювиальный (типа климата влажных умеренных зон), ксеротермический (засушливый), субтропический и тропический влажный.

За пределами ледниковых покровов происходили значительные измене­ния в зональных ландшафтах, перемещались их границы. В экваториально-тропической зоне границы зон изменялись слабо:

• в зонах субтропических пус­тынь и сухих степей наблюдалась смена плювиального (в период оледенения) и ксеротермического (в период межледниковья) режимов и растительных ландшафтов;

• в перигляциальной зоне, расположенной близко к краю ледни­ков чередование холодно-кустарниковых и умеренно-холодных таежно-лесных ландшафтов.

Десятая отличительная черта - на протяжении четвертичного времени происходит развитие человека от питекантропа до современного.

Таким образом, главными факторами и закономерностями развития палеогеографических обстановок в течение четвертичного периода необходимо признать следующее:

1. Направленное изменение климата, его похолодание, на­чавшееся еще задолго до четвертичного периода. В это время все природные процессы медленно перестраивались для перехода в качественно новую -ледниковую обстановку.

2. Неотектоническое преобразование рельефа: поднятие гор, поднятие и опускание дна морей и океанов, изменение береговой линии и, соответственно, взаимоотношение площадей моря и суши.

3. Оледенение на границе неогена и плейстоцена рассматривается как главный результат совокупного влияния тектонических поднятий, изменения теплового режима (солнце) и влажности атмосферы планеты. На протяжении четвертичного периода чередование ледниковий и межледниковий происходило вследствие ритмических изменений в палеогеографической обстановке.

4. Синхронность изменений в глобальном масштабе и мегахронность в отдельных регионах происходили в зависимости от палеогеографических особенностей (например, колебание уровня Мирового океана, уровня Каспия).

5. Господство медленных эволюционных процессов при наложении и совмещении с ними быстрых (катастрофических) процессов.

6. Оледенения вызвали сильное понижение уровня моря и осушение обширных мелководных шельфов (например, Северный Ледовитый океан) .

7. Миграция и эволюция флоры и фауны, изменение их ареалов, вымирание более древних видов и появление новых, приспособленных к иным палеогеографическим условиям.