Поверхности выравнивания и геоморфологические циклы Поволжья

Формирование ярусов рельефа и поверхностей выравнивания. Процессы эрозии и аккумуляции предакчагыльского эрозионного цикла отразились не только в строении осадочных толщ, но и в рельефе. С данным эрозионным циклом исследователи связывали (Обедиентова, 1957a, 1962б) формирование ярусов рельефа Поволжья, описанных здесь многими учеными (Мазарович, 1932; Пиотровский, 1945; Синцов, 1885; Горелов, 1957, 1959; Дедков, 1953, 1955; Дедков и Дуглав, 1956; Мещеряков, 1959).

В пределах восточной половины Приволжской возвышенности и в Высоком Заволжье, окаймляющих с запада и с востока пониженную зону Низкого Поволжья, выделяют три крупных яруса рельефа, или поверхности выравнивания. Из этих двух названий более подходящим к выровненным уровням Поволжья является первое. Поверхности срезают различные стратиграфические и литологические горизонты, не подчиняясь структурным условиям территории. От поверхностей, развитых в других частях Русской равнины, уровни, окружающие долину Средней Волги, отличаются наличием четко выраженных уступов, или поверхностей размыва, что для полигенетических поверхностей, сформированных в условиях гумидного климата, является совсем не обязательным (Мещеряков, 1965).

Первоначально термин «поверхности выравнивания», введенный В. А. Варсанофьевой, включал представление о выравнивании ранее расчлененных поверхностей. Ю. А. Мещеряков (1959) расширил это понятие, включив в полигенетический ряд также первичные, не прошедшие стадию дифференциации, нерасчлененные аккумулятивные равнины. На наш взгляд, более правильно, опуская термин «выравнивание», полигенетические уровни называть просто поверхностями.

Уровни рельефа Поволжья по характеру образования являются полигенетическими поверхностями. В пределах каждого уровня смена денудационных участков одновозрастными им аккумулятивными происходит с севера на юг. В этом направлении регрессировали, постепенно сокращаясь, мезозойские и палеогеновые моря. Денудационные и аккумулятивные поверхности связаны постепенным переходом, образуя гипсометрически единый полигенетический уровень. Ярусный характер рельефу Поволжья придают уступы, вытянутые параллельно Волге в меридиональном направлении. Ступенчатость характерна для восточного склона Приволжской и западного склона Бугульминско-Белебеевской возвышенностей. Ступени, или ярусы рельефа Поволжья снижаются к Волге, точнее, к бывшему здесь заливу акчагыльского моря. За пределами распространения акчагыльской трансгрессии ярусность рельефа не характерна для восточной половины Русской равнины (как показано на рис. 16).

Подобные ярусы, или ступени рельефа, разделенные уступами или склонами повышенной крутизны до 75–100 м высоты, характерны и для дочетвертичной поверхности Прибалтики. По данным Б. Н. Можаева (1961), они выработаны в породах различного состава и возраста и являются поверхностями выравнивания. Эти поверхности, как и в Поволжье, секут вкрест разновозрастные поверхностные геологические напластования. Но в Прибалтике не известны коррелятные поверхностям отложения. Поэтому при однотипности амплитуды высот синхронизация уровней Поволжья и Прибалтики преждевременна.

Абразионно-денудационная ярусность и геоморфологические уровни. На восточном склоне Приволжской возвышенности и на левом коренном берегу Волги выровненные участки ярусов рельефа имеют выдержанную высоту: нижний 140–180 м, средний 200–240 м, верхний 280–310 м.

Нижний уровень большинством исследователей считается абразионной площадкой акчагыльского моря. В самом деле, на правобережье Волги он срезает разновозрастные геологические горизонты. В районе сел Воскресенского и Березняки (ниже г. Вольска) этот уровень имеет на поверхности галечники местных пород морской окатанности, что подтверждает его абразионное происхождение на Саратовском участке. Южнее уровень переходит в аккумулятивную равнину. В виде прибрежной морской площадки она прослежена С. К. Гореловым (1959) и Ю. А. Мещеряковым (1960) в пределах Ергеней. Поверхность нижнего яруса наклонена в сторону речных долин и сильно расчленена современными речками и балками. Особенно сильно размыт уровень в Ульяновском Поволжье, что и послужило А. П. Дедкову (1953) основанием считать его денудационным. Таким образом, нижний ярус рельефа Поволжья является полигенетической поверхностью.

Следы абразии четко сохранились лишь в Саратовском правобережье в виде упомянутых галечников, резко выраженного уступа в тыловой части и осложняющих его огромных висячих цирков («венцов»), образованных оползнями в надводной части берега акчагыльского моря. Следы морской аккумуляции поверхность нижнего яруса сохранила в Заволжье, где она выклинивается в виде террасовидных абрадированных уровней в склоны речных долин (как показано на рис. 17). Преобладание на правом берегу абразионных участков, а на левом — аккумулятивных является свидетельством того, что на западе береговая линия акчагыльского моря была менее изрезана и подвергалась интенсивной абразии, в узких же эстуариях левобережья преобладала аккумуляция, абразионные процессы были ослаблены. Нижний ярус приурочен к зоне распространения морских отложений.

От более высокого среднего яруса нижний отделяется высоким уступом, достигающим на Саратовском участке 60–100 м. В условиях погружения берегов акчагыльского моря формировался, подобно современному Южному берегу Крыма, крутой подводный склон. Надводную его часть осложняли оползневые процессы. Последующие поднятия привели к осушению склона и образованию у его подножья абразионной площадки. Следовательно, формирование абразионных участков нижнего уровня относится к регрессивной фазе акчагыльского моря.

Средний ярус формировался в течение всего предакчагыльского эрозионного цикла. Он несет следы глубоко врезанных доакчагыльских долин, выполненных аллювиально-делювиальными (речными и балочными) верхнеплиоценовыми отложениями. Эти аккумулятивные участки составляют единый уровень с денудационной равниной. Средний ярус рельефа является поверхностью выравнивания в прямом смысле слова. Степень современного расчленения поверхности различна, водораздельные же части имеют близкие абсолютные высоты, различающиеся на 10–30 м. В течение предакчагыльского эрозионного цикла произошло вначале расчленение, а затем выравнивание средней поверхности путем денудации склонов и аккумуляции делювиально-аллювиальных отложений. Закончилось выравнивание в период максимального развития акчагыльской трансгрессии. Время выравнивания мы считаем возрастом поверхности, поэтому она и названа нами (Обедиентова, 1962б) акчагыльской.

Склон между средним и верхним ярусами рельефа выработан вершинами речек и балок, размывавших исходную палеогеновую поверхность. Перерыв эрозионного цикла в период ингрессии акчагыльского моря привел к консервации склона. При отсутствии современных эрозионных форм зона уступа сохранила следы вершинной эрозии, что придает ей фестончатое строение и свидетельствует о реликтовом происхождении. Зона уступа от верхней поверхности к средней имеет меньшую крутизну, чем от средней к нижней. Время выработки уступа от верхней поверхности к средней, как и формирование других элементов ярусного ступенчатого рельефа, относится к одному, доакчагыльскому, эрозионному циклу. Об этом свидетельствует плановое совпадение распространения погребенных доакчагыльских речных долин (как показано на рис. 17) и выровненных ярусов рельефа Поволжья, а также однотипность последних в Высоком Заволжье и на Приволжской возвышенности.

Рис. 16. Ярусы рельефа Поволжья 1 — нижний абразионный ярус, наклоненный к Волге, срезанный современным оползнем; 2 — склон между средним и нижним ярусом со следами древних оползневых цирков; 3 — средний денудационный выровненный ярус; 4 — верхний ярус — останцовые холмы, остатки палеогеновой поверхности.

Поверхность, составляющая верхний ярус рельефа Поволжья, не была затронута размывами предакчагыльских рек, т. е. является остаточной. Она была сформирована в течение палеогенового эрозионного цикла и выровнена в период трансгрессии палеогеновых морей. В Казанско-Ульяновской части Поволжья она является денудационной, выработана в породах перми и мезозоя, южнее сливается с аккумулятивной, морской палеогеновой поверхностью.

Рис. 17. Геолого-геоморфологический профиль Приволжской возвышенности и Заволжья на широте г. Хвалынска Ярусы рельефа: 1 — В — верхний, C — средний, H — нижний; 2 — кинельско-акчагыльские отложения; 3 — акчагыльские и апшеронские отложения (нерасчлененные); 4 — сыртовые отложения; 5 — аллювий четвертичных волжских террас; 6 — стратиграфические границы. Структуры: I — Ульяновско-Саратовский прогиб; II — Хвалынский вал; III — восточный борт Жигулевско-Пугачевского свода; IV — Узени-Иргизская мульда; V — Общий Сырт; VI — Заволжский прогиб.

Строение аккумулятивной толщи, коррелятной плиоценовой денудационной и абразионной поверхностям, сложно. В зоне ингрессии морские отложения покоятся на мощной толще континентальных, так называемых кинельских отложений. Отсутствие следов размыва и нередко переслаивание континентальных и морских отложений (Востряков, 1955) свидетельствуют о последовательности процесса их накопления. Поэтому нельзя говорить, что средняя поверхность привязана к поверхности кинельской толщи, а нижняя абразионная — к акчагыльской. Обе поверхности сформированы в течение одного длительного предакчагыльского цикла. Только абразионная поверхность возникла в течение более короткого отрезка этого цикла, в период регрессии акчагыльского моря. Средняя же, которую лишь и можно назвать поверхностью выравнивания, образовывалась в течение всего эрозионного цикла.

Ступени, или ярусы рельефа Приволжской возвышенности секут как денудационный, так и аккумулятивный участки полигенетических поверхностей, сформированные в течение палеогенового эрозионного цикла. Регрессия палеогеновых морей происходила в южном направлении. С севера на юг уменьшается возраст аккумулятивной части палеогеновой поверхности. Ярусы рельефа, сформированные в течение предакчагыльского эрозионного цикла, ступенями опускаются к востоку и выработаны как в денудационной, так и в аккумулятивной части палеогеновой поверхности. Коррелятная абразионному и денудационному ярусам аккумулятивная толща заполняет участок палеодолины Волги, приуроченный к Заволжскому прогибу, превратившемуся к концу цикла в морской эстуарий.

Продукты сноса и первый этап эрозионного цикла выносились через долину Волги в приемный бассейн в районе южной ванны Каспия. Во второй этап цикла, ознаменовавшийся погружением Заволжского прогиба и Прикаспийской синеклизы, произошло заполнение русел рек. Реки, расчленяющие поверхность среднего денудационного яруса, впадали в залив акчагыльского моря, образовавшийся в зоне Заволжского прогиба. Интенсивные тектонические поднятия в зоне последнего привели к расчленению рельефа, а последовавшее затем погружение — к его выравниванию в пределах среднего яруса. Абразия придала склонам акчагыльского залива ступенчатый, ярусный характер. Ярусность рельефа присуща лишь зоне, прилегающей к Заволжскому прогибу. В западной части Приволжской возвышенности, за пределами распространения морских акчагыльских отложений, в бассейне Дона ступенчатость рельефа не выражена. Высоты нарастают от долин к водоразделам постепенно, региональные уступы отсутствуют.

Четвертичные циклы и хвалынский уровень Средней Волги. В зоне, прилегающей к Заволжскому прогибу, в аналогичных условиях проходило формирование рельефа в хвалынском веке. В волжском морском заливе в течение ранне-четвертичного (предхвалынского) цикла развития рельефа была сформирована осадочная толща, содержащая аллювиальные, озерные и морские отложения (Обедиентова, 1962в, 1964). Произошло выравнивание рельефа небольших прибрежных участков (как показано на рис. 18).

Денудационный уровень высотой 70–90 м, формирование которого связано с предхвалынским эрозионным циклом, был впервые установлен в Жигулях. Инструментальные профили позволили выявить выровненную поверхность на абсолютной высоте 80–90 м, выработанную на крутых горных склонах и в тальвегах древних долин Жигулей (Обедиентова, 1953a). Ниже этой поверхности крутые вогнутые горные склоны сохранили остатки аллювиального песка, выше ее, на высоте около 100 м, широко распространены скалы. Выше скалистых участков склоны приобретают выпуклый характер.

На правобережье Волги уровень 80–90 м широко распространен в зоне, окружающей бывший залив хвалынского моря. Выше Жигулей он приурочен к хвалынским бухтам, ниже — к абразионной площадке хвалынского моря. На уровне 80 м стоит значительная часть г. Саратова. Кольцо этой денудационной поверхности окружает с. Золотое, где по р. Золотовке вскрыты классические разрезы хвалынских отложений. Наблюдается он и на левобережье Волги. Принципиально образование этого уровня ничем не отличается от формирования денудационной поверхности акчагыльского возраста. Уровень был зоной, в которой развивались денудационные процессы в предхвалынское время. В период трансгрессии произошло выравнивание зоны денудации. Среди ярусов рельефа восточной части Приволжской возвышенности хвалынская денудационная равнина составляет самую низкую ступень. Существование ее отмечено было М. В. Пиотровским (1945), описано затем нами (Обедиентова, 1962в).

Выравнивание денудационной хвалынской поверхности закончилось в период максимального стояния уровня хвалынского моря. В регрессивную фазу последнего формировалась аккумулятивно-абразионная терраса, которую принято считать хвалынской террасой Волги. Сохранившиеся на ее поверхности морские отложения скорее говорят о ее абразионном, а не речном происхождении. Среди уровней или ярусов рельефа хвалынского века она является нижним ярусом, составляя с уровнем 80–90 м комплекс денудационных и абразионных равнин, сформированных в зоне воздействия на развитие рельефа волжского залива хвалынского моря.

Рис. 18. Схема полигенетических уровней в долине Средней Волги Уровни (ярусы): 1 — аккумулятивные; 2 — абразионные; 3 — денудационные; коррелятные отложения: 4 — аллювиальные; 5 — озерные и лиманные; 6 — морские; 7 — линии одновозрастных уровней: а — абразионные, б — денудационные.

Таким образом, в Нижнем Поволжье ранне-среднечетвертичный цикл по характеру отражения в рельефе и площади развития занимает равное место среди геоморфологических циклов новейшего (геоморфологического) этапа развития земной поверхности.

Закономерности эрозионно-денудационного выравнивания суши. Развитие рельефа в Среднем Поволжье происходило при резкой смене знака движений. Погружение под уровень моря значительного участка бассейна Волги в акчагыльском и хвалынском веках обусловило однотипность процессов планации, действующих над единым базисом эрозии. Связь образования ярусов рельефа с цикличностью эрозионных процессов позволила установить возраст и генезис отдельных поверхностей.

Ведущая роль в процессе выравнивания принадлежит экзогенным процессам. Эндогенные силы определяют лишь направление и интенсивность рельефообразующих процессов денудации и аккумуляции. Происходит ли при этом расчленение или выравнивание — зависит от того, выносятся ли продукты разрушения или остаются на месте. Интенсивность выноса зависит от тектонического режима как в районе разрушения, так и в области седиментации. Равновесие двух сил — внешних и внутренних — обусловливает консервацию существующего к этому моменту рельефа. При этом могут быть законсервированы как расчлененные, так и выровненные поверхности, в том числе и поверхности выравнивания. Таким образом, признавая за экзогенными силами основную роль в выравнивании, нельзя говорить об их автономности в этом процессе. Выравнивание возможно лишь в том случае, если область денудации будет втянута в процесс погружения. Вторым условием является приближение местных базисов эрозии к общему. Без последнего условия денудация приведет к уменьшению энергии рельефа, но приближения междуречий к уровненной поверхности не произойдет. Лишь в зоне слияния местных базисов эрозии с общим наблюдается выравнивание до определенного уровня.

Расчленение рельефа происходит или при общем поднятии территории, или при погружении в области приемного бассейна. Выравнивание рельефа возможно лишь при погружении (как показано на рис. 19). При стабильном положении суши и сохранении значительной крутизны русел повышение уровня приемного бассейна не может вызвать глубокую ингрессию моря в речные долины. Глубокое вторжение моря возможно лишь в том случае, если трансгрессии предшествуют выполаживание русел, общее выравнивание рельефа.

Рис. 19. Схема зависимости процессов выравнивания от направления тектонических движений и положения общего базиса эрозии а — первоначальное положение; б — в условиях поднятия; в — в условиях погружения. 1 — уровень приемного бассейна; 2 — продольный профиль реки и водораздельных пространств до изменения знака движений; 3 — то же, в условиях поднятия области бассейна реки; 4 — то же, в условиях погружения области бассейна реки; 5 — направление движений.

В самом деле, развитие склонов происходит над местным базисом эрозии. Поэтому, естественно, водоразделы к верховью реки повышаются. При погружении бассейна реки происходит заполнение русел продуктами сноса, заканчивающееся сменой речных условий озерными, а затем иногда — морскими.

Выполаживание русел и последующая ингрессия моря приводят к тому, что устья притоков основной реки оказываются на одном гипсометрическом уровне, местные базисы приравниваются к общему. Развитие склонов происходит над единым базисом эрозии. Поэтому водоразделы снижаются до общего, единого уровня, происходит выравнивание. За пределами зоны погружения выравнивания не происходит. Там сохраняются местные базисы эрозии.

Верховья реки, если они не вовлечены в зону погружения, сохраняют ту же тенденцию развития, что и до трансгрессии. В этом случае процесс выравнивания не захватит верховий реки. В стабильной области на отдельных участках может уменьшиться энергия рельефа, возникнуть процесс пенепленизации. Но водоразделы сохранят разнообразные высоты. Развитие рельефа подчиняется не новому положению нулевой точки базиса эрозии, как это утверждает Д. В. Борисевич (1954), а происходит над местными базисами эрозии. Лишь часть территории бассейна реки, вовлеченная в погружение, развивается над общим, единым базисом эрозии, что и приводит к снижению водоразделов до единого уровня. Отсюда очевидна огромная роль рек в процессе выравнивания. По-видимому, все области четко выраженных поверхностей выравнивания приурочены к речным системам, имеющим общий базис эрозии. Сказанное относится как к погребенным, так и к существующим речным системам. В Поволжье ярусы рельефа развиты в бассейнах Волги и Урала, имевших общий базис эрозии. Приуроченность ярусов рельефа Среднего Урала к определенным речным системам отмечена И. П. Герасимовым (1948). Ведущую роль эрозионных процессов в выравнивании рельефа горных стран признает Д. А. Лилиенберг (1958), отмечая приуроченность выровненных поверхностей к определенной зоне, связанной с изменением в положении общего базиса эрозии.

Каждому эрозионному циклу соответствует комплекс полигенетических поверхностей, одна из которых является денудационной и может сформироваться в процессе выравнивания. Полигенетический комплекс поверхностей может включать и аккумулятивные (аллювиальные, дельтовые, морские), и абразионные участки. Однако этот комплекс не всегда, вернее лишь в порядке исключения, а не правила, составляет единую уровненную поверхность. Единый уровень возникает в пределах денудационных равнин путем сближения высот денудационных и аккумулятивных участков. Нам кажется, что не исключая понятия «полигенетическая поверхность», название «поверхность выравнивания» лучше сохранить лишь для денудационных равнин, ранее расчлененных, а затем выровненных.

Очевидно, нельзя проводить знак равенства между понятиями «полигенетические поверхности» и «поверхности выравнивания». В самом деле, термин «выровненные» не подходит к первичной аккумулятивной морской или аллювиальной равнине. Являясь базисом денудации, она представляет собой наиболее низкую ступень полигенетического ряда поверхностей. Сближение разновысотных уровней возможно лишь в случае погружения денудационного звена или отдельного его участка.

Точка зрения на происхождение ярусов рельефа Поволжья, высказанная нами (Обедиентова, 1962), принята при составлении карты поверхностей выравнивания СССР. С. К. Горелов, Н. В. Дренов, Ю. А. Мещеряков и другие исследователи (1970) выделяют древние денудационные поверхности домезозойского и мезозойского возраста и геоморфологические уровни, или ярусы, рельефа кайнозойского возраста.

Определение возраста денудационной выровненной поверхности должно опираться на коррелятную аккумулятивную поверхность. Время формирования поверхности выравнивания определяется временем, прошедшим от начала эрозионного цикла до его конца. Время наибольшей планации, относящейся к концу цикла, собственно и является возрастом поверхности выравнивания. Подобно этому определяется и возраст речных террас: временем аккумуляции верхнего слоя аллювия. Соотношение денудационных и аккумулятивных участков разного возраста очевидно из схематического профиля (как показано на рис. 18). Здесь каждому уровню соответствует по возрасту коррелятная аккумулятивная толща. Аккумуляция ее приурочена к речным руслам, заполнение которых закончилось отложением морских осадков. Над аккумулятивной поверхностью возвышаются абразионный, а затем денудационный уровень.

Итак, формирование и распространение поверхностей выравнивания связано с существованием однотипного тектонического режима крупных регионов. Однако процессы планации обусловлены эрозионно-аккумулятивной деятельностью рек, заложение и формирование которых подчинено этим крупным регионам. Крутизна русел и положение местных базисов эрозии определяют формирование склонов и процесс выноса или аккумуляции продуктов их разрушения и в конечном итоге определяют формирование резко расчлененных и выровненных поверхностей.

Поверхности выравнивания, сопряженные с абразионными и аккумулятивными коррелятными поверхностями, являются наиболее ярким выражением цикличности геоморфологических процессов. Всюду, где в условиях умеренного влажного климата зафиксированы поверхности выравнивания, они являются членами полигенетического ряда и сформированы в течение эрозионного цикла, начавшегося врезом и закончившегося погребающей аккумуляцией. Последующие движения в отдельных случаях могут поднять комплекс поверхностей на более высокий уровень, как это случилось в Поволжье и происходит в горных странах, или опустить до полного погребения, как произошло в Западно-Сибирской низменности. В ледниковых районах погребение могло произойти и без участия эндогенных процессов.

Изучение цикличности процессов развития рельефа имеет большое практическое значение. Полезные ископаемые могут быть связаны с размывами определенного эрозионного цикла. Выявление уровней и иных следов данного эрозионного цикла поможет установить возможный ареал его распространения.

Сведения об авторах и источниках:

Автор: Г. В. Обедиентова

Источник: Формирование речных систем Русской равнины

Публикации будут полезны широкому кругу геологов, изучающих четвертичную геологию, геоморфологов, гидрогеологов, а также всем специалистам, интересующимся историей рек и геолого-геоморфологическим развитием Русской равнины.