Четвертичная история и стратиграфия долин Русской платформы

Тектонические движения и седиментационные циклы. Поднятия Русской платформы, вызвавшие резкое расчленение позднеплиоценовой равнины в начале четвертичного периода, прекратились к началу среднего плейстоцена. Смена знака движений носила последовательный, но неравномерный колебательный характер. Погружение, охватившее унаследованно развивавшиеся отрицательные геологические структуры, постепенно распространилось и на положительные. В течение среднего плейстоцена происходило выравнивание рельефа, накопление осадочных толщ. Аккумуляция преобладала, но в речных долинах имели место и значительные размывы. Однако последовательное накопление аллювия, начавшееся отложением венедской свиты, наблюдалось до конца среднего плейстоцена и завершилось в микулинском (хвалынском) веке позднего плейстоцена (как показано на рис. 23).

Морфогенез и эволюция речных долин. Раннечетвертичные долины как отрицательные формы рельефа сохранялись до конца одинцовского (рославльского) века. По данным С. М. Шика (1961), современные реки, вскрывшие московскую морену, не соответствуют по положению в плане раннечетвертичным долинам, тогда как долинное понижение днепровско-московского века повторяет положение раннечетвертичной и лихвинской рек. Лишь ледниковая аккумуляция московского века заполнила долины рек до бровки склонов. Нивелировка рельефа создала возможность смещения русел.

Стратиграфическая корреляция и моренные горизонты. Последовательное продолжающееся в течение всего среднего плейстоцена заполнение древних долин подтверждается наличием в заполняющей толще нескольких горизонтов морен, переслаивающихся с аллювием. За границей валдайского оледенения к юго-западу от Москвы в погребенных долинаx вскрывается три морены: окская, днепровская и московская, к северо-востоку от Москвы — две: днепровская и московская. В зоне позднеплейстоценового оледенения нижняя (окская) морена не выявлена. В Карелии и Ловатской низине сохранились лишь московская и валдайская морены (Бискэ, 1959; Вигдорчик, 1965); в бассейне Северной Двины и Онеги — единый горизонт днепровской и московской морен и валдайская морена (Девятова, 1961; Плешивцева и Гриб, 1965).

Анализ процессов эррозии и эксарации. Отсутствие окской морены в зоне последнего оледенения нельзя объяснить только ледниковой эксарацией последующих оледенений. Значительная роль в уничтожении нижнечетвертичной морены на северо-западе принадлежит рекам. Очевидно аккумуляция сопровождалась здесь не менее интенсивным размывом. Преобладание размыва могло быть обусловлено местными движениями, в частности продолжающимися до московского века поднятиями Балтийского щита. Накопление осадков, вызванное общим погружением платформы, началось здесь несколько позже. Среднеплейстоценовые трансгрессии, глубоко проникавшие в пределы Печорской низины, на северо-западе затопляли незначительные площади.

Палеопотамологические условия и масштаб аккумуляции. Накопление террасовых толщ в среднем плейстоцене резко возросло, расширилась площадь аккумуляции. Осадки, связанные с оледенением, имеют покровный характер. Значительные площади заняты морскими отложениями. Ширина среднеплейстоценовых террас в долинах крупных рек достигает многих десятков и сотен километров. Среднечетвертичная долина Волги в 4–5 раз, а местами более чем в 10 раз, была шире раннечетвертичной долины (как показано на рис. 23).

Рис. 23. Схема строения долины Волги между гг. Сызрань и Саратов

Расширение долины принято связывать с увеличением водности реки, а изменение стока — с климатом. Г. И. Горецкий утверждает, что пра-реки «в нижнем и среднем антропогене отличались наибольшей многоводностью и максимальной эрозионной активностью, сформировали самые глубокие русла и самые широкие долины» (Горецкий, 1961, стр. 116). Разделяя это представление, можно уточнить, что наиболее глубокие русла относятся к раннему, а наиболее широкие долины — к среднему плейстоцену. Более высокое положение среднеплейстоценовых русел отражает сводный продольный профиль речных врезов в долине Пра-Волги (Г. И. Горецкий, 1966). Смещение русла на более высокий гипсометрический уровень вследствие наращивания аллювиальной толщи сопровождалось расширением зоны аккумуляции в среднем плейстоцене. Глубокий врез раннечетвертичного времени, происходивший в долинах рек вне зависимости от климатических колебаний, был обусловлен поднятием Русской платформы. Спокойный тектонический режим среднего плейстоцена привел к расширению зоны аккумуляции, нарастанию террасовых толщ. Накопление аллювия происходило в течение как холодных, так и теплых эпох среднечетвертичного периода, что исключает возможность признания формулы: ледниковье — аккумуляция, межледниковье — врез.

Эрозионно-тектонические циклы и террасообразование. Долины, созданные в первые, восходящие этапы эрозионно-тектонических циклов, отличаются наименьшей шириной. Наоборот, в течение второго, нисходящего этапа каждого эрозионного цикла формировались более широкие долины. Строение террасовых толщ, сформированных в течение второго этапа ранне-среднеплейстоценового эрозионного цикла, характеризуется однотипностью как в ледниковой, так и во внеледниковой зонах. Фациальные различия в пределах террасовых толщ сочетаются со стратиграфической однородностью.

В качестве примера возьмем стратотипические разрезы толщи среднеплейстоценовых отложений с обоснованным стратиграфическим расчленением:

· Ширина Волги севернее Жигулей достигала 10–13 км, тальвег вскрыт на абс. высоте -45 м, кровля аккумулятивной толщи нижнечетвертичного аллювия севернее Жигулей достигала абс. высоты 5–10 м.

· Зона аккумуляции резко расширилась уже в лихвинское время.

· Среднеплейстоценовая долина Волги достигала свыше 50 км ширины.

· В этой полосе в течение среднего плейстоцена перемещалось русло Волги, которое по мере накопления аллювиальных масс занимало все более и более высокое гипсометрическое положение.

· Обширная арена блуждания русла Волги в течение среднего плейстоцена была зоной аккумуляции.

· Накопление аллювия сопровождалось размывами, которые, однако, не нарушили общей направленности процесса перекрывающей аккумуляции.

Наиболее высокого гипсометрического уровня аккумуляция достигла в днепровское время. Аллювий этого времени сохранился местами на поверхности высокой террасы Средней Волги, называемой днепровской (Обедиентова, 1965, 1973a). Большая часть днепровского аллювия была размыта в течение одинцовской (днепровско-московской) межледниковой эпохи. Значительный врез этого времени не достигал, однако, глубины раннечетвертичного вреза. Кровля одинцовского аллювия не образует террасовой поверхности. На ней лежит аллювий московского времени, сохранившийся полностью от размыва и слагающий с поверхности самую обширную террасу в долине Средней Волги (как показано на рис. 236).

Региональные особенности разрезов. Тот же процесс накопления террасовых толщ в течение среднего плейстоцена, который мы только что проследили во внеледниковой зоне, характерен и для областей древнего оледенения. В долине верхней Оки лихвинские аллювиально-озерные отложения, возраст которых установлен многократными исследованиями классического разреза у г. Чекалина (бывш. Лихвин), интерпретированными К. К. Марковым (1965) и Г. И. Горецким (1966), перекрывают морену окского оледенения и доокский аллювий венедской свиты. Над лихвинскими отложениями лежит морена днепровского оледенения, выше — аллювий, очевидно, одинцовского возраста, перекрытый зандровыми песками московского возраста (как показано на рис. 24). Таким образом, в области днепровского оледенения разновозрастную континентальную четвертичную толщу венчают так же, как и на Северо-Жигулевском профиле, московские, но не аллювиальные, а водноледниковые отложения.

Наложенный характер террасовых толщ характерен также для долины Дона (Горецкий, 1970; Грищенко, 1957; Лопатников, 1961; Раскатов, 1968). Верхняя аллювиальная свита IV наиболее высокой террасы Дона сформирована в московское время. Вскрывающийся под ней одинцовский аллювий в верхней части содержит горизонты погребенной почвы. Ниже лежит днепровская морена, затем водноледниковые и аллювиальные отложения того же возраста, в подошве — окские водноледниковые отложения (Лопатников, 1961).

Рис. 24. Схема сопоставления разрезов террасовых толщ

Процесс накопления осадков в течение среднего плейстоцена путем наращивания толщи сверху характерен и для зоны московского оледенения. Он отражен в строении долины р. Москвы, разрез которой в пределах Серебряноборской излучины детально изучен А. И. Москвитиным (1967). В разрезе московской (III ходынской) террасы вскрывается толща среднеплейстоценового аллювия, включающая морены окского и днепровского оледенений. Венчают террасовую толщу морена московского оледенения (как показано на рис. 25).

Рис. 25. Строение террасовых толщ в долине р. Москвы у Серебряного Бора (по материалам А. И. Москвитина, 1967)

Аналогичное чередование аллювия и ледниковых осадков характерно для толщи, выполняющей доледниковую долину Верхней Волги (как показано на рис. 26). В долине современной Волги московскую морену перекрывает маломощный московско-валдайский аллювий, кровля которого слагает террасу со слабо выраженным тыловым швом (Обедиентова, 1962a, 1973a). На участках, где московская морена замещена водноледниковыми отложениями, поверхность московско-валдайской террасы сливается с поверхностью межкамовых понижений. Очевидно, терраса формировалась в условиях слабо расчлененного рельефа. Аналогичный процесс накопления осадочной толщи в течение ранне-среднечетвертичного цикла имел место в долине Днепра. Полнотой стратиграфического разреза отличается Копысский профиль (ниже г. Орши) долины верхнего Днепра (Горецкий, 1970). Скв. 13 вскрыла здесь глубокую долину, названную Г. И. Горецким Александрийской ложбиной ледникового выпахивания, врезанную в девонские породы до глубины 44.5 м. Днище долины заполнено водноледниковыми отложениями и мореной березинского, раннечетвертичного оледенения, перекрытой гляциоаллювиальными осадками соликамской свиты, затем озерно-аллювиальными отложениями венедской свиты. Ложбина на профиле имеет ширину 2–3 км.

Рис. 26. Схема строения доледниковой и современной долины Волги в зоне московского оледенения

Однако возможна и большая ширина, так как остальные шесть скважин в долине Днепра не вскрыли подошвы четвертичной толщи. В правобережье Днепра кровля девона вскрыта на глубине 100–110 м и представляет собой дно среднеплейстоценовой долины шириной более 25 км. В разрезе выполнившей ее толщи над окской мореной, имеющей площадное распространение, лежат лихвинские и рославльские (одинцовские) озерно-аллювиальные отложения, разделенные днепровской мореной. Венчают толщу морена сожского (московского — Г. О.) оледенения.

Обобщающий палеопотамологический анализ. С позиций палеогидрографического анализа ценность Копысского профиля в наглядной иллюстрации формирования речной сети в плейстоцене: заполнение узкой раннечетвертичной долины Пра-Днепра закончилось к окскому (а может быть в окском?) веку. Среднеплейстоценовые фациально различные отложения осаждались в резко расширенной долине, сохранявшей плановое положение в лихвинском и одинцовском (рославльском) веках и полностью погребенной в московское ледниковье.

Поперечные геологические профили долины Днепра (Горецкий, 1970), довольно густо расположенные в верхнем и среднем течении реки и более редко на Украинском ее отрезке, отражают, как и профили долины Волги, Оки, Камы (Горецкий, 1964, 1966) процесс углубления русел в раннем плейстоцене и последующее заполнение их до московского века включительно. Отмечая неполноту и плохую сохранность аллювиальной летописи Пра-Днепра, Г. И. Горецкий считает графическим выражением ее продольный профиль речных врезов. В продольных профилях отражается та же закономерность, что и в профилях долины Волги: наибольший врез характерен для венедского времени, затем наблюдается постепенное повышение русел и наиболее высокое положение занимает поверхность перигляциальной (московской — Г. О.) террасы. Таким образом, геоморфологический и палеопотамологический анализы привели к аналогичному выводу.

Особенности долин северного направления и итоговые выводы. Процесс накопления террасовых толщ, включающих аллювиальные, ледниковые, морские и гляциоморские отложения в течение среднего плейстоцена, характерен для долин рек северного направления (Обедиентова, 1971). В долинах Печоры, Сев. Двины, Вычегды наиболее глубоко врезаны раннеплейстоценовые русла. Постепенное наращивание толщи завершилось в московском и микулинском веках. Это подтверждают детальные исследования Н. В. Рябкова (1974). На его схемах соотношений осадочных комплексов наиболее низкое положение занимает подошва среднеплиоценовых отложений, несколько выше — профиль раннечетвертичного русла, наиболее высокое — уровень московской морены и вложенный в него микулинский, бореальный. В долине, врезанной в морскую бореальную поверхность, сформирована валдайская терраса; вслед за выравниванием в микулинском веке началось углубление рек.

Наличие погребенных раннечетвертичных русел, выполненных аллювием, синхронным венедской свите в бассейне Балтийского моря (Малаховский, 1972), позволяет предполагать, что и здесь, под позднеплейстоценовыми ледниковыми отложениями скрыта наложенная толща полигенетических среднеплейстоценовых отложений. Террасовая, среднеплейстоценовая толща перекрыта морскими отложениями, бореальными на севере и хвалынскими на юго-востоке. На северо-западе она скрыта ледниковыми отложениями. В верхнем течении рек северного направления и в среднем и нижнем течении рек южного направления в наложенной толще выработаны террасы высокого уровня. Высокая терраса развита также в долине Верхней Волги, которая внедрена в зону позднеплейстоценового оледенения лишь своими истоками, и в верхнем течении Дона. Наиболее обширные площади занимает московская терраса в долинах Днепра и Волги.

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.