Геоморфология и эрозионный цикл Русской равнины в позднем плейстоцене и голоцене

Формирование цикличных уступов и дифференциация террасовых комплексов. В первой половине позднего плейстоцена на Русской платформе произошло резкое сокращение зоны речной аккумуляции. Интенсивное углубление русел привело к выработке высокого циклового уступа, который четко отделил среднеплейстоценовые аллювиальные равнины от вновь формирующихся речных долин. Высота циклового уступа в долинах крупных речных систем достигает 30–40–70 м. При этом среднеплейстоценовые аллювиальные равнины трансформировались в высокие террасы, характеризующиеся значительной шириной — до 40–70 км. У подножия отчленившего их уступа происходило формирование существенно более узких вложенных террас низкого уровня (как показано на рис. 29).

Рис. 29. Высокий цикловой уступ (1), разделяющий поверхность высокой московской (2) и низких позднеплейстоценово-голоценовых (3) террас в долине Средней Волги

Гипсометрические и стратиграфические особенности террас. Углубление речных долин, обусловленное тектоническими поднятиями позднего плейстоцена, непрерывно продолжалось на протяжении всего голоцена. Тальвег голоценовых долин и ложе пойменного аллювия, как правило, располагаются глубже цоколя позднеплейстоценовых террас. Относительно более молодой аллювий занимает более низкое гипсометрическое положение. В этом состоит главное отличие террас низкого уровня от сформированных путем выработки уступа в наложенной толще террас высокого уровня. В разрезе последних снизу вверх наблюдается последовательная смена более древнего аллювия относительно более молодым. Данные особенности строения, относительная высота и специфика морфологии поверхности террас в долинах рек Русской равнины положены в основу их классификации на два комплекса — высоких и низких террас (Обедиентова, 1960, 1971, 1973а).

Эрозионно-аккумулятивные процессы в современных речных бассейнах. Врез речных русел продолжается и в настоящее время. На склонах высокого коренного берега рек преобладают обнаженные крутые уступы. Русла рек в верхнем и среднем течении врезаны в коренные породы, вскрывающиеся в цоколе террас. Однако существуют реки или отдельные их участки, русла которых не вскрыли толщи среднего плейстоцена или даже загружают долину вновь формирующимся аллювием. В приустьевых участках рек бассейна Черного моря — Днестра и Днепра — пойменный аллювий перекрывает более древний (Амброз, 1965; Обедиентова, 1955).

Тектонический контроль русловых процессов. Отсутствуют уступы между террасами и находится на стадии отмирания русловая деятельность у правобережных притоков Оки: Прони, Рановы, Мокши, протекающих вдоль погружающихся крыльев Окско-Цнинского вала. Те же реки, пересекая область поднятий, интенсивно углубляют русло. Днестр в среднем и верхнем течении имеет быстрое течение и усиленно врезается, образуя врезанные меандры. Усиленный врез наблюдается в пределах Валдайской возвышенности у р. Мста, несущей свои воды в погружающуюся котловину Ильменского озера. Активно врезается Ока в среднем течении и при пересечении Окско-Цнинского вала.

Неравномерность поднятий и эпохи врезания. Неравномерность поднятий платформы и колебательные движения проявлялись и в самом начале современного эрозионного цикла, что обусловило неодновременность начала врезания рек в позднем плейстоцене.

· 1-й пример: В верховьях Волги врезание рек началось во второй половине московско-валдайского века (Обедиентова, 1962а), о чем свидетельствует прислонение валдайского аллювия к цоколю (морене или карбоновым известнякам) московско-валдайской террасы.

· 2-й пример: В пределах Костромской низины валдайский аллювий перекрывает московско-валдайские озерные отложения.

· 3-й пример: В долине Оки в пределах Мещеры аллювий ранневалдайского века лежит на аллювии московско-валдайской эпохи, а начало вреза относится к валдайской эпохе (Асеев, 1959).

· 4-й пример: Спуск озер и формирование торфяников в Ловатской низине произошли в интерстадиальных условиях валдайской эпохи (Вигдорчик, 1965).

Очевидно, в зонах прогибов на фоне общего поднятия позднечетвертичного периода Русской платформы имело место относительное погружение, и лишь постепенно эти участки были втянуты в общее поднятие. Русская платформа в течение позднего плейстоцена и голоцена испытывала поднятие, что привело к углублению русел и обусловило начало нового, современного эрозионного цикла. Углубление русел в голоцене привело к формированию нижних, послевалдайских надпойменных террас. В центральных частях Русской равнины углубление было направленным. Так, на восточном склоне Среднерусской возвышенности Л. Н. Былинской и З. П. Губониной (1973) отмечен вершинный рост рек бассейна Дона в течение голоцена.

Колебательные движения и эволюция прикраевых зон. В зоне Прикаспийской синеклизы движения носили колебательный характер, что обусловило Ново-Каспийскую трансгрессию и исторические колебания уровня Каспия (Рихтер В. Г., 1960). Колебательный характер движений в течение позднего плейстоцена и голоцена отмечен в Прибалтике (Бассаликас, 1961) и в Северо-Двинской впадине (Плешивцева и Гриб, 1965). Предвалдайский врез в бассейне Северной Двины в позднеледниковое время сменился трансгрессией, когда уровень моря был на высоте 5 м. Голоценовый врез, превысивший предвалдайский и достигший 35 м в низовье Северной Двины, снова сменился трансгрессией до 5 м. Следовательно, врез и здесь носил пульсирующий характер, сохраняя большую мобильность окраинных частей платформы.

Этапы формирования низких террас. В первый этап позднечетвертично-современного эрозионного цикла формировались террасы низкого уровня (Обедиентова, 1971, 1973а), имеющие вложенный характер. Количество их на разных участках Русской равнины различно и варьирует в зависимости от местных условий врезания русел и высоты паводкового уровня. В зоне последнего оледенения формирование террас происходило в условиях зарегулированности стока озерами. Спад вод приледниковых водоемов и Балтийского озера-моря происходил неравномерно, что обусловило формирование террасовых уровней протекающих через озера рек и ступенчатость их продольного профиля (Бассаликас, 1961, 1973).

Количество низких террас малых рек внеледниковых районов зависит от местных условий вреза и аккумуляции, обусловленных направлением знака движений локальных структур, изменением высоты паводка и связанных с изменением режима реки или деятельностью человека. В зонах локальных погружений террасы не развиты, аллювиальные толщи имеют наложенный характер, на поверхности лежит пойменный аллювий, перекрывший более древние свиты. Растущие геологические структуры вызывают врезание рек, формирование врезанных меандр с множеством веерообразно снижающихся уровней.

В долинах крупных рек — Волги, Днепра, Дона — как правило, развиты две позднеплейстоцен-голоценовые террасы. Формирование нижней террасы не закончилось, характер поверхности почти не отличается от поймы, за счет осушения отдельных участков которой и происходит выработка молодого террасового уровня. Осушение поймы связано со снижением уровня паводковых вод. Различные физико-географические факторы действуют на режим реки неодинаково: недавно осушенные участки могут вновь оказаться в сфере деятельности паводковых вод и превратиться в заливаемую пойму. Однако факт происходящего в течение голоцена формирования террас и углубления русел свидетельствует о незавершенности первого этапа нового эрозионно-тектонического цикла.

Генезис и литология валдайской террасы. В условиях интенсивного поднятия и углубления рек начала первого этапа в валдайском веке была сформирована терраса, названная Обедиентовой (1962а, 1973а) валдайской. За исключительное распространение на ее поверхности сосновых лесов она известна также под названием боровой террасы (как проиллюстрировано на рис. 30).

Рис. 30. Долина р. Нерли Волжской. На первом плане бровка боровой террасы, за ней пойма, вдали покрытая лесом боровая терраса, слева — уступ коренного берега

Обычная ширина валдайской террасы составляет от нескольких сот метров до 2–3 км, но местами она расширяется до 8–10 км. Валдайский возраст террасы определяется:

· Отсутствием ее в зоне последнего оледенения.

· Смыканием ее поверхности с поверхностью краевых зандров валдайского оледенения.

· Холоднолюбивым спорово-пыльцевым спектром аллювия (Губонина, 1965; Обедиентова, 1962а).

К позднему плейстоцену (времени последнего оледенения) относят формирование валдайской террасы долин рек Русской равнины. При бесспорности возраста аллювия валдайской террасы нельзя говорить о его генетической связи с отложениями талых вод валдайского ледника. Об этом свидетельствует отсутствие литологического и текстурного сходства зандровых и террасовых отложений в зоне их смыкания. Так, в верховье Волги в строении Селижаровского зандра принимают участие исключительно песчаные отложения. В строении валдайской террасы долины Волги резко преобладает обломочно-галечниковый материал. Смыкание двух уровней говорит лишь о времени формирования террасовой поверхности в конце оледенения и о формировании слагающего террасу аллювия в период максимума оледенения.

Об отсутствии непосредственной связи террасы с краевыми образованиями ледника свидетельствует наличие ее в долинах рек, истоки которых не примыкают, подобно Волге и Днепру, к территории зоны валдайского оледенения. Валдайская терраса широко развита в долинах Дона, Оки, притоков Волги (Меры, Унжи, Ветлуги, Суры и др.), Днепра (Десны, Сейма, Орели, Самары и др.). Ширина террасы зависит исключительно от структурных условий и отнюдь не связана с близостью к границе бывшего ледника.

Литолого-фациальный анализ отложений валдайской террасы. В верховьях рек в аллювии валдайской террасы преобладает галька и крупнообломочный материал. Постепенно аллювий «изнашивается», увеличивается мощность песчаных прослоек. В среднем течении рек песчаный компонент преобладает. Валдайская терраса в долинах всех рек Русской равнины формировалась в условиях общего поднятия платформы. Грубый механический состав аллювия характерен для ее террасовой толщи как ледниковой, так и внеледниковой зоны.

Истоки Волги находятся в области валдайского оледенения. Выше г. Ржева в разрезе валдайской террасы вскрываются грубые слабо окатанные галечники, валуны, обломки пород (как показано на рис. 31), затем появляются песчаные прослойки и у г. Калинина (Твери) они преобладают (Обедиентова, 1962а).

Река Мера, левый приток Волги, берет начало на Галичской возвышенности в удалении от зоны валдайского оледенения. В разрезе террасы этого возраста в районе с. Козьмодемьянска под перевеянными среднезернистыми, содержащими гравий песками вскрываются следующие слои:

· 1-й слой: Почва сероватая, песчаная, оглеенная — 0,2 м.

· 2-й слой: allQIIIᵛ Песок серо-бурый среднезернистый, слоистый с прослойками коричневого глинистого песка — 0,4 м.

· 3-й слой: Галечник средне- и слабоокатанный, слоистый, с включением серо-бурого песка и гравия (в составе гальки и гравия — кварц, кремень, песчаник, кварцит; реже встречается галька кристаллических пород) — 1,1 м.

· 4-й слой: Песок светло-бурый и розовато-желтый среднезернистый с включением и прослойками гравия (наряду с горизонтальной слоистостью наблюдается диагональная и струйчатая) — 0,6 м.

· 5-й слой: Галечник, аналогичный галечнику слоя 3 — 0,3 м.

· 6-й слой: fglQII Песок желтый средне- и крупнозернистый, плохо сортированный, диагонально слоистый (видимая мощность) — 0,4 м.

Слагающий цоколь террасы водноледниковый песок очевидно дал аллювию примесь гальки кристаллических пород, однако в составе гальки и гравия преобладают местные меловые породы.

Река Ока берет начало в центре Среднерусской возвышенности и течет на север. Ниже Калуги, где река поворачивает на восток, возле пос. Дугны в карьере описан следующий разрез валдайской террасы:

· 1-й слой: allQIIIᵛ Разнозернистый белесовато-желтый песок — 1,4 м.

· 2-й слой: Толща чередующихся песков тонко- и мелкозернистых и супесей желто-бурого цвета с включением прослойков и карманов среднезернистого песка — 5,0 м.

· 3-й слой: Песок крупнозернистый и разнозернистый, насыщенный обломками известняка и кремния с примесью небольшого количества кристаллической гальки и кварцита — 2,5 м.

· 4-й слой: Песок разнозернистый, желтый, диагонально-слоистый, с прослойками сортированного песка и с обломками известняка — 4,5 м.

Схема геологического строения аллювия. Ниже приводится схематическое изображение структуры террасовых отложений верховьев Волги.

Рис. 31. Схема строения аллювия валдайской террасы в верховье Волги (1 — песок с галькой; 2 — обломочно-галечниковый аллювий; 3 — песок; 4 — супесь; 5 — суглинок; 6 — известняк)

Климатический фактор и скорость течения. Преобладание в аллювии крупного материала характерно как для перигляциальной, так и для внеледниковой зон валдайской эпохи. В условиях погружения платформы московской эпохи были созданы мелко- и тонкозернистые пески, супеси и суглинки. Крупный песок в строении московской террасы долины Волги преобладает лишь на деформированных участках ее поверхности, в зонах растущих куполов (Обедиентова, 1957а). В валдайском веке создан галечниковый и крупнопесчаный аллювий с ничтожным содержанием глинистых частиц. Две эпохи холодного климата оставили литологически совершенно различные толщи аллювия. Очевидно, оледенения не оказали прямого влияния на литологические особенности аллювиальных толщ.

Помимо тектонического режима с резким преобладанием положительного знака движений платформы, на формирование аллювия значительное влияние оказал климат валдайской эпохи, отличавшийся резкой континентальностью и сухостью (Величко, 1973). Морозное и температурное выветривание, разрушая породы, создавало материал, уносимый быстрыми потоками рек. О значительной скорости течения свидетельствует, помимо литологических особенностей аллювия, характер поверхности валдайской террасы, отличающийся обилием крупных гряд, относительная высота которых нередко превышает 10–12 м.

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.