Четвертичный эрозионно-тектонический цикл Русской равнины

Закономерности развития гидрографической сети платформы. Речная сеть Русской равнины развивалась в четвертичное время в условиях непрерывных климатических колебаний и изменения знака движений как общего, так и локального характера.

Устойчивость направления стока и очертаний бассейнов рек Русской равнины в течение длительного их развития поддерживалась тем, что крупные реки были заложены в зонах с устойчивым погружением. Реки, раз возникнув, текли в заданном им первоначальным уклоном направлении. Со среднего девона до современной эпохи не было быстрых, катастрофических изменений структурных условий платформы. Временные изменения знака движений, обусловленные их колебательным характером, оказывали влияние на характер и интенсивность руслового процесса, но не нарушали сложившегося направления стока, и только длительная однонаправленная перестройка структурного плана приводила к его частичному изменению.

В четвертичное время реки бассейна Волги произвели частные перехваты верховий рек Черноморского (Шик, 1960, 1961), Балтийского (Обедиентова, 1962а) и Северного (Рябков, 1967) бассейнов. Однако смещение водоразделов измеряется всего лишь десятками километров. Положение основных водоразделов Русской равнины, определившееся с мезозоя и палеозоя, мало изменилось. Более заметные изменения и сдвиги частных водоразделов зафиксированы в зоне южного крыла Московской синеклизы и внутри бассейна Волги.

Природные процессы и ритмы плейстоцена. Начало нового эрозионного цикла в позднем плейстоцене было подготовлено всем комплексом природных процессов и совпало с главным климатическим минимумом плейстоцена, названным А. А. Величко (1973) криогенным этапом. Климатический минимум совпал с критическим этапом развития рельефа платформы. Тем самым намечается сходство между началом четвертичного периода, когда качественные изменения природы совпали с поднятиями Русской платформы, и эпохой позднего плейстоцена, когда изменение знака ее движений совпало с температурным минимумом.

Позднему плейстоцену соответствует регрессивная фаза развития Русской платформы. Были осушены значительные территории, покрытые в начале эпохи водами хвалынского и бореального морей. При регрессии Каспийского, Белого и Балтийского морей реки восстанавливали прежние русла.

Цикличность четвертичных эрозионных процессов проявилась по всей Русской равнине. Это дает основание рассматривать четвертичные циклы как этапы развития рельефа Русской равнины, обусловленные направлением тектонических движений платформы.

Каждой крупной структурной единице (платформе, геосинклинальной области) присущ особый ритм движений. Выявленная для Русской платформы закономерность геотектонического развития и связанные с нею циклы развития речных долин могут отличаться от соответствующих условий других структурных областей. Ритм формирования рельефа определяет ритм накопления осадков. Стратиграфическое расчленение четвертичных отложений Русской равнины, по мнению Ю. А. Скворцова (1961), нельзя механически принять для Средней Азии. Так, в основу стратиграфии четвертичных отложений должна быть положена периодичность тектонических движений. Это мнение подтверждается исследованиями речных долин. По данным А. А. Никонова (1970), время наибольшего углубления русел рек на юге Средней Азии, в отличие от Русской равнины, относится не к раннему, а к среднему плейстоцену.

Иной ритм движений отражается в строении долин р. Колымы. Наибольшее углубление русла относится к среднему плейстоцену. Нижне- и среднеплейстоценовый аллювий перекрыт верхнеплейстоценовым, образующим, по Г. А. Постоленко, единый террасовый уровень. Тектонический режим Русской платформы резко отличается от режима этих двух структурных областей.

Этапы тектонических циклов плейстоцена. В развитии рельефа Русской платформы в плейстоцене выделяются два тектонических цикла:

· 1-й этап: Поднятия раннечетвертичного времени, приведшие к врезанию и углублению речных долин, составляют первый этап ранне-среднечетвертичного (предхвалынского) цикла.

· 2-й этап: Отрицательные движения среднечетвертичного времени, обусловившие последовательную аккумуляцию и распространение на Русскую равнину наиболее обширных морских трансгрессий, являются вторым, заключительным его этапом.

· 3-й этап: Поднятия позднечетвертичного времени, отразившиеся в усилении вреза, составляют первый этап нового, современного цикла геотектонического и геоморфологического развития Русской платформы.

Эрозионно-тектонический цикл начинается формированием или возобновлением речных систем в условиях положительных движений и заканчивается затуханием или прекращением эрозионных процессов вследствие усиленной аккумуляции и делювиального сноса в условиях нисходящего развития рельефа. Конец цикла фиксируется временем окончания формирования аккумулятивных морских или континентальных равнин. Труднее улавливается время начала цикла, так как в погребенном состоянии сохраняются наиболее глубоко врезанные русла, начало формирования которых относится ко времени изменения знака движений на отрицательный. Погребенные русла фиксируют не начало вреза, а время максимального углубления русел. Поэтому ранее названия эрозионным циклам мы дали по времени их окончания: доакчагыльский, предхвалынский. Название пред- или досовременный не подходит к первому этапу развития платформы, начавшемуся врезами речных русел в условиях поднятий в позднем плейстоцене. Поскольку врез рек Русской равнины продолжается в настоящее время, мы назвали его современным, или позднеплейстоценово-современным.

Средний плейстоцен является как бы рубежом в развитии рельефа Русской равнины. Приведенный фактический материал свидетельствует об условиях нисходящего развития рельефа от лихвинского века до середины последнего межледниковья. Восходящее в целом в течение кайнозоя развитие рельефа платформы на значительное время было прервано. Среднеплейстоценовое погружение отразилось в накоплении аллювиальных толщ и осадков, генетически связанных с аккумулятивной деятельностью ледников. Развитые на обширных площадях и достигшие большой мощности среднеплейстоценовые отложения играют значительную роль в литогенезе Русской платформы.

Наличие в пределах Русской платформы мощной (свыше 100–150 м) среднеплейстоценовой осадочной толщи противоречит концепции, рассматривающей четвертичный период как единый восходящий этап развития рельефа Русской платформы с преобладанием положительных движений (Николаев, 1962; Мещеряков, 1963). Восходящее развитие характерно лишь для начала и конца плейстоцена.

Более дробный ритм имело чередование теплых и холодных эпох четвертичного периода. Периоды углубления русел и время седиментации, накопления осадков включают несколько климатических эпох. Теория климатической ритмичности вреза и аккумуляции, развиваемая в течение почти столетия, в применении к Русской платформе является явно несостоятельной. Теория ритмичности развития рельефа, обусловленной колебательными движениями платформы, находит постепенное признание и входит в практику геологических исследований.

Критика климатической концепции и теория тектонической ритмичности. Сложилось представление об однозначной зависимости эрозионных процессов от климатических изменений: межледниковье — врез, оледенение — аккумуляция (Мазарович, Мирчинк, Николаев, Шанцер, 1935). Позже анализ строения террасовых толщ привел Е. В. Шанцера (1951) к выводу, что на формирование сложных аллювиальных комплексов (аллювиальных свит повышенной мощности) влияние климата не имело существенного значения. А. И. Москвитин (1958, 1962) ввел учение о более сложном воздействии климатических изменений на формирование террасовых толщ. Согласно этому представлению, в строении каждой террасы принимают участие две аллювиальные свиты, сформированные в холодную и теплую эпохи. Учение о двухъярусном строении террас получило широкое распространение.

Теорию климатического ритма процессов рельефообразования с наибольшей полнотой развивал А. А. Асеев (1959, 1963). По его мнению, в долине Оки верхняя часть каждого террасового комплекса формировалась в ледниковую эпоху, а нижняя — в межледниковую. Фазу врезания, соответствующую началу ритма, А. А. Асеев относит к периоду смягчения климата, перехода от оледенения к межледниковым условиям.

Геоморфологическое картирование долины Волги показало, что формирование террасовых толщ находится в сложной, далеко не однозначной зависимости с различными климатическими эпохами, равно как и с регрессивным или трансгрессивным состоянием приемного бассейна. В процессе накопления аллювия и его размыва наметился более крупный, чем смена климатических эпох, ритм развития, отразившийся в наличии погребенных русел и накоплении террасовых толщ. Собранный материал позволил нам выделить в развитии долины Волги три эрозионных цикла:

· 1-й цикл: Предакчагыльский, начало которого относится ко времени регрессии палеогеновых морей.

· 2-й цикл: Предхвалынский, начавшийся нижнечетвертичными размывами.

· 3-й цикл: Современный, возникший вслед за регрессией хвалынского моря (Обедиентова, 1960).

Чередование эрозионных циклов мы связали с общим тектоническим режимом платформы. Цикличность эрозионных, или геоморфологических процессов Русской равнины не была подчинена смене климатических эпох. Один цикл включает несколько климатических эпох. Начало предхвалынского цикла совпадает с началом четвертичного периода, конец падает на московско-валдайское межледниковье (Обедиентова, 1964, стр. 79). Закономерность развития рельефа, выявленная на основании анализа строения речных долин, распространяется и на области бывших оледенений (Обедиентова, 1965).

Представление о тектонически обусловленной ритмичности развития рельефа Русской равнины было включено в соответствующий раздел I тома «Геоморфологии СССР» и было признано редактором Ю. А. Мещеряковым. Позже эта теория нашла признание у других соавторов упомянутой коллективной монографии. В статье А. А. Асеева, Н. С. Благоволина, А. Г. Доскач, Л. Р. Серебрянного, опубликованной в журнале «Геоморфология» (№ 4, 1972), признано существование трех тектонически обусловленных этапов развития рельефа («морфоскульптуры») в плейстоцене:

· 1-й этап: Раннечетвертичный — общее поднятие и расчленение рельефа.

· 2-й этап: Ранне-среднечетвертичный — этап медленного тектонического опускания и выравнивания.

· 3-й этап: Позднечетвертичный этап — поднятие и расчленение поверхности.

Созвучие с выделенными нами эрозионно-тектоническими этапами развития Русской платформы в плейстоцене очевидно. Авторы отметили, что «самыми чуткими индикаторами тектонического режима выступают флювиальные процессы», но в области распространения оледенения «тектонически обусловленный ритм развития рельефа улавливается несколько менее отчетливо» (Асеев и др., 1972, стр. 19, 20).

В практику геоморфологических исследований необходимо ввести анализ взаимосвязей развития рельефа и изменчивой во времени деятельности рек. Изучение палеогидрографии даст богатый материал не только для восстановления истории развития рельефа, но и для понимания геологического процесса. Континентальный литогенез наиболее подчинен ритму колебательных движений земной коры.

Вклад Г. И. Горецкого и современные выводы. Для познания четвертичного литогенеза трудно переоценить значение исследований Г. И. Горецкого, который не только обоснованно определил возраст погребенных аллювиальных свит и проследил их распространение в пространстве, но и сделал очень важные выводы по синхронизации и взаимосвязи природных процессов. Среди них наиболее существенно заключение о преимущественном формировании аллювия в течение регрессивных фаз приемного бассейна. Этот вывод является вполне созвучным теории руслового процесса. Как при регрессивном, так и при трансгрессивном состоянии приемного бассейна сохраняется основная особенность руслового потока — неравномерность течения (Маккавеев, 1955). Следовательно, характер руслового процесса и при трансгрессии, и при регрессии остается неизменным. В условиях поднятия в бассейне реки или регрессии приемного бассейна естественно происходит усиление эрозии, а следовательно, и процесса формирования аллювия.

В сводной диаграмме палеогеографических изменений в пределах Прикаспия Г. И. Горецкий (1966) приводит сопоставление изменений природной обстановки и относительной глубины эрозионных врезов. На диаграмме показано, что при чрезвычайно дробном чередовании ледниковий и межледниковий, изменений флоры и фауны, колебаний влажности воздуха и уровня Каспия не наблюдается ни взаимного соответствия изменений перечисленных природных процессов, ни соответствия одного или каждого из них русловому процессу. Эрозиограмма Нижней Волги отражает углубление русла в первой половине раннего плейстоцена, последующее его постепенное повышение и начало нового снижения в позднем плейстоцене.

Очевидно, река не изменяла своей деятельности не только в связи с существованием или отсутствием ледяного покрова на северо-западе Русской равнины, но не подчиняла ее ни одному из компонентов географической среды. Как мощный фактор река существовала и развивала свою рельефообразующую деятельность вне зависимости от изменений внешней среды. И лишь внутренние силы Земли направляют русловой процесс в сторону углубления, или накопления осадочных масс. Размеры ритма развития руслового процесса, обусловленного тектоникой, во много раз превышают размеры других природных ритмов. Так, в течение среднего плейстоцена, когда уровень Каспия снижался пять раз и столько же раз повышался, русло Волги испытало последовательное и направленное повышение, а аллювиальный процесс обусловил наращивание террасовых толщ.

После блестящих работ Г. И. Горецкого не остается места для существования теории «климатической» ритмичности эрозионного процесса. И тем более не может быть принято представление о двухъярусном строении террасовых толщ, соответствующих по времени образования холодным и теплым эпохам. К этому же выводу привели нас анализ строения речных долин Русской равнины и палеогидрографические реконструкции.

Ритм и направление движений платформы нашли отражение в строении террасовых толщ и наличии погребенных русел. Реконструкция палеогидрографической сети создает возможность улавливать направление и ритм тектонических движений.

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.