Анализ палеорусел и неотектонических процессов Русской платформы

Глубина и уклоны палеорусел как показатель тектонических движений платформенных территорий позволяют объективно оценивать масштабы относительного погружения региона, пересекаемого палеорекой, за время, прошедшее с момента формирования русла. Амплитуда тектогенеза. Сравнение глубин залегания разновозрастных русел одной и той же речной системы дает точное представление об изменении амплитуды вертикальных движений во времени. Масштабы плиоценового сдвига. Миграция устья Палео-Волги от широты Баку до устья Камы — на тысячи километров в течение плиоцена — свидетельствует о громадной амплитуде движений в меридиональной полосе, протянувшейся через платформу и геосинклинальную зону.

· Погружение Прикаспийской синеклизы и Заволжского прогиба относительно их бортов достигало в позднем плиоцене не менее 600–700 м.

· Положение доакчагыльского русла Волги показывает падение от устья Ветлуги до Астрахани в 800 м, что в 10–11 раз превышает падение современного русла Волги на том же расстоянии.

Затухание позднеплиоценового погружения фиксируется по мере движения как к северу (наибольшая глубина положения подошвы колвинской свиты составляет 250 м), так и к западу от Заволжского прогиба. Региональные отметки высот. На широте Воронежа дно кривоборской свиты имеет высоту около 54 м, на широте Саратова русло доакчагыльской Волги прослежено на глубине -300 — -350 м, а погружение Заволжского прогиба относительно Окско-Донской низины достигает 350–400 м. Западное направление. К западу от Волги размер позднеплиоценового погружения последовательно уменьшается: среднеплиоценовый аллювий вскрывается на дневной поверхности по южному берегу Каховского водохранилища (Семененко, 1965), а в долинах рек Ингул и Ингулец лежит на глубине от 0 до 22 м (Насад и Чабан, 1965).

Днепровско-Прутский профиль. Подошва аллювия в низовье Днепра расположена на глубине -85 м (Горецкий, 1970). Еще западнее нижнеплиоценовый аллювий спорадически сохранился в Кодрах на абсолютной высоте более 400 м (Букатчук и др., 1968), а верхнеплиоценовые галечники слагают высокие (120–220 м абс. высоты) террасы Днестра и Прута (Выржиковский, 1924; Гожик, 1965; Константинова, 1965; Куница, 1966). Таким образом, амплитуда высот подошвы верхнеплиоценового аллювия от Волги до Днепра и Прута достигает не менее 900 м.

Характеристика предакчагыльского погружения свидетельствует о том, что на фоне общего нисходящего развития рельефа Русской равнины Прикаспийская синеклиза и сопряженный с нею Заволжский прогиб в позднем плиоцене испытали локальное погружение огромной интенсивности. Пространственная градация глубин. Интенсивность погружения уменьшалась от центральной части Прикаспийской синеклизы к северу, что отразилось в глубине положения доакчагыльского русла, измеряемой отрицательными величинами.

Погребенное русло Волги вскрыто на абсолютных высотах:

· 17 м — на широте г. Балахны;

· 4 м — на левобережье Ветлуги;

· -40 м — в районе Казани;

· -100 м — возле устья Камы;

· -200 м — в Мелекесской впадине;

· -300 м — в Жигулевских воротах;

· -400 м — при пересечении р. Большой Иргиз;

· -650 м — на широте Волгограда;

· -800 м — у Астрахани.

Градиент падения палеорусла. До пересечения Вятского Увала падение погребенного русла по сравнению с падением его ниже Казани незначительно, а далее оно резко возрастает. Общее погружение палеорусла от Вятского Увала до широты Волгограда достигает примерно 600 м, в то время как падение русла современной Волги на этом же протяжении составляет всего 60 м. Очевидно, столь резкое падение неогеновой реки связано с последующим предакчагыльским погружением, которое возрастает ниже вступления Палео-Волги в зону Прикаспийской синеклизы.

Сравнительный анализ погружения. На широте Саратова тальвег русла вскрыт на глубине 350 м, а севернее Астрахани — на глубине -800 м. Расстояние от р. Ветлуги до Саратова в два раза больше расстояния между Саратовом и Астраханью. На первом отрезке русло погружено на 350 м, а на втором — на 450 м, то есть размер погружения в зоне Прикаспийской синеклизы в грубом приближении в три раза превышает погружение в зоне Заволжского прогиба.

Динамика уклонов доакчагыльского русла была вычислена исходя из высот современного положения русла в пределах крупных геологических структур. Параметры продольного профиля. На протяжении от Балахны до Чебоксар уклон доакчагыльского русла равен 0,05–0,06 м на 1 км (близок к падению уровня современной Волги в среднем течении — 0,05–0,07 м на 1 км). Далее уклон резко возрастает:

· Участок Чебоксары — Казань: уклон равен 0,2 м на 1 км (в 4 раза превышает уклон на Горьковско-Марийском участке и уклон современного русла);

· Участок Казань — Кама: увеличивается до 0,8 м на 1 км (в 16 раз больше современного);

· Протяжение от Камы до Б. Иргиза: средний уклон равен 0,6 м на 1 км (в 12 раз больше современного);

· Между Б. Иргизом и оз. Эльтон: уклон возрастает до 0,7 м на 1 км;

· Южнее оз. Эльтон: возрастает до 0,8 м на 1 км.

Структурные перегибы. Таким образом, при общей значительной крутизне уклон доакчагыльского русла увеличивается в зонах крутых структурных перегибов: к югу от пересечения руслом Вятской зоны дислокаций (при вступлении в Заволжский прогиб) и к югу от Жадовского уступа (в переходной зоне к Прикаспийской синеклизе). Наименьшие уклоны русла характерны для юго-восточного крыла Московской синеклизы, где предакчагыльское погружение не проявилось.

Амплитуда и мощности акчагыльских отложений по данным А. В. Вострякова (1967) по линии Жадовского тектонического уступа на участке от Общего Сырта до Камышина составляет 50–80 м. Соотношение мощностей. Размеры аккумуляции акчагыльских отложений Заволжского прогиба близки к величине аккумуляции Прикаспийской синеклизы. Общая мощность морской и континентальной толщи, выполняющей палеорусло, составляет в пределах Прикаспийской синеклизы около 1000 м, а в зоне Заволжского прогиба превышает 400 м.

· В зоне Московской синеклизы на широте Чебоксар континентальные кинель-акчагыльские отложения имеют мощность не более 90 м.

· Мощность верхнеплиоценовой толщи Заволжского прогиба в 2,5 раза меньше, чем в Прикаспийской, и в 4,4 раза больше, чем в Московской синеклизе.

· Интенсивность погружения Заволжского прогиба слабо отличается от интенсивности погружения Прикаспийской синеклизы и резко превышает погружение более северной территории.

Четвертичная тектоническая эволюция по данным анализа погребенных русел Волги позволяет дать comparative оценку движений четвертичного периода. Динамика глубин русла. На протяжении от Ветлуги до дельты Волги глубина среднеплиоценового русла изменяется от +4 до -800 м, раннеплейстоценового — от +17 до -110 м. Раннечетвертичное русло Волги вскрыто севернее Саратова на глубине -90 м, а южнее Волгограда — на глубине -110 м.

Особенности четвертичного этапа. Углубление раннечетвертичного русла при вступлении в Прикаспийскую зону не превышает нормального падения русла вниз по течению реки. Следовательно, резкое относительное погружение центральной части Прикаспийской синеклизы, отмеченное для акчагыльского и особенно апшеронского веков, не имело места в четвертичное время. Морские хвалынские отложения имеют равную мощность в пределах Прикаспийской низменности и в долине Волги, а четвертичные движения в Прикаспийской синеклизе и Заволжском прогибе имели близкую по величине амплитуду колебания.

· 1-й вывод: В среднем и позднем плиоцене тектонические движения Прикаспийской синеклизы были сопряжены с движениями геосинклинальной зоны Кавказа.

· 2-й вывод: В четвертичное время эти движения более подчинены движениям платформы.

· 3-й вывод: Свидетельством слабой дифференциации четвертичных движений Русской платформы является равнозначность глубины погребенных раннечетвертичных долин (тальвеги в низовьях Волги, Северной Двины, Невы вскрыты на абс. высоте около 100 м).

Три типа неотектонических движений платформы отражают специфику морфоструктурных (орографических) образований Русской платформы, вытянутых в северо-западном и меридиональном, реже в северо-восточном направлениях. Ориентация морфоструктур. Широтное протяжение имеют лишь Горьковско-Марийская и Припятская низины, а также морфоструктуры в пределах Причерноморской впадины. Пространственная протяженность морфоструктур обнаруживает их закономерную связь с возрастом образований.

· Допалеозойское заложение: Балтийский щит, Украинский кристаллический массив, Воронежская антеклиза, Тиман вытянуты в северо-западном направлении.

· Палеозойские структуры (герцинская эпоха): Валдайская возвышенность, кряж Чернышева, восточная часть Северных Увалов простираются в северо-восточном направлении.

· Неотектонический этап: низменности юга и западная часть Северных Увалов вытянуты широтно. Поднятие Северных Увалов сопряжено с погружением юго-восточного крыла Московской синеклизы и разрывами в фундаменте, сформировав две обращенные структуры — Северные Увалы и Горьковско-Марийскую низину.

Меридиональные структуры. Образование меридионально вытянутых морфоструктур юго-востока платформы — Заволжского прогиба, Приволжской и Бугульминско-Белебеевской возвышенностей — относится к неогену. Тектонические движения в альпийской геосинклинальной зоне проявились в форме широтных волн, которые в позднем мелу и палеогене постепенно сменились меридиональным направлением.

Разломная тектоника и обновление фундамента характеризуются субмеридиональными разломами, типичными для складчатого палеозойского основания Скифской плиты и Русской платформы (Пейве, 1956). Связь с фундаментом. Рельеф современной поверхности более соответствует рельефу поверхности кристаллического фундамента, чем палеозойско-мезозойским структурным образованиям. Приуроченность к понижениям кристаллического ложа обнаруживается для плиоценовых рек после регрессии меловых и палеогеновых морей в неогене, когда произошло обновление движений блоков фундамента по древним разломам северо-западного и северо-восточного простирания.

· Первый тип движений: движения блоков кристаллического основания платформы по многократно обновлявшимся разломам, наиболее дифференцированно проявившиеся в плиоцене.

· Второй тип движений: связан с развитием геосинклинального обрамления Русской платформы в эпохи каледонского, герцинского и альпийского тектогенеза, вызвавших перераспределение стока (юго-западный сток в раннем палеозое, северо-восточный в раннем карбоне, герцинский юго-восточный).

· Третий тип движений: глубокие заложения, охватившие южную часть Восточно-Русского прогиба и протянувшиеся к югу через геосинклинальную зону Кавказа (аналогичные Африканским разломам).

Многоликость морфоструктурных образований обусловлена воздействием генетически разнородных и разнонаправленных движений в неогене — широтных в областях Крымско-Кавказского обрамления, северо-западных глыбовых подвижек фундамента и меридиональных в зоне Восточно-Русского прогиба. Специфика Прикаспийской синеклизы. В области Прикаспийской синеклизы сконцентрировано воздействие всех трех типов движений.

· Блоковое строение основания обусловливает вертикальные смещения и разрывные дислокации бортовой зоны, сочетаясь с краевым характером докунгурского ложа.

· В период широтных волн герцинского (донецкого) тектогенеза синеклиза испытала движения, свойственные передовым прогибам.

· В плиоцене развитие подчинено глубоким волнам меридионального направления.

· Платформенный тип движений четвертичного периода обусловил формирование поднятий северо-западного простирания (Герасимов, 1951; Мещеряков, 1953).

Четвертичные движения как новый этап тектогенеза характеризуются тем, что эндогенные процессы при ведущей роли в развитии рельефа обладают количественной соразмерностью с экзогенными процессами. Особенности Московской синеклизы. При преобладании в течение плейстоцена поднятия имеются признаки погружения осевой зоны относительно крыльев. Осевая зона испытала менее интенсивное поднятие, о чем свидетельствует снижение тальвега погребенных доледниковых долин с крыльев в сторону оси.

Погребенные доледниковые русла вскрыты:

· Глубина 80 м — у г. Калинина (крыло);

· Глубина 30 м — на широте г. Горького (крыло);

· Глубина -20 м — у Талдома (осевая зона);

· Глубина -54 м — у Костромы (осевая зона);

· Глубина -70 м — у Кологрива, в бассейне верхней Унжи (осевая зона).

Эволюция оси синеклизы. По мнению К. Ю. Волкова (1967), ось Московской синеклизы меняла положение между Среднерусским (Валдайско-Солигаличским) авлакогеном и юго-восточным бортом. В раннем палеозое ось была вытянута с северо-запада на юго-восток, в позднем — имела северо-восточное протяжение, в кайнозое смещалась к юго-востоку. На участке Кострома — Юрьевцев северо-восточное направление плиоценовой Палео-Волги сменилось в раннем плейстоцене восток-юго-восточным, а к началу верхнего плейстоцена — восточным.

Этапы и фазы неотектонических движений включают расширение Заволжского прогиба за счет погружения части Жигулевской флексуры (Обедиентова, 1966). На месте Северожигулевской среднеплиоценовой реки и залива акчагыльского моря возник водораздельный узел, испытывающий поднятие до настоящего времени (Обедиентова, 1958). Активность сбросов бортовой зоны Прикаспийской синеклизы в четвертичное время подтверждена исследованиями (Мещеряков и др., 1953).

· 1-й этап (конец палеогена — миоцен): поднятие территории.

· 2-й этап (плиоцен): интенсивное погружение.

· 3-й этап (четвертичный период): единый однонаправленный этап с преобладанием восходящих движений (Мещеряков, 1963; Николаев, 1962).

Внутричетвертичная периодизация. Анализ разновозрастных террас (верхняя сформирована путем перекрывающей аккумуляции, нижняя — в условиях вреза) позволяет выделить внутри четвертичного периода три этапа:

· Ранний плейстоцен: преобладали поднятия, сопровождающиеся углублением русел;

· Средний плейстоцен: нисходящее развитие платформы, накопление мощных ледниковых, флювиальных и делювиальных осадков, общее выравнивание рельефа;

· Граница верхнего плейстоцена — голоцен: новое поднятие платформы.

Цикличность эрозионных процессов и литогенез отражает регулярную цикличность накопления осадков в долинах крупных рек Русской платформы. Механизм аккумуляции. Каждому тектоническому циклу из двух этапов соответствует эрозионный цикл: этап врезания русел и выноса продуктов разрушения, за которым следует этап накопления аллювия.

· При поднятии территории происходит углубление русла, аллювий осаждается в приемном бассейн, лишь небольшая часть сохраняется в виде вложенных террас.

· При погружении происходят процессы накопления мощной осадочной толщины в долинах рек.

· Прекращение руслового процесса возможно лишь при перекрытии долин ледниковым щитом или ингрессировавшими морскими водами.

Закономерности строения террас. Наложенная разновозрастная террасовая толща среднего плейстоцена образует в долинах всего один или два террасовых уровня, а ранее существовавшие уступы погребены под покровом осадков. В зонах позднеплейстоценовых морей террасовая поверхность выражена морской равниной (под бореальными на севере и хвалынскими в низовьях Волги). В условиях поднятия формируются вложенные террасовые уровни.

· Мощность кинельской осадочной толщи Заволжского прогиба составляет 700–800 м.

· Мощность ранне-среднеплейстоценовых толщ составляет 150–200 м.

· Мощность верхнеплейстоцен-ново-голоценового аллювия не превышает 20–25 м.

Стратиграфическое расчленение аллювиальных толщ базируется на том, что одна и та же свита участвует в строении нескольких террас: венедская свита прослеживается от среднечетвертичных террас до поймы, а морские хвалынские отложения участвуют в строении трех террас. Критика климатической гипотезы. Формирование аллювия происходит непрерывно, а климатические колебания вызывают лишь пульсацию аккумуляции, тогда как положение свит определяется тектоническим режимом.

Основные террасовые уровни созданы в московское и московско-валдайское время. Погребенные свиты выделены Г. И. Горецким: венедская (раннечетвертичная, доокская), нижнекривичская (лихвинская) и верхнекривичская (одинцовская свита, называемая жигулевской, выделена на Северо-Жигулевском профиле, 1966). Синхронизация верхнекривичской свиты с одинцовской или рославльской (Губонина, 1965; Шик, 1974) подтверждается данными С. М. Шика (1974).

1-й принцип: выявление нижнечетвертичного и окского аллювия проводится по его положению на дне узких погребенных долин, врезанных в дочетвертичные породы;
2-й принцип: при расчленении толщ высоких террас учитывается их наложенный характер;
3-й принцип: морские и аллювиальные московско-валдайские (микулинские) отложения участвуют в строении видимой поверхности и перекрываются лишь в зонах локальных погружений;
4-й принцип: позднеплейстоценовый и голоценовый аллювий (за исключением Грузинской котловины на Волхове и Причерноморской впадины) прислонен к более древним отложениям.

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.