О фациальных типах перигляциального аллювия равнинных рек

Приводится литологическое и морфологическое описание основных фациальных типов перигляциального аллювия: проток, половодий, застойных водоемов, внутренних дельт и прибортовых зон.

Учение об аллювии, истоки которого уходят в глубокую древность, в современном виде сформулировано в основном трудами наших соотечественников - А.П.Павловым, С.Н.Никитиным, А.А.Краснопольским, А.И.Мордвиновым, Н.И.Николаевым, В.В.Ламакиным, Е.В.Шанцером, Ю.А.Лаврушиным, Г.И.Горецким, Н.И.Маккавеевым, Б.С.Луневым, И.П.Карташовым и другими. Возникшее из наблюдений над современным аллювием равнинных рек, классическое учение об аллювии в значительной степени относится и к плейстоценовому аллювию межледниковых и доледниковых эпох, а также к неогеновому аллювию. В таком "теплом" аллювии, с хорошей дифференциацией аллювиальных свит сейчас выделяются следующие группы фаций (макрофации): русловая - с фациями 1) субстративной, или размыва, 2) пристрежневой зоны, 3) прирусловой отмели, 4) перекатов, 5) перлювиальной, 6) аллювиально-делювиальной, 7) аллювиально-пролювиальной (внутренних дельт), 8) карстово-аллювиальной; пойменная - с фациями 1) приречной, 2) внутренней и 3) притеррасной зон поймы, которые Е.В.Шанцер [1] детализирует более дробно, 4) наложенной поймы, 5) внутренних дельт, 6) балочной; старичная в современном аллювии, по Е.В.Шанцеру [1], состоит из фаций 1) сезонного заиления, 2) озерной, 3) болотной, 4) вторичных пойменных водоемов.

Указанная фациальная дифференциация аллювия в первом приближении на русловую, пойменную и старичную группы фаций в новейшей геологической истории начинается со среднего миоцена, причем прежде в долинах крупных рек и затем в их притоках. В более древних аллювиальных свитах (меловых, юрских, каменноугольных, девонских) разделение аллювия на русловой и пойменный не всегда возможно и часто дифференциация явно отсутствует.

Перигляциальный аллювий в геологической истории появился впервые в позднем анчагыле, к которому в бассейне Дона относится тихососновая (нижнегорянская) свита.

Представление о перигляциальном аллювии родилось в работах В.Лозинского [2], Д.Н.Соболева [3] и Г.И.Горецкого [4,5].

Основная его литологическая особенность - отсутствие дифференциации аллювиальных фаций - русловой, пойменной и старичной, вместо которых наблюдается бассейновое распределение фаций, как результат доминирования взвешенных осадков в условиях растянутых летних паводков.

Вторая важная особенность перигляциального аллювия заключается в том, что помимо его выраженности в законченном виде, то есть собственно перигляциального аллювия, существуют промежуточные климатические типы аллювия с различной степенью воздействия перигляциального режима. На примере аллювиальных свит бассейна Дона мы выделяли семь таких климатических типов (стадий): от нормального гумидного аллювия голоцена и плиоцена до перигляциального аллювия 4-й (московской) террасы и донского гляциоаллювия [6, 7]. При этом становится ясным появление и эволюция литологических признаков перигляциального аллювия, а также постепенное обособление фаций перигляциального аллювия из фаций межледникового аллювия.

Фациальные типы перигляциального аллювия впервые были предложены нами [8,9], хотя и не получили при этом обоснования. Мы выделили фации: 1) проток, 2) собственно половодий, 3) застойных водоемов, 4) внутренних дельт и 5) прибортовых зон. При этом первые два фациальных типа являются доминирующими (рисунок).

О фациальных типах перигляциального аллювия равнинных рек

Приводим их более развернутое описание.

1. Фации проток. Это линейно вытянутые тела относительно промытых косослоистых песков,

залегающие в неглубоких врезах на различных гипсометрических уровнях. Их ширина по обнажениям - первые десятки метров, мощность - первые метры - 10 метров. Образование их происходило при сезонных спадах уровня паводковых вод и локализации стока. В них трансформируется русловой аллювий при появлении и нарастании перигляциального режима, а поэтому они более типичные для аллювиальных свит, формировавшихся при слабом и умеренном перигляциальном режиме.

Со снижением степени выраженности перигляциального режима размеры проток и их сгруппированность в осевой зоне долины возрастают, при этом протоки принимают облик речных русел.

Сложены фации проток песками различной зернистости, суглинки встречаются редко. Свойственное русловому аллювию линзовидное строение сохраняется только в осевой зоне.

Характерна полиритмичность без общей закономерности с прямой, симметричной и обратной сортировкой ритмов всех порядков. Слоистость преобладает косая, наблюдается горизонтальная и волнистая.

Степень сортировки и окатанность зерен снижаются с усилением перигляциального режима. Отсутствует корреляция между крупностью песка (Мd) и степенью сосредоточенности грансостава, измеряемой коэффициентом сортировки Sо, по Траску [10] .

Крупность песков, как и вообще в аллювии, обусловленная в основном источником питания, вниз по течению не снижается, а нарастает, очевидно за счет выноса мелких фракций.

Содержание неустойчивых минералов (амфиболов, пироксенов и др.) - импульсное, не зависящее от грансостава песков, так как определяется эоловом привносом или ледниковым питанием.

Для поверхности кварцевых зерен характерна эоловая полировка и иногда глинистая пленка. Под электронным микроскопом можно наблюдать штриховку, уступообразные грани и раковистые сколы, клинообразные и лункообразные выемки.

К этому типы фаций принадлежит аллювий тихососновской свиты и предположительно окский, изученный в разрезе Кривоборье, который может служить типовым для этой фации [11,12]. 2. Фации половодий (паводков). Перигляциальная фация половодий получается в результате преобразования в нее пойменного аллювия и в зависимости от стадии похолодания имеет разные степени выражения. Поскольку основное осадконакопление падает на время летнего паводка, относительная роль этой фации в разрезе перигляциального аллювия становится доминирующей.

При переходе от пойменной макрофации межледниковий к перигляциальной фации половодий происходят следующие литологические изменения.

Вместо глин появляются суглинки и супеси, не гумусированные, с горизонтальной слоистостью, с сильно выраженными межслоевыми размывами, слабо карбонатные, с мелкой ритмичностью и без микроритмичности, с полигональным распределением зерен в шлифах и глинистой пленкой на кварцевых зернах. Часто встречаются рудименты луговых почв и мерзлотные деформации.

Именно для этой фации характерно широкое облекающее настилание на склоны и на более древние террасы по типу наложенных пойм, но без следов размыва в основании.

Эталоном этого фациального типа может служить разрез московского аллювия 4-й надпойменной террасы в Кривоборье [11]. Хорошим примером является также разрез аллювия 2-й надпойменной террасы в карьере завода силикатного кирпича у пос.Придонской, а также верхняя, террасообразующая часть аллювия разреза у с.Духовое [13, с.139-140].

3. Фации застойных водоемов. Это локальные залежи и линзы глин и суглинков, образовавшихся в отшнурованных участках проток с практически озерным режимом.

В фацию застойных водоемов трансформируется старичная макрофация межледникового аллювия, с которой она связана постепенными переходами.

Для нее характерна приуроченность к бортам долины, в особенности к левому борту, что отчасти объясняется наследованием старичных понижений на более древней, межледниковой пойме. Морфология тела этой фации - обычно удлиненная в плане и линзовидная в разрезе; может слагать часть разреза перигляциальной свиты или реже весь разрез. Размеры - сотни метров и километры по длине, десятки - первые сотни метров по ширине и 2-10 метров в мощности. Сложены эти практически озерные образования суглинками и глинами с горизонтальной, мелкой и ленточной слоистостью, с редким, но хорошо сохраняющимся растительным материалом.

Некоторые из таких озерных водоемов продолжают жить даже после того, как поверхность перигляциального аллювия становится террасой. Примером этому может служить современное озеро Ильмень на поверхности 2-й надпойменной террасы Хопра и востоку от г.Новохоперска, а также серия озер на низких террасах Битюга у с.Хреновое.

4. Фации внутренних дельт. Аллювиальнопролювиальные образования конусов выноса, или внутренних дельт, обычно приурочены к впадению притоков в основную долину или долину более высокого порядка. Как правило, они совпадают в плане с ранее сформированными внутренними дельтами перекрываемого межледникового аллювия и так же отличаются от основного перигляциального аллювия аномальным составом, повышенной мощностью и выраженностью в рельефе.

Особенность литологического состава фации выражается при этом в слабой дифференциации слоев, представленных чаще смешанными глинистыми породами - тяжелыми супесями, песчаными суглинками, в основании с щебнем местных пород, для которых характерны незакономерное сочетание и небольшие мощности. Размеры в плане - десятки и первые сотни метров в длину и ширину. Мощность - до полной мощности аллювиальной свиты Наблюдается особенно часто как законсервированная форма рельефа на поверхности надпойменных террас в устьях притоков.

В качестве эталона фации внутренней дельты можно рассматривать разрез палеолитической стоянки Костенки 3 [14, с.72-75].

5. Фации прибортовых зон. Этот фациальный тип напоминает предыдущий, отличаясь не локальным, а линейным распространением вдоль борта долины, где происходит смешанное аллювиально-делювиальное, а точнее аллювиально-солифлюкционное осадконакопление. Перигляциальная фация прибортовой зоны является аналогом более "теплой" аллювиально-делювиальной фации межледниковья, из которой она трансформируется при наступлении перигляциальных условий. В связи со смешанным, аллювиально-солифлюкционным происхождением отложения фации залегают не только на уровне аллювия, но и несколько выше, в основании склона.

Сложена фация в основном суглинками, в том числе лессовидными (лессоидами), в меньшей степени супесями, часто с мелкой ритмичной слоистостью, наклоненной по склону, с рудиментарными почвами и мерзлотными деформациями.

Ширина прибортовой зоны - от нескольких десятков до 100-150 м. Мощность отложений обычно совпадает с полной мощностью аллювия и даже несколько превышает.

Эталоном фации прибортовой зоны может служить разрез аллювия 1-й надпойменной террасы Дона по стоянке Костенки 21 [15].

Как можно видеть, выделенные фациальные типы перигляциального аллювия вполне соотносятся с группами фаций обычного, "теплого" аллювия и поэтому для них в дальнейшем несомненно будет установлено более детальное строение.

Их пространственное взаимоотношение показано на рисунке.

При крупномасштабной съемке возможно картирование выделяемых фациальных типов аллювия.

Список литературы

1. Шанцер Е.В. Аллювий равнинных рек умеренного пояса и его значение для познания закономерностей строения и формирования аллювиальных свит // Тр. ин-та геол. наук АН СССР. Геол. серия. -1951. -Вып.135. -274 с.

2. Lozinsky W. Uber die mechanische Verwitterung der Sandsteine im gemassigsten Klima // Bull. Acad. Sci. de Cracovie. Cl. Sci. Matem. et nat. -1909. - №1.

3. Соболев Д. Польско-Украинская перигляциальная эоловая формация // Изв. Укр. отд. Геол. комитета. -1925. -Вып 6. -С.51-78.

4. Горецкий Г.И. О перигляциальной формации // Бюл. Комис. по изуч. четвертичного периода. -1958. -№22. -С.3-23.

5. Горецкий Г.И. Генетические типы и разновидности отложений перигляциальной формации // Материалы по генезису и литологии четвертичных отложений. -Минск, 1961. -С.107-125.

6. Холмовой Г.В. Стадии перигляциального режима и их отражение в строении аллювиальных свит (на примере бассейна Дона) // Корреляция отложений, событий и процессов антропогена. -Кишинев, 1986. -С.105-106.

7. Холмовой Г.В. О влиянии на строение аллювия различных стадий перигляциального режима // Бюл. Комис. по изучение четвертичн.периода. -1988. -№57. -С.90-100.

8. Холмовой Г.В. Новейшие континентальные формации Среднерусской возвышенности и Окско-Донской низменности (типизация, геологическое строение, полезные ископаемые): Автореф. дис. ... д-ра геол.-минерал. наук. - М., 1988. -35с.

9. Холмовой Г.В. Неоген-четвертичный аллювий и полезные ископаемые бассейна Верхнего Дона. - Воронеж, 1993. -100с.

10. Холмовой Г.В., Глушков Б.В. О корреляции крупности и сортировки песков из различных фаций и типов аллювия в бассейне Верхнего Дона // Литология и полезные ископаемые Воронежской антеклизы. -Воронеж, 1982. -С.140-146.

11. Опорные разрезы нижнего плейстоцена бассейна Верхнего Дона / Р.В.Красненков, Г.В.Холмовой, Б.В.Глушков и др. - Воронеж, 1984. -212с.

12. Верхний плиоцен бассейна Верхнего Дона / Г.В.Холмовой, Р.В.Красненков, Ю.И.Иосифова и др. -Воронеж, 1985. -144с.

13. Грищенко М.Н. Плейстоцен и голоцен бассейна Верхнего Дона. - М., 1976. -230с.

14. Палеолит Костенковско-Борщевского района на Дону, 1879-1979: Некоторые итоги полевых исследований. -Л., 1982. -286с.

15. Холмовой Г.В., Нестерова Е.В. Костенки 21 - голостратотип аллювия высокого уровня первой надпойменной террасы Дона // Вестн. Воронеж. ун-та. Сер. геол. -1996. -№2. -С.57-63.

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.vestnik.vsu.ru