Геология четвертичных отложений / КУРС ЛЕКЦИЙ / QUARTER LAST

го, к покрытым лессовыми породами склонам краевых ледниковых образований (Белорусская гряда, Мозырская возвышенность), а также склонам речных долин (Оршано-Могилевская равнина). Овражный пролювий накапливается сравнительно маломощными и короткими временными водотоками, поэтому обладает незначительной площадью и мощностью. Его состав определяется породами, подвергающимися размыву. Чаще всего овражный пролювий сложен плохо сортированной смесью щебня, песка и алеврита. В вершинной зоне залегают более грубые обломки, а на периферии возрастает доля суглинка. Слоистость отложений выражена слабо, чаще всего слои наклонены параллельно поверхности конуса.

Конусы оврагов обладают выпуклой формой в поперечном разрезе. Крутизна склонов зависит от состава пролювия: чем грубее породы, тем больше угол падения поверхности.

Процессы оврагообразования генетически связаны с делювиальными. Условием оврагообразования служит уничтожение естественной травяной растительности, корни которой образуют дернину и закрепляют рыхлые породы склона.

Вотложениях конусов выноса предгорий выделяются две зоны: вершинная

икраевая (периферическая).

∙Вершинная зона, занимающая большую часть объема конуса, сложена потоковой группой фаций. В ней преобладают угловатые и плохо отсортированные глыбы и щебень, иногда с примесью глин. Слоистость отложений почти не выражена.

∙Краевая зона представлена осадками веерной группы фаций, в которых наиболее распространены лессовидные алевриты, иногда содержащие линзы и прослои щебнистых суглинков. В породах прослеживается субгоризонтальная слоистость.

13. 2. 2. Пролювий континентальных дельт постоянных рек

Пролювий континентальных дельт накапливается в “сухих” устьях постоянных горных рек. Обычно такие устья располагаются у подножий гор, лишь крупнейшие реки выносят воды далеко в пределы пустынных равнин – как Мургаб в Туркмении или Яркенд в Китае.

Континентальные дельты предгорий имеют вид пологонаклонных конусов. Радиус конусов нередко составляет десятки километров, а превышение вершины над краевой частью достигает нескольких сот метров. Форма дельт в плане либо полукруглая, либо вытянутая.

В составе дельт преобладают обломки средней степени сортированности и окатанности. Слоистость выражена четко. Мощность отложений максимальна в вершине дельты, слои здесь лежат параллельно поверхности конуса. С удалением

31

от вершины мощность пролювия и размер обломков сокращается, углы наклона слоев и поверхности конуса уменьшаются.

Отложения сухих дельт расчленяются на три зоны, сменяющие друг друга от вершины к периферии.

∙Вершинная зона формируется в крупных мигрирующих руслах мощных потоков. В ней представлена группа потоковых фаций, сложенных валунами и гальками. Отложения подобны русловому аллювию, но отличаются большей мощностью, очень быстрым уменьшением размера обломков вниз по течению, а также залеганием слоев – параллельно поверхности конуса. Осадки обладают косой слойчатостью, нередко содержат маломощные линзы супесей, которые возникают в заиливающихся участках русел.

∙Срединная зона формируется ослабленными потоками небольших мигрирующих рукавов. Накапливаются отложения группы веерных фаций. Их состав более мелкий – преобладают лессовидные алевриты. Самые полноводные потоки оставляют фацию транзитных русловых ложбин, представленную субгоризонтально лежащими линзами гравийных песков. Небольшие ручьи, заканчивающиеся в срединной зоне, накапливают фацию иссякающих вееров, сложенную песками, супесями, суглинками и глинами. При половодьях дельта может целиком покрыться водой, при этом образуется сплошной маломощный плащ горизонтальнослоистых лессовидных пород. На затопленных участках между руслами накапливаются горизонтальные слои суглинков и глин фации межрусловых разливов. В мелководных углублениях поверхности дельт горизонтальными слоями оседают глины фации мелких временных застойных водоемов.

∙Краевая зона образована застойноводной группой фаций, накапливаю-

щейся при половодьях на периферии дельты, и создающей почти плоский рельеф

сминимальными углами наклона. Среди отложений встречаются фации концевых частей транзитных русловых ложбин, созданные мелко- и среднезернистыми песками. Ниже по течению пески замещаются алевритами и глинами фации рас- пластывающихся потоков. Накопление тонкодисперсной фракции часто ведет к формированию горизонтов водонепроницаемых пород, что, в свою очередь, способствует процессам оглеения. На самом краю дельты периодически возникают небольшие и мелководные озера, в которых развиваются горизонтальные слои мергелей и глин фации озеровидных разливов. Местами может протекать заболачивание, а в аридных условиях при высыхании бассейнов идет соленакопление. В результате аккумулируются оглеенные карбонатные загипсованные глины и мер-

гели болотно-солончаковой фации.

Контрольные вопросы

§Какой из факторов накопления пролювия является главным?

§Какова важнейшая особенность строения пролювия?

§Какие зоны выделяются в пролювиальных дельтах и какими фациями они сложены?

§Каковы особенности состава и строения овражного пролювия?

32

13. 3. Делювиальные отложения

Делювием, по определению А. П. Павлова, называют продукты выветривания, смытые и переотложенные мелкими струйками воды, образующимися на склонах при выпадении дождей и таянии снега. Делювиальный процесс протекает в пределах равнин на склонах крутизной не менее 2°. При выпадении дождя или таянии снега на склоне возникают миниатюрные водные потоки, наследующие неровности поверхности и часто меняющие свое местоположение. Их деятельность ведет к образованию деллей – густой сети мелких эрозионных борозд, и к накоплению чехла делювия. Мощность делювия возрастает вниз по склону. Главные факторы делювиального процесса: климат, рельеф и состав коренных пород.

От климата зависит специфика процессов выветривания, а значит и состав элювия, подвергающегося размыву, и, соответственно, состав накапливающегося делювия. Климат определяет режим и количество выпадающих осадков, следовательно, интенсивность размыва и мощность отложений. От климата зависит состав и биомасса растительности, препятствующей размыву – скорость делювиального процесса резко возрастает при распашке склона или ином уничтожении растительности.

Рельеф влияет на скорость водных потоков и особенности их распределения по поверхности склона: чем больше неровностей, тем выше активность текучих вод.

Существенна роль ориентации склона. На наветренных склонах выпадает большее количество осадков и скорость накопления делювия выше, чем на подветренных. В северном полушарии склоны холмов, обращенные на юг и юго-запад, нагреваются солнцем сильнее, поэтому активность процессов здесь будет большей. По данным А. В. Матвеева, на холмах Городокской возвышенности мощность делювиальных шлейфов с западной и южной сторон составляет до 1,5 – 2,0 м, а с восточной и северной до 1,1 – 1,3 м [16].

Состав делювия определяется коренными породами: их петрографическим и минеральным составом, а значит, устойчивостью к выветриванию и миграционной способностью продуктов разрушения.

Следовательно, делювий может быть представлен разными по размеру фракциями, однако в их пространственном распределении наблюдается четкая закономерность: самые крупные обломки залегают в верхней части склона, а с приближением к подножью диаметр их

33

уменьшается. Более крупные обломки слагают и самую древнюю часть делювиального шлейфа, непосредственно облекающую коренные породы склона, тогда как поверхностные слои делювия характеризуются измельченностью материала (рис. 40). Поверхность делювиального шлейфа имеет вогнутую форму с наибольшими углами наклона в верхней части (до 10° – 12°).

Рис. 40. Схематический разрез отложений делювиального шлейфа [20]. Фации: А – привершинной зоны аккумуляции у верхней границы шлейфа; Б – привершинной зоны шлейфа; В – периферической части шлейфа. 1 – глыбы; 2 – дресва; 3 – щебень; 4 – песок; 5 – суглинок; 6 – супесь; 7 – гранит.

Делювиальным отложениям свойственна тонкая, черепитчато- линзовидная слоистость, в которой границы слоев параллельны склону

(рис. 41).

Рис. 41. Черепитчато-линзовидная слоистость делювия [20]:

34

1 – почва погребенная; 2 – песок (а – мелкозернистый, б – среднезернистый); 3 – гравий; 4 – галька мелкая; 5 – щебень мелкий; 6 – рисунок пачки слойков мощностью менее 1 мм (а) и более 1 мм (б)

Внутри слоев выделяются пачки косо лежащих тонких (около 1 мм) слойков. Такая слоистость объясняется малой мощностью и постоянной миграцией ручейков. В составе делювия обычно встречаются линзы и слои погребенных почв. Линзы возникают при размыве и переотложении гумусового слоя. Слои формируются в результате прекращения размыва – на поверхности делювия образуется почва, а затем она вновь погребается смытыми отложениями. Нередко отмечается ритмичная слоистость делювия, обусловленная сезонными колебаниями размыва и седиментации (рис. 42).

Рис. 42. Ритмичная слоистость делювия:

1 – почвенные горизонты; 2 – глина; 3 – суглинок; 4 – дресва мелкая; 5 – дресва крупная; 6 – щебень мелкий; 7 – щебень крупный

В условиях Беларуси мощность делювиальных накоплений редко превышает 1 м. Наиболее развиты они в областях распространения холмов и гряд краевых ледниковых образований, склоны которых покрыты плащом лессовых пород (Минская, Новогрудская, Мозырская возвышенности). Выделяются также отложения перигляциального де- лювия, формировавшиеся в ледниковые этапы плейстоцена на склонах возвышенностей. Перигляциальный делювий сложен плохо сортированными песками, супесями и суглинками. Мощность отложений воз-

35

растает вниз по склону. Четким диагностическим признаком данных осадков является наличие морозобойных клиньев и других следов мерзлотного воздействия.

Контрольные вопросы

§Перечислите факторы делювиального процесса.

§Каковы особенности состава и строения делювия?

13.4. Озерные отложения

Среди факторов, определяющих особенности озерного (лимнического) осадконакопления, необходимо указать климат; высоту расположения озера; происхождение, строение, площадь и глубину котловины; источники питания, состав и динамику озерных вод; состав поступающего в водоем материала; специфику органического мира. Первостепенное значение принадлежит климату. От климатических особенностей зависит химический состав озерных вод, в соответствии с которым выделяют два генетических подтипа озерных осадков: озер пресных и соленых.

В озерах накапливаются все генетические типы осадочных пород: обломочные, хемо- и органогенные, смешанные. В крупных озерах наблюдаются те же закономерности распределения осадков, что и в морях: гранулометрический состав обломков уменьшается от побережья к центру, в глубоководной зоне преобладают тонкодисперсные органические и химические осадки.

Отличительный текстурный признак лимнических отложений – ярко выраженная горизонтальная слоистость, которая приобретает ритмичный характер в условиях сезонных климатических изменений.

Озера отмирают путем заполнения осадками, высыхания или спуска реками. В результате на месте озера возникает плоская равнина, на краях которой могут сохраняться абразионные или аккумулятивные террасы.

13. 4. 1. Отложения пресных озер

Отложения пресных озер накапливаются в гумидных условиях. Нередко озера являются проточными – на динамику их вод оказывает влияние речное течение, которое может перемешивать значительную часть объема воды. Поэтому в проточных озерах крупные частицы иногда могут заноситься вглубь котловины.

36

В пресных озерах господствуют терригенные и органические осадки. Седиментация во многих современных озерах Беларуси началось в поозерское время, но большая часть отложений возникла в голоцене. В составе озерных накоплений выделяют три группы фаций: пляжную, прибрежную и глубоководную.

∙Пляжная группа фаций наиболее развита в бассейнах с низкими, полого погружающимися берегами. Она представлена крупными обломками: гальками, песками. Форма озерных галек уплощенная, их длинные оси вытянуты параллельно береговой линии, а утяжеленные края наклонены к центру озера. Такие особенности состава и залегания ярко проявляются в тех озерах Белорусского Поозерья, которые возникли в пределах распространения грубых моренных или галечногравийных флювиогляциальных отложений.

∙Прибрежная (литоральная) группа фаций характеризуется бо-

лее тонким составом, в ней преобладают горизонтальнослоистые мелкие пески и алевриты, нередко содержащие раковины пресноводных моллюсков: двустворчатых и гастропод. Площадь распространения литоральной фации возрастает близ устий рек. В прибрежной части зарастающих озер обломочные породы не накапливаются – здесь формируются торфянистые сапропели.

На поверхности пляжной и литоральной фаций часто отмечаются следы волноприбойной деятельности.

∙Глубоководная группа фаций сложена, в основном, тонкими горизонтальными слоями глин. Высокое содержание органики придает им темно-серую окраску с оттенками синего или зеленого цветов, реже – коричневого. В составе органики распространены раковины моллюсков, остатки скелетов рыб, а также растительные остатки, в том числе пыльца и споры, створки диатомовых водорослей.

Содержание минеральных солей в воде увеличивается по мере развития озера. Продукты выветривания и почвообразования приносятся реками в виде коллоидов, которые оседают в мелководных участках литорали и создают бобовые озерные железные руды, а в тропических широтах – бокситы. Накопление оолитового лимонита свойственно зонам распространения подзолистых и дерново-подзолистых почв. Соединения железа выносятся из почв ручьями или грунтовыми водами. В озере эти соединения распадаются (под действием микроорганизмов) на нерастворимые гидроокислы, и формируют пласты лимонита мощностью до 10 – 15 см. Для восстановления такой залежи после промышленной выработки требуется 15 – 20 лет. Поступающие

37

в озеро подземные воды нередко насыщены карбонатами, из-за чего в литоральной зоне накапливаются пресноводные известковые отложения. В зависимости от содержания СаСО3 их разделяют на мергелистые глины (10 – 30 %), глинистые мергели (30 – 70 %), пресноводные мергели (более 70 %) – рыхлые осадки белого, желтого или краснобурого цвета, иногда образующие крупные скопления. В белорусских озерах формирование пресноводных известняков довольно активно шло в раннем и, отчасти, в среднем голоцене. Мощности возникших за это время карбонатных пород достигают 5 – 7 м.

Рост содержания минеральных солей способствует развитию органического мира озера и, следовательно, образованию озерных органогенных осадков. Широкое распространение получает зоо- и фитопланктон (водоросли сине-зеленые, диатомовые и др.). Остатки отмершего планктона оседают на дно, смешиваясь с тонкими глинистыми частицами. Так возникают слои органического ила. Под воздействием анаэробных бактерий ил битуминизируется и превращается в сапропель. Дальнейшее развитие биоты ведет к дистрофии и заболачиванию озера, накоплению в нем торфа.

Сапропель – жирный ил пресных озер, содержащий не менее 15 % органического вещества. Природный цвет сапропеля зависит от его состава: черный, коричневый, оливковый, голубой или красно-бурый. Будучи извлечен на поверхность, осадок быстро окисляется и теряет свою окраску. Сапропель залегает горизонтальными слоями мощностью до несколько метров, а изредка более 30 м. В сапропелях четко выражена сезонность накопления, представленная слоями летними мощными темными, и слоями зимними тонкими светлыми. Иногда сапропель лишен слоистости – сложен однородными гелеобразными массами. Сапропелю характерен рост содержания органики вверх по разрезу. Благодаря биохимической и микробиологической переработке, осадок обогащается биологически активными веществами: витаминами, антибиотиками, стимуляторами роста; насыщается макро- и микроэлементами. Указанные характеристики обуславливают хозяйственную ценность сапропеля. Он используется в качестве удобрения, кормовых добавок, буровых растворов, а также для грязелечения. Общие запасы сапропеля в Беларуси составляют около 3,6 млрд. м3, причем половина из них концентрируется в молодых озерах Северной Беларуси [10; т. 4, с. 447]. Крупнейшими залежами отличаются озера Освейское и Лисно. В зависимости от преобладающих компонентов и зольности, выделяют четыре типа сапропеля.

38

Карбонатные сапропели обладают светло-серой окраской. Содержание органики в них составляет менее 30 %, а в минеральной части до 50 % занимает СаО.

Кремнистые сапропели формируются при обилии в воде диатомовых водорослей. Осадки темно-серые, содержат более 60 % органики, а в составе минеральной их части на долю SiO2 приходится не менее 50 %. Карбонат кальция в них отсутствует.

Органические (торфянистые) сапропели более чем на 75 % сло-

жены органическим веществом, содержат значительную примесь крупных растительных останков, окрашены в темно-коричневый цвет.

Сапропели смешанного состава отличаются разнообразием цвета и доли органики, а их зола содержит СаО, CaCO3 и SiO2

По мере продолжения осадконакопления, сапропель уплотняется и переходит в сапропелит. Последний, в свою очередь, под воздействием диагенеза превращается в разновидность бурых углей – сапрколит. Сапрколит – черно-коричневая плотная, но легкая порода с раковистым изломом.

На дне озер, в водах которых широко распространены диатомовые водоросли, может происходить накопление кремнистых илов. Из них, в результате диагенеза, возникает диатомит – рыхлая или слабосцементированная микропористая порода, состоящая из скорлупок диатомей и содержащая до 80 % кремнезема. Окраска диатомита светлая: от белой до желтовато-серой, изредка – темно-серая. В озерах Беларуси активное накопление диатомита происходило в александрийское межледниковье, когда сформировались залежи мощностью до 20 м, а также в муравинское межледниковье (до 6 м).

13. 4. 2. Отложения соленых озер

Отложения соленых озер накапливаются в бессточных бассейнах семиаридных и аридных областей (в природных зонах степей, полупустынь и пустынь). Высокое содержание солей обуславливает бедность таких озер растительностью и животными. Поэтому в их отложениях почти не встречаются органические остатки, отсутствуют сапропели. Главенствующее значение принадлежит породам химического происхождения, а у берегов иногда накапливаются незначительное количество обломочных осадков.

Растворы солей поступают в озера разными путями: проникновением морских вод, эоловой деятельностью, растворением погребенных солей, привносом подземными и поверхностными водами продуктов выщелачивания грунтов. По мере роста содержания растворенных солей, озерная вода переходит в насыщенное состояние и называется рассолом или рапой. Осаждение солей начинается с появления на поверхности рапы мелких кристалликов, которые быстро увеличи-

39

ваются, становятся тяжелее рапы и тонут. Такой процесс называют садкой, а само озеро – самосадочным. Каждый вид соли кристаллизуется только из насыщенного раствора, обладающего определенной температурой, составом и концентрацией.

Установлена четкая природная зональность накопления осадков в солеродных бассейнах. В пределах засушливых степей на дно водоемов оседают карбонаты, в полупустынях – сульфаты, а в экстрааридных условиях пустынь – галогениды. Таким образом, по составу преобладающих в осадке минералов, выделяют три главных типа солеродных бассейнов: карбонатные, сульфатные и хлоридные.

Особенностью солеродной седиментации является связанная с изменениями климата возможность перехода от накопления одних типов солей к другим. В случае прогрессирующего иссушения, засоление озера происходит соответственно приведенному перечню – тремя этапами, или стадиями: вначале имеет место карбонатный тип соленакопления, затем он сменяется сульфатным и, наконец, хлоридным. Если же количество атмосферных осадков начнет возрастать, то седиментация пойдет в обратной последовательности. Кроме того, в результате сезонных климатических колебаний происходит периодическая смена накопления одних минералов данного класса другими, т. е. разные соли выпадают в разное время года. Иногда изменение температуры или выпадение атмосферных осадков вызывает замедление или даже прекращение соленакопления. При этом ранее возникший слой соли частично растворяется. Таким образом, горизонтальнослоистая текстура солей отражает сезонность и стадийность седиментации, что помогает определять продолжительность развития бассейна и реконструировать смену климатических условий за время его развития.

∙Карбонатные озера возникают на первом этапе за счет накопления соды

Na2(CO)3·10H2O. Кристаллизация соды происходит зимой посредством вымораживания, при температуре не выше –5 °С, и когда концентрация солей превышает 10%. Такие озера отличаются низкой минерализацией и щелочной реакцией. В жаркий летний сезон, когда озеро отчасти или полностью пересыхает, здесь могут оседать мирабилит и галит.

∙Сульфатные озера, вода которых обладает горьким вкусом, появляются на второй стадии, когда при отрицательных температурах и концентрации солей

более 13,5 % из раствора выпадает мирабилит (глауберова соль) Na2SO4·10H2O. Если же рост содержания солей привел раствор в состояние рапы, то кристаллизация может начаться даже при положительных температурах (ниже +17 °С). Так,

летом происходит образование слоев гипса CaSO4·2H2O, тенардита Na2SO4 и других минералов класса сульфатов.

∙Хлоридные озера формируются на завершающей стадии. Выпадение соленого галита NaCl происходит в летнюю жару, во время активного испарения. В результате, на месте пересохшего озера возникает солончак. Кроме того, образование хлоридных осадков возможно за счет подпитки озера подземными водами – когда последние растворяют ископаемые солевые пласты и привносят соли в водоем. Помимо галита, летом в хлоридных бассейнах оседает гипс, а зимой – гид-

рогалит.

В природе наиболее распространены хлоридные озера, сульфатные встречаются реже, а карбонатные известны лишь в Казахстане, Венгрии, США, Мексике. Совсем редко можно столкнуться с озерами калийными, где осаждается силь-

40