2.1 Определение возраста рельефа

Возраст рельефа — одна из важнейших его характеристик. Его определение представляет трудную задачу. Это объясняется тем, что формирование рельефа — длительный процесс. Только отдельные формы рельефа: обвалы, оползни, вулканические формы и др. — возникают сразу. Большая же часть рельефа формируется длительно иногда в течение десятков, сотен тысяч и даже миллионов лет под влиянием комплекса процессов. Сформировавшись под действием одних процессов, рельеф продолжает испытывать изменения до  настоящего времени под действием других процессов, что затрудняет определение времени образования его первичной формы.

В современном рельефе Земли присутствуют формы, образовавшиеся в  разное геологическое время. Причем возраст крупных форм рельефа (хребтов, возвышенностей и др.) больше, чем небольших форм. Возраст рельефа определяется временем завершения его  формирования, т. е временем, когда на форму рельефа перестают  воздействовать процессы, которые ее образовали. Или, другими словами, это время, прошедшее с момента образования формы рельефа. В этом случае возраст обозначается одним индексом, например, Ν2! или Q, и т. д. Кроме того, возраст некоторых форм можно определять отрезком времени, в течение которого они возникли и продолжали существовать до своего завершения. Например, возраст поверхности выравнивания может быть юрско-меловой (J-K) или олигоцен- миоценовый (£3 — iVj). Формы рельефа сами по себе не несут прямой информации о геологическом времени их образования. Чтобы определить  возраст рельефа или отдельной формы, необходимо использовать ряд геоморфологических и геологических методов, которые в свое время были предложены и разработаны В. Дэвисом, В. Пенком, К. К. Марковым, А. И. Спиридоновым, Д. В. Пановым, Н. А. Флоренсовьш и другими исследователями. Как и для отложений, определяется относительный и абсолютный возраст рельефа. Относительный возраст определяется геоморфологическими и геологическими методами, а для определения абсолютного возраста используются археологический и радиологический методы.

Геоморфологические методы используют морфологию, или внешний вид рельефа, и соотношение форм друг с другом. По  морфологии рельефа в целом и отдельных входящих в него форм (речных долин, склонов и др.) можно определить в самом общем виде стадию развития рельефа — юность, зрелость или старость (по В. Дэвису). Например, если долины имеют V-образную форму, крутые склоны, узкие водоразделы, остроконечные вершины, то это стадия молодости; если склоны долин сглажены, днища широкие, водоразделы выположены — это стадия зрелости. Стадии развития рельефа выступают как интервалы времени или относительного возраста рельефа. Соотношение форм друг с другом позволяет определить, какие из них моложе, какие древнее. Так, наложенные или вложенные формы всегда моложе тех, которые они осложняют. Например,  овраг врезан в террасу, следовательно, он моложе ее; карстовые или эоловые формы (дюны, барханы и др.) моложе той поверхности, на которой они развиты. В лестнице террас, или поверхностей  выравнивания, каждая вышерасположенная форма является древнее нижерасположенной. Геологические методы позволяют установить отрезок  геологического времени, в течение которого рельеф сформировался и приобрел черты, близкие его современному облику В большинстве случаев они используют и геоморфологические соотношения форм рельефа друг с другом.

Метод возрастных рубежей основан на определении возраста пород, на которых выработан рельеф, и пород, которые его  перекрывают. Например, карстовые воронки развиты в каменноугольных известняках и перекрыты некарстующимися отложениями верхней перми. Следовательно, время формирования воронок охватывает интервал времени от позднего карбона до поздней перми. Этот метод используется для определения возраста поверхностей  выравнивания. Его нижний предел — возраст самых молодых пород, на  которых выработана поверхность, а верхний — возраст самых древних перекрывающих пород .Например, если поверхность выравнивания, предшествующая образованию современной горной системы, срезает нижне-, средне- и верхнепалеозойские породы, а перекрывается верхнепалеогеновыми отложениями,  следовательно, ее возраст лежит в пределах от мезозоя до позднего палеогена. В целом метод возрастных рубежей дает приблизительный и часто большой возрастной интервал [4].

Метод коррелятивных отложений. Сущность метода заключается в том, что формирование и развитие денудационного рельефа  сопровождается образованием и аккумуляцией отложений в понижениях. Эти отложения называются коррелятивными, или одновозрастными, с формами рельефа. Они образуются в процессе разрушения пород при выработке на них или в них форм рельефа, переноса обломочного материала и его аккумуляции. Коррелятивные отложения датируются методами биостратиграфии или абсолютного возраста. Поэтому они позволяют датировать и формы рельефа, с ними связанные Кроме того, они помогают восстановить последовательность  формирования и развития рельефа, палеогеографическую обстановку в частности, климатические (по фауне или флоре заключенных в отложениях) и тектонические условия. В коррелятивных рельефу комплексах или свитах отложений отражена цикличность разных порядков, иногда более заметная, чем в формах рельефа.

С формами рельефа коррелятивные отложения могут  находиться в различных пространственных соотношениях. Выделяют следующие виды коррелятивных отложений:

• рельефообразующие, которые слагают формы рельефа;

• сопряженные с формами рельефа;

• фиксирующие рельеф.

Рельефообразующие коррелятивные отложения слагают  самостоятельные аккумулятивные формы рельефа различного генезиса, преимущественно четвертичного возраста. Их возраст определяет и возраст форм рельефа. Например, возраст моренных холмов, морских и речных террас и конусов выноса определяется возрастом образующих их соответственно ледниковых, морских, аллювиальных и пролювиальных отложений. Если возраст таких форм определить невозможно по слагающим их отложениям (они немые, их возраст не определен), то следует воспользоваться методом фациальных переходов, т. е. проследить по латерали сопряженные с ними  отложения и слагаемые ими формы до тех мест, где их возраст известен.

В связи с этим большое значение для определения возраста рельефа имеет выделение пространственно-временных комплексов рельефа (А. И. Спиридонов). В них входят основные генетические типы рельефа, пространственно увязывающиеся или сопрягающиеся друг с другом: ледниковый, аллювиальный, морской, с которыми  увязываются все остальные типы рельефа (склоновый, дельтовый и др.) . Возраст морских форм рельефа определяется по фауне, содержащейся в слагающих их осадках. На основании этого может быть определен и возраст остальных сопряженных форм рельефа. Возраст «построенных» форм рельефа — коралловых рифов, ракушечных банок, вулканических конусов — также определяется возрастом слагающих их биогенных и вулканических пород. Сопряженные отложения обычно определяют возраст  выработанного, или скульптурного (эрозионного, эрозионно-денудационного), рельефа. Здесь могут быть два случая: в одном из них существует непосредственное сопряжение коррелятивных отложений со скульптурными формами. Например, эрозионная терраса переходит в эрозионно-аккумулятивную, имеющую покров аллювия, или овражная эрозионная терраса сопрягается с конусом выноса, сложенным пролювием. В этом случае возраст формы  рельефа определяется по отложениям, с которыми она увязывается. Во втором случае непосредственная связь отсутствует, и формы  рельефа и коррелятивные им отложения разобщены и удалены друг от друга на далекие расстояния. Тогда приходится использовать ряд дополнительных приемов, чтобы установить эту связь. В частности, рассматриваются цикличность и стадийность рельефообразования и сопряженного с ними осадконакопления. Это касается, например, так называемых цикловых врезов, которым соответствуют участки склонов и прилежащие к ним поверхности выравнивания и террасы неоген-четвертичного возраста, в целом образующие ступени  рельефа, повсеместно развитые на склонах платформенных  возвышенностей или гор. Каждой ступени рельефа должен соответствовать комплекс коррелятивных отложений, снесенных в долину реки, во впадину, прилежащий морской бассейн или другое понижение. В горных впадинах — это комплексы грубообломочных отложений (молассы), образующиеся в процессе роста гор. Необходимо эти ритмично построенные стратиграфические комплексы сопоставить с развитыми на склонах ступенями. В идеальном случае количество эрозионно-денудационных ступеней и комплексов отложений  должно совпадать. Кроме того, следует учитывать, что верхним ступеням рельефа соответствуют самые нижние в стратиграфическом разрезе комплексы отложений . Фиксирующие образования — это, главным образом, коры  выветривания, развитые на поверхностях выравнивания и позволяющие датировать возраст последних. Коры выветривания  характеризуются длительностью формирования и зональным строением, зависящим от климата. Если кора выветривания не переотложена, а постепенно переходит в материнскую породу, то, следовательно, поверхность, перекрытая корой выветривания, имеет тот же возраст, что и сама кора.

Археологический метод часто используется для определения возраста речных и морских террас. Стоянки первобытного человека обычно располагались на поверхностях террас, где их иногда и находят .Иногда их остатки находят в рыхлых отложениях, коррелятивных формам рельефа или перекрывающих их, например, лессах или  погребенных почвах. Возраст стоянок позволяет определить и возраст форм рельефа, к которым они приурочены. На основании археологического метода был определен возраст террас многих равнинных и горных  речных долин, а также морских. Находимые на стоянках остатки кострищ костей животных, раковины моллюсков и др. позволяют использовать для определения их возраста радиологические методы.

Радиологические методы определяют абсолютный возраст коррелятивных отложений, слагающих формы рельефа или  сопряженных с ними. Радиоуглеродный метод используют для определения возраста сравнительно молодых четвертичных форм рельефа, возраст которых не превышает 40-45 тыс. лет. Для более древних отложений и коррелятивных форм рельефа применяют калий-аргоновый, термолюминесцентный, кислородно-изотопный, палеомагнитный и целый ряд других методов. Для определения возраста рельефа океанского дна — равнин, срединно-океанских хребтов, рифтовых долин — используют метод линейных магнитных аномалий. В последнее время используются и более сложные методы,  требующие длительных лабораторных исследований. Примером  является трековый (от англ. track — след) метод анализа возраста горных хребтов. Он основан на определении времени поднятия и выведения магматических горных пород в зону приповерхностного охлаждения и гипергенеза (выветривания). По изменениям, произошедшим в магматических породах по сравнению с их первичным составом, определяют время, за которое эти изменения произошли.