Рассмотрены вопросы, относящиеся к стратиграфическому расчленению отложений верхнего кайнозоя различных по характеру седиментации шельфов. Показано значение следов трансгрессивных и регрессивных фаз для разработки местных стратиграфических схем и широких корреляций отложений шельфов с континентальными образованиями.

В течение последних 10-15 лет изучение и экономическое освоение шельфовых зон приобрели особенно широкий размах. Геологические исследования шельфовых донных отложений, выполнявшиеся ранее эпизодически, стали теперь обычной систематической работой больших коллективов геологов и геофизиков. Во многих прибрежных государствах на отдельных участках уже начата геологическая съемка донных отложений шельфов, при этом картируются и изучаются с позиции инженерной геологии в основном четвертичные толщи, представляющие собой важный объект для поисков и разведки россыпей и месторождений строительных материалов. Картирование четвертичных образований на шельфах практически невозможно без выполнения специальных стратиграфических исследований и восстановления палеогеографических условий формирования донных осадков и топографии шельфов.

Изучение стратиграфии четвертичных отложений и последовательности геологических событий в пределах прибрежной суши, на шельфах и континентальных склонах имеет исключительно большое значение для понимания и палеогеографической интерпретации разрезов пелагиали, для стратиграфической и геологической корреляции четвертичных образований окраин континентов и внутриконтинентальных областей. Иными словами, изучение стратиграфии шельфовых образований создает основу для всех последующих геологических исследований. Накопленный опыт геологических исследований шельфов показывает, что наиболее надежными разрезами для стратиграфических исследований четвертичных отложений шельфа являются разрезы внешней ее зоны, находящиеся глубже изобаты 100 м, т.е. за пределами действия четвертичных колебаний уровня океанов. В этой зоне в меньшей степени сказываются и воздействия на осадки штормовых явлений. Важную стратиграфическую информацию удается также получить при изучении кернового материала из четвертичных седиментационных бассейнов, которые обычно характерны для активных континентальных окраин. Большую роль в стратиграфическом расчленении шельфовых образований имеют отложения, находящиеся на побережьях и представляющие собой фрагменты четвертичных морских отложений или форм рельефа - морские террасы, абразионные уступы, ниши, осушенные рифовые постройки, поднятые блоки с морскими толщами и различные следы древних береговых линий. Обычно материалы о стратиграфическом положении отдельных толщ, составленные по береговым разрезам, используются для стратиграфической интерпретации шельфовых образований. В этом отношении особенно благоприятными участками считаются разрезы, расположенные на островах и полуостровах. В качестве примеров можно привести достаточно полные и хорошо палеонтологически охарактеризованные морские отложения о-ва Карагинского, п-ова Камчатка, островов Хонсю, Тайваня, Андаманских и Никобарских, Сицилии, Калабрийской зоны Апеннинского полуострова.

На шельфах, расположенных в пределах активных континентальных окраин, наиболее полная геологическая информация может быть получена при разбуривании мощных толщ четвертичных отложений, выполняющих седиментационные бассейны. В Желтом море, например, разрез четвертичных осадков имеет мощность более 1000 м. Мощные серии четвертичных отложений известны из бассейнов Тайваньского пролива, устья р. Меконга и Чао Прайя, Бенгальского залива. Часть этих серий представляют собой осадки конусов выноса. В этом случае их стратификация невозможна без учета особенностей седиментации, характерных для конусов выноса.

Стратиграфические работы в пределах глубин менее 100 м имеют свои специфические черты. Они заключаются прежде всего в том, что морские серии, отвечающие трансгрессивным фазам, высокому стоянию уровня океана, чередуются с субаэральными образованиями - аллювием, эрозионными формами или лагунными осадками, отвечающими регрессивным фазам, низкому положению уровня океана. При этом большое значение придается изучению древних береговых линий - затопленных и находящихся на побережье. Как известно, успешные работы во внутренней зоне шельфа выполнены советскими исследователями на шельфах внутренних и окраинных морей СССР. Имеется значительная информация по таким же работам, проведенным на шельфах западноевропейских прибрежных государств, а также США, Японии, Индонезии, Кубы и некоторых других.

Основой эффективных стратиграфических исследований четвертичных отложений шельфовой зоны является комплексное использование по возможности различных методов, включая геолого-геоморфологический, литолого-минералогический, палеонтологический, палеоботанический, методы, определения радиологического возраста пород и органических остатков, палеомагнитный, а также геофизические методы. Это особенно важно, так как добываемый с шельфа материал имеет небольшой объем, отражает лишь фрагменты разреза, содержит единичные органические остатки. Существенное значение в последнее время придается сейсмо-стратиграфическим исследованиям, с помощью которых достаточно хорошо прослеживаются маркирующие горизонты и контакты между различными в литологическом отношении толщами. Особенно эффективным применение этого метода оказывается на участках шельфа, где морские и прибрежно-морские серии чередуются с континентальными образованиями, отмечающими регрессивные фазы развития бассейна. Интересные результаты получены на шельфе у о-ва Белитунг в южной части Южно-Китайского моря, где в разрезе донных отложений установлено чередование морских и аллювиальных серий, разделенных поверхностями эрозии. Данные, полученные сейсмоакустическими методами, были затем подтверждены бурением [Ronojudo, 1972]. Еще более впечатляющие работы были выполнены на шельфе залива Петра Великого в Японском море [Марков и др., 1979]. В результате сейсмического профилирования и бурения установлены уровни верхнеплейстоценовых регрессий, составлены геолого-сейсмоакустические разрезы четвертичных отложений. Комплексное изучение этих материалов позволило составить для верхнекайнозойских отложений шельфа залива Петра Великого достаточно детальную стратиграфическую основу - выделить плиоценовые, предположительно нижне- и среднеплейстоценовые, аллювиальные ранневюрмские (зырянские), лагунно-морские средневюрмские, озерные и аллювиальные отложения поздневюрмского времени и голоценовые морские. Хорошие стратиграфические материалы получены японскими геологами при картировании шельфовой зоны Японских островов.

Особенность стратиграфических работ на шельфах состоит также в том, что характерные наиболее полные разрезы четвертичных отложений, находящиеся под водой, невозможно использовать для подготовки в качестве стратотипов. Очевидно, стратотипические разрезы шельфов должны выделяться на берегах и таким образом могут быть доступными для ознакомления и выполнения различных исследований. Имеющийся опыт по подбору подходящего разреза для последующего изучения в качестве возможного стратотипического разреза границы между неогеном и четвертичной системой показывает, что эта сложная работа сопряжена со многими трудностями. Так, разрез Врика в районе г. Кратоне (Италия, Калабрия) на побережье Ионического моря, представленный 500-метровой толщей пелагических осадков плиоцен-нижнечетвертичного возраста, вскрывается в обнажении поднятого блока. В соседнем районе Санта Мария ди Катанзаро отложения этого же возраста представлены типичными прибрежно-шельфовыми сериями. Таким образом, оказывается возможным сопоставить разрезы глубоководных отложений и внутренней части шельфа. Эти данные могут быть использованы при стратиграфическом расчленении отложений шельфовых зон Средиземного моря. Особенно важно и то, что в этом стратиграфическом интервале устанавливается нижняя граница четвертичной системы - крупный стратиграфический рубеж, выявляющийся также во многих районах нашей планеты. Поэтому для картирования отложений шельфа и континентального склона следует пользоваться международным определением положения границы между неогеном и четвертичной системой. В настоящее время большинство исследователей придерживаются точки зрения, что эта граница должна проводиться на уровне (или в интервале) первого появления ряда новых форм в составе планктонных и бентосных фораминиферовых комплексов, моллюсков, остракод и известкового нанопланктона. Граница между неогеном и четвертичной системой фиксируется по достаточно заметному изменению режима океанических бассейнов, возможно, связанного с планетарным изменением климата. По палеомагнитным данным изменения природной обстановки регистрируются в интервале между палеомагнитными эпизодами Олдувей и Реюнион эпохи обратной полярности Матуяма, что соответствует интервалу радиометрической шкалы между 1,67-1,90 млн. лет [Mankinen, Dalrymple, 1979].

Вообще, при стратиграфическом изучении и картировании отложений шельфовой зоны, включая, конечно, и четвертичные, целесообразно пользоваться подразделениями и стратиграфическими уровнями, принятыми в международной практике. Это, естественно, не исключает употребление подразделений местных стратиграфических схем, но и в этом случае крайне важно выделение маркирующих горизонтов и уровней, пригодных для широкой корреляции. Одним из наиболее серьезных критериев, используемых для стратиграфического расчленения четвертичных образований шельфов, является последовательный ряд горизонтов и форм рельефа, отмечающих регрессивные и трансгрессивные режимы бассейнов.

Далее будут рассмотрены в стратиграфической последовательности (от древних к молодым) наиболее крупные этапы развития шельфовых зон. В конце верхнего плиоцена колебания уровня океана отмечены в ряде районов земного шара. На Аляске зарегистрированы следы Берингийской трансгрессии [Pewe et at., 1965]. Уровень моря 2200 тыс. лет назад был выше современного.

На рубеже плиоцена и квартера конфигурация шельфовых зон существенно отличалась от современной. По-видимому, существовала сухопутная связь Азии и Америки [Петров, 1976]. В пределах обширных пространств Юго-Восточной Азии, которые в настоящее время представляют собой шельфовую зону (Зондский шельф и др.), в это же время существовала обширная суша. По сухопутным соединениям представители верхнеплиоценовой и эоплейстоценовой фауны млекопитающих из Юго-Восточной Азии проникали на острова Индонезии, Филиппины и Тайвань. Уточнение стратиграфического и хронологического положения регрессии конца плиоцена - начала квартера является задачей ближайшего будущего. Комплексные работы, направленные на решение этого вопроса, должны включать как палеонтологические, так и палеомагнитные и другие исследования.

Регрессия конца плиоцена - начала эоплейстоцена сменилась трансгрессией эоплейстоцена с регрессивной фазой и фазой эрозии в интервале перед и во время палеомагнитного эпизода Харамильо (приблизительно между 0,90 и 1 млн. лет). В начале плейстоцена вновь устанавливается регрессивный режим, совпадающий с развитием эрозионных процессов на суше и общим понижением температуры. Регрессия относится ко времени палеомагнитной инверсии Брюнес - Матуяма (0,7 млн. лет).

Использование материалов по плейстоценовым береговым линиям и другим следам, отмечающим положение уровней морей и океанов для целей стратиграфии и корреляции, представляет в настоящее время достаточно сложную задачу. Здесь прежде всего необходимо отметить несовпадение во времени трансгрессивных и регрессивных режимов внутренних морей и океанов, расхождения радиометрических датировок, полученных различными методами, значительные искажения первоначального положения отдельных уровней вследствие дифференцированных движений, особенно на участках активных континентальных окраин. Тем не менее, данные по уровням морей и океанов широко используются для целей стратиграфии, корреляции и палеогеографических построений. Существенную роль в этой работе играют исследования, связанные с корреляцией морских и континентальных толщ, морских и речных террас. В палеогеографическом смысле эти работы прежде всего направлены на выяснение соотношений регрессий и трансгрессий морей и океанов с оледенениями, межледниковьями, аридными и плювиальными фазами. Таким образом, палеогеографические аспекты работы здесь тесно связаны со стратиграфическими.

Анализ материалов по четвертичным колебаниям уровней Каспийского, Черного и Средиземного морей, выполненный П.В. Федоровым [1977, 1978] и другими исследователями, со всей определенностью показал несовпадение трансгрессии и регрессии Каспия с Черноморским бассейном, а также различный характер режима этих внутренних морей по отношению к ледниковым событиям на севере Европейской части СССР. С точки зрения выяснения основных проблем, связанных с разработкой стратиграфии четвертичных отложений, определения стратиграфических границ, а также выполнения задач, связанных с глобальной корреляцией четвертичных отложений и событий, изучение стратиграфии четвертичных отложений шельфовых зон открытых океанических бассейнов приобретает в настоящее время особое значение. В этом отношении большой интерес представляют исследования четвертичной толщи северо-восточных районов Азии, Камчатки, Охотского и Японского морей [Петров, 1966; Хорева, 1974; Гольцев-Бизюк, 1972; Марков и др., 1979; Чемеков, 1961; Короткий, 1975; Берсенев и др., 1975], Японии [Nakagawa, 1971; Ohimori, Hoshino, 1973; Kikuchi, 1976; Gohara, 1976], Северной Америки [Pewe et al., 1965], Юго-Восточной Азии [Haile, 1971; Quaternary geology..., 1978], Австралии [Schwebel, 1980]. Для Атлантического побережья Европы имеются многочисленные разрозненные данные, относящиеся к определениям возраста регрессий и трансгрессий Атлантики. Для плейстоцена отмечаются многократные колебания уровня океана. Обширная регрессия имела место в нижнем плейстоцене. По-видимому, в это время часть осушенного шельфа Северного моря была занята оледенением, следы которого сохранились в береговых разрезах Восточной Англии. Регрессивное положение уровня океана в интервале палеомагнитной инверсии Брюнес - Матуяма регистрируется по низкому положению базиса эрозии, выявленному Гейлом в переуглубленных долинах Малайзии. Регрессия нижнего плейстоцена может быть определена лишь в самых общих чертах без сколько-нибудь точных возрастных пределов. В начале среднего плейстоцена выделяется трансгрессия, соответствующая по времени первому среднеплейстоценовому межледниковью. В Японии трансгрессивный режим среднего плейстоцена регистрируется в разрезах формации бебугаура. Затем следует регрессия, отвечающая второй половине среднего плейстоцена. Она фиксируется в верхней части группы нарита Японии.

Более четко стратиграфическое положение океанических толщ, в которых запечатлены колебания уровня океана, выражено в верхнем плейстоцене и голоцене. В начале верхнего плейстоцена во многих районах земного шара достаточно хорошо выражены следы высокого стояния океана. Отложения, соответствующие этой фазе, относятся к рисс-вюрмскому, симосуэеси, сангамонскому, казанцевскому или микулинскому времени. Возраст трансгрессии определен разными методами от 75 до 130 тыс. лет. Стратиграфически выше этих отложений находятся серии осадков, относящиеся к регрессивным фациям. Они находятся в настоящее время в пределах затопленной части шельфа. Изучение геологической истории шельфа этой части плейстоцена имеет существенное практическое значение. В средних и низких широтах, где оледенение либо не распространялось широко, либо отсутствовало вовсе, благодаря общей регрессии и снижения базиса эрозии, происходило интенсивное разрушение пород и вынос материала на осушенный шельф. Именно таким образом были сформированы крупнейшие в мире россыпи касситерита Андаманского побережья Бирмы, Таиланда и Малайзии. Верхнеплейстоценовая регрессия была, по-видимому, самой глубокой - 110-130 м ниже современного уровня океана. Произошла осушка огромных пространств шельфовой зоны, образовались сухопутные соединения между Северной Америкой и Азией, между Азиатским материком и Сахалином, между Корейским полуостровом и Японскими островами, образовались огромные низкие равнины на месте значительной части Южно-Китайского и Северного морей, морей Лаптева, Карского, Восточно-Сибирского, Чукотского. Практически на всем земном шаре произошло смещение климатических зон, изменились условия циркуляции водных и воздушных масс.

Во время верхнеплейстоценовой регрессии имела место трансгрессивная фаза, однако уровень океана не достигал современного, и следы древней береговой линии обнаруживаются в настоящее время на шельфе в виде хорошо выраженной террасы; 14-15 тыс. лет назад одновременно с деградацией оледенения началась трансгрессия, которая достигла своего максимума в середине голоцена.

Таким образом, используя крупные изменения в развитии шельфовых зон (включая побережья) в стратиграфических целях, можно получить достаточно определенную и надежную информацию, проливающую свет на проблемы синхронности и метахронности самих колебаний уровней океанов и морей, а также климатических изменений в течение четвертичного периода.

ЛИТЕРАТУРА

Берсенев И.И., Берсенев Ю.И., Леликов Е.П., Липкин Ю.С. и др. Новые данные о геологическом строении дна Японского моря. - В кн.: Геология окраинных морей Тихого океана Владивосток, 1975, с. 3-14. (Тр. Тихоокеан. океанол. ин-та; Т. 7).

Гольцев-Бизюк С.Д. К вопросу о движениях береговой линии о. Сахалин в антропогене. - В кн.: Проблема изучения четвертичного периода. М.: Наука, 1972, с. 540-548.

Короткий A.M. Колебания уровня Японского моря и древние береговые линии на его шельфе (северо-западный сектор). - В кн.: Проблемы геологии шельфа. М.: Наука, 1975, с. 117- 122.

Марков Ю.Д.. Евсеев Г.А., Караупова Л.П., Мечетин А.В. и др. Следы гляциоэвстатических колебаний уровня Японского моря в районе залива Петра Великого. - В кн.: Геологическое строение дна Японского и Филиппинского морей. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1979, с. 36-55.

Петров О.М. Стратиграфия и фауна морских моллюсков четвертичных отложений Чукотского полуострова. М., 1966. 288 с. (Тр. ГИН АН СССР: Вып. 155).

Петров О.М. Геологическая история Берингова пролива в позднем кайнозое. - В кн.: Берингия в кайнозое. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1976, с. 28-32.

Федоров П.В. Позднечетвертичная история Черного моря и развитие южных морей Европы. - В кн.: Палеогеография и отложения плейстоцена южных морей СССР. М.: Наука, 1977, с. 25-32.

Федоров П.В. Плейстоцен Понто-Каспия. М., 1978. 166 с (Тр. ГИН АН СССР; Вып. 310).

Хорева И.М. Стратиграфия и фораминиферы морских четвертичных отложений западного берега Берингова моря. М., 1974. 151 с. (Тр. ГИН АН СССР; Вып. 225).

Чемекова Ю.Ф. Четвертичные трансгрессии дальневосточных морей в северной части Тихого океана. - Тр. Ин-та геологии АН ЭССР, 1961, т. 8, с. 155-174.

Gohara Y. Climatic fluctuations and sea level changes during the Latest Pleistocene and Early Holocene.- Pacif. Geol., 1976, vol. 11, p. 87-97.

Haile N.S. Quaternary shorelines in West Malaysia and adjacent parts of the Sunda Shelf, - Quaternaria, 1971, vol. 15, p. 333-343.

Kikuchi T. Stratigraphy and geologic structure of the marine Pleistocene of Boso Peninsula, Japan and relative changes in sea level from the Middle to Late Pleistocene. - Geogr. Repts Tokyo Metrop. Univ., 1976, N 1,1 p. 133-146.

Mankinen E.A., Dalrymple G.B. Revised geomagnetic polarity time scale for the interval 0-5 m.y. B.P. - J. Geophys. Res., 1979, vol. 84, N 32, p. 615-626.

Nakagawa H. Quaternary shoreline history of the Japanese Islands. - Quaternaria, 1971, vol. 15, p. 325-332.

Ohimori H.. Hoshiho Y. The high sea level during the Wűrm interstage at about 30.000 years B.P. - J. Geographys., 1973, vol. 82, N 4, p. 19-39.

Pewe T.L., Hopkins D.M., Giddings J.L. The Quaternary geology and archeology of Alaska. - In: The Quaternary of the United States. Princeton: Univ. press, 1965, pt 1, p. 355-374.

Quaternary geology of the Malay-Indonesian coastal and offshore areas. - In: Proc. Symp. 1977. Bangkok: ССОР Project office, 1978, p. 81.

Ronojudo A. Offshore exporation of the cassiterite placers of Belitung, Indonesia. - In: Report IX Session CCOP-ECAFE United Nations, 1972, p. 149-158.

Schwebel D.A. Quaternary stratigraphy and sea level change in Southeast Australia. - In: 26th IGC, Abstracts. P., 1980, p. 688.

Selli R., Accorsi C.A., Bandini-Mazzanti M. et al. The Vrica Section (Calabria, Italy): A potential Neogene/Quaternary boundary stratotype. - G. geol., vol. 11, fasc. 1, p. 181-204.

Ссылка на статью: 

Алексеев М.Н. Проблемы четвертичной стратиграфии и палеогеографии шельфовых зон. В кн.: Возраст и генезис переуглублений на шельфах и история речных долин. М.: Наука, 1984, с. 11-16.