Проведено фациально-генетическое и стратиграфическое расчленение четвертичной толщи в бассейне р. Шапкиной. В береговых обнажениях вскрываются отложения трех ледниковых комплексов с различным минералого-петрографическим составом и текстурными характеристиками, позволившими провести их корреляцию и стратификацию. Возраст межморенных горизонтов, сложенных аллювиальными, морскими, озерными и озерно-болотными осадками, определен на основании палинологических и палеомикротериологических данных. В разрезе среднего неоплейстоцена отчетливо выделяются два горизонта тиллов, отвечающие двум самостоятельным оледенениям: печорскому и вычегодскому. Они разделены пачкой субаквальных родионовских осадков. Формирование печорского тилла происходило в процессе движения ледника с северо-востока. Среди ледниковых горизонтов наиболее широко развит вычегодский тилл, связанный с Северо-Западной терригенно-минералогической питающей провинцией. Литологические особенности верхненеоплейстоценового полярного тилла свидетельствуют об образовании его в верхнем течении реки за счет материала, поступавшего из Северо-Восточной терригенно-минералогической питающей провинции, а в нижнем - из Фенноскандинавского центра оледенения. Впервые в этом регионе проведено литологическое изучение и обоснование генезиса различных фаций межморенных морских отложений неоплейстоцена: осадков пляжевой и предпляжевой зон и мелководного шельфа.

Вопросы генезиса основной части четвертичного разреза, сложенного валуносодержащими глинистыми породами (диамиктонами), стратиграфии неоплейстоцена, палеогеографических реконструкций на территории Европейского Северо-Востока широко обсуждаются в течение ряда лет. В частности, остродискуссионными являются вопросы о ранге второго средненеоплейстоценового оледенения - московского (вычегодского по региональной схеме) и стратиграфической приуроченности шкловского (родионовского) межледниковья [Величко, 1981; Маудина и др., 1985; Четвертичные оледенения..., 1987; Дурягина, Коноваленко, 1993]. Нет единого мнения и по проблеме палеогеографии позднего плейстоцена: обсуждаются вопросы количества валдайских ледников и времени их продвижения, местонахождения питающих провинций и границ распространения последнего в регионе покровного оледенения [Величко и др., 2000; Спасская и др., 1993; Гросвальд, 1994; Grosswald, 1998; Астахов, 1999; Астахов и др., 1999; Astakhov et al., 1999; Mangerud et al., 1999].

В настоящее время существует несколько моделей последнего оледенения Российской Арктики. Наибольшее число сторонников имеет модель, предложенная А.А. Величко с соавторами [Величко, 1987; Величко, Фаустова, 1989; Величко и др., 2000; Спасская и др., 1993; Velichko et al., 1997]. В соответствии с этой моделью оледенение было ограниченным и "наземным" и состояло из разобщенных ледников с центрами на архипелагах Баренцево-Карского шельфа и на Полярном Урале. Карское море было сушей, свободной ото льда.

Еще одна модель оледенения, основанная на данных аэрофотогеологического картирования [Лавров, 1974, 1977 а, б, в; Арсланов и др., 1975, 1987], была разработана М.Г. Гросвальдом [Гросвальд, 1983, 1988, 1994; Grosswald, 1998]. Согласно его модели, покровное оледенение Арктики было сплошным и "морским" и перекрывало значительную часть Европейского Северо-Востока. Центром оледенения было Карское море, причем Карский ледниковый щит возник раньше других ледниковых щитов Евразии, а исчез позже, продолжая существовать до рубежа 8.5 тыс. лет назад, т.е. в стадию Мархида.

Третья модель оформилась в последние годы в результате исследований по российско-норвежскому проекту "ПЕЧОРА" [Астахов и др. 1999; Astakhov et al., 1999; Mangerud et al., 1999]. Согласно этой модели, оба валдайских ледниковых покрова в максимальную фазу развития имели формы материковых ледниковых щитов с центрами аккумуляции льда на осушенных шельфах Карского и Баренцева морей, т.е. основная масса льда поступала с арктического шельфа, где располагались наиболее высокие ледниковые купола. Кульминация последнего покровного оледенения приходилась на ранневалдайский (100-60 тыс. лет назад), а не на поздневалдайский интервал (25-10 тыс. лет назад). Размеры же последнего покровного оледенения в регионе всеми остальными исследователями сильно преувеличиваются.

На наш взгляд, ни одна их существующих моделей не бесспорна. Несмотря на возросший интерес международного научного сообщества к данной проблеме, она еще весьма далека от окончательного решения. Представляется, что обоснование любых моделей, включая модель последнего оледенения, необходимо проводить с учетом и анализом всего имеющегося фактического материала по четвертичной геологии региона, в том числе опубликованных данных по палинологии, палеонтологии и литологии, свидетельствующих о поздневалдайском возрасте рельефообразующей морены на крайнем севере региона.

Региональная стратиграфическая схема четвертичных отложений Тимано-Печоро-Вычегодского региона была утверждена Комиссией Межведомственного стратиграфического комитета по четвертичной системе еще в 1984 году [Решение..., 1986] (табл. 1), однако и с ее утверждением указанные проблемы продолжают оставаться предметом постоянного обсуждения и непрекращающихся дискуссий.

В бассейне р. Шапкиной в разрезе среднего неоплейстоцена выделяются два горизонта тиллов: печорский (днепровский) и вычегодский (московский), разделенные пачкой субаквальных осадков, возраст которых палинологическим методом [Гуслицер и др., 1985] определен как родионовский (шкловский). Залегание их между двумя ледниковыми горизонтами с литологическими характеристиками печорского и вычегодского тиллов [Андреичева, 2002а] свидетельствует о двукратном оледенении территории в среднеплейстоценовую эпоху. Различия в литологическом составе тиллов определенно указывают на формирование их в условиях резкой смены центров оледенений и доказывают самостоятельность материковых ледников, сформировавших толщи этих морен.

Родионовский возраст морских отложений, представленных пляжевыми, баровыми, приливно-отливными и другими фациями, установлен по согласному залеганию их между печорским и вычегодским ледниковыми горизонтами. Родионовский возраст пачки, сложенной аллювиальными, озерными и озерно-болотными осадками, практически везде определен палинологическим методом, а в ряде разрезов - по палеомикротериофауне в подстилающем перигляциальном аллювии.

Сулинский (микулинский) межледниковый горизонт имеет широкое распространение и представлен как морскими, так и озерными и аллювиальными отложениями, стратиграфическая принадлежность которых установлена достаточно условно на основании их согласного залегания на вычегодском тилле.

Бызовской горизонт (ленинградский) развит фрагментарно, сложен озерными осадками, и выделение его в изученном районе основывается на положении отложений в разрезе: по залеганию на датированных по лемминговой фауне осадках лайского (подпорожского) перигляциального аллювия.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Во время полевых работ в каждом разрезе проводилось послойное описание и отбор образцов неоплейстоцена для литологического, палинологического и микрофаунистического анализов. Особое внимание уделялось седиментологическим признакам: условиям залегания пород, характеру контактов между слоями отложений разных генетических типов, текстурному анализу деформированных межморенных отложений и тиллов, наличию, характеру распределения и окатанности обломочного материала. При исследовании текстурных особенностей отложений наряду с известными работами Л.Н. Ботвинкиной [1962, 1965] учитывались современные представления по текстурному анализу [Рейнек, Сингх, 1981; Грандзиньский и др., 1980; Лидер, 1986; Селли, 1981, 1989; Обстановки осадконакопления..., 1990; Fades Models, 1992; Boggs, 1995]. Результаты палинологического анализа, данные палеомикротериологии и корреляция речных террас использовались для стратификации отложений. Проводилось также детальное литологическое изучение тиллов. Литологические данные являются достаточно эффективными и достоверными для корреляции и относительного датирования тиллов. Для установления питающих провинций изучался петрографический состав обломочного материала из тиллов, который определялся из объема 0.25 м³ [Лавров, 1976]. Наиболее представительна и по объему, и по разнообразию содержащихся в ней петрографических разностей, отражающих состав удаленных, транзитных и местных питающих провинций, фракция 1- 10 см . Для целей петрографической корреляции толщ основных тиллов были выделены петрогенетические группы [Гайгалас, 1979]:

1) палеозойские темно-серые и черные карбонатные породы;

2) палеозойские светло-серые и белые карбонатные породы;

3) местные мезозойские породы, представленные различными песчаниками: юрскими светло-серыми с темными включениями растительного детрита, меловыми кварцевыми и глауконитовыми, а также алевролитами, конкрециями глинисто-карбонатными, пиритовыми и сидеритовыми, обломками окаменелой древесины и каменного угля, рострами белемнитов и раковинами аммонитов;

4) терригенные образования перми и триаса;

5) магматические и метаморфические породы;

6) кварцитопесчаники и кварциты.

По соотношению этих групп устанавливались разновозрастные горизонты тиллов.

Для определения направления переноса терригенного материала проводились массовые замеры ориентировки удлиненных обломков: в каждом пункте замерялась ориентировка не менее 50 валунов. Результаты замеров представлялись в виде роз-диаграмм.

При лабораторном изучении применялся комплекс традиционных методов, направленных на выявление литологического состава компонентов всего гранулометрического спектра осадков. Для получения структурной характеристики отложений был изучен гранулометрический состав образцов их разных генетических типов. Результаты анализа интерпретировались с помощью гистограмм, кумулятивных кривых, треугольных и парных диаграмм, строились генетические диаграммы, для всех образцов были посчитаны средние диаметры зерен (d_cp) и коэффициенты сортировки (S_c). Использовался способ выражения сортированности отложений через нормированную энтропию, которая зависит только от веса фракций и не зависит от размера зерен [Белкин, Рязанов, 1972]. Коэффициент сортировки при этом изменяется от нуля до единицы и растет в направлении увеличения сортированности: при наихудшей сортировке мелкозема S_c = 0, для однофракционных отложений S_c = 1.

Минеральный состав мелкозема отложений определялся во фракции 0.25- 0.1 мм , достаточно представительной по весу и доступной для изучения, к тому же наиболее полно отражающей состав местных, транзитных и удаленных питающих провинций. Для исследования минерального состава, микротекстурных и микроструктурных особенностей пород (уточнения литотипа породы) изучались петрографические шлифы. С целью выявления унаследованности состава тонкодисперсной фракции тиллов от пород ледникового субстрата дифрактометрическим методом исследовался минеральный состав глинистой фракции.

Палинологический (Д.А. Дурягина) и палеомикротериологический (В.А. Кочев) анализы проводились по общепринятым методикам и использовались для определения относительного возраста межморенных отложений и восстановления палеогеографических обстановок осадконакопления.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В процессе полевых исследований на участке 92- 286 км от устья р. Шапкиной (рис. 1) детально были изучены 13 обнажений. Местоположение исследованных разрезов обозначено на профиле (рис. 2). Их геологическое строение в верхнем и нижнем течениях р. Шапкиной различно. В верхнем течении реки в строении разрезов присутствуют три ледниковых комплекса, сложенных тиллом и генетически связанными с ним отложениями. Они переслаиваются с межледниковыми осадками различного генезиса: аллювиальными, озерными, морскими, солифлюкционными и озерно-болотными. Ниже устья р. Бонды тип разреза меняется (см. рис. 2): озерные и озерно-болотные глинисто-алевритовые осадки с прослоями торфа выступают здесь в основаниях разрезов. Именно эти отложения в отношении их возраста изучались разными исследователями, которые не пришли к единому мнению [Бердовская, Лосева, 1975; Лосева, 1978; Лосева, Арсланов, 1975; Лавров и др., 1986].

В сводном разрезе береговых обнажений в стратиграфической последовательности нами были выделены 14 литолого-стратиграфических пачек (рис. 3). Они прослеживались от обнажения к обнажению вдоль берега реки, насколько позволял растительный покров. На основании комплексного изучения тиллов и в соответствии с разработанной схемой литологической корреляции морен [Андреичева, 1992] в бассейне Печоры к северу от 67° с.ш. в береговых разрезах наблюдаются три разновозрастных горизонта тиллов. Формирование вычегодского и печорского горизонтов относится к средненеоплейстоценовому времени, а полярный тилл имеет поздневалдайский возраст.

Пачка 1 - печорский тилл (Q_II²pć)

Идентифицирована только в обн. 6 на правом берегу р. Шапкиной напротив устья руч. Вангурейвис, поскольку нигде в районе исследований этот тилл не выходит на дневную поверхность, залегая под урезом реки. Печорский тилл, видимая мощность которого составляет более 6 м , представлен темно-серым крупноплитчатым суглинком с большим количеством гравия, гальки и валунов. Удлиненные обломки пород имеют юго-западную ориентировку. Верхний контакт печорского моренного горизонта неровный субгоризонтальный, подчеркнут интенсивно ожелезненным и омарганцованным перлювием тилла, нижний контакт не вскрыт.

В петрографическом составе обломков из печорского тилла (табл. 2) преобладают карбонатные породы - 38.5%, темноокрашенные разности известняков и доломиты составляют 29.7%, отмечаются единичные обломки розовых мраморовидных криноидно-мшанковых известняков новоземельского происхождения. На долю местных юрских и нижнемеловых осадочных образований приходится 36.2%. Встречаются также пиритовые конкреции. Обломки остальных пород - дальнеприносных для бассейна Шапкиной - распределились следующим образом: терригенные породы перми и триаса составляют 19.8%, кварцитопесчаники и кварциты - 3.3%, сланцы - 1.1%. Количество магматических и метаморфических пород существенно меньше, чем в других горизонтах тиллов района, и составляет 2.2%.

Тенденция утонения гранулометрического состава основных тиллов в стратиграфической последовательности, установленная ранее в пределах Европейского Северо-Востока [Андреичева, 2002а], в бассейне Шапкиной не проявляется. Здесь, напротив, наиболее глинистым в разрезе оказывается печорский тилл (d_cp = 0.012 мм ). Впрочем, это заключение основывается на изучении гранулометрического состава печорского тилла лишь в единственном разрезе. Процентные соотношения гравийно-песчаной, алевритовой и глинистой фракций мелкозема печорского тилла -20 : 35 : 45. По сравнению с другими районами Тимано-Печоро-Вычегодского региона печорский тилл в бассейне Шапкиной несколько лучше отсортирован (S_c = 0.18).

На основании данных петрографического состава и ориентировки обломков, пачку 1 мы коррелируем с печорским тиллом, характеризующимся в Тимано-Печоро-Вычегодском регионе высоким содержанием местных мезозойских осадочных образований в составе грубообломочного материала и строгим северо-восточно - юго-западным направлением ориентировки удлиненных обломков пород [Андреичева, 1992, 2002а]. Кроме того, печорский тилл характеризуется сидерит(10%)-гранат(21%)-эпидотовой(28.7%) минеральной ассоциацией с повышенными содержаниями амфиболов (около 10%) и ильменита (6.9%), а также устойчивым соотношением количества пирита и сидерита: во всех пробах содержание первого минерала выше, чем второго.

Пачка 2 - морские родионовские отложения (Q_II³ r)

Представлена комплексом осадков, включающим пляжевые, баровые (обн. 13-1, 13-3), приливно-отливные (обн. 6) и другие фации, формирование которых происходило в зоне побережья и мелководной прибрежной части моря (рис. 4). Мелко- и среднезернистые пески пляжевой и предпляжевой зон (приливно-отливная зона) и осадки мелководного шельфа промыты и хорошо сортированы (S_c = 0.52-0.71). Вверх по разрезу средне- и тонкозернистые пески со слоистостью "песчаной ряби" обычно переходят в тонкослоистую глину. Повсеместно в осадках отмечаются обломки раковин моллюсков и крупный переотложенный раковинный детрит. Залегание этих отложений над печорской мореной и под вычегодским горизонтом тилла позволяет предположить их родионовский возраст.

Минералогическим методом были изучены отложения пляжевой зоны, а также прибрежно-морские песок и гравий, переходящие в осадки прибрежных равнин, слагающие родионовский горизонт в бассейне р. Шапкиной (табл. 3). Максимальные содержания тяжелой фракции составляют в отдельных образцах 1.4-1.72% (в среднем 0.94%). Содержание тяжелых минералов в литоральных отложениях существенно ниже - 0.35-0.65%. Выход тяжелой фракции в отложениях изученных разрезов определяется, как правило, их гранулометрическим составом: чем грубее осадки, тем выше в них выход тяжелой фракции. Концентрации минералов, слагающих минеральную ассоциацию, изменчивы даже в пределах одного обнажения, однако эпидот везде преобладает, составляя 24-41%. Содержание амфибола достаточно стабильно - 12-14%, а количество граната, наоборот, значительно варьирует как в отдельных разрезах, так и в пределах одного обнажения (8-20%). Можно, впрочем, отметить пониженные содержания эпидота (24%) и группы титановых минералов (4.8%) и повышенные количества граната (20.2%), лимонита (10.7%) и гематита (4.6%) в отложениях приливно-отливной зоны. Содержания остальных минералов приведены в табл.3.

Пачка 3 - аллювиальные, озерные и озерно-болотные родионовские

отложения (Q_II³ r)

Возраст их практически везде установлен палинологическим, а в отдельных разрезах палео-микротериологическим методами. Палинологические критерии отнесения отложений к родионовскому горизонту детально рассмотрены в работе Д.А. Дурягиной и Л.А. Коноваленко [1993]. Показатели эволюционного уровня (ПЭУ) копытных леммингов, равные 1.4 ± 2.2 [Кочев, 1993], позволяют уверенно датировать родионовским временем отложения, вмещающие остатки мелких млекопитающих.

Аллювиальные родионовские отложения вскрыты двумя расчистками в обн. 7 (7-1 и 7-2) и представлены осадками дельты (рис. 5). Нижний контакт этой пачки мощностью более 15 м уходит под урез реки. Сложена она ритмично переслаивающимися довольно хорошо сортированными мелкозернистыми песками и алевритами (S_c = 0.52-0.57) с линзовидной и косой слоистостью с многочисленными ленточными прослойками ила. Для отложений характерна средняя степень карбонатности: в осадках собственно дельты суммарная карбонатность составляет 3.1%, авандельты - 4.6%. Выход тяжелой фракции невысок, причем в отложениях собственно дельты он почти вдвое выше, чем в осадках ее нижней части, ранее находившейся под водой: 0.35 против 0.65%. Основу минерального спектра составляет эпидот, концентрация которого в тяжелой фракции отложений собственно дельты достигает 35%, авандельты - 44%. Содержание остальных минералов существенно ниже: количество амфибола не превышает 17-18% тяжелой фракции, сидерита - 11-14% и граната - 4-10%, причем первые значения характеризуют осадки подводной части дельты, а вторые - надводной.

Озерные и озерно-болотные отложения обнажаются в нижнем течении р. Шапкиной (обн. 9-1, 9-2, 10 и 13-1) и представлены мелкозернистыми песками с горизонтальной слоистостью и оторфованными алевритами, глинами и суглинками. Степень сортированности их меняется от 0.22 до 0.61. Наблюдается обратная зависимость между крупностью материала осадков и их сортировкой. Так, пески и опесчаненные алевриты отсортированы значительно лучше, чем глины, суглинки и тонкие алевриты. Родионовский возраст этих отложений в среднем течении р. Шапкиной был установлен Б.И. Гуслицером с сотрудниками [1985]. Несколько лет назад в процессе работ по российско-норвежскому проекту "ПЕЧОРА" на основе характерных спорово-пыльцевых комплексов и по залеганию в ряде разрезов озерных и озерно-болотных образований на перигляциальном косослоистом гравии с палеомикротериофауной нами была подтверждена принадлежность их к родионовскому горизонту.

Пачка 4 – нижневычегодские флювиогляциальные и лимногляциалъные

отложения (Q_II⁴vć¹)

Выступает в среднем и нижнем течении р. Шапкиной в обн. 7, 9, 10, 11 (см. рис. 2, 3). В обн. 7 мощная пачка дельтовых ритмично переслаивающихся песков и алевритов родионовского возраста перекрыта толщей отложений вычегодского ледникового комплекса, в основании которого лежат нижневычегодские флювиогляциальные и лимногляциальные осадки.

Флювиогляциальные отложения представлены двухметровой пачкой галечника с небольшим количеством слабоокатанных валунов в песчано-гравийном заполнителе, с прослоями и линзами горизонтально- и косослоистого песка и гравия с мелкими обломками раковин моллюсков. Отложения сцементированы гидроксидами железа. С четким контактом на галечнике залегает метровая пачка глинистого слоистого алеврита, переходящего вверх по разрезу в песок при заметном увеличении содержания грубого материала. Алевриты слабо сортированы (S_c = 0.22-0.23) и слабо карбонатны (2.0-2.1%). Контакт субгоризонтальный волнистый, подчеркнут тонким прослоем очень плотного серого глинистого алеврита. Ниже устья р. Бонды в ряде береговых обнажений р. Шапкиной флювиогляциальные нижневычегодские отложения представлены буроватыми тонкозернистыми песками с включениями сизой супеси в виде "валунов" размером до 20- 30 см (рис. 6). Контакты супесей с вмещающими породами, обычно средне сортированными (S_c = 0.49), ожелезнены. Мощность осадков не превышает 2.5 м . Состав тяжелой фракции, выход которой составляет 0.76%, характеризуется ильменит(10%)-амфибол(11%)-гранат(23.6%)-эпидотовой(32%) минеральной ассоциацией. Верхняя часть флювиогляциальных отложений обычно брекчирована, разбита системой трещин различного направления, возникших в результате гляциодинамического воздействия ледника. Контакты с перекрывающим вычегодским тиллом экзарационные; часто подстилающие отложения вовлечены в толщу морены в виде текстур захвата (рис. 7).

На флювиогляциальных осадках лежит полуметровая пачка лимногляциальных ленточных глин темно-серого цвета, очень плотных ожелезненных довольно хорошо сортированных (S_c = 0.44-0.60), с высоким содержанием глинистой фракции (до 71%); средний диаметр частиц 0.003- 0.004 мм . Выход тяжелых минералов достигает 1%. В их составе преобладает эпидот, на долю которого приходится треть тяжелой фракции, существенны концентрации амфибола (19.8%) и граната (16.5%); отмечается аномально высокое содержание титановых минералов (12.7%), среди которых доминирует лейкоксен (10%). Толща выдержана по мощности и по латерали и перекрыта вычегодским тиллом.

Пачка 5 - вычегодский тилл (Q_II⁴vć)

Распространен значительно шире печорского и выходит в основаниях разрезов либо слагает их средние части (см. рис. 2); видимая мощность его не превышает 10 м . Тилл с петрографическими характеристиками вычегодского был идентифицирован в нескольких разрезах в бассейне р. Шапкиной (обн. 1, 3,4, 7-13). Он определяется наличием валунов-индикаторов Северо-Западной терригенно-минералогической провинции (см. табл. 2). Это нефелиновые сиениты, граниты (в том числе рапакиви), гранитогнейсы из Фенноскандинавии, а также агатсодержащие базальты Северного Тимана и полуострова Канин. В целом тилл характеризуется повышенным содержанием обломков карбонатных пород, составляющих от 25 до 48% (в среднем 38.9%). Но количество их здесь меньше, чем в вышележащем полярном тилле. При этом светлоокрашенные палеозойские карбонаты преобладают над темноокрашенными известняками и доломитами, составляя 27.6 и 11.3%, соответственно. На долю обломков местных мезозойских терригенных пород приходится 20.3%, транзитных - 15.4%. Концентрация местных пород мезозоя в вычегодской морене по сравнению с печорским тиллом, где содержание их составляет 36.2%, понижена почти в два раза. В большинстве разрезов вычегодского тилла повышено содержание (иногда до 30%) обломков дальноприносных магматических и метаморфических пород, в среднем же они составляют 15.1 %. На долю кварцитов и кварцитопесчаников, чуждых для бассейна р. Шапкиной, приходится 10.3%. Данные петрографического состава, свидетельствующие о связи вычегодского тилла с Фенноскандинавской питающей провинцией, подтверждаются довольно выдержанной юго-восточной ориентировкой удлиненных валунов.

Практически во всех изученных разрезах тилл представлен очень плотными тяжелыми суглинками, в отдельных обнажениях - глинами, с текстурами захвата нижележащих осадков. Средние содержания гравийно-песчаной, алевритовой и глинистой фракций соответственно равны 18.4, 37 и 44.6%. Общим для разрезов вычегодского тилла в долине р. Шапкиной является довольно высокое содержание материала, растворимого в 10%-ной НСl (5.2%). Отложения имеют стабильно тонкий гранулометрический состав (среднее значение d_cp = 0.02 мм ) и слабую степень сортированности материала (S_c = 0.20).

Минеральный состав тяжелой фракции вычегодского тилла весьма сходен с таковым в аналогичном тилле в бассейне р. Черной [Андреичева, 2002б]. Он характеризуется амфибол(10.1%)-гранат(16.9%)-эпидотовой(24.5%) минеральной ассоциацией с повышенным содержанием типичных минералов пород Тимана - рутила, сфена, лейкоксена, дистена и ставролита (в сумме до 6-11%) и с относительно невысоким суммарным содержанием сидерита и пирита (до 21.5%). Выход тяжелых минералов варьирует от 0.51 до 0.85%, составляя в среднем 0.69%.

Основываясь на литологических и текстурных характеристиках тилла, мы полагаем, что этот тилл может быть скоррелирован с вычегодской мореной Тимано-Печоро-Вычегодского региона [Андреичева, 1992], а также с московским тиллом юга Архангельской области [Андреичева, Коноваленко, 1989] и центра Русской равнины [Судакова, 1990; Андреичева и др., 1997]. Вычегодский возраст тилла подтверждается, кроме того, термолюминесцентными датировками, полученными в процессе совместных работ по российско-норвежскому проекту "ПЕЧОРА". В обн. 7 возраст подстилающих морену морских песков составляет 230±20 тыс. лет, а перекрывающих ее озерных песков и алевритов - 130±12 тыс. лет. Залегание тилла между этими датированными толщами вполне однозначно свидетельствует о его вычегодском возрасте.

Пачка 6 – флювиогяциалъные и озерно-ледниковые верхневычегодские

отложения (Q_II⁴vc³)

Перекрывающие вычегодский тилл флювиогляциальные отложения вскрыты в обн. 4 на правом берегу р. Шапкиной, в 8.5 км к северо-востоку от устья руч. Камавис. Представлены они трехметровой пачкой мелко- и тонкозернистого песка, плотного, неслоистого желтовато-серого. Характерны гнезда и линзы песка средне- и крупнозернистого с редким мелким гравием и темно-серых супесей и суглинков, ожелезненных на контактах с вмещающей породой. Отложения относительно хорошо сортированы в нижней части толщи (S_c = 0.53), вверх по разрезу отмечается ухудшение сортировки осадков (S_c = 0.32), что может свидетельствовать о формировании их в условиях временного водотока флювиогляциального типа. Отложения, визуально очень сходные с описанными, наблюдались и в других береговых обнажениях р. Шапкиной. Для флювиогляциальных отложений бассейна р. Шапкиной характерны породы с весьма изменчивым гранулометрическим составом: от опесчаненных алевритов с редкими включениями гравия и практически не сортированных (S_c = 0.23-0.27), а также плохо сортированных песков (S_c = 0.3) с высоким содержанием гравия (16.4%) до тонко- и мелкозернистых песков средней степени сортированности (S_c = 0.34-0.54).

Минеральный состав тяжелой фракции флювиогляциальных отложений свидетельствует об определенной унаследованности его от подстилающего вычегодского тилла (табл. 4).

Нередко на флювиогляциальных отложениях залегают лимногляциальные, представленные тонкой ленточной глиной, алевритом, иногда тонкозернистым песком прибрежной части палеоозера с тонкой горизонтальной слоистостью и рассеянной галькой. Образование осадков, по-видимому, связано с дегляциацией вычегодского ледника. Отложения обычно плотные, пятнами ожелезненные, окрашены в основном в серый цвет, характеризуются высоким (до 71%) содержанием глинистой фракции и различной степенью сортированности материала (S_c = 0.23-0.52).

Пачка 7 - сулинские морские отложения (Q_III¹s)

Представлена разнофациальными образованиями мелководного шельфа в обн. 9-2, 9-3, 13-3, пляжевыми осадками в обн. 4-2, 12-4, 12-5, 12-6 и относительно глубоководными фациями в обн. 1.

Наиболее сортированы отложения пляжа (S_c = 0.55-0.73), осадки мелководного шельфа практически не сортированы (S_c = 0.16-0.19) и характеризуются повышенной суммарной карбонатностью (6.6-7.5%).

Содержание тяжелых минералов в пляжевых осадках сулинского горизонта (табл. 5) изменчиво (0.3-1.13%). В отложениях мелководного шельфа выход тяжелой фракции более стабилен и составляет 0.66-0.93%. Минеральная ассоциация морских осадков состоит из эпидота, граната и амфибола, но в пляжевых отложениях по сравнению с осадками мелководного шельфа более чем в полтора раза выше среднее содержание амфибола. Кроме того, здесь почти вдвое возрастают содержания сфена и лейкоксена, а также суммарные концентрации титановых минералов и минералов метаморфических пород (кианит, ставролит, силлиманит). В отложениях мелководного шельфа высоки содержания пирита и сидерита (в среднем соответственно 14.2 и 14.8%), составляющие в прибрежных осадках пляжа лишь первые проценты от веса тяжелой фракции.

Пачка 8 - сулинские аллювиальные и озерные отложения (Q_III¹s)

Эта пачка установлена лишь в двух разрезах. В обн. 11 аллювиальные осадки сулинского горизонта залегают на верхневычегодских озерно-ледниковых и солифлюкционных отложениях. Представлены пятиметровой пачкой мелкозернистых песков с гравием, с клиновидной смещенной слоистостью в основании секвенции, косой перекрестной - в средней части аллювиальной пачки, горизонтально- и косослоистыми песками - в верхней.

В обн. 7-3 сулинский горизонт сложен озерными песчано-алевритовыми осадками мощностью до 8 м , в различной степени сортированными (S_c = 0.35-0.71). Слоистость отложений - тонкая горизонтальная до ленточной, линзовидная с косыми однонаправленными слойками внутри линз и косоволнистая ("рябь течений"). Структурно-текстурные особенности осадков свидетельствуют, вероятно, о накоплении их в условиях проточного, не очень большого озера. Выход тяжелой фракции не превышает 0.49%. В составе тяжелых минералов доминирует эпидот (37.4%), довольно существенны концентрации титановых минералов (14%) и лимонита (10.1%), повышены содержания сидерита (8%) и циркона (5.2%).

Пачка 9 - перигляциалъный аллювий лайского возраста (Q_III² l)

Пачка 9 вскрыта лишь в двух разрезах (обн. 8 и 9-1) и представлена мелко- и крупнозернистыми косослоистыми песками с гравием (рис. 8). Вверх по разрезу осадки переходят в тонкие неяснослоистые до массивных отложения с крупными ледяными клиньями (иногда размерами более 1 м шириной и до 7 м длиной). Отложения хорошо промыты и характеризуются разной степенью сортированности материала: от средней до относительно высокой (S_c = 0.41-0.57). Выход тяжелой фракции весьма изменчив (0.76-1.47%), основную минеральную ассоциацию составляют гранат и эпидот. В тяжелой фракции перигляциального аллювия здесь наиболее низкое для Тимано-Печоро-Вычегодского региона содержание эпидота (24%), которое возрастает в северо-восточном направлении, и, напротив, максимальное (до 18%) количество сидерита [Андреичева, 2002а].

Пачка 10 - бызовской аллювий (Q_III³ b)

Пачка 10 вскрывается лишь в обн. 8. Представлена она горизонтально и субгоризонтально переслаивающимися тонко-, мелкозернистым песком и желтовато-бурым алевритом. Вверх по разрезу крупность аллювия закономерно уменьшается, появляются тонкие линзы глины с растительной органикой, степень сортированности отложений возрастает, суммарная карбонатность невелика и в среднем составляет 1.9%.

Пачка 11 - нижнеполярные флювиогляциальные отложения (Q_III⁴ p¹)

Пачка 11 вскрыта в обн. 4-3 и представлена слабо сортированным (S_c = 0.34%) мелкозернистым очень плотным песком (d_cp = 0.134 мм ) с примесью до 7% галечно-гравийного материала. Отложения местами слоистые, но слоистость перемята, подчеркнута ожелезнением, слои "стоят на головах". Мощность этой пачки около 4 м , с четким экзарационным контактом она перекрыта тиллом. Содержание тяжелых минералов составляет 1.16%. Минеральная ассоциация представлена эпидотом (36.4%), гранатом (24.6%), сидеритом (11.1%) и ильменитом (10.1%). Концентрации остальных минералов, за исключением лейкоксена (2.8%), не превышают 1%.

Пачка 12 - полярный тилл (Q_III⁴ p)

Имеет ограниченное распространение, поскольку поздневалдайский покровный ледник заходил в долину р. Шапкиной двумя языками, перекрывая одним языком верхнее течение реки (устье р. Вэснию и окрестности), вторым - нижнее. Полярный тилл вскрывается в верховье р. Шапкиной в обн. 1, 2 и 4-1, а в низовье - в обн. 12-3, 12-4, 12-5, 12-6, 13-1 и 13-3. Мощность тилла - 5- 10 м .

Содержание гравийно-песчаной фракции составляет 20.4%, алевритовой - 44.3%, глинистой -35.3%. В. большинстве разрезов отложения имеют более тонкий гранулометрический состав (d_cp = 0.018 мм ) по сравнению с вычегодским тиллом. Осадки практически не сортированы (S_c = 0.19). Суммарная карбонатность несколько повышена и составляет 7.5%.

Ориентировка обломков в полярном тилле бассейна р. Шапкиной не выдержана. В пределах распространения покровной морены в верхнем течении реки удлиненные обломки ориентированы с северо-востока на юго-запад, тогда как в нижнем течении - с северо-запада на юго-восток. Это довольно четко отражается в петрографическом составе валунно-галечного материала (см. табл. 2). В полярном тилле повышено содержание карбонатных пород, составляющих до 46.5% всех обломков. При этом в верховье реки преобладают темно-серые и черные палеозойские известняки и доломиты, тогда как в ее нижнем течении, напротив, повышена доля светлоокрашенных известняков. Местные мезозойские песчаники, алевролиты, аргиллиты и другие породы составляют 19.7%, а дальнеприносные осадочные - 12%. Несколько меньше обломков магматических и метаморфических пород - 8.3%, а кварцитов и кварцитопесчаников чуть больше - 13.4%. В верхнем течении реки постоянно отмечаются обломки руководящих новоземельских пород - розовых мраморовидных криноидно-мшанковых известняков.

Содержание тяжелых минералов варьирует от 0.5 до 0.81%, лишь в обн. 4 снижаясь до 0.21%. Основную минеральную ассоциацию, как и в бассейне р. Черной [Андреичева, 2002б], составляют эпидот (23.2%), гранат (16.1%), сидерит (14.8%) и амфибол (11.5%). Но суммарные количества пирита и сидерита в бассейне р. Шапкиной существенно ниже, чем в бассейне р. Черной, однако доминирующая роль сидерита здесь в большинстве разрезов полярного тилла сохраняется.

Пачка 13 - верхнеполярные лимногляциалъные отложения (Q_III⁴ p³)

Пачка 13 сформирована, вероятно, во время деградации полярного ледникового покрова. Эти отложения установлены лишь в одном разрезе (обн. 1-в), где перекрывают полярную морену, и представлены пятиметровой пачкой пластичной темно-серой глины (d_cp = 0.010 мм ) с ленточной слоистостью. Отложения интенсивно ожелезнены и деформированы, скорее всего, вследствие оползневых процессов. Суммарная карбонатность ленточных глин составляет 5.8%, степень их сортированности средняя - S_c = 0.49.

Пачка 14 - отложения голоцена (Q_IV)

Выходят в верхних частях высоких обнажений, иногда слагают надпойменную террасу высотой 6- 10 м над современным уровнем реки и прослеживаются более или менее непрерывно вдоль реки. Представлены они типичными аллювиальными образованиями с закономерно изменяющимися в вертикальном разрезе типами текстур. Характерно утонение циклотем снизу вверх по разрезу. Усредненный гранулометрический состав указывает на довольно низкую суммарную карбонатность осадков (0.6-2.2%) и различную степень сортированности мелкозема (S_c = 0.39-0.71). Выход тяжелой фракции не превышает 0.72%. Основная минеральная ассоциация представлена эпидотом (34.6%) и гранатом (23.6%), среднее содержание амфибола составляет 9.4%, на долю титановых минералов, среди которых доминируют лейкоксен и сфен (6.2 и 4.8%, соответственно), приходится 11.2%. Концентрации остальных минералов составляют первые проценты, иногда доли процента.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе выявленных литостратиграфических связей отложений в сводном разрезе неоплейстоцена в бассейне р. Шапкиной выделяются все основные стратиграфические горизонты. Опуская строение нижней части разреза неоплейстоцена, известного по скважинам, остановимся на основных выводах, касающихся литологии, стратиграфии и палеогеографии среднего и верхнего неоплейстоцена в исследованном районе.

В долине р. Шапкиной вскрываются три ледниковых горизонта. Литологические характеристики этих тиллов представлены в табл. 6. Формирование печорского тилла (пачка 1), идентифицированного лишь в одном обнажении, происходило в процессе движения покровного ледника с северо-востока, из Урал-Пайхой-Новоземельского центра оледенения. Корреляция с печорским (днепровским) тиллом основана исключительно на минералого-петрографическом сходстве обломочного материала в моренных отложениях и ориентировке удлиненных обломков пород с северо-востока на юго-запад.

Наиболее широкое развитие среди ледниковых горизонтов имеет вычегодский тилл, слагающий пачку 5. Ориентировка удлиненных обломков и присутствие руководящих фенноскандинавских и северотиманских пород свидетельствуют о поступлении кластического материала во время его формирования из Северо-Западной терригенно-минералогической питающей провинции [Батурин, 1947]. В ряде разрезов вычегодский тилл переслаивается с озерно-ледниковыми глинами, флювиогляциальными и перигляциально-аллювиальными песками и галечно-гравийными отложениями, как подстилающими, так и перекрывающими его.

Полярный ледниковый горизонт (пачка 12) распространен в долине р. Шапкиной ограниченно. Ориентировка и особенности петрографического состава обломков пород дают основание связывать образование полярного тилла в верхнем течении реки, где удлиненные обломки ориентированы с северо-востока на юго-запад и присутствуют руководящие мраморовидные новоземельские криноидно-мшанковые известняки, с Северо-Восточной терригенно-минералогической питающей провинцией. В низовье Шапкиной формирование полярной морены осуществлялось за счет терригенного материала, поступавшего, вероятно, из Фенноскандинавского центра оледенения. Наряду с собственно мореной здесь также выделяются отложения ледникового ряда: флювио-гляциальные и лимногляциальные.

Родионовский горизонт (пачка 2, 3) в береговых разрезах р. Шапкиной залегает под вычегодским тиллом и представлен комплексом прибрежно-морских осадков с характерными текстурными особенностями пляжевой и предпляжевой зон, осадков мелководного шельфа, аллювиальных, озерных и озерно-болотных отложений. В бассейне р. Шапкиной в условиях полярного и холодного гумидного климата с подавленным хемогенным и органогенным осадконакоплением формировались в основном терригенные морские отложения.

Сулинский горизонт (пачка 7, 8) также сложен прибрежно-морскими, аллювиальными и озерными осадками. Образование сулинских отложений происходило в значительной степени за счет размыва вычегодского тилла Фенноскандинавского центра оледенения. В западном направлении наблюдается закономерное обогащение сулинских осадков минералами Северо-Западной терригенно-минералогической провинции.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 03-05-65046).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Андреичева Л.Н. Основные морены европейского северо-востока России и их литостратиграфическое значение. СПб.: Наука, 1992. 125 с.

Андреичева Л.Н. Плейстоцен Европейского Северо-Востока. Екатеринбург: УрО РАН, 2002а. 322 с.

Андреичева Л.Н. Стратиграфия и корреляция плейстоцена Большеземельской тундры (бассейн р. Черной) // Стратиграфия. Геологическая корреляция. 2002б. Т. 10. №4. С. 91-104.

Андреичева Л.Н., Коноваленко Л.А. Строение и условия формирования плейстоценовых отложений в юго-западном Притиманье // Биостратиграфия фанерозоя Тимано-Печорской провинции. Сыктывкар: Коми филиал АН СССР, 1989. С. 75-84.

Андреичева Л.Н., Немцова Г.М., Судакова Н.Г. Среднеплейстоценовые морены севера и центра Русской равнины. Екатеринбург: УрО РАН, 1997. 83 с.

Арсланов Х.А., Лавров А.С., Никифорова Л.Д. и др. О палеогеографии и геохронологии позднеледниковья на севере Печорской низменности // Вестник ЛГУ. Геология, география. 1975. Вып. 2. № 12. С. 86-93.

Арсланов Х.А., Лавров А.С., Потапенко Л.М. и др. Новые данные по геохронологии и палеогеографии позднего плейстоцена и раннего голоцена на севере Печорской низменности // Новые данные по геохронологии четвертичного периода. М.: Наука, 1987. С. 101-110.

Астахов В.И. Последнее оледенение Арктических равнин России (Строение осадочного комплекса и геохронология) / Автореф. дисс. докт. геол.-мин. наук. СПб., 1999. 42 с.

Астахов В.И., Мангеруд Я., Свенсен Ю.-И. Русско-норвежские исследования ледникового периода Арктики // Отечеств, геология. 1999. № 2. С. 51-59.

Батурин В.П. Петрографический анализ геологического прошлого по терригенным компонентам. М., Л.: Изд-во АН СССР, 1947. 338 с.

Белкин В.И., Рязанов И.В. Понятие и меры гранулометрической сортированности и однородности // Тез. V Коми республиканской научной молодежной конференции. Сыктывкар: Коми филиал АН СССР, 1972. С. 184-185.

Бердовская Г.Н., Лосева Э.И. Плейстоценовые озера в бассейне р. Шапкиной (Большеземельская тундра) // История озер в плейстоцене. Тез. докл. IV Всесоюз. симпозиума по истории озер. Т. 2. Л .: Изд-во Ин-та озероведения АН СССР, 1975. С. 114-119.

Ботвинкина Л.Н. Слоистость осадочных пород. М.: Изд-во АН СССР, 1962. 542 с.

Ботвинкина Л.Н. Методическое руководство по изучению слоистости. М.: Наука, 1965. 259 с.

Величко А.А. К вопросу о последовательности и принципиальной структуре главных климатических ритмов плейстоцена // Вопросы палеогеографии плейстоцена ледниковых и перигляциальных областей. М.: Наука, 1981. С. 220-246.

Величко А.А. Современное состояние концепции покровных оледенений Земли // Изв. АН СССР. Сер. географ. 1987. №3. С. 21-34.

Величко А.А., Фаустова М.А. Реконструкции последнего позднеплейстоценового оледенения Северного полушария (18-20 тыс. лет назад) // Докл. АН СССР. 1989. Т. 309. № 6. С. 1465-1468.

Величко А.А., Кононов Ю.М., Фаустова М.А. Геохронология, распространение и объем оледенения Земли в последний ледниковый максимум в свете новых данных // Стратиграфия. Геологическая корреляция. 2000. Т. 8. № 1. С. 3-16.

Гайгалас А.И. Гляциоседиментационные циклы плейстоцена Литвы. Вильнюс: Мокслас, 1979. 95 с.

Градзиньский Р., Костецкая А., Радомский А., Унруг Р. Седиментология. М.: Недра, 1980. 640 с.

Гросвальд М.Г. Покровные ледники континентальных шельфов. М.: Наука, 1983. 216 с.

Гросвальд М.Г. Последнее оледенение антарктического типа в Северном полушарии (На пути к новой глобальной ледниковой теории) // Материалы гляциологических исследований. 1988. Вып. 63. С. 3-25.

Гросвальд М.Г. Друмлинные поля Новоземельско-Уральской области и их связь с Карским ледниковым центром // Геоморфология. 1994. № 1. С. 40-53.

Гуслицер Б.И., Дурягина Д.А., Конев В.А. Возраст рельефообразующих морен в бассейне нижней Печоры и граница распространения последнего покровного ледника // Расчленение и корреляция фанерозойских отложений Европейского Севера СССР. Сыктывкар: Коми филиал АН СССР, 1985. С. 97-107.

Дурягина Д.А., Коноваленко Л.А. Палинология плейстоцена Северо-Востока европейской части России. СПб.: Наука, 1993. 124 с.

Конев В.А. Плейстоценовые грызуны Северо-Востока Европы и их стратиграфическое значение. СПб.: Наука, 1993. 112 с.

Лавров А.С. Позднеплейстоценовые ледниковые покровы Северо-Востока европейской части СССР // Бюллетень Комиссии по изучению четвертичного периода. 1974. № 41. С. 48-55.

Лавров А.С. Петрографический метод датирования морен и результаты его применения при аэрофотогеологическом картировании северо-восточной части Русской равнины. Экспресс-информация // Общая и региональная геология; геологическое картирование. 1976. № 10. С. 21-29.

Лавров А.С. Кольско-Мезенский ледниковый поток // Структура и динамика последнего ледникового покрова Европы. М.: Наука, 1977а. С. 83-89.

Лавров А.С. Баренцевоморско-Печорский ледниковый поток // Структура и динамика последнего ледникового покрова Европы. М.: Наука, 1977б. С. 89-95.

Лавров А.С. Новоземельско-Колвинский ледниковый поток // Структура и динамика последнего ледникового покрова Европы. М.: Наука, 1977в. С. 95-100.

Лавров А.С, Никифорова Л.Д., Потапенко Л.М. Динамика плейстоценовых ледниковых покровов, растительность и климат на Северо-Востоке европейской части СССР // Новые материалы по палеогеографии и стратиграфии плейстоцена. Уфа: БФАН СССР, 1986. С. 69-78.

Лидер М.Р. Седиментология. Процессы и продукты. М.:Мир, 1986.439 с.

Лосева Э.И. Средневалдайское море-озеро на западе Большеземельской тундры // Бюллетень Комиссии по изучению четвертичного периода. 1978. №48. С. 103-112.

Лосева Э.И., Арсланов Х.А. Средневалдайский горизонт на западе Большеземельской тундры // Геология и полезные ископаемые Северо-Востока европейской части СССР. Ежегодник-1974. Сыктывкар: Коми филиал АН СССР, 1975. С. 82-86.

Маудина М.И., Писарева В.В., Велинкевич Ф.Ю. Одинцовский стратотип в свете новых данных // Докл. АН СССР. 1985. Т. 284. № 5. С. 1195-1199.

Обстановки осадконакопления и фации / Под ред. Рединга X.М.: Мир, 1990. Т. 1. 352 с; Т. 2. 384 с.

Рейнек Г.-Э., Сингх И.Б. Обстановки терригенного осадконакопления. М.: Недра, 1981. 439 с.

Решение 2-го Межведомственного стратиграфического совещания по четвертичной системе Восточно-Европейской платформы (Ленинград-Полтава-Москва, 1983 г .) с региональными стратиграфическими схемами / Под ред. Краснова И.И., Зарриной Е.П. Л.: Изд-во ВСЕГЕИ, 1986. 156 с.

Селли Р.К. Введение в седиментологию. М.: Недра, 1981.370 с.

Селли Р.К. Древние обстановки осадконакопления. М.: Недра, 1989. 294 с.

Спасская И.И., Астахов В.И., Глушкова О.Ю. и др. Развитие ландшафтов и климата Северной Евразии. М.: Наука, 1993. Вып. 1. 102 с.

Судакова П.Г. Палеогеографические закономерности ледникового литогенеза. М.: Изд-во МГУ, 1990. 160 с.

Четвертичные оледенения на территории СССР / Под ред. Величко А.А., Исаевой Л.Л., Фаустовой М.А.. М.: Наука, 1987. 128 с.

Astakhov V., Svendsen J.I., Matiouchkov A. et al. Marginal formations of the last Kara and Barents ice sheets in Northern European Russia // Boreas. 1999. V. 28. № 1. P. 23-45.

Boggs S. Principles of sedimentology and stratigraphy. New Jersey : Prentice Hall, Inc. A Simon & Schuster Company Englewood Cliffs, 1995. 774 p.

Facies Models: response to see level change / Eds. Walker R.G., James N.P. Geological Association of Canada. 1992. 409 p.

Grosswald M.G. Late Weichselian ice sheets in Arctic and Pacific Siberia // Quaternary International. 1998. V. 45. №46. P. 3-18.

Mangerud J., Svendsen J.I., Astakhov V.I. Age and extent of the Barents and Kara ice sheets in Northern Russia // Boreas. 1999. V. 28. № 1. P. 46-80.

Velichko A.A., Kononov V.M., Faustova M.A. The last glaciation of Earth: size and volume of ice-sheets // Quaternary International. 1997. V. 41. № 42. P. 43-51.

Ссылка на статью:

Андреичева Л.Н. Плейстоценовые отложения в бассейне р. Шапкиной (Большеземельская тундра) // Литология и полезные ископаемые, 2007, № 1, с. 93-110.