Описываются ритмично-слоистые осадки суспензионных потоков, приводится их структурно-текстурная характеристика. Показывается роль таких эпизодических потоков, развивающихся на склоне фронта дельты, в формировании внутрисезонной слоистости ленточных осадков глубоководной части бассейна. Предлагается модель, показывающая тесную взаимосвязь процессов осадконакопления в различных частях пресноводного бассейна. Использование модели позволяет получить характеристики бассейна, необходимые для рациональных поисков полезных ископаемых, приуроченных к различным гидродинамическим обстановкам.

Ни одна практическая задача, связанная с четвертичной геологией, в той числе и поиски минерального сырья, не может быть решена без предварительного расчленения разрезов и их корреляции.

Существующие методы далеко не всегда справляются с этими операциями, поэтому по заказу СЗ ПГО в Ленинградском горном институте разработан новый метод, названный циклостратиграфическим. Этот метод, использующий результаты массового изучения вещественно-структурных особенностей осадков, базируется на общеизвестном климато-стратиграфическом принципе. Согласно этому принципу, процесс осадконакопления в областях оледенений контролировался периодической сменой этапов похолодания и потепления климата. При похолоданиях в область аккумуляции осуществлялся привнос материала с севера из Фенноскандии, при потеплении же, вследствие деградации ледников, этот материал испытывал многократное переотложение, что, естественно, отражалось на структурно-вещественных особенностях осадков, которые собирательно названы их генетической зрелостью.

Структурным показателем зрелости осадков является их гранулометрический состав. В процессе созревания происходит переход от полимодального распределения грансостава к одномодальному и далее к возрастанию моды. Созревание осадка по веществу выражается в постоянном изменении соотношения между устойчивыми и неустойчивыми вещественными характеристиками. При этом роль устойчивых возрастает, а неустойчивых, наоборот, сокращается.

Таким образом, используя генетическую зрелость осадков и руководствуясь климато-стратиграфическим принципом, можно расчленять разрезы четвертичных отложений на седиментационные циклы. Эти циклы должны начинаться с незрелых осадков, соответствующих этапам похолодания климата, а завершаться осадками высокой степени зрелости, соответствующими этапам потепления.

Предложенный метод апробирован на скважинном материале Ленинградской и Калининградской областей. Всего на его основе расчленено и сопоставлено более 100 скважин, пройденных в ледниковых образованиях Ладожского и Балтийского ледниковых потоков.

При изучении керна производилось послойно-поинтервальное опробование разрезов с интервалом отбора образцов порядка двух метров. Образцы одновременно подвергались следующим видам анализа - гранулометрическому, спектральному полуколичественному, минералогическому и, где это возможно, петрографическому (петрографический анализ гравийно-галечных включений). Сопоставление результатов всех вещественных видев аналитических данных показало хорошую их согласованность, что позволило в дальнейшем значительно удешевить исследования за счет привлечения наименее трудоемких анализов.

Таким образом, подготовка разрезов к расчленению по существу сводится к построению всего нескольких кривых, отражающих, с одной стороны, эволюцию фациальной обстановки (по данным гранулометрического анализа), с другой - изменчивость по разрезу вещественного состава. Свертывание результатов соответствующего вида анализа до одной кривой обеспечивается корреляционным анализом, позволяющим выявлять ассоциации наиболее информативных показателей и далее суммировать их приведенные значения по каждому образцу.

Фациальные, а точнее динамические условия седиментации достаточно легко распознаются с помощью динамической диаграммы, построенной по аналогии с генетической диаграммой Л.Б. Рухина [1962], в основу которой положено соотношение двух гранулометрических характеристик, отражающих структуру осадка - медианный диаметр и коэффициент сортированности. При построении диаграммы (рис. 1) использовано около 3000 данных гранулометрического анализа.

В качестве вещественных показателей используются эрратические вещественные характеристики (минералы и элементы), имеющие между собой достаточно четкую положительную связь, а также отражающие особенности области питания и чутко реагирующие на изменения фациальной обстановки. Последнее свойство позволяет по изменчивости их содержания в разрезе прослеживать чередование во времени ледниковых и межледниковых этапов геологического развития. На рис. 2 приведен один из разрезов четвертичных отложений Калининградской области, иллюстрирующий работоспособность циклостратиграфического метода. На этом рисунке рядом с рельефной литологической колонкой и обозначениями мест опробования разреза приведены две кривые. Первая из них отражает изменчивость по разрезу гранулометрической структуры осадков в зависимости от их фациальной принадлежности, то есть в соответствии с их положением на динамической диаграмме (см.рис. 1).

Эта кривая строится таким образом, что все фации этапов оледенения отклоняют ее вправо, а межледниковий - влево. Среднее положение в ряду фаций занимают ледово-бассейновые отложения. Вторая кривая отражает поведение по разрезу суммарного содержания некоторых элементов.

Обращает на себя внимание весьма согласованное поведение обеих кривых, отклоняющихся вправо по осадкам ледниковых этапов развития и влево - при наступлении межледниковий. Не представляет труда расчленение разреза на седиментационные циклы, границы которых на основе представлений об их генетической зрелости должны проходить между зрелыми отложениями межледниковий и перекрывающих их образований очередного этапа похолодания климата. В результате разрез скважины, приведенный на рис. 2, может быть представлен состоящим из трех седиментационных циклов, самый верхний из которых является незавершенным.

На рис. 3 приведена схема корреляции скважин по Дейминскому участку Калининградской области, в число которых входит и рассмотренная выше скважина. Данная схема иллюстрирует довольно простую картину геологического строения толщи в целом. На ней видно, что почти все границы ведут себя весьма согласованно, проявляя конформность не только их отношений друг к другу, но и их отношение к подошве этой толщи. Исключение составляют наиболее молодые образования, датируемые верхним плейстоценом и голоценом. Они несогласно залегают на подстилающих отложениях, менее дислоцированы и проявляют связь в характере залегания своей подошвы с современным террасированным рельефом, обусловленным трансгрессивно-регрессивным режимом древнего Балтийского бассейна. Прослеживание таких же террасированных уступов по подошве верхнеплейстоценовых отложений указывает на возможное существование здесь аналогичных бассейнов, начиная по крайней мере с микулинского времени. На дне этих бассейнов происходила аккумуляция достаточно пестрых по своему составу осадков, представленных глинами, алевритами, песками, которые по простиранию могли замещаться мореноподобными образованиями. Последние, по-видимому, возникали в результате разгрузки плавающих льдов. Такому заключению не противоречат гранулометрическая структура этих образований, диагностируемых как бассейновая морена (см. рис. 1), и периодическое обнаружение в них хорошо сохранившейся органики.

Преимущество нового метода расчленения и корреляции хорошо видно при его сопоставлении с существующими ныне методами, которые можно назвать литолого-генетическим и биостратиграфическим (рис. 4).

Литолого-генетический метод основан на выделении в разрезах фациальных тел (прежде всего морен) и прослеживании их по площади. Этот способ достаточно хорошо решает поставленную перед ним задачу только тогда, когда из разрезов не выпадает геологическая информация и число моренных горизонтов более или менее выдержано по латерали.

Биостратиграфический метод нацелен на распознавание в разрезах маркирующих горизонтов, которыми являются межледниковые комплексы, наиболее перспективные на обнаружение в них органических остатков. Метод достаточно эффективен в случае насыщенности осадков остатками органики, однако его массовому применению препятствует высокая стоимость определительских работ.

Циклостратиграфический метод, ориентируясь только на эволюцию вещества во времени, не зависит от фациального состава осадков и от того, присутствуют в нем органические остатки или нет. Выделяемые данным методом седиментационные циклы соответствуют таксономическим единицам в ранге звена [Стратиграфический…, 1977].

Применение циклостратиграфического метода при расчленении практически немых толщ повышает степень достоверности прогноза многих видов полезных ископаемых, связанных с четвертичными отложениями, и в первую очередь строительных материалов.

Но кроме чисто практических задач, связанных с поисками минерального сырья, этот метод позволяет с новых позиций взглянуть на некоторые теоретические проблемы четвертичной геологии.

Большой статистический материал по вещественно-структурной организации осадка подтверждает представления [Рухина, 1960; 1973] о присутствии в разрезах четвертичных отложений Северо-Запада СССР бассейновых отложений айсбергового и, возможно, шельфового типа, описанных впервые С.А. Яковлевым [1926; 1954] и незаслуженно замалчиваемых в последние годы некоторыми геологами.

Как было подмечено еще Е.В. Рухиной, отложения ледниковых периодов, действительно, имеют трехчленное строение. Однако осадки, предшествующие в разрезе морене и перекрывающие ее, не всегда представлены флювиогляциальными и озерно-ледниковыми образованиями. Их место часто занимают либо абляционные морены, либо бассейновые мореноподобные осадки. Эти наблюдения позволяют внести предложение о необходимости выделения внутри седиментационных циклов (стратиграфических звеньев) не двух, а четырех равнозначных по длительности этапов осадконакопления, соответствующих четырем вековым временам года - осени, зиме, весне и лету.

Прослеживание сочетаний генетических типов отложений по площади, а также особенностей геоструктурных элементов, выявляющихся при расчленении и корреляции разрезов, приводит к заключению о необходимости выделения в пределах рассматриваемого региона различных структурно-формационных (или структурно-фациальных) зон. На данном предварительном этапе уже можно говорить по крайней мере о двух разновидностях таких зон - континентальной и бассейновой.

Для первой характерен набор сугубо континентальных генетических типов осадков и исключительная конформность подошвы четвертичных отложений (без учета локальных резких палеоврезов), внутренних стратиграфических рубежей и современной поверхности рельефа. Признаки этой зоны могут быть обнаружены в восточной части Ленинградской области.

Для бассейновой зоны характерны присутствие в разрезах бассейновых отложений и трансгрессивное срезание предшествующих структурно-тектонических форм, что приводит к нарушению конформности границ. По предварительным данным проведенного анализа бассейновые условия седиментации особенно интенсивно начали проявляться в западной части рассматриваемого региона в верхнем плейстоцене. На востоке в это время им соответствовали континентальные условия седиментации.

Учитывая особенности формирования седиментационных циклов и возможность их выделения по веществу, представляется более целесообразным стратиграфические звенья в комплексе четвертичных отложений начинать не с межледниковых, а ледниковых климатических этапов, имея при этом в виду, что расцвет органических форм оказывается приуроченным ко второй половине этих циклов

ЛИТЕРАТУРА

1. Pуxина Е.В. Литология моренных отложений. Л., 1960.

2. Рухина Е.В. Литология ледниковых отложений. Л., 1973.

3. Стратиграфический кодекс СССР. Л., 1977.

4. Яковлев С.А. Наносы и рельеф г.Ленинграда и его окрестностей. - Изв. Научно-мелиорат. ин-та, вып. 8-13. Л., 1926.

5. Яковлев С.А. Генетическая классификация. - В кн.: Методическое руководство по изучению и геологической съемке четвертичных отложений. М., 1954.

Ссылка на статью:

Одесский И.А., Гуревич Г.И., Спасский Н.Я., Астафьев Н.Ф., Каменецкая Э.Л. Циклостратиграфический метод расчленения четвертичных отложений в областях оледенения. - В сб.: Палеогеография и полезнее ископаемые плейстоцена севера Евразии. Л., ГО СССР, 1986, с.62-70.