Четвертичных отложений

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ КОНТИНЕНТАЛЬНЫХ

Среди антропогенных отложений можно выделить четыре подразделения (отложения): 1) континентальные, 2) морские, 3) вулканогенные и 4) техногенные. Из них мы рассмотрим наиболее полно только континентальные. Морские отложения антропогена представлены теми же генетическими типами, что и более древние их аналоги. Этот вопрос рассматривается в курсе «Фации и формации». Вулканогенные породы изучаются в курсе «Пeтpoгрaфия», а техногенные породы - в курсе «Охрана окружающей среды».

Начнем с характеристики понятий генетический тип, формация, фация.

Понятие «генетический тип» введено А.П. Павловым в 1988 г. Оно включает совокупность отложений, образовавшихся в результате работы определенных агентов. Согласно А.П. Павлову, примерами генетических типов- могут служить элювиальные, морские, флювиогляциальные отложения. Эоловые накопления, осыпи, оползневые массы, отложения холодных и горячих минеральных источников (туф, травертин; гейзерит) также относятся к определенным генетическим типам.

Определяющим фактором в классификации генетических типов отложении является механизм переноса и аккумуляции материала. Согласно К.И. Лукашеву, генетический тип - это более широкая классификационная единица, чем фация. Генетический тип включает в себя отдельные фации. Например, аллювиальные отложения горных и равнинных частей долины представляют собой один генетический тип. В то же время они как в горах, так и на равнинах состоят из различных фаций (русла, поймы, стариц и др.). То же можно сказать о фациях и генетических типах ледниковых и водно-ледниковых отложений гор и равнин и др.

Фация - это парагенезис осадочных пород, который соответствует определенному типу физико-географических условий земной поверхности и характеризует определенный ее участок. Фация не представляет собой литологически однородное образование (Лукашев, 1971. стр.202). На примере аллювия гор, предгорий и равнин это хорошо прослеживается. В горах фация русла - галечник, в горно-равнинных условиях - гравий. На равнинах - песок.

Формация - понятие более широкое, чем генетический тип. Формация четвертичных отложений - высший ранг в системе классификаций. Формация отражает тектонические, геологические и палеогеографические условия образования отложений в пределах специфического региона. Формация включает генетические типы и фации. Например, формация предгорий и подножий в разрезе толщи может быть представлена отложениями различных генетических типов: элювия, аллювия, пролювия, делювия. К.И. Лукашев выделяет следующие формации четвертичных континентальных и морских отложений: 1) ледниковых областей; 2) перигляциальных областей; 3) пустынных областей; 4) тропических и субтропических областей; 5) горных областей; 6) океанического и морского ложа; 7) прибрежных областей.

Все три понятия (формация, генетический тип и фация) взаимно соподчинены: формация и парагенетический ряд - генетический тип - фация (Ф-Пр-Гт-Ф).

Элювиальный парагенетический ряд. Он включает: 1) почвы, 2) автохтонные торфяни­ки, 3) элювий.

Под элювиальными отложениями понимают продукты выветривания и выщелачивания коренных пород, которые остались на месте. Элювиальные отложения создаются под влиянием физического, химического и органического выветривания.

Физическое выветривание сводится к растрескиванию пород. По мере измельчения пород оно прекращается. На скорость физического выветривания влияют: 1) величина, состав и окраска минералов. Скорее разрушаются крупнозернистые полиминеральные темноокpaшенные породы: 2) колебание температур дня и ночи; 3) замерзание воды в трещинах.

В начальной стадии элювий состоит из крупных глыб. Они могут достигать нескольких кубометров (граниты, сиениты, габбро). Первоначально обломки могут иметь форму кубов параллелепипедов или неправильных глыб с острыми краями. Со временем они округля­ются. С поверхности физическое выветривание действует сильнее. В результате в верхнем слое оказываются обломки, а на глубину их размер возрастает. Измельчение идет до обра­зования дресвы.

Элювиальные отложения обычно неслоисты. Геоморфологически элювиальные отложения часто создают ровные площадки. Они напоминают террасы (нагорные террасы). Иногда элювий сгруживается в форме каменных валов. На наклонных поверхностях (а иногда и на горизонтальных) элювий может двигаться. В элювии на горизонтальной поверхности наблюдается движение от центра к периферии.

Движение обусловлено тем, что наиболее крупные глыбы под влиянием силы тяжести стремятся занять наиболее низкое положение и отложения передвигаются к периферии.

Химическое выветривание сильнее всего сказывается в тропических и субтропических областях. Этому благоприятствует большое количество атмосферных осадков. Даже чистая вода разлагает минералы, т.к. она обладает свойствами очень слабой кислоты и очень слабого основания. При этом горячая вода вулканов превращает туфы и лавы в чистые каолины (Камчатки).

Органическое выветривание. Органический мир также воздействует на горные породы. Это проявляется прежде всего через продукты разложения остатков организмов в форме разнообразных гумусовых кислот. Под влиянием органического выветривания создаются различные почвы. Почвенные процессы формируют элювиальные и иллювиальные полез­ные ископаемые - бурые железняки, бокситы, латеритные руды, краски и соли.

1. Генетический тип - почвы. Выделяют три главных почвообразовательных процесса: а) латеритный, б) подзолистый, в) пустынно-степной.

а) Латеритный процесс действует во влажных тропических областях. Благодаря высокой температуре разложение органических остатков в почве происходил бы­стро. Гумус в таких условиях почти не образуется. Почва состоит преимуществен­но из одного элювия. Мощность такого элювия достигает 10 м и более. Почва во все время года пропитана влагой. В результате почти всегда ее составные части находятся в состоянии высокой подвижности.

Выветривание сводится в основном к процессам гидролиза. В результате минера­лы полностью распадаются на составляющие иx окислы. При этом получаются окислы кремния, алюминия, железа, кальция, магния, натрия, калия.

Железо и алюминий не вымываются водой из почвы (они остаются в почве) в виде гидратов железа и алюминия. При высокой температуре окислы железа и алюминия свертываются в гели. Латеритные почвы имеют красный цвет. Латерит представляет конечный продукт выветривания горных пород в районах с тропиче­ским климатом. Однако выветривание не всегда достигает конечной стадии. Отсю­да, возникают промежуточные продукты разложения (каолин и глины). Помимо на­стоящих латеритов встречаются красноземы (берега Средиземного моря, Долина Риони) и желтоземы (юг Франции и Япония).

б) Подзолообразовательный процесс типичен для областей с субнивальным клима­том (умеренно-влажным, умеренно-теплым). Здесь химические реакции протекают при низких температурах. Минералы от химического и органического выветрива­ния распадаются на составляющие их окислы. Реакции протекают при низкой температуре. Поэтому ни один из коллоидов не свертывается в почве. Все коллои­ды выносятся из почвы с атмосферными водами. В почве остается только нерас­творимый при низкой температуре кварц и часть аморфного кремнезема. Кварц и кремнезем создают светло-серую подзолистую почву (напоминает золу). В такой почве получается подзолистый элювиальный горизонт почв. Ниже создается горизонт вмывания (иллювиальный). Гель окислов железа и алюминия придает иллювию бурый цвет (лимонит и др.).

В этих условиях также создаются болотные почвы. От солей закисного железа элювиальный горизонт болотных почв имеет зеленый или синеватый цвет ("оглеенный горизонт").

в) Пустынно-степной почвообразовательный процесс совершается в пустынях и степях. Здесь происходит вымывание из почв щелочных и щелочноземельных оки­слов. Полуторные окислы железа и алюминия, окись кремния остаются неподвиж­ными. При этом образуются черноземы, каштановые почвы, сероземы, солончаки и солонцы.

Чернозем получает темную окраску от избытка гумуса. В основании чернозема много карбонатов кальция и магния. Еще ниже может возникнуть горизонт серно­кислого кальция - гипса (если грунтовые воды глубоко). При очень низком уровне вод под гипсом формируется сернокислый натрий.

2. Генетический тип "автохтонные торфяники " (верховые и низинные). Этот тип подробно нами не рассматривается.

3. Генетический тип " элювий ". Это продукт коры выветривания. Он создается на поверхностях выравнивания. Элювий представляет собой продукты физического, химического и органического выветривания. Особенно интересны коры химическо­го выветривания. В корах выветривания неустойчивые к выветриванию минералы разрушились. Под влиянием циркулирующих вод они вынесены. В результате объ­ем породы уменьшился. При этом произошло обогащение пород минералами, ус­тойчивыми к процессам выветривания. Например, в Южной Африке таким путем верхние части кимберлитовых трубок испытали наибольшее химическое выветри­вание. В итоге элювий (кора выветривания) содержал значительно больше алмазов, чем неизмененные кимберлиты, расположенные по разрезу ниже коры выветрива­ния. В случае размыва кор выветривания происходит дополнительный вынос неус­тойчивых компонентов. При этом в аллювии происходит накопление устойчивых минералов и формирование богатых россыпей алмазов, циркона, ильменита и др. С корами выветривание также связано формирование месторождений бокситов, огне­упорных глин и др. Контуры элювиальных россыпей совпадают с очертаниями коренных месторождений. Общий минеральный состав россыпей близок к составу коренных пород. Содержания полезных компонентов в продукте физического вы­ветривания элювия соизмеримы с содержанием их в коренных породах. Элювий - продукт химического выветривания - более богат ценными минералами, чем ко­ренные породы.

Известны богатые элювиальные россыпи алмазов в Южной Африке и Якутии, бадделеитовые россыпи (циркония) в Бразилии, касситерит-колумбитовые в Север­ной Нигерии, касситеритовые россыпи Малайи, Индонезии и Забайкалья.

2. Склоновый (коллювиальный) парагенетический ряд. Он включает пять генетических типов: 1)осыпные, 2)обвальные, 3)оползневые, 4)солифлюкционные и 5) делювиальные отложения. Общим между ними является то, что ведущим геологическим процессом служит непосредственное действие силы тяжести (исключение составляет делювий). Они образуются преимущественно в горах, т.е. в одной и той же физико-географической обстановке.

1) Осыпные образования (накопления). Осыпи возникают в горах в результате вывет­ривания скальных пород. Данный процесс происходит под влиянием смены темпера­туры дня и ночи. Выветривание также связано с проявлением давления замерзающей воды. При переходе в лед вода увеличивает свой объем на 1/11. В результате созда­ется давление в 960 кг на 1 см². Конечным результатом процесса скалывания яв­ляется отделение обломков горных пород и образование осыпи на склоне (осыпь формируется от места выхода коренных пород до основания склона).

2) Обвальные образования (накопления). Различие между осыпными и обвальными образованиями заключается в том, что осыпи образуются длительное время. Обва­лы же создаются быстро от резкого воздействия силы тяжести. Толчком для обра­зования обвалов является землетрясение, буря, сильный ливень, подмыв основания склона рекой. В результате обвалов в горах нередко подпруживаются реки и соз­даются озера. Так, на Памире в 1911 году в долине р. Бартанга возникло озеро в 75 км длиной, 1,5км шириной и до 262 м глубиной.

3) Оползневые накопления. Представлены отложениями, состоящими из отдельных крупных обломков с ненарушенной структурой. Их смещение идет под влиянием силы тяжести. (Подробно рассматриваются в разделе геоморфология).

4 ) Солифлюкционные накопления известны в районах вечной мерзлоты. На склонах течет грунт и формируются отложения. (Дополнительно рассматривается в курсе геоморфология).

5) Делювий образуется в результате плоскостного смыва. При этом вся поверхность склона равномерно снижается и выполаскивается. По склону стекают многочислен­ные небольшие струи талых и дождевых вод. Они сносят к основанию склона мелко раздробленные продукты выветривания коренных пород. У основания скло­на этот материал накапливается. Плоскостной смыв заметно проявляется при ук­лонах рельефа 5-10°. На склонах, незадернованных и покрытых рыхлыми отложе­ниями, смыв происходит и при меньших уклонах рельефа. Плотный дерновый покров или выход коренных пород на склоне препятствуют плоскостному смыву.

В результате смыва обломков пород у основания склона создается делювиальный шлейф. Он имеет вогнутую форму поверхности и очень пологие уклоны. У верши­ны шлейфа (близ водораздела) уклон составляет 5-8", а у подошвы - 1-2". Шлейф плавно сливается с дном долины.

Состав делювия зависит от 1) состава горных пород, которые слагают верхнюю часть склона, 2) крутизны склона и 3) площади водосбора. В результате делювий по составу варьирует от мелкого щебня до тонких суглинков и глин. Однако пре­обладает делювий суглинистый. Делювий из щебня широко распространен в гор­ных районах. Но и здесь в его составе господствует суглинистый материал.

В пределах одного и того же шлейфа делювий закономерно изменяет свой состав как в плане, так и в разрезе. В плане у верхней кромки шлейфа (в верху склона) он состоит из щебня и дресвы. В нижней части шлейфа (у основания склона) де­лювий мелкозернистый (суглинистый и даже глинистый, иногда лессовидный).

В вертикальном сечении (в разрезе) прослеживается такое изменение состава де­лювия: в подошве делювия сосредоточены крупные обломки, а в кровле - мелкие. Делювию свойственна тонкая слоистость, которая параллельна склону. Особенно хорошо заметна она в грубых разновидностях делювия, в этом случае наблюдает­ся чередование слойков различного механического состава. В тонких суглинистых разностях макроскопически слоистость незаметна.

В зависимости от орографии строение делювиальных шлейфов меняется. На кру­тых склонах преобладает грубый плохо сортированный ритмично-слоистый делювий. По мере смещения к основанию склона он фациально замещается мелко­зернистым песчано-глинистым, иногда ритмично-слоистым делювием. Еще ниже у основания склона, появляется скрыто-слоистый и неслоистый суглинистый делювий.

На пологих склонах грубый плохо сортированный ритмично-слоистый делювий развит ограниченно. Он залегает в основании и не выходит на поверхность.

По мере накопления делювий перерабатывается процессами почвообразования. В результате в делювии появляется вертикальная трещиноватость, столбчатая отдель­ность, вертикальные ориентированные макропоры.

Полезные ископаемые делювия - строительные суглинки, иногда россыпи ценных минералов.

3. Водный (аквальный) парагенетический ряд. Он включает генетические типы: 1)аллювий, 2) пролювий, 3) дельтовые от ложения,4) озерные отложения.

I. Аллювий - продукт накопления минерального вещества в речных долинах. Это происходит под воздействием речных потоков. Реки эродируют и переносят обло­мочный материал. Способы переноса: 1) перекатыванием, 2) волочением, 3) во взве­шенном состоянии в виде мути, 4) в растворенном состоянии в виде солей. Проис­ходит перемещение огромного количества вещества с более высоких отметок рельефа и накопление его в более низких местах и, наконец, в океане. Причины накопления - тектоника, климат. В результате создаются отложения речных террас - формируются аллювиальные свиты, т.е. закономерно построенные комплексы. В ос­новании этих комплексов (свит) находятся грубообломочные отложения (галечники и др.) фации русла, выше - среднеобломочные отложения (пески) фации прирусло­вой отмели и, наконец, вверху разреза - тонкообломочные (глины) отложения фации поймы. На участках стариц накапливаются серые глины старичной фации. При бо­лее дробном делении число фаций может увеличиться. В горах и на равнинах со­став одной и той же фации разный. Так русловая фация в горах - галька и валу­ны, в предгорьях - гравий, на равнинах крупнозернистые пески.