Четвертичная геология

   История изучения четвертичного периода.

   Последний геологический, ныне продолжающийся четвертичный период был выделен в 1829 г. бельгийским  геологом Ж. Денуайе. В настоящее  время в России вместо этого термина  чаще используют название «антропогеновый  период». Это название было предложено в 1922 г. А. П. Павловым, который тем самым хотел подчеркнуть, что именно этот отрезок времени связан с появлением и развитием человека. Однако, как теперь установлено, первые предки человека появились еще в миоценовую эпоху, и, следовательно, своеобразие четвертичного периода стало не столь значительным.

   От  более древних периодов четвертичный период отличается рядом особенностей:

   1) необычайно малой длительностью периода - 1,65 млн лет - по сравнению с более древними, что, впрочем, естественно в связи с его незавершенностью;

   2) присутствием в отложениях четвертичной системы остатков человека и его культуры;

   3) резкими и многократными изменениями климата, а значит, и природных условий в целом и особенностей денудации и осадконакопления. Похолодания приводили к периодическому возникновению в полярных и приполярных областях покровных оледенений, горных оледенений в умеренном поясе и развитию увлажнения в низких широтах. В эпохи потеплений межледниковые площади, покрытые льдом, сокращались, а в низких широтах усиливалась засушливость;

   4) осадочный чехол, сформированный в течение четвертичного времени, имеет повсеместное распространение, как на поверхности суши, так и на дне морей и океанов;

     5) осадочным образованиям четвертичного возраста свойственны сложное строение разреза, пестрота фаций и быстрая изменчивость литологического состава, относительная кратковременность формирования и небольшая мощность при сравнительно высокой скорости осадконакопления. Почти все они, за исключением ряда вулканогенных образований и отдельных сцементированных осадочных отложений, являются рыхлыми.

   6) важной особенностью четвертичных  отложений, отличающей их от  более древних, является их  непосредственная связь с рельефом. Накопление четвертичных отложений и формирование рельефа земной поверхности под воздействием эндогенных и экзогенных процессов являются неразрывными. Четвертичные отложения слагают разнообразные аккумулятивные формы рельефа, причем, чем моложе отложения, тем лучше сохранность коррелятивных форм рельефа;

   7) четвертичные отложения не всегда образуют правильную последовательность в напластовании, при которой древние отложения перекрываются более молодыми. Очень часто имеет место прислонение или вложение молодых отложений в древние, так что последние оказываются гипсометрически выше молодых. Это связано с постоянным циклическим проявлением процессов денудации и аккумуляции, зависящих от изменений климата и тектоники.

       В XIX в. принципы расчленения четвертичной системы были неясны и только в первое десятилетие XX столетия А.Пенк и Э.Брюкнер разработали первую схему ее стратиграфии, выделив четыре отдела. Учитывая малую продолжительность периода и не биостратиграфический, а литолого-климатический принцип расчленения, в индексы были введены не арабские, а римские цифры. В основу схемы А. Пенка и Э. Брюкнера было положено выделение чередующихся в разрезе ледниковых и межледниковых отложений. Этот палеоклиматический принцип расчленения широко использовался в дальнейшем при изучении и детальном расчленении четвертичных отложений в Европе и Северной Америке. На основе этого принципа были составлены различные стратиграфические схемы четвертичной системы.

      Ввиду того, что в начале XX в. четвертичная фауна и флора были еще слабо изучены, эти схемы не имели палеонтологического обоснования. В основе их разработки лежал дополнительный геоморфологический метод, основывающийся на том, что морены и флювиогляциальные отложения разного возраста располагаются в рельефе на разных уровнях. Чем морена древнее, тем гипсометрически выше она располагается. Отсутствие биостратиграфических критериев привело к тому, что расчленение четвертичной системы, обоснование стратиграфических границ и корреляция удаленных разрезов проводились довольно условно. 

      Впоследствии  детальное изучение остатков млекопитающих и восстановление путей миграции, определение направленности их эволюции позволили перейти к созданию стратиграфии четвертичных отложений на основании палеонтологических данных. Особое внимание привлек своими возможностями спорово-пыльцевой метод, благодаря которому в ряде случаев удалось провести расчленение и сопоставление толщ, в которых отсутствовали остатки фауны и отпечатки растений.

      Таким образом, при расчленении четвертичных отложений, исследователи использовали два различных подхода: палеоклиматический (климатостратиграфический) и биостратиграфический (палеонтологический). Вместе с тем надо особо подчеркнуть, что принципы стратиграфического расчленения четвертичной системы, определение объема, содержания и терминологии всех ее подразделений остаются предметом непрекращающейся до сих пор дискуссии.

   До  конца 40-х годов XX столетия нижняя граница  четвертичной системы проводилась  под отложениями, которые содержат признаки материкового оледенения. Считалось, что такие отложения располагаются на уровне 0,7--0,75 млн лет. Однако на XVIII сессии Международного геологического конгресса в Лондоне в 1948 г. было рекомендовано понизить границу четвертичной системы до уровня в 1,8 млн лет. Это было подтверждено на XXIV сессии МГК в 1972 г. в Монреале и на сессии INQUA 1 в Москве в 1982 г. Однако Межведомственный стратиграфический комитет (МСК) СССР в 1963 г. рекомендовал сохранить нижнюю границу четвертичной системы на уровне 0,7--0,75 млн лет. Официальное решение МСК СССР, несмотря на решения Международного геологического конгресса, пока остается в силе, и все изданные геологические карты СССР составлены исходя из того, что нижняя граница четвертичной системы проводится на уровне 0,7--0,75 млн лет. Соответственно апшеронский ярус Понто-Каспия и его эквиваленты отнесены к неогену.

       Долгое  время четвертичную систему делили на два отдела: плейстоцен и голоцен. Термин «плейстоцен» («плейстон»-наиболее) был предложен Ч. Ляйелем в 1839 г. для четвертичного отдела третичной  системы. Впоследствии это название стало синонимом четвертичной системы. Голоцен («голёс» - весь, и «кэнос» - новый) был выделен Э. Огом в качестве верхнего отдела четвертичной системы. В 1963 г. МСК СССР принял решение отменить название «отделы» ввиду несовместимости их по объему и продолжительности с отделами других систем. После этого вместо отделов употреблялось название «отложения». Так, выделялись нижне-, средне-, верхнечетвертичные и современные отложения. 'Сейчас используется термин «звено». Нижнее, среднее и верхнее звенья вместе вновь именуются плейстоценом, а современное, охватывающее последний отрезок времени длительностью около 10 тысяч лет, - голоценом. В настоящее время наряду с климато-стратиграфическим методом для расчленения и корреляции используются палеонтологический, литологический и геохронологический, в частности радиоуглеродный, методы. В последнее время широкое применение нашел палеомагнитный метод.

       Особенности стратиграфии четвертичной системы

       Стратиграфогенетическое расчленение четвертичных отложений основано преимущественно на палеоклиматическом и литостратиграфическом принципах, которые обеспечивают выявление геологических тел различного генезиса и состава, отвечающих последовательным эпохам чередования теплого и холодного климата. Палеоклиматические обстановки образования отложений определяются по литологическим (морены, лессы, почвы и др.), палеоэкологическим (состав палинологических, диатомологических и палеокапрологических комплексов, фауны грызунов, моллюсков, насекомых и др.), палеогеоморфологическим и палеомерзлотным данным. Различают отложения, образовавшиеся в теплые или холодные эпохи четвертичного периода (соответственно, в межледниковые (или интергляциальные) и ледниковые (гляциальные)). Ведущая роль палеоклиматического метода, а не биостратиграфического, как для более древних отложений.

          Самыми яркими реперами значительных похолоданий являются морены, которые представляют собой единственные надежные и наиболее информативные вещественные следы ледниковых эпох. Морены эпохальных и стадиальных оледенений являются важнейшими и климато- стратиграфическими  реперами четвертичного периода. В связи с этим исследования палеогляциологии и четвертичной геологии тесно взаимосвязаны.

       Основные  подразделения четвертичной системы

     Четвертичный  период - самый молодой, поэтому его стратиграфия практически постоянно доизучается. Соответственно, меняется и стратиграфическая шкала. Здесь приведены два варианта: 1985 и 2000 годов.

                         Таблица  1. Старый вариант для центра Европейской  России.

                                                    Таблица  2. Новый вариант

      Особенности индексации четвертичных отложений на карте

       Индекс  состоит из двух частей - генетической и возрастной. Генезис чаще всего обозначают первой буквой латинского названия генетического типа. Возрастная часть индекса включает обозначение: системы (буква Q), раздела и подраздела (римские цифры от I до IV), а также горизонта (арабские цифры в виде верхнего или нижнего индекса), например - gQII4 (= gII4). В конкретных регионах горизонты имеют местные географические названия - их обозначают вместо арабских цифр-индексов также первой буквой (буквами) латинизированного названия, например - gQII4 (= gII4) = gIIm. Поскольку на карте четвертичных отложений все отложения относятся к четвертичной системе, то буквенное обозначение системы в индекс не включают. На мелкомасштабной карте, следовательно, может быть индекс gII4 (g - обозначение генезиса, в данном случае гляциальные, т.е. ледниковые отложения; II4 - возраста), который читают так: "ледниковые отложения четвертого горизонта среднего плейстоцена" или "ледниковые отложения четвертого горизонта среднечетвертичных отложений". На крупномасштабной карте центра Европейской России те же отложения будут обозначены как gIIm - "ледниковые отложения московского горизонта среднего плейстоцена" или "ледниковые отложения московского горизонта среднечетвертичных отложений". Нечетная арабская цифра в символе ступени отвечает межледниковой, а четная - ледниковой ступеням

       Символ  четвертичной системы (Q) употребляется  только для отложений, охватывающих четвертичную систему в целом и части дочетвертичных образований. Например N2-Q - отложения, охватывающие верхи плиоцена и четвертичную систему, нерасчлененные. Подразделения, охватывающие дочетвертичные образования и часть четвертичной системы, обозначаются соответствующими символами. Например, P2+ЕI - эоцен и нижний эоплейстоцен объединенные.

       Символы региональных стратиграфических подразделений  помещаются справа от символов общей  шкалы и состоят из двух (первой и ближайшей согласной) строчных букв латинизированного названия подразделения. При совпадении этих букв в наименованиях разных подразделений для одного из них сохраняется указанное правило, а для другого (других) используется следующая согласная буква из названия подразделения.

    Для обозначения надгоризонтов, горизонтов и климатолитов используется прямой полужирный шрифт, подгоризонтов, слоев с географическими названиями, стадиалов - прямой светлый шрифт.

Примечание:

1. Для обозначения голоценового надраздела допускается применение традиционного неформального звеньевого символа IV.

2. В индексах звеньев неоплейстоцена символ раздела NP для компактности индекса опускается.

       Подгоризонты (стадиалы), названия которых отличны  от названия горизонта, обозначаются латинскими буквами собственного наименования без указания символа горизонта (IImg -могилевский подгоризонт (или криостадиал) днепровского горизонта (или климатолита) среднего неоцлейстоцена; подгоризонты, названия которых образованы из названий горизонтов, обозначаются при помощи арабских цифр, помещенных внизу справа от символов горизонта (IIIpt1, IIIpt2 - нижне- и верхнепетровский подгоризонты петровского горизонта верхнего нео-плейстоцена).

       Не  имеющие собственных названий условные части общих и региональных стратиграфических  подразделений обозначаются цифровым символом, проставляемым справа вверху от символа общих и региональных подразделений, например, Н1 и Н2 - нижняя и верхняя части голоцена, Е1, Е2, Е3 - нижняя, средняя и верхняя части эоплейстоцена, III42 - верхняя часть четвертой ступени верхнего звена неоплейстоцена, IIIkz1 - нижняя часть казанцевского горизонта и т. д.

       Генетический  тип отложений обозначается прямой строчной латинской буквой помещаемой слева от символа подразделения  общей шкалы. Например, aIII - аллювиальные отложения верхнего неоплейстоцена, gH - ледниковые отложения голоцена, lE - озерные отложения эоплейстоцена и т. д. Отложения сложного генезиса обозначаются сочетанием символов генетических типов, образующих данное подразделение. Например, laII - озерно-аллювиальные отложения среднего неоплейстоцена.

       При изображении двух или более генетических типов в едином контуре их обозначение  состоит из сочетания символов соответствующих  генетических типов, разделенных запятой. Например, а, р, dl - нерасчлененные аллювиальные, пролювиальные и делювиальные нижне-неоплейстоценовые отложения.