Полезные ископаемые связанные с четвертичными отложениями

Геология четвертичных отложений, являясь составной частью исторической геологии, посвящена изучению завершающего и самого короткого этапа развития Земли – четвертичного периода. Следовательно, объектом изучения науки служит самый верхний слой земной коры. И вот здесь мы сталкиваемся с двумя особенностями науки, которые на первый взгляд кажутся парадоксальными. Хотя объект исследований находится буквально под ногами человечества и ежесекундно доступен для анализа, ученые заинтересовались им гораздо позднее, чем залегающими на больших глубинах древними породами. Вторая особенность состоит в том, что, невзирая на огромный объем собранной фактической информации, геология четвертичных отложений до сих пор остается одной из самых дискуссионных дисциплин геологического цикла. Сущность многих проблем науки будет рассмотрена в последующих разделах книги.

Цели, стоящие перед четвертичной геологией, хотя и разделяются на научно-теоретические и прикладные, но находятся в непосредственной взаимосвязи.

Если первой теоретической целью выступает установление закономерностей и исторической последовательности развития природных процессов в четвертичном периоде, то из нее вытекает и чисто практическая: дать прогноз развития природных процессов на будущее. Со второй важнейшей теоретической целью – определением генезиса четвертичных отложений – связаны и главные утилитарные: во-первых, выявить размещение и запасы основных полезных ископаемых, приуроченных к четвертичным отложениям, а во-вторых – дать заключение о возможности возведения на конкретной территории инженерных сооружений.

Для достижения этих целей необходимо решение следующих задач:

·        Выявить особенности состава, залегания и распространения четвертичных накоплений.

·        Реконструировать специфику деятельности главных геологических агентов, сформировавших эти отложения.

·        Исследовать динамику климатических процессов, развитие растительного и животного мира.

·        Восстановить историческую последовательность осадконакопления, то есть произвести стратиграфическое расчленение четвертичной толщи.

·        Установить и стратиграфически обосновать нижнюю возрастную границу четвертичного периода.

Необходимо иметь в виду, что выполнение перечисленных задач должно вестись комплексно, причем как в региональном, так и в глобальном масштабе.

Очевидно, что специфика изучаемой дисциплины определяется особенностями четвертичных отложений, которые, в свою очередь, сформировались под воздействием во многом уникальных, но закономерных природных явлений.

Природные закономерности квартера и особенности четвертичных отложений

В четвертичных породах запечатлена история развития планеты на протяжении последних, без малого, 2 млн. лет. Незначительный в масштабе геологической летописи, завершающий отрезок жизни Земли ознаменовался глобальными и многократными природными перестройками, что, конечно же, приводило к частой смене господствовавших геологических процессов. Как результат, на поверхности суши накапливался пестрый чехол пород, отличающихся генезисом и составом, и возникали разнообразнейшие типы и формы рельефа, сложенные этими породами. Причиной указанной пестроты послужили резкие климатические колебания, вызывавшие то развитие сухих и морозных условий ледниковых этапов, то приход им на смену влажных и теплых межледниковых.

Главнейшей особенностью четвертичного периода, заложенной в основу его непосредственного выделения в составе кайнозойской эры, является следующая. На просторах материков северного полушария, занятых умеренным климатическим поясом, только в четвертичном периоде устанавливались такие условия, которые ныне соответствуют антарктическому и арктическому климатическим поясам.

Четвертичные отложения завершают разрез пород кайнозоя и земной коры в целом. Эти самые молодые образования покрывают практически всю поверхность суши и дна океанов, отличаясь при этом большими перепадами мощности. В зависимости от тектонического режима и форм рельефа четвертичная толща то достигает мощности нескольких сот метров (в погружающихся предгорных прогибах), то понижается до нескольких сантиметров (на склонах воздымающихся гор). Поскольку масштабных морских трансгрессий и регрессий за изучаемое время не происходило, то поверхностные породы представлены на суше континентальными накоплениями, а на дне океанов – морскими. Лишь на некоторых прибрежных низменностях можно наблюдать переслаивание четвертичных отложений морских и континентальных.

Авторы классического трехтомного труда “Четвертичный период (ледниковый период – антропогеновый период)”, указывают на четыре главных закономерности развития природы в четвертичное время: глобальность, направленность, ритмичность и провинциальность. По нашему мнению, вполне обоснованным представляется выделение еще одной специфической черты – цикличности, которая обусловлена теми же физико-географическими взаимосвязями, что и предыдущие.

Первая закономерность заключается в глобальном характере трансформации, охватившей все без исключения природные компоненты. Климатические метаморфозы немедленно отражались на растительности и животных. Их реакцией были вынужденные и массовые миграции для большинства, видоизменения в попытках приспособиться для меньшинства, и гибель тех многих, кто не успевал в этой гонке за жизнью. В итоге, на месте одних природных зон возникали другие, с совершенно новым набором обитателей. Но и не это главное для нас – климатический калейдоскоп поочередно вызывал на гигантских территориях то господство флювиальных геологических процессов, то ледниковых и мерзлотных. То есть, в теплое и влажное время межледниковий главным геологическим агентом становилась вода, тогда как холодные этапы сопровождались развитием покровных ледников, оккупировавших колоссальные площади материков северного полушария.

Вторая закономерность противостоит первой – состоит она в провинциальности проявления природных изменений. Конечно же, и эта закономерность обусловлена главнейшими естественными факторами: климатом и тектоникой. Совершенно разными в одно и то же время были геологические процессы на территориях, покрытых ледниками, и за пределами ледников; по-разному протекали они как на удаленных, так и, нередко, на смежных площадях. В силу этого абсолютно непохожие по составу и происхождению породы характеризуют один и то же отрезок времени в Белорусском Поозерье и на Полесье. Но, тем не менее, на сегодняшний день многие заказывают Обеды в офис, экономя своё время и деньги вместе с компанией «Обеденный экспресс».

Третья закономерность утверждает направленность природных процессов. На протяжении четвертичного периода достигла своего пика проявлявшаяся с неогена планетарная тенденция к похолоданию и иссушению климата – до половины площади Земли сковали ледовые поля. В итоге, с началом плейстоцена существенно усложнилась структура природной зональности. Возникли совершенно новые зоны, не имевшие аналогов в истории планеты: тундры и тайги, а в ледниковые этапы резко возрастала площадь ледяной зоны и, в дополнение к этому, формировалась уникальная зона – перигляциальная. Позднеледниковье ознаменовалось апогеем прогрессирующего похолодания – на северное полушарие обрушилась небывалая стужа, а возникшая опять-таки в плейстоцене зона многолетней мерзлоты распростерлась почти до Черного моря.

Четвертая закономерность, по сути, уже охарактеризована –заключается она в ритмичности (стадийности) природных процессов. По сути, весь четвертичный период состоит из ритмов ледниковых и межледниковых, а каждый из них, в свою очередь, делится на более мелкие стадии (или ритмы). Причем ритмы эти отличались не только и не столько по времени, сколько по амплитуде изменений климата и всех процессов, им обусловленных. Так, отличие межледниковья от интерстадиала не в их продолжительности, а в том, что приход межледниковья знаменует коренную ломку природных процессов, тогда как интерстадиал означает лишь некоторую их коррекцию.

Были уже упомянуты и основные черты пятой закономерности – цикличности развития природы. Многократное чередование во времени ледниковых этапов с межледниковыми привело к тому, что в областях развития ледников разрез четвертичных пород подобен слоеному торту – снизу вверх друг друга сменяют закономерно построенные пары слоев: в каждой паре один слой соответствует ледниковому этапу развития, а второй – межледниковому. К великому сожалению, такая схема слишком красива, чтобы встречаться часто – иначе не было бы вековых споров о количестве оледенений и межледниковий, стадий и интерстадиалов, да и в целом о продолжительности последнего периода кайнозоя.

Завершая анализ природных закономерностей, необходимо хотя бы кратко остановиться на особенностях четвертичных отложений. Главнейшими из них являются следующие.

·        Континентальное происхождение – в отличие от всех остальных возрастных комплексов осадочных пород суши, четвертичные отложения являются почти исключительно континентальными.

·        Огромная мощность – в составе осадочного чехла земной коры нигде не встречается континентальных отложений, сопоставимых по мощности с четвертичными.

·        Короткий срок накопления – в истории Земли это самый непродолжительный период, и тем уникальнее грандиозная мощность его отложений.

·        Повсеместность распространения – образование четвертичных пород продолжается и поныне, причем на всех гипсометрических уровнях земной поверхности и даже под нею – в горных выработках.

·        Чрезвычайная пестрота генезиса и состава – эта особенность связана с первой, ведь отложения других периодов являются морскими.

·        Быстрая смена генетических типов по простиранию и вниз по разрезу – обусловлена спецификой континентальных процессов эрозии и седиментации.

·        Тесная связь отложений с рельефом – каждый генетический тип отложений представлен определенной формой рельефа.

Несомненно, особого внимания заслуживают те особенности четвертичных отложений, которые связаны с их практическим использованием и, в целом, значимостью для жизни и хозяйственной деятельности людей.

·        Почвообразующая роль – залегая на поверхности, четвертичные отложения являются материнской породой, следовательно, от них во многом зависят минеральный состав и водно-воздушные свойства современных почв. Очевидно, что указанные характеристики влияют на урожайность почвенного покрова.

·        Полезные ископаемые – преимущественно обломочные по составу, четвертичные породы служат главным вместилищем россыпей драгоценных камней и металлов; несут в себе огромные запасы потребляемых человечеством подземных вод; используются как сырье для промышленности строительных материалов; содержат сырье топливное и биохимическое, и проч.

·        Несущая основа инженерных сооружений – преимущественно на четвертичных накоплениях возведено большинство зданий, дорог и других конструкций. Следовательно, инженерно-геологические характеристики четвертичных накоплений определяют специфику практически всех видов строительства.

·        Рельеф – слагая земную поверхность, четвертичные образования определяют особенности рельефа планеты, следовательно, от них зависят условия жизни населения.

·        Техногенные отложения – только в слоях четвертичного возраста представлены принципиально новые для планеты отложения – техногенные.

Последняя особенность относится не только к отложениям, но и ко всем процессам и явлениям, имевшим место в истории Земли – именно в четвертичном периоде возник и набрал силу совершенно новый геологический и геоморфологический агент – человек, опередивший все природные силы по степени воздействия на горные породы и рельеф. Техногенные накопления обладают столь обширным перечнем особенностей, что они превратились в одну из глобальных проблем человечества в целом, и изучаемой науки в частности. Поэтому рассмотрение названных образований выходит за рамки данной книги.