title-icon
Яндекс.Метрика
» » Эрозионно-аккумулятивный цикл и корреляция террасовых образований

Эрозионно-аккумулятивный цикл и корреляция террасовых образований

Каждая толща террасового генетического комплекса, связанная с определенным геоморфологическим уровнем, отвечает самостоятельному эрозионно-аккумулятивному циклу, объединяющему эрозионную и аккумулятивную фазы. Ещё Щульц С.С. предлагал именовать циклом речной эрозии процесс, начинающийся врезанием реки и завершающийся выработкой нормальной кривой продольного профиля, т.е. профиля, близкого к кривой равновесия. Следовательно, цикловая терраса распространена на большой части долины и может считаться региональной. Этим она отличается от различных локальных террас, в том числе от террас врезывания, террас расщепления, псевдотеррас, связанных с литологией бортов долины, оползневыми террасами и т.п. Поскольку эрозионная фаза является начальной, он подчеркивал, что террасовая площадка с покрывающим аллювием и склон, спускающийся вниз от этой площадки, относятся к разным циклам. Этим историкогеологический подход к расчленению рельефа отличается от морфологического, используемого в географии, когда террасы обособляются как самостоятельные геоморфологические формы. Для возрастного расчленения рельефа важен именно историко-геологический подход, при котором эрозионно-аккумулятивный цикл начинается эрозионной фазой, когда формируется эрозионный врез, и заканчивается аккумулятивной фазой, когда формируются осадки террасового генетического комплекса.
Смена эрозионно-аккумулятивных циклов, т.е. переход от аккумулятивной фазы развития речной долины к последующей эрозионной фазе даже в геологическом, т.е. весьма грубом подходе к летоисчислению, не всегда мгновенен. Дело в тем, что эрозионный врез обычно развивается не за счет донной, а за счет регрессивной (“пятящейся”) эрозии, распространяющейся вверх по долине от каждого местного базиса эрозии. Таким базисом может служить урез русла более крупной реки или уступ, обусловленный разрывом (рис. 3.5).

He мгновенно происходит даже в одном поперечном сечении речной долины и смена террасового осадконакопления покровным. В прибортовых частях горных долин интенсивно наслаивающиеся гравитационные, пролювиалыю-делювиальные и др. отложения часто фациально замещают верхнюю часть аллювия, когда речной водоток локализуется и не захватывает своими рукавами или меандрами всю ширину днища долины.
Расчленение террасовых рядов с выделением “цикловых” или “региональных” террас осложняется существованием двух типов локальных террас, получающих довольно широкое распространение в горных областях. Это так называемые террасы врезывания и террасы подпруживания. Они, в отличие от цикловых террас, прослеживаются на небольшом отрезке долины и часто имеют непостоянную высоту над руслом в пределах одного тектонического блока. Данное обстоятельство, а также некоторые фациальные особенности строения аккумулятивного чехла позволяют отличать эти локальные террасы от региональных. Ho для их распознавания необходимо детальное картирование участков долин с необычным строением террасового ряда, чтобы различить локальное его нарушение от “расщепления” региональных террас.
Террасы врезывания формируются в самом начале эрозионной фазы, когда русло ещё не сконцентрировалось в единый прямолинейный водоток, а меандрирует по пойме. В это время ее эрозионное углубление осуществляется, как показал С.С. Шульц (рис. 3.6), смещением вниз по течению всей системы излучин (меандр). В бортах будущего глубокого вреза сохраняются следы вершин излучин. Каждая следующая излучина будет оставлять свой след — террасу врезывания — ниже предыдущей. А поскольку система меандр в плане синусоидальная, то противоположные вершины меандр будут чередоваться в каждом сечении долины. Следовательно, в одном поперечном сечении террасы врезывания на противоположных бортах долины будут иметь разную высоту. Эти террасы обычно не имеют полного разреза, а представлены преимущественно наиболее грубыми разностями руслового аллювия. Поэтому вложения аллювия террас врезывания в констративный аллювий “цикловых” террас могут довольно легко опознаваться.
Эрозионно-аккумулятивный цикл и корреляция террасовых образований

Террасы подпруживания образуются в результате перегораживания долины оползнем, обвалом, селем, лавовым потоком или быстрым выдвиганием ледника из боковой долины. Выше плотины начинается активное накопление специфических фаций аллювия. Когда река пропилит подпрудный аллювий вместе с плотиной, нормальный террасовый ряд будет нарушен локальной террасой. Последняя выклинивается, снижаясь до прежнего русла, тем быстрее, чем круче был уклон первоначального русла, и чем ниже была плотина. В Средней Азии террасы подпруживания известны на реках Хингоу, Зеравшане и в долинах других крупных рек. В верховьях р. Вахш подпрудная плотина, вероятно, имела высоту более 200 м, а подпрудная терраса формировалась в середине голоцена в течении более 3,5 тыс. лет. В фациальном отношении подпрудные отложения очень разнообразны. Русловые осадки обычно чередуются здесь с аналогами дельтовых, озерных и озерно-болотных.
В последнее время появились также преимущественно среднеазиатские материалы, позволяющие детализировать разработанную Ю.А. Билибимым схему строения эрозионно-аккумулятивного цикла и уточнить соотношение его фаз с фазами тектонического и климатического цикла. Среди этих материалов в первую очередь обращают на себя внимание данные о закономерном строении террасовых отложений, наметившиеся в долинах многих крупных среднеазиатских горных рек, но особенно отчетливо выявленные в долине р. Зеравшан в Гиссаро-Алае.
Формирование цикловой террасы расчленяется при этом на четыре стадии с самостоятельными формой и границами частных эрозионных врезов и своеобразными динамичекими фазами руслового аллювия: инстративной, субстративной, констративной и перстративной (рис. 3.7).
1. Инстративная стадия (фаза) обусловлена максимальной глубинной эрозией, когда днище узкого (у крупных рек шириной 50-100 м) вреза выполняется тальвеговым аллювием — валунно-галечными плохо сортированными и окатанными, рыхлыми или слабо и неравномерно сцементированными отложениями с большим содержанием гравийно-песчано-суглинистых заполнителя. Слоистость груба или не просматривается. Отмечаются хаотические текстуры, свойственные осадкам бурных потоков, сконцентрированных в узких ущельях. Мощность этих отложений изменяется от нескольких до 30 м. Формирование данной толщи отвечает завершению главной эрозионной фазы эрозионно-аккумулятивного цикла.
2. Субстративная стадия обусловлена боковой эрозией (“речной абразией”), формирующей широкое (до 1 км и более) плоское днище главного эрозионного вреза, на котором отлагается базальный маломощный (0.5-0.4 м), крепко сцементированный конгломерат с галькой разной степени окатанности и малым содержанием песчано-суглинистых фаций. Это плоское днище бывает хорошо видно, когда оно вскрыто врезом между “закрепленными меандрами”. Стадия отвечает динамическому равновесию между эрозионной и аккумулятивной фазами одного эрозионно-аккумулятивного цикла. В ней подстадия преобладания боковой эрозии, очевидно, относится к эрозионной фазе, а подстадия накопления базального аллювия — к аккумулятивной фазе.

3. Констративная стадия преимущественной аккумуляции знаменуется выполнением главного эрозионного вреза мощной (до 30-150 м) толщей ритмичного чередования крупно-, средне- и мелкогалечных слоев с преимущественно средней и хорошей окатанностью гальки и разной степенью ее цементации. В каждом ритме базальные крупно-и среднегалечные слои имеют большую мощность, чем верхние мелкогалечные и песчано-гравийные. К верхам ритма обычно ослабевают цементация и улучшается промытость слоев. Боковая эрозия блуждающего по пойме русла незначительна. Ho она иногда создает небольшие уступы (“заплечники”) в коренных бортах долины. Эти уступы можно рассматривать в качестве своеобразных террас врезывания. Однако они образуются при восходящем (аккумулятивном) движении русла, которое в процессе осадконакопдения поднимается над цоколем днища эрозионного вреза. А поэтому данные террасы могут считаться террасами “восходящего врезывания”, в отличие от упоминавшихся выше обычных террас врезывания, которые соответственно именуются террасами “нисходящего врезывания”. О малой интенсивности боковой эрозии свидетельствует незначительная примесь местного склонового материала среди “транзитной” хорошо окатанной гальки. Констративная стадия отвечает аккумулятивной фазе эрозионно-аккумулятивного цикла. Ритмичность осадконакопления свидетельствует о том, что данная фаза указанного цикла сама состоит из серии циклов более высокого порядка или порядков.
4. Перстративная стадия отвечает динамическому равновесию, когда русловая аккумуляция в долине завершается накоплением маломощного (2-3 м) хорошо окатанного и промытого (т.е. почти лишенного глинистых фракций) галечника с гравийно-песчаным заполнителем. Слой формируется в процессе боковой миграции русла, перемывающего верхи аллювия констративной стадии, и часто способного на боковую эрозию с некоторым, а иногда и значительным расширением долины на уровне кровли аллювиального чехла цикловой террасы. Примером может служить распространение аллювия в районе мезолитической стоянки Ташкумыр (рис. 3.8). К этой же стадии относится и серия сближенных по высоте террас “нисходящего врезывания”, которые обычно вложены в констративный аллювий. Перстративная стадия динамического равновесия располагается на рубеже двух смежных эрозионно аккумулятивных циклов. Поэтому она может считаться “межцикло-вой”, в отличие от “внутрицикло-вой” субстративной стадии динамического равновесия. В перстративной “межцикловой” стадии естественно обособляются две подстадии. Первая подстадия, когда активизируется боковая эрозия и накапливается верхний (верхний гипсометрически, но наиболее древний) слой перстративного аллювия, связана с завершением аккумулятивной фазы предшествующего эрозионно-аккумулятивного цикла. Вторая подстадия, которой отвечают террасы “нисходящего врезывания”, знаменует уже начало эрозионной фазы следующего цикла.

Таким образом, рассматриваемая четырехчленная схема руслового осадконакопления включает две основных и две переходных стадии. Соответственно, аккумулятивная фаза начинается со второй подстадии субстративной стадии, включает всю констративную стадию и первую подстадию перстративной стадии. Эрозионная фаза начинается с формирования меандрирующим руслом локальных террас “нисходящего врезывания”, т.е. со второй подстадии перстративной стадии, включает образование глубокого эрозионного вреза с инстративным аллювием и завершается активизацией боковой эрозии на первой подстадии субстративной стадии. Поскольку глубина узкого вреза, как правило, в несколько раз превышает мощность выполняющего его аллювия всех четырех перечисленных выше стадий, время его формирования, с учетом “пропиливания” прочного цоколя, по-видимому, соизмеримо с продолжительностью каждой из этих стадий. Это пропиливание осуществляется бурным водотоком при истирающем участии валунно-галечного тальвегового аллювия, который начинает образовываться, очевидно, с момента завершения свободного меандрирования русла, т.е. с момента прекращения отложения перстративного аллювия на террасах “нисходящего врезывания”. Однако в разрезе цикловой террасы сохраняются инстративный (тальвеговый) аллювий только последнего геологического “мгновения” глубинной эрозии.
Поскольку переходные стадии динамического равновесия начинаются с активизации боковой эрозии и расширения долины, реальный геоморфологический профиль каждого эрозионно-аккумулятивного цикла имеет более сложное строение, чем в рассмотренной выше идеализированной схеме, предложенной в 30-х годах С.С. Шульцем. Днище (площадка) главного эрозионного вреза часто осложнено небольшим узким переуглублением, выполненным инстративным аллювием, а борта (склоны) главного вреза — перегибами на уровне кровли аллювия, перекрытыми перстративным аллювием или покровными отложениями (рис. 3.9).

Следует отметить, что в горных долинах пойменный аллювий, представленный тонкослоистыми песками, супесями и суглинками, обычно не образует сплошного покрова, а развит спорадически на перстративном аллювии или образует линзы в констративном аллювии. В констративном аллювии он обычно завершает седиментационные циклы. Их анализ может дать ключ к детальной корреляции аллювиальных толщ. Часто фиксируется хотя и ритмичный, но линзовидный характер слоистости констративного аллювия, объясняемый их образованием блуждающими разветвленными русловыми протоками. Эта линзовидность лишь маскирует основную цикличность руслового осадконакопления. Поэтому при достаточно хорошей обнаженности констративного аллювия, в нем удается проследить пачки слоев, отвечающие седиментационным циклам. Последние нередко разделяются поверхностями размыва, свидетельствующими о приостановках седиментации, т.е. кратковременных второстепенных фазах динамического равновесия с активизацией боковой эрозии. Иногда, образуются упоминавшиеся выше “заплечики” в бортах заполняемого аллювием широкого эрозионного вреза (террасы “восходящего врезывания”).
Рассмотренная выше схема строения эрозионно-аккумулятивного цикла свидетельствует, таким образом, о существовании в горных долинах террасовых уровней разной природы. Поэтому при геоморфологическом расчленении и корреляции необходимо отличать от региональных (цикловых) террас три типа дополнительных террасовых уровней, формирующихся в разные фазы эрозионно-аккумулятивного цикла:
— террасы “нисходящего врезывания” с перстративным аллювием, образованные смещением меандр вниз по долине в самом начале эрозионной фазы главного эрозионноаккумулятивного цикла;
— “уровни расщепления” региональных террас, обусловленные проявлением иерархической цикличности эрозионного расчленения рельефа, т.е. террасы с инстративным аллювием, отвечающие стадийности углубления долины в основной части эрозионной фазы главного цикла; такие террасы часты у разрывных фасов воздымающихся блоков (рис. 3.10);
— террасы “восходящего врезывания” с констративным аллювием, образованные планацией аккумулирующих (аккумулятивно воздымающихся за счет наслоения осадков) русел.
Террасы “нисходящего врезывания” образуются, очевидно, только при эрозии относительно рыхлых толщ аккумулятивного чехла цикловой террасы, когда углубляющееся русло сохраняет ещё широкую пойму и способно смещать по ней свои меандры. Врезаясь в более прочные породы, особенно в цоколь, русло концентрируется либо спрямляясь, либо образуя врезанные, т.е. “мертвые” меандры. В этих условиях и формируются “уровни расщепления”. Наконец, террасы “восходящего врезывания”, являясь элементом строения самой цикловой террасы, имеют высотную последовательность (чем выше, тем моложе), обратную последовательности остальных региональных и локальных террас (чем выше, тем древнее).

Следует отметить, что подобная дробность расчленения аллювия возможна лишь в долинах крупных рек активных орогенов. При маломощном аллювии удается наметить лишь его аналоги русловой и пойменной фаций. Остальные динамические стадии будут находиться в зачаточном состоянии. Тем не менее, в ряде случаев их можно наметить, опираясь на изложенные признаки.
Детальная корреляция террасовых уровней и террасовых чехлов невозможна без анализа иерархии и соотношения фаз разнородных тектонических и климатических циклов. Исследования в этом направлении ещё только начинаются. Ho уже получены обнадёживающие результаты, на которых следует остановиться.
Особенности строения рассмотренных выше типов аллювия позволяют на примере Средней Азии уточнить соотношение эрозионно-аккумулятивного цикла с тектоническим и климатическим циклами (табл. 3.1).

Как уже отмечалось выше, границу смежных эрозионноаккумулятивных циклов, отвечающую началу фазы глубинной эрозии, целесообразно совместить с рубежом подстадий преобладания боковой и глубинной эрозии в перстративной стадии, а границу эрозионной и аккумулятивной фаз внутри цикла — с началом накопления субстративного аллювия, т.е. в середине субстративной стадии.
Тектонический цикл в эпоху орогенеза начинается фазой активизации воздыманий. Нарушая профиль равновесия, активизация воздыманий очень скоро находит отражение в приостановке аккумуляции и активизации глубинной эрозии. Тем не менее, самое начало повышения тектонической активности может несколько опережать начало глубинной эрозии. Ho и сама эта эрозия начинается не мгновенно до всей долине, а развивается регрессивно (“пятящаяся эрозия”) вверх по долине. Однако скорость этой эрозии весьма велика. Достаточно напомнить, что регрессивная эрозия кратковременного голоценового цикла уже проникла от Аральского моря по системе Амударья-Вахш-Сурхоб-Кызылсу в Алайскую долину, т.е. на 2 тыс. км. Следует помнить, кроме того, что в областях дифференцированных поднятий регрессивная эрозия начинается не только от главного базиса эрозии или края орогена, но и от фаса каждого относительно активнее воздымающегося блока или складки. Поэтому нельзя исключать, что начало тектонической активизации хотя и может отвечать ещё концу аккумулятивной фазы, по крайней мере, началу её перстративной стадии, но вряд ли это опережение будет более значительным.
Климатический цикл обычно проявляется в колебаниях температуры и увлажненности. Рубежи этих производных циклов могут не совладать между собой, и не исключено, что в разных регионах планеты характер их соотношения меняется. Имеющийся материал, по-видимому, представителен для Средней Азии и прилегающих областей, а некоторые исследователи допускают синхронность климатических изменений во всей афро-азиатской части пустынного пояса северного полушария.
Для разновозрастного аллювия Средней Азии отмечается однотипность изменения окраски при смене стадий аккумуляции. У инстративного аллювия она желто-бурая, у субстративного — бурая, у констративного — серовато-бурая, а у перстративнего — серая. Поскольку красноватые и бурые окраски традиционно считаются показателями теплого климата, а серые — холодного, указанная последовательность смены окрасок интерпретируется как принадлежность инстративнего, субстративного и констративного аллювия к теплей фазе, т.е. межледниковьям и интерстрадиалам, а перстративного — к холодной. При этом максимум красноцветности приходится на время накопления субстратавного аллювия, а завершение холодной стадии происходило, очевидно, перед накоплением, сохранившегося в разрезе цикловой террасы, инстративного аллювия. Следовательно, холодная фаза температурного цикла значительной своей частью и, очевидно, максимумом совпадала с эрозионной фазой или точнее с её первой половиной, и лишь незначительно захватывала своим началом самый конец аккумулятивной фазы эрозионно-аккумулятивного цикла, т.е. первую подстадию перстративной стадии. В таком случае холодная фаза температурного цикла, оказывается весьма сближенной с активной фазой тектонического цикла.
Карбонатная цементация, максимальная у субстративнего аллювия и значительная у перстративного, интерпретируется как показатель теплого и сухого, т.е. аридного климата. Как показали иалеоклиматические исследования верхнего плейстоцена и голоцена Северной Африки и Юго-западной Азии, влажные (плювиальные) фазы были более короткими, чем аридные, и соответствовали преимущественно эпохам распада ледниковых покровов в субарктическом и умеренном климатических поясах. А в периоды максимального разрастания таких покровов в примыкавшем к перигляциальной зоне пустынном поясе устанавливался, вероятно, прохладный, но сухой климат. Межледниковья также были преимущественно сухими. Поэтому эпоха накопления перстративного аллювия вряд ли была влажной. Близкие совпадения фаз разрастания равнинного и горного оледенения принимаются большинством исследователей. Поэтому соотношение равнинного и горного ледниковых циклов с горноэрозионным сходное и соотношение фаций в верховьях долин имеет важное значение. На восточном Кавказе в верховьях Кизикумухского Койсу описывается фациальное замещение флювиогляциальных отложений перстративным аллювием и перекрытие флювиогляциальных отложений мореной, а в верховьях Сурхоба и других среднеазиатских рек — налегание на констративный аллювий флювиогляциальных галечников, которые в свою очередь перекрываются мереной долинного ледника.
Если указанные флювиогляциальные отложения, отвечающие начальным стадиям наступания горного ледника, синхронны перстративному аллювию, то конечные морены максимального его продвижения должны быть практически синхронными времени наибольшей активизации глубинной эрозии. Ho в охваченные оледенением верховья рек регрессивная эрозия могла проникнуть во время распада ледника. Соответственно многие ледники продвигались по поверхности более древней террасы предшествующего эрозионноаккумулятивного цикла. В этом случае обработке подвергались только борта долины. Ho в тех случаях, когда под ледником имеется мощный водоток, который вырывается, например, из под современного Зеравшанского ледника, регрессивная эрозия могла предшествовать и сопутствовать максимальному продвижению ледника. Последняя часть реки в районе с достаточно мощным водотоком формирует свой узкий подледный врез одновременно с остальными субаэральными ее частями. В этот врез ледник мог (вероятно постепенно) “проваливаться” и продвигаться вперед, расширяя этот врез и придавая ему троговый облик. Ho там, где подледный водоток оставался слабым, врез его был незначительным, а ледник оставался на прежнем геоморфологическом уровне. Таким образом, ледниковый язык, спускавшийся с одного террасового уровня на другой, лишь частично оказывается в днище синхронного эрозионного вреза. В этом случае троговый облик приобретают не только борта, но и днище новообразованной (подледной) долины. Подобная ситуация подтверждается многократно наблюдавшимися сопряжением днищ долинного трога с цоколями аллювиальных террас. Естественно поэтому предположить, что в ледниковой фазе граница подфаз нарастания и распада оледенения близка к середине эрозионной фазы, разделяющей время формирования перстративного и инстративного аллювия, сохраняющегося в разрезах смежных цикловых террас. В результате плювиальная фаза отвечает, скорее всего, времени завершения холодных, ледниковых, эрозионных фаз и концу фазы тектонической активизации.
Для голоцена и позднего плейстоцена совпадение этапов похолодания, увеличения общей увлажненности и понижения уровня Мирового океана было установлено А.В. Шнитковым. Близость главных плювиалов, оледенений и похолоданий в антропогене опирается и на палинологические данные. В целом подтверждается отмечавшаяся ранее сближенность фаз усиления тектонических движений, глубинной эрозии, оледенения, похолодания и увлажнения рассматриваемой территории, т.е. относительно кратковременных активных начальных фаз соответствующих циклов. Общепринято совпадение ледниковых эпох с регрессиями Мирового океана, нередко превышающими глубины 100 м, а потому определяющими эрозионноаккумулятивную ритмичность развития речных долин многих равнинных территорий. Соответственно, если общность тектонической ритмичности развития орогенов действительно имеет общеконтинентальное или планетарное распространение, то принципиально возможна и единая шкала стратификации террасовых образований. Ho коль скоро эрозионноаккумулятивный цикл начинается с эрозионной фазы, которая совпадает и в горах и на равнинах с ледниковыми фазами, то границы подразделений такой шкалы будут смещены относительно границ главных подразделений современной общей шкалы плейстоцена, начинающихся, как известно, с междедниковий и интерстрадиадов. Пo решению данного принципиального вопроса препятствует недостаточная изученность террасового генетического комплекса большинства горных стран и сложность датировки многих фациальных разностей четвертичных отложений, особенно грубообломочных.

title-icon Подобные новости