СВЯЗЬ ПЕТРОГРАФИЧЕСКОГО СОСТАВА И МОРФОЛОГИИ КРУПНООБЛОМОЧНОГО МАТЕРИАЛА ОСНОВНЫХ МОРЕН С ДИНАМИКОЙ ЛЕДНИКА (по материалам бассейнов рек Северная Двина и Вычегда)

УДК 551.791

Г. М. НЕМЦОВА

СВЯЗЬ ПЕТРОГРАФИЧЕСКОГО СОСТАВА И МОРФОЛОГИИ КРУПНООБЛОМОЧНОГО МАТЕРИАЛА ОСНОВНЫХ МОРЕН С ДИНАМИКОЙ ЛЕДНИКА

Изучение петрографического состава крупнообломочного материала морен ведется в настоящее время в нескольких аспектах, главнейшими из которых можно назвать установление связи с центрами оледенений, с местными подстилающими породами, с особенностями динамики ледниковых покровов. Последнему вопросу в настоящей работе уделяется особое внимание.

В береговых обрывах Северной Двины и Вычегды (ниже г. Сыктывкар) автором, а также сотрудниками ВАГТа отобрано и проанализировано более 3 валунных проб, рассматриваемых в настоящей работе. Пробы отбирались из объема 0,2—0,3 м3 невыветрелой морены; анализировались все обломки от 1 до 10 см; количество обломков обычно составляло 300—600 в каждой пробе, что соответствовало объему от 2000 до 5000 см3. Относительное содержание каждой породы в пробе рассчитывалось в процентах от суммарного объема всех обломков соответствующей пробы. Вычислялся также общий объем крупнообломочного материала каждой пробы в процентах от всего объема моренного материала, из которого отбиралась проба.

В исследованном районе изучались морены трех ледниковых горизонтов: днепровского, московского и калининского. При этом ранее было установлено [Лаврова, 1937; Яковлев, 1956; Лавров, 1966 и др.], что днепровская морена бассейнов Вычегды и Мезени связана с Новозе-мельско-Уральским центром оледенения, а московская и калининская морены бассейна Северной Двины — со Скандинавским центром. Материалы автора подтверждают эти основные положения, а также позволяют уточнить их и сделать дополнительные выводы о связи морен с центрами оледенений. Это относится прежде всего к особенностям петрографического состава крупнообломочного материала днепровской морены на исследованной территории.

В береговых обрывах Вычегды днепровская морена встречалась и анализировалась неоднократно, тогда как на Северной Двине ее выходы были обнаружены только в окрестностях г. Котлас. При этом петрографический состав крупнообломочного материала днепровской морены бассейна Вычегды определяется следующими средними показателями (см. рисунок): местные подстилающие породы перми, триаса, юры (алевролиты, песчаники, глинистые сланцы)—13,1%; известняки, доломиты, мергели среднего и верхнего палеозоя — 52%; протерозойские метамор-физованные сланцы, алевролиты, песчаники Тиманской области сноса — 17%. Последние совершенно однозначно свидетельствуют о связи днепровской морены бассейна Вычегды с восточными областями сноса (центрами оледенения). Это подтверждается и данными замеров ориентировки удлиненных осей галек и валунов, а также песчаных частиц в названной выше морене, максимумы которых располагаются в интервале 10—40°.

I I

I N

I ^

во-босого о

I I

I I

I

бассейн Се бермой Дбань/

т. ¿655

т. 3001 т. 3002 т. 20095

т. /3-а

т.а-1

Л

г. Архангельск

г. Котлас

806040200

6010

100

т.2003А

т. 20/0 т200/

т. гон

т. 261О ,пш Т10

т.ЗОЧ/ тП

Ш

т. Н08

т. 306/

т.9

т.9

Срсодер. по С. Лбине

ЦВ%

/,8%

а

бассейн Зьмегйб/

Ср.собер.

по Зь/чегбе

г. Котлас

- е. Сштй/дкар

т. 7

Т.6

Т. 5

т./

Т.1

т.Ч

т.7 т.5

2.1

т. 2 6

т./

т.З

1В

' I и

¿8% ]з ЯШ*

Петрографический состав крупнообломочного материала основных морен

/ — местные терригенные породы; 2 — карбонатные породы; 3 — дальноприносиые породы; 4 — среднее содержание всего крупнообломочного материала в морене

Ж

Я >

<< Д

я Е м

Я о ю о о н

я

со >

3 га

4 х Я

В то же время петрографический состав крупнообломочного материала днепровской морены бассейна Северной Двины (см. рисунок) характеризуется принципиально иными чертами. Средний состав его определяется следующими показателями: местные подстилающие породы Перми и триаса (алевролиты,, мергели, песчаники)—12,7%; палеозойские известняки, доломиты, мергели — 54,2%; гранитоиды, гнейсы, кристаллические сланцы, основные изверженные породы Фенноскандии — 25,5%. Последние безусловно свидетельствуют о связи днепровской морены бассейна Северной Двины со Скандинавской питающей провинцией. Это подтверждается и данными замеров ориентировки удлиненных осей галек и валунов в морене, максимумы которых сосредоточены в азимутах 310—330°.

Таким образом, отложения днепровского ледникового горизонта в бассейне Северной Двины и в бассейне Вычегды связаны с различными питающими провинциями, что подтверждается и данными минералогического анализа [Немцова, 1975]. Предполагаемая граница между днепровской мореной восточного и западного центров оледенения может быть проведена с учетом данных петрографического анализа в низовьях р. Вычегда, между г. Котлас и пос. Рябово.

Для выяснения особенностей динамики ледниковых покровов особенно важно определение соотношения местных и дальноприносных компонентов в составе крупнообломочного материала морен. В этом плане наибольший интерес представляют данные петрографического состава крупнообломочного материала. ледниковых отложений, связанных со Скандинавской питающей провинцией, поскольку в нем наиболее четко различаются дальноприносные кольско-карельские компоненты и местные компоненты из областей, окаймляющих Балтийский щит с юго-востока.

Местные подстилающие породы исследованного района представлены известняками карбона, уфимскими красноцветными песчаниками, казанскими серыми песчаниками, известняками, мергелями, нижнетриасовыми красными глинами и зелеными песчаниками, юрскими песками, глинами и горючими сланцами.

Рассмотрим вначале данные, касающиеся общего содержания крупнообломочного материала в моренах. Среднее содержание обломков от 1 до 10 см в поперечнике в московской морене бассейна Северной Двины составляет 1,8% от всего объема моренного материала; в московской морене бассейна Вычегды—1,6%; в калининской морене бассейна Северной Двины — 0,8% •

Приведенные данные свидетельствуют о том, что в московской морене с удалением от центра оледенения происходит некоторое уменьшение содержания крупнообломочного материала. Аналогичные данные для более западных районов получены и другими исследователями [Ру-хина, 1973; Ильин, 1969; и др.]. Однако по долине Северной Двины это уменьшение происходит неравномерно. На отдельных участках, удаленных от центра оледенения, например в районе пристани Троица и с. Сефтра, общее содержание крупнообломочного материала несколько выше среднего — 2,2% (при среднем 1,8%) за счет увеличения содержания местных пород. В динамическом аспекте такое увеличение содержания крупнообломочного материала наряду с другими данными, приводимыми ниже, может свидетельствовать об относительной активности экзарационной деятельности северодвинской ледниковой лопасти московского ледника даже на удаленных от Скандинавского центра участках. Это подтверждается и наблюдениями за текстурными особенностями морены, в которой на этом участке фиксируются крупные отторженцы и надвиговые чешуи.

Сравнение средних содержаний крупнообломочного материала в калининской (0,8%) и московской (1,8%) моренах бассейна Северной Двины показывает значительное уменьшение его в более молодой из них.

Это связано прежде всего с тем, что калининская морена в бассейне Северной Двины на значительных площадях, но не повсеместно подстилается лишенными грубых обломков микулинскими глинами. С другой стороны, это может быть связано в какой-то мере с сокращением экза-рационной активности северодвинской ледниковой лопасти в верхнем * плейстоцене по сравнению со средним плейстоценом. Это подтверждается также малой мощностью и текстурными особенностями калининской морены: плитчатость в ней выражена значительно слабее по сравнению с московской мореной того же района — более того, в калининской морене отчетливо выражена столбчатая текстура, что, по мнению некоторых исследователей, является прямым следствием незначительного вертикального давления ледникового покрова [Shaw, 1971].

Рассмотрим далее процентное содержание крупнообломочного материала отдельных пород в морене по отношению ко всему объему крупнообломочного материала каждой пробы (см. рисунок). Среди пород местного происхождения в московской и калининской моренах выделяются две основные группы: породы карбонатные и породы терригенные. Среди карбонатных пород присутствуют известняки, окремнелые известняки, реже — доломитизированные известняки и доломиты,, мер гели. Большинство из них относится к категориям крепких и средней крепости. Благодаря этому, а также в связи с широким их распространением в исследованном районе карбонатные породы преобладают в составе крупнообломочного материала московской морены. Среднее их содержание в процентах от всего объема крупнообломочного материала в бассейне Вычегды достигает 52%, а в бассейне Северной Двины — 56,5%. Незначительное понижение содержания карбонатного материала в московской морене бассейна Вычегды объясняется, по-видимому, большей удаленностью от основных источников его поступления — известняков карбона и казанского яруса перми, развитых в нижнем и среднем течении Северной Двины.

Содержание карбонатного материала в крупнообломочных фракциях калининской морены бассейна Северной Двины резко сокращено по сравнению с подстилающей московской мореной и составляет всего 8,7%. Это объясняется прежде всего тем, что в нижнем течении Северной Двины нигде не отмечалось непосредственного контакта калининской морены с палеозойскими известняками. В среднем течении Северной Двины наблюдаются участки ее контакта с московской мореной, в которой достаточно велико содержание карбонатного крупнообломочного материала. Тем не менее содержание карбонатных обломков и здесь, в калининской морене, остается по-прежнему низким, что наряду с приведенными выше данными может также указывать в какой-то мере на незначительную активность северодвинской лопасти калининского ледника.

Обломки терригенных пород в моренах описываемого района в наиболее точном смысле можно назвать местными по их происхождению, так как комплексы ледниковых отложений здесь подстилаются преимущественно терригенными отложениями нижнего триаса (в долине Вычегды) и татарского яруса перми (в долине Северной Двины). Большую часть этих пород объединяет одна общая черта — чрезвычайно малая прочность и, следовательно, невозможность транспортировки ледником на сколько-нибудь значительные расстояния. Поэтому большее или меньшее содержание их обломков может служить прямым показателем экзарационной активности ледника на каждом конкретном участке.

<5 Заказ № 5192

Среднее содержание обломков местных терригенных пород от всего объема крупнообломочного материала в московской морене бассейна Вычегды составляет 8,1%, в московской морене бассейна Северной Двины— 18,2%, в калининской морене бассейна Северной Двины — 4,2%. Существенное уменьшение содержания обломков местных терригенных пород в московской морене бассейна Вычегды по сравнению с бассейном Северной Двины свидетельствует об ослаблении экзарационной активности ледника в первом из упомянутых районов. Это хорошо согласуется с положением исследованного отрезка правобережья Вычегды в зоне пониженной активности ледника, которая разделяла две его крупные лопасти, продвигавшиеся по депрессиям, унаследованным современными долинами Северной Двины и Мезени.

Резкое сокращение содержания обломков местных терригенных пород в калининской морене бассейна Северной Двины (4%) по сравнению с московской мореной на тех же участках (18%) связано, во-первых, с экранирующим воздействием более древних плейстоценовых отложений и, во-вторых, в какой-то мере может свидетельствовать наряду с приведенными выше фактами, о меньшей экзарационной активности северодвинской ледниковой лопасти в верхнем плейстоцене по сравнению со средним плейстоценом.

Более детальное рассмотрение петрографического состава крупнообломочного материала морен позволяет отметить существенное увеличение содержания обломков местных терригенных пород в московской морене бассейна Северной Двины на участках особенно активной экзарации. Например, в районе пристани Троица (среднее течение Северной Двины) содержание этих весьма непрочных обломков достигает 33%, что приближает морену на этом участке к морене локального типа.

Все изложенное выше относилось к характеристике содержания местного крупнообломочного материала в моренных комплексах района. Перейдем к характеристике дальноприносного крупнообломочного материала. Для московской и калининской морен этот материал представлен интрузивными и эффузивными, а также метаморфическими породами Кольско-Карельской провинции.

Среднее содержание дальноприносного материала в крупнообломочных фракциях московской морены бассейна Вычегды составляет 28,4%, московской морены бассейна Северной Двины— 11,3%, калининской морены бассейна Северной Двины — 77,8%. Бросается в глаза прежде всего резкое преобладание обломков скандинавского происхождения в калининской морене по сравнению с московской. Это хорошо согласуется с данными других исследователей [Рухина, 1973; Коптев, 1961; Раукас, 1963; и др.] для более западных районов и свидетельствует о том, что в более молодых моренах увеличивается содержание обломков кристаллических и метаморфических скандинавских пород и, напротив, уменьшается роль местного материала. В динамическом аспекте резкое преобладание дальноприносного крупнообломочного материала в калининской морене еще раз может свидетельствовать об относительно незначительной экзарационной деятельности северодвинской лопасти калининского ледника и о преобладании ее транспортной функции.

Следующей очень важной особенностью, выявляемой при анализе дальноприносного крупнообломочного материала, следует считать существенное увеличение содержания скандинавских обломков в московской морене бассейна Вычегды (28,4%) по сравнению с московской мореной бассейна Северной Двины (11,3%). Поскольку правобережье Вычегды от с. Айкино до г. Котлас, где отбирались пробы, представляет собой, как было указано, часть Двинско-Мезенской межлопастной зоны, то увеличение содержания дальноприносного материала в его пределах связы-

вается с ослаблением экзарационной активности ледника в межлопастных зонах по сравнению с экзарацией в пределах крупных ледниковых лопастей.

Аналогичные данные получены автором по результатам минералогического анализа моренного материала в бассейнах Северной Двины, Пи-неги, Вычегды [Немцова, 1973; 1975]. Таким образом, данные минералогического и петрографического анализов в этом плане подтверждают друг друга.

Наряду с анализом петрографического состава крупнообломочного материала морен определялась также степень его окатанности. Окатан-ность измерялась по пятибалльной шкале. Обломки разделялись на не-окатанные, плохо, умеренно, хорошо и совершенно окатанные; в итоге вычислялся процент окатанности каждой породы в пробах. Результаты показывают, что лучше всего окатаны пермские алевролиты (41—43%). Известняки умеренно окатаны (18—29%); при этом следует отметить, что их окатанность в московской морене бассейна Вычегды определяется как 25%, в московской морене бассейна Северной Двины—18—23%, в калининской морене бассейна Северной Двины — 29%. Таким образом, окатанность известняков повышается от более древних к более молодым моренам в пределах одного и того же района, а также возрастает по мере удаления от основных источников поступления обломочного материала.

Анализировались также особенности распределения по размерам обломков скандинавских и местных карбонатных пород в московской морене бассейнов Северной Двины и Вычегды. Общее число обломков в каждой пробе подразделялось по размеру на три группы: 1—3 см, 3—5 см, 5—10 см. Во всех случаях по количеству резко преобладали мелкие (1—3 см) обломки — более 80%. При этом, однако, выявлены небольшие, но закономерные различия. Так, содержание мелких (1—Зсм) скандинавских обломков в московской морене бассейна Северной Двины составляет в среднем 85%, тогда как на Вычегде оно достигает в среднем 90%. Среднее содержание мелких карбонатных обломков в московской морене бассейна Северной Двины составляет 87%. в то. время как в московской морене бассейна Вычегды количество их достигает 90%. Таким образом, по мере удаления от источников поступления обломочного материала фиксируется постепенное измельчение обломков.

В заключение следует отметить, что на основании изучения крупнообломочного материала морен бассейнов Северной Двины и Вычегды впервые для этого района установлено следующее.

1. Содержание крупнообломочного материала местных пород от древних. морен к молодым понижается, а содержание дальноприносного материала соответственно возрастает.

2. По мере удаления от источника поступления крупнообломочного материала количество его в моренах постепенно уменьшается, так же как и размеры обломков.

3. Окатанность крупнообломочного материала морен повышается от древних морен к молодым; она возрастает также по мере удаления от источника поступления крупнообломочного материала.

В итоге можно сделать следующие выводы.

Северодвинская лопасть калининского ледника отличается меньшей активностью по сравнению с той же лопастью московского ледника.

Аномальное повышение содержания обломков местных пород наряду с общим увеличением содержания крупнообломочного материала в моренах на отдельных участках свидетельствует о неравномерности экзарации ложа.

Экзарация ледника в пределах северодвинской ледниковой лопасти в московское время была значительнее, чем в пределах двинско-мезен-ской межлопастной зоны.

4. Контакт Скандинавского и Новоземельско-Уральского ледниковых щитов в днепровское время проходил на исследованной территории в низовьях Вычегды.

ЛИТЕРАТУРА

Геология четвертичных отложений северо-запада Европейской части СССР. Л., 1967. Ильин Е. А. Распределение и петрографический состав галечной фракции в валдайской

и московской моренах Белоруссии.— ДАН БССР, 1969, т. 13, Кя 5. Коптев А. И. Некоторые закономерности в распределении минерального состава антропо-геновых отложений области древнего оледенения Европы.— В кн.: Материалы по генезису и литологии четвертичных отложений. Минск, 1961. Лавров А. С. Четвертичные отложения бассейнов Средней Печоры и Вычегды и условия-

их образования: Автореф. дис. ... канд. геол.-минерал. наук. М., 1968. Лаврова М. А. О стратиграфии четвертичных отложений Северной Двины от устья Ваги до Конецгорья.— В кн.: Тр. Сов. секции Междунар. ассоц. по изуч. четвертич. периода, 1937, вып. 1.

Немцова Г. М. О вещественном составе основных морен бассейнов Северной Двины и

Верхней Мезени.— Бюл. Комис. по изуч. четвертич. периода, 1973, № 40. Немцова Г. М. Формирование вещественного состава основных морен бассейна Северной Двины и Вычегды: Автореф. дис. ... канд. геол.-минерал. наук. М., 1975. Раукас А. В. Литология разновозрастных морен Эстонской ССР.— Тр. Ин-та геол. АН

ЭССР, 1963, т. 12. Рухина Е. В. Литология ледниковых отложений. Л., 1973.

Яковлев С. А. Основы геологии четвертичных отложений Русской равнины. Л., 1956. Shaw I. Mechanism of till déposition related to thermal conditions in a Pleistocene glacier.—J. Glaciol., 1971, vol. 10, N 60.

УДК 551.79

С. И. ДОТДУЕВ, Н. А. ЛЕБЕДЕВА

О ВУЛКАНОГЕННО-ОБЛОМОЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ РАЙОНА г. ГЕОРГИЕВСКА И ВОЗРАСТЕ ЛИПАРИТОВЫХ ТУФОВ И ИГНИМБРИТОВ ЦЕНТРАЛЬНОГО КАВКАЗА

В бассейнах рек Кума и Подкумок, к западу от г. Георгиевск и к северу от г. Минеральные Воды в серии естественных разрезов и карьеров вскрывается сложнопостроенная полифациальная толща верхнего плиоцена и плейстоцена, представленная прибрежно-морскими, лиманными, дельтовыми и аллювиальными отложениями, в составе которых значительное участие принимает вулканогенно-обломочный материал.

Толща характеризуется резко повышенной костеносностью. В ней содержатся прослои с костями млекопитающих на разных стратиграфических уровнях и в различных фациях, в том числе в морских отложениях, охарактеризованных фауной моллюсков. Таким образом, данный район в настоящее время является единственным, где переотложенные продукты верхнеплиоценовых извержений, происходивших в Эльбрусско-Чегемской области Большого Кавказа, принимают участие в составе осадочных толщ, охарактеризованных фауной морских моллюсков и млекопитающих. Это обстоятельство обеспечивает исключительную роль ука-