Вторичный структурный рельеф среднего Поволжья

УДК 551.433

ББК 26.8 - Географические науки

А.П. ДВИНСКИХ, В.В. МОЗЖЕРИН ВТОРИЧНЫЙ СТРУКТУРНЫЙ РЕЛЬЕФ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ*

Ключевые слова: структурный рельеф, отражение тектонических структур в рельефе, структурные террасы и плато, куэсты, селективная денудация, Среднее Поволжье.

На территории Среднего Поволжья выделены 7 основных литолого-стратиграфи-ческих комплексов горных пород. Их пространственное размещение контролирует абсолютные высоты и морфологию рельефа, а также образование вторичного структурного рельефа. Повсеместно отчетливо выражена прямая зависимость между высотой водораздельных плато и устойчивостью горных пород, слагающих их, к процессам выветривания и денудации. Препарировка наиболее устойчивых слоев горных пород в течение длительных эпох денудации привели к формированию 8 структурных бронирующих пластов регионального и 12-15 слоев местного значения. С ними связано возникновение различных форм вторичного структурного рельефа - структурных террас и плато, куэстоподобного рельефа, отпрепарированных антиклинальных складок различного размера.

A.P. DVINSKIKH, V.V. MOZZHERIN SECONDARY STRUCTURAL RELIEF OF MIDDLE VOLGA REGION

Key words: structural relief, reflection tectonic structures in relief, structural terraces and plateaus, cuestas, selective denudation, Middle Volga region.

7 basic lithologic-stratigraphic complexes of bedrock in Middle Volga region were distinguished. Spatial pattern of these influences distribution of topographic elevations and morphology of relief, as well formation of secondary structural relief Direct dependence of watershed plateaus elevation on stability of bedrocks composing them and their resistance to weathering and denudation processes is distinctly expressed everywhere. Preparation of the most resistant bedrock layers by long-term denudation processes has led to formation of 8 structural armoring layers of regional and 12-15 layers of local importance. Associated with them is the formation of different forms of secondary structural relief, such as structural terraces and plateaus, cuesta-like landforms, prepared anticlinal folds ofvarious scale.

Структурный рельеф отражает условия залегания горных пород, т.е. характер тектонической структуры. Это отражение может быть активным или пассивным. Активное отражение связано с проявлением молодых тектонических движений, создающих одновременно и тектонические структуры, и соответствующие им формы рельефа. Пассивное отражение тектонических структур в формах рельефа обусловлено длительным воздействием выветривания и денудации на горные породы различной устойчивости к этим процессам. В результате в рельефе выделяются элементы тектонических структур, сложенные наиболее стойкими породами и дающие представление о характере тектонического строения местности. Формы рельефа, образующиеся в результате активного отражения, называют первичным структурным рельефом, в результате пассивного отражения - вторичным.

Пластовые денудационные возвышенности востока Восточно-Европейской (Русской) равнины, длительное время подвергающиеся выветриванию и денудации, сложены толщей осадочных пород, суммарной мощностью около 1400 м - от верхнего карбона до эоцена включительно. Воздействие этих процессов привело к препа-рировке пластов наиболее стойких пород и формированию сложного комплекса форм вторичного структурного рельефа. К последним относятся структурные террасы и плато, куэстоподобные гряды, отпрепарированные тектонические валы, брахантик-

* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 11-05-00489).

линали и купола; иными словами, все формы залегания пластов осадочных пород в той или иной мере находят пассивное отражение в рельефе.

Перечисленные формы вторичного структурного рельефа различны по размерам, морфологии, механизму и условиям формирования, возрасту. Их разнообразие отражает, прежде всего, литолого-тектоническую основу. Анализ этих форм значительно облегчает изучение геологического строения местности.

Структурные террасы являются наиболее распространенными формами вторичного структурного рельефа рассматриваемой территории. Они приурочены к многочисленным горизонтально или почти горизонтально залегающим пластам наиболее стойких пород, чередующихся со слабо консолидированными или легко поддающимися выветриванию отложениями. Ширина структурных террас обычно измеряется десятками или сотнями метров, террасы осложняют крутые или средние по крутизне склоны речных долин, обладают плоскими или слабонаклонными поверхностями, усеянными щебнем и дресвой стойких пород, с четко выраженными бровками. Одни террасообразующие горизонты имеют широкое региональное распространение, другие - местное локальное. Всего в осадочной толще, слагающей рельеф региона, можно выделить 8 региональных террасообразующих пластов и до 12-15 пластов местного значения (рисунок) [8].

Структурные террасы обычно развиты на крутых склонах асимметричных долин, имеющих нео-плейстоценовый возраст [5]. Кореллятными этим денудационным склонам и террасам образованиями служат делювиально-солифлюкционные суглинисто-щебневые шлейфы, поздненеоплейстоценовый возраст которых устанавливается по их соотношению с аллювиальными террасами. Образование большинства структурных террас происходило под действием плоскостной (мелкоручейковой) эрозии в условиях перигляциального климата позднего неоплейстоцена в его криоксеротические фазы. Вместе с тем не исключено, что часть террас образовалась в перигляциальном климате среднего неоплейстоцена. В гумидном климате голоцена и неоплейстоценовых межледниковий благодаря сомкнутому растительному покрову, препятствующему плоскостной эрозии, террасообразование ограничивалось лишь очень крупными обнаженными склонами, и его масштабы были незначительны. Таким образом, в настоящее время структурные террасы сохраняются как реликты древних перигляциальных эпох [12].

Структурные плато. Стойкие к выветриванию и денудации горные породы не только создают террасы на склонах, но и бронируют водоразделы поверхностей выравнивания. В таком бронировании водоразделов принимают участие те же пласты, которые слагают структурные террасы (рисунок).

Наиболее часто структурные плато встречаются в области палеогеновых отложений на Приволжской возвышенности и в районах распространения отложений казанского яруса в Высоком

Основные региональные структурообразующие (бронирующие) горизонты осадочной толщи, слагающей рельеф на востоке Восточно-Европейской равнины Условные обозначения:

1 - известняк и доломит;

2 - мергель; 3 - кремнистый мергель; 4 - песчаник; 5 - опока;

6 - песок; 7 - мел; 8 - глина

Заволжье, в условиях спокойного их залегания. Нередки бронированные плато в отложениях верхнего мела и татарского отдела верхней перми. Почти полностью они отсутствуют в юрских и, особенно, в нижнемеловых отложениях. Однако в бассейнах верхних течений Вятки и Камы в этих отложениях появляются пласты конгломератов и песчаников верхней перми, нижнего триаса и средней юры, бронирующие некоторые водоразделы [9].

Следует подчеркнуть определенную условность разграничения структурных террас и структурных плато. В типичном для региона двух- и трехъярусном денудационном рельефе [7, 10, 14 и др.] бронированные стойкими породами нижние пласты выглядят как очень широкие (до 10-12 км) структурные террасы. Возраст поверхностей структурных плато соответствует возрасту поверхностей выравнивания, элементами которых они являются. Все рассматриваемые поверхности были сформированы путем педиментации; верхняя (с высотами 280-360 м) - в саванном климате позднего миоцена - раннего плиоцена, средняя (180-240 м) - в семиаридном климате позднего эоплейстоцена - раннего неоплейстоцена; нижняя (140-160 м) - в перигляциальном климате среднего и позднего неоплейстоцена [10, 12, 19 и др.]. В этих климатах интенсивно развивались процессы плоскостной эрозии, под действием которых происходило выравнивание рельефа. Водораздельные поверхности обоих уровней сохраняют остатки более высокого и древнего рельефа в виде останцовых форм, которые различаются по размерам и морфологии - от крупных платформенных массивов высотой до 100 м до небольших округловершинных холмов высотой 10-15 м.

Куэстоподобный рельеф. В рассматриваемом регионе нет типичных куэстовых гряд. Однако в условиях моноклинального залегания пород некоторые структурные плато приобретают асимметричный куэстообразный профиль. Таковы, например, Жигулевский массив, сложенный падающими на юг пластами известняков и доломитов карбона и перми, асимметричные водораздельные гряды на крыльях Вятского вала в его северной части, сложенные татарскими известняками и конгломератами. Куэстоподобный облик имеют северные уступы некоторых массивов верхнего плато Приволжской возвышенности и южные уступы массивов верхнего плато Верхнекамской возвышенности. В условиях моноклинального залегания пород пласты конгломератов нередко слагают куэстовые гряды. Речная сеть хорошо приспособлена к элементам тектонической структуры, а сами гряды расчленены долинами и балками на отдельные холмы удлиненной формы с асимметричным поперечным профилем.

Куэстоподобный рельеф особенно хорошо выражен на крыльях Вятского вала северо-восточнее г. Кирова в районе пос. Белая Холуница [9]. В целом этот участок вала характеризуется инверсионным рельефом. Его формирование обусловлено тем, что в осевой части на поверхность выходят нестойкие к денудации глинисто-мергельные породы уржумского яруса средней перми, на крыльях - более стойкие породы северодвинского яруса верхней перми и нижнего триаса, содержащие пласты известняков, песчаников и конгломератов.

Антиклинальные структуры различных типов (отпрепарированные валы, бра-хиантиклинали и купола) также находят отражение в формах вторичного структурного рельефа. Селективная денудация удаляет в первую очередь легко поддающиеся выветриванию породы, выделяя в рельефе элементы тектонических структур, сложенные наиболее стойкими породами. В зависимости от характера выделяемых денудацией элементов отражение структур в рельефе может быть прямым или обратным.

В конце прошлого столетия А.П. Павлов [16] установил Жигулевскую дислокацию, П.И. Кротов [13] - Вятскую. Оба исследователя связывали отчетливую геоморфологическую выраженность открытых ими антиклинальных структур, прежде всего, с литологическими условиями: в ядрах этих антиклиналей выходят наиболее устойчивые к денудации известняки и доломиты.

В Жигулях известняково-доломитовая толща карбона и перми поднимается на 350 м над Волгой, слагая все высшие точки рельефа. Резко асимметричный Жигулёвский вал

сформировался после эоцена, наиболее вероятно в олигоцене. Но уже к концу миоцена в Жигулях денудация срезала почти 600-метровую толщу мезозойских и палеогеновых пород, обнажив жесткое каменноугольно-пермское ядро вала. В восточной части Самарской Луки амплитуда вертикального смещения пластов на северном флексурообразном крыле вала составляет 700 м. Западнее в районе г. Сызрани она уменьшается на 200 м. Соответственно на 200 м уменьшается высота гряды, сложенной каменноугольно-пермской известняковой толщей. Эта гряда, расположенная в осевой части вала севернее г. Сызрани, известна под названием Губинских Жигулей, высота которых составляет всего 150-160 м, т.е. на 200 м ниже собственно Жигулей.

Что касается Вятских дислокаций, то, в соответствии с современными представлениями [2, 3], эта зона является единой антиклиналью, а состоит из нескольких валов, расположенных параллельно друг другу и кулисообразно. У большинства валов в ядрах выходят стойкие породы - известняки и доломиты казанского яруса, благодаря чему эти валы имеют прямое отражение в рельефе. К ним приурочены островные ос-танцовые возвышенности верхнего и среднего плато, абсолютные высоты которых находятся в прямой зависимости от высоты кровли пород казанского яруса. Однако в северной части зоны Вятских дислокаций, где кровля казанского яруса лежит ниже местных базисов эрозии, а в ядре вала выходят глинисто-мергельные породы уржумского яруса средней перми, рельеф становится обращенным. К осевой зоне приурочены понижения, на крыльях же более стойкие известняки, конгломераты и песчаники татарского отдела образуют куэстоподобные гряды. Не следует, однако, полагать, что оба вала - Жигулевский и Вятский - отражены в рельефе исключительно пассивно. Здесь одновременно сочетаются и активное, и пассивное отражение, о чем свидетельствуют тектонические деформации верхней и средней поверхности выравнивания [3, 6] и многие другие факты [14].

Денудация отпрепарировала также многие брахиантиклинали и купола за пределами рассмотренных зон дислокаций, благодаря чему эти структуры во многих случаях отчетливо отражены в современном рельефе. Препарировка осуществлялась двумя основными процессами: плоскостным смывом и боковой эрозией рек.

Плоскостной смыв в районах ряда брахантиклиналей и куполов сформировал полого-сводовое плато. Это еще одна разновидность структурных плато - наряду с горизонтальными и моноклинальными. Их можно наблюдать в областях развития палеогеновых и верхнемеловых отложений Приволжской возвышенности, где бронирующими пластами чаще всего служат камышинская свита и кремнистые мергели сантона, казанские отложения Высокого Заволжья, где главную роль играют доломиты «подлужника» и верх-неспириферовые известняки [1, 18]. Многие локальные пассивные структуры С.К. Горелова [4] также представляют собой отпрепарированные брахиантиклинали и купола.

Препарировку тектонических структур осуществляла также боковая эрозия Волги и некоторых других рек, русла которых неуклонно смещались вправо под действием силы Кориолиса. В ядрах структур, где известковая толща карбона и перми особенно высоко поднята, скорость смещения уменьшалась, и здесь образовались выступы правого коренного склона и всего правобережного плато. Классическим примером служит излучина Самарской Луки, образовавшаяся в результате более быстрого смещения русла Волги в мезозойских отложениях севернее и южнее Луки и его стабильного положения в Жигулевских воротах, где река прорывает Жигулевский вал. Если судить по положению доак-чагыльского русла Волги, в плиоцене Самарской Луки еще не было.

Резкие повороты русла Волги и всей ее долины у с. Верхний Услон напротив Казани и у пос. Камское Устье связаны с наличием здесь брахиантиклиналей. В их ядрах высоко (до 80-90 м над меженью Волги) подняты жесткие карбонатные породы казанского яруса, крылья же сложены в основном глинисто-мергельными породами татарского отдела. Интересно отметить, что на нижней Волге, где ядра брахиантиклиналей сложены легко размываемыми песчано-глинистыми породами юры и нижнего мела, к таким структурам приурочены не выступы, а выемки коренного плато [17]. На Каме и других

реках, где односторонний подмыв одного из склонов выражен не так ярко, как на Волге, препарировка структур боковой эрозией проявляется менее отчетливо.

Изложенный материал свидетельствует о широком развитии в пределах Среднего Поволжья вторичного структурного рельефа - форм рельефа, возникновение которых связано с неодинаковой скоростью выветривания и денудации в различных по устойчивости к этим процессам горных породах. Вторичный структурный рельеф в Среднем Поволжье распространен неравномерно, при этом его возникновение и развитие изменяется как в пространстве, так и во времени. Пространственный аспект выражается в том, что вторичный структурный рельеф распространен исключительно в областях развития деструкционного рельефа - возвышенностей, водораздельных плато, верхних частей склонов, где процессы выветривания и денудации способны в течение геологического времени вскрыть и отпрепарировать различные по устойчивости слои горных пород. Временной аспект связан с тем, что возникновение вторичного структурного рельефа происходит стадийно, в эпохи общей планации рельефа. Эти эпохи господствуют в течение перигляциальных, семиаридных и саванных систем экзогенного рельефообразования, во время которых склоны и водоразделы лишены растительности и подвергаются интенсивной переработке.

Литература

1. Андреев Д.К. Зависимость современного рельефа Ульяновско-Саратовской синеклизы от тектонического строения // Труды Моск. филиала ВНИГРИ. 1949. Вып. 2. С. 102-118.

2. Бороздина З.И. Новые данные о тектонике Кировской области // Советская геология. 1963. № 1. С. 97-109.

3. Бутаков Г.П., Дедков А.П. Вятский Увал: основные черты геоморфологии и неотектоники / Геодинамика равнинного рельефа. Казань: Изд-во Казан. ун-та, 1992. С. 41-70.

4. Горелов С.К Морфоструктурный анализ нефтегазоносных территорий (на примере юго-востока Русской равнины). М.: Наука, 1972. 216 с.

5. Дедков А.П. Экзогенное рельефообразование в Казанско-Ульяновском Приволжье. Казань: Изд-во Казан. ун-та, 1970. 256 с.

6. Дедков А.П. О денудационных срезах и древних поверхностях выравнивания в Среднем Поволжье / Экзогенные процессы в Среднем Поволжье. Казань: Изд-во Казан. ун-та, 1972. С. 3-20.

7. Дедков А.П. Верхнее плато Восточно-Европейской равнины // Геоморфология. 1993. № 4. С. 82-89.

8. Дедков А.П., Двинских А.П. Структурно-литологический фактор в формировании рельефа на востоке Русской равнины // Известия вузов. Сер. Геология и разведка. 1995. № 1. С. 9-15.

9. Дедков А.П., Егорова В.Н., Новикова И.И. Денудационный рельеф в конгломератах на востоке Русской равнины // Экзогенные процессы и эволюция рельефа. Казань: Изд-во Казан ун-та, 1983. С. 89-111.

10. Дедков А.П., Мозжерин В.В. Новые данные о генезисе и возрасте нижнего плато Приволжской возвышенности // Геоморфология. 2000. № 1. С. 56-61.

11. Дедков А.П., Мозжерин В.И., Ступишин А.В., Трофимов А.М. Климатическая геоморфология денудационных равнин. Казань: Изд-во Казан. ун-та, 1977. 224 с.

12. Дедков А.П., Тимофеев Д.А., Мозжерин В.В., Спасская И.И. Реликты климатов геологического прошлого в рельефе Евразии // Геоморфология. 2003. № 1. С. 9-15.

13. Кротов П.И. Вятский Увал // Землеведение. 1894. Кн. 3. С. 1-6.

14. Обедиентова Г.В. Происхождение Жигулевской возвышенности и развитие её рельефа // Труды Ин-та географии АН СССР. 1953. Т. 58. Вып. 8. С. 74-85.

15. Обедиентова Г.В. О происхождении и возрасте поверхностей выравнивания в бассейне Средней Волги / Вопросы палеографии и геоморфологии бассейнов Волги и Урала. М.: Изд-во АН СССР, 1962. С. 81-94.

16. Павлов А.П. Самарская Лука и Жигули // Труды геологического комитета. 1887. Т. 2. № 5. С. 89-97.

17. Рождественский А.П. О связи некоторых излучин Волги с местной тектоникой // ДАН СССР. 1953. Т. 90, № 3. С. 457-459.

18. Селивановский Б.В. О геоморфологической выраженности тектонических форм в центральной части Волжско-Камского края // Ученые записки Казан. ун-та. 1952. Т. 112, кн. 8. С. 79-91.

19. Средняя Волга: геоморфологический путеводитель / под ред. А.П. Дедкова. Казань: Изд-во Казан. ун-та, 1991. 148 с.

ДВИНСКИХ АЛЕКСАНДР ПЕТРОВИЧ - кандидат географических наук, старший преподаватель кафедры географии и картографии, Казанский (Приволжский) федеральный университет, Россия, Казань (ggf@mail.ru).

DVINSKIKH ALEXANDER PETROVICH - candidate of geographical sciences, senior teacher of the Department of Geography and Cartography, Kazan (Volga Region) Federal University, Kazan.

МОЗЖЕРИН ВАДИМ ВЛАДИМИРОВИЧ - кандидат географических наук, доцент кафедры ландшафтной экологии, Казанский (Приволжский) федеральный университет, Россия, Казань (vadim_mozzherin@mail.ru).

MOZZHeRiN VADIM VLADIMIROVICH - candidate of geographical sciences, assistant professor of the Department of Landscape Ecology, Kazan (Volga Region) Federal University, Kazan.

УДК 551.433

ББК 26.8 - Географические науки

А.П. ДВИНСКИХ, И. А. РЫСАЕВА

ЛИТОЛОГИЧЕСКАЯ ОБУСЛОВЛЕННОСТЬ СТОКА ВЗВЕШЕННЫХ НАНОСОВ НА ВОСТОКЕ РУССКОЙ РАВНИНЫ

Ключевые слова: сток наносов, эрозия, литолого-стратиграфические комплексы, антропогенный фактор эрозии, речные бассейны, восток Русской равнины.

Авторами выделены и описаны 7 литолого-стратиграфических комплексов горных пород на территории востока Русской равнины. Выявлена зависимость стока взвешенных наносов от площади речного бассейна. Кроме того, авторами учтен антропогенный фактор эрозии, проявление которого, как было установлено, наблюдается в усилении литологической избирательности проявления эрозии и увеличении стока взвешенных наносов.

A.P. DVINSKIKH, I.A. RYSAEVA LITOLOGIC CONDITIONALITY OF THE DRAIN OF THE WEIGHED DEPOSITS IN THE EAST OF EAST EUROPEAN PLAIN

Key words: drain of deposits, erosion, litologo-stratigrafic complexes, anthropogenous factor of an erosion, river pools, East of East European Plain.

In this article authors allocated and described 7 litologo-stratigrafic complexes of rocks in the territory of the East of East European Plain. Dependence of a drain of the weighed deposits on the area of the river pool is revealed. Besides, authors considered an anthropogenous factor of the erosion, which manifestation as it was established, is observed in strengthening of litologic selectivity of manifestation of an erosion and increase in a drain of the weighed deposits.

Интенсивность эрозии в значительной степени определяется противоэрозионной устойчивостью горных пород, слагающих речной бассейн, поэтому метод определения интенсивности эрозии по объему транспортируемого реками материала является одним из наиболее объективных [5]. Твердый сток напрямую зависит от интенсивности эрозионных процессов в русле реки, на ее водосборе и может быть использован для сравнения этих процессов в различных по составу горных породах. Вся толща осадочных пород нами была разделена на семь литолого-стратиграфических комплексов, отличающихся механическими и физико-химическими свойствами.