Четвертич_геология_1_тема_с_дополнением

1. Геоморфология и Четвертичная геология

Курс делится на 2 семестровых: «Геоморфология» и
«Четвертичная геология».
«Четвертичная геология» и «Геоморфология» знакомит с
закономерностями строения и формирования рельефа и
рельефообразующего комплекса четвертичных отложений.
Четвертичная геология
Цель: приёмы геоморфологического картирования и
геологической съёмки четвертичных отложений. Определение
генезиса четвертичных отложений – одна из основных задач
четвертичной геологии.
Делювиальные отложения
-
-
Задачи:
изучить факторы и основные формы рельефа генетических
типов четвертичных отложений
изучить методы четвертичной стратиграфии и
геоморфологические методы используемых при проведении
местных, региональных, глобальных исследований.
изучить основные приёмы картирования четвертичных
отложений и форм рельефа с использованием
топографических карт, данные дистанционного
зондирования, теневых моделей рельефа геологических
описаний.

2. Четвертичная геология

Квартер - это четвертичная или
антропогеновая система. Отрезок геологической истории
на протяжении которого рельеф Земли практически не
отличается от современного. Особенность - колебания
климата, смена холодных и тёплых эпох.
Особенности четвертичного периода
Делювиальные отложения
- последний;
- короткий (1,8 млн. лет);
- глобальные колебания климата, приводящие к
оледенениям;
- активные тектонические движения;
- геократический период;
- появление человека.
Различают отложения образовавшиеся в
средних и высоких широтах - холодные или теплые эпохи
четвертичного периода соответственно, ледниковые
(гляциальные) и межледниковые (интергляциальные).
В аридной зоне и субтропиках чередование
эпохи увлажнения (плювиалы) и иссушения (ариды).

3. Особенности стратиграфии четвертичной системы

В изучении стратиграфии четвертичных отложений ведущая
роль отводится палеоклиматическому методу, а не
биостратиграфическому (для более древних отложений).
Особенности четвертичных отложений
Делювиальные отложения
- преобладание континентальных отложений;
- повсеместное распространение;
- преобладание рыхлых и слабосцементированных
отложений;
- малая мощность отложений;
- сильная изменчивость отложений в горизонтальном
направлении (по простиранию) и в вертикальном - (по
разрезу);
- отсутствие остатков фауны и малая ее изменчивость;
- тесная связь отложений с рельефом.
Четвертичный период - самый молодой, поэтому его
стратиграфия
практически
постоянно
доизучается.
Соответственно, меняется и стратиграфическая шкала.
Основные подразделения стратиграфической
шкалы четвертичной системы

4. Стратиграфическая шкала

5. Стратиграфические подразделения четвертичной системы

Раздел – (0,8-1 млн. лет и более) охватывает несколько
крупных климатических ритмов. Это комплексы отложений
соответствующие крупным глобальным этапам изменения
полярности магнитного поля и климата, ведущим к смене
типов фауны и флоры.
Звено (пора) – (200-300 тыс. лет)
климатостратиграфическая единица подчинённая разделу.
Объединяет комплексы пород, сформировавшиеся за время
нескольких климатических ритмов похолодания/потепления.
Ступень (климатолит, или климатема) (20-100 тыс.
лет) подчиняется звену; выделяется преимущественно на
основании климатостратиграфических критериев.
Объединяет комплексы пород, сформировавшихся за время
нескольких климатических ритмов похолодания/потепления.
Делювиально-пролювиальные отложения
Стадиал ( 5-10 тыс. лет) – единица региональных
стратиграфических подразделений подчинённая
климатолиту. (криостадиал и термостадиал)
Уровень (наслой) (1-5 тыс. лет) элементарная структурная
единица наслоения осадочных горных пород, отвечающей
одной фации.

6. Четвертичные отложения Восточно-Европейской платформы

7. Эпохи палеомагнитной шкалы

Колебания климата напрямую связаны
изменением направления магнитного поля Земли. Инверсия
магнитного поля –в геологической истории планеты это
процесс быстрой перемены (за несколько тыс. лет) земных
полюсов местами. В смене полюсов нет никакой
периодичности, и этот процесс считается стохастическим.
Определяется палеомагнитным методом.
Палеомагнитный (археомагнитный) метод датирования горных пород с помощью выявления
остаточной намагниченности.
Палеомагнитная шкала создана на основании
первичной или остаточной намагниченности пород, в
которой выделяются эпохи – то прямой, то обратной
полярности. Возраст границ палеомагнитных подразделений
установлен радиологическими датировками.
Последняя инверсия магнитного поля Земли
Брюнес -Матуяма – произошла 781 тыс. лет
назад. Это глобальная граница и точка в делении
на стратиграфические единицы, как маркер начала
среднего плейстоцена.
Последний период называется эпохой Брюнес.
А до этого примерно один миллион и 800 тысяч
лет продолжалась эпоха Матуяма - обратной
намагниченности.
Эпохи палеомагнитной намагниченности:
Эпохи подразделяются на кратковременные эпизоды или
экскурсы, являющиеся для «Четвертичной геологии»
магнитохроностратиграфическими реперами.
Эпохи от 100 тыс. лет до 1 млн. лет.
Эпизоды – от 10 тыс. лет до 100 тыс. лет
Экскурсы – это пульсивные колебания с большой
амплитудой в направлении магнитного поля, когда неполная
или полная инверсия поля происходит за короткие
промежутки времени (1000-10 000 лет).

8.

9. Изотопный состав воды

В изучении стратиграфии четвертичных отложений
ведущим является палеоклиматический метод
Изотопные методы применяются для определения
возраста пород. Возраст породы (минерала)
отсчитывается с момента возникновения
кристаллической решётки.
Содержание тяжёлого изотопа 18О в карбонатных
осадках способно указывать температуру процесса их
осаждения в геологическом прошлом –
палеотемпературу. По этим данным строят
изотопно-кислородную кривую.
В стратиграфических исследованиях главное то, что
кислородно-изотопная кривая донных отложений
позволяет чётко проследить последовательность
ледниковых и межледниковых эпизодов в течение
четвертичного периода.
Кислородно-изотопная шкала определяет возраст
границ изотопных стадий (тыс. лет) и уточняет
возраст стратиграфических границ четвертичных
отложений.

10.

Циклы Миланковича. Чередование циклов ледниковых эпох.
5 цикл Изотопно-кислородная кривая строится по данным тяжёлого
изотопа О18 способного указывать палеотемпературу осаждения в
карбонатных осадках

11. Климатостратиграфические методы Эта группа методов основана на характерной для четвертичного периода климатической ритмичности

с чередованием теплых и холодных эпох. Это отражается в литологии отложений, составе
заключенных в них остатков фауны и флоры, а также других особенностях.
Литолого-генетический метод является одним из основных при расчленении четвертичных
отложений по возрасту. Он основан на смене в разрезах отложений ледниковых (холодных) и межледниковых
(теплых) эпох. К первым относятся морены, флювио- и лимно-гляциальные отложения, лёссы. Межледниковые
отложения включают болотные, озерные осадки, почвы. Аллювиальные и морские отложения формируются
как в холодные, так и в теплые эпохи, но при этом имеют некоторые литологические различия.
Другие генетические типы отложений также свидетельствуют о палеоклиматических условиях. Так,
солифлюкционные отложения указывают на наличие многолетней мерзлоты, развивающейся в холодные
ледниковые эпохи. Эоловые пески свидетельствуют об аридном климате. Пористость и высокая карбонатность
лессов говорят о засушливой обстановке осадконакопления. Широкое распространение и большая мощность
делювия характерны для семиаридных условий. Красноцветные коры выветривания свидетельствуют о
влажном тропическом или субтропическом климате. Для условий сухого жаркого или холодного климата типичен
обломочный, дресвяно-щебнистый элювий.
Таким образом, смена генетических типов отложений в разрезах, а также их литологические
особенности позволяют выделять горизонты, отвечающие холодным и теплым эпохам.
Палеокриологический метод (греч. kryos – холод, мороз, лед) изучает следы ископаемой мерзлоты.
Они свидетельствуют о холодном климате и выражены в виде различных криогенных форм в
отложениях. К ним относятся морозобойные трещины, морозные клинья, ледяные жилы, которые после таяния
льда обычно заполнены рыхлым материалом.
Встречаются различные деформации осадков – криотурбации, связанные с течением оттаивающих
мерзлых грунтов. К последним относятся, так называемые кипящие грунты, или кипуны. Они представляют собой
участки грунта со следами интенсивного течения вещества.
В разрезах четвертичных отложений северных районов встречаются крупные линзы осадков,
образовавшихся в термокарстовых древних воронках

12.

Палеопедологический метод
Палеопедологический метод изучения погребённых почв позволяет учёным
реконструировать природно-климатические условия, преобладавшие в ту или иную
историческую эпоху, уточнить стратиграфию четвертичных отложений.

13.

Погребенные почвы свидетельствуют о климатической обстановке времени их образования,
благоприятной для развития растительности, поэтому в почвах часто сохраняются различные остатки
растений. Хорошо развитый почвенный покров образуется только при достаточно теплом и влажном климате.
Кроме того, почвы имеют важное значение для стратиграфии еще и потому, что часто
прослеживаются на большие расстояния. Это дает возможность проводить корреляцию удаленных разрезов
однообразных толщ. К таким толщам относятся лессы, стратиграфическое расчленение которых в основном и
проводится по погребенным почвам.
Для изучения погребённых почв используются, следующие методы изучения:
Изучение физико-химических свойств. Анализируют гранулометрический, катионно-анионный, макро- и
микроэлементный составы, содержание органического углерода (гумуса), легкорастворимых солей,
карбонатов и гипса.
Исследование биологической составляющей. Микроорганизмы, сохраняющиеся в погребённой почве в
анабиозе или в виде спор, служат маркером состояния природной среды.
Радиоуглеродный метод датирования. Позволяет установить возраст перекрытия почвы насыпью кургана
по концентрации радиоактивного изотопа углерода.
Изучение магнитных свойств. Они определяются количеством железосодержащих минералов, большинство
из которых являются вторичными, образованными за счёт жизнедеятельности особых железобактерий.
Почвенно-археологический метод. Сопоставление характеристик древней и современной почв в пределах
археологического памятника позволяет реконструировать природные условия, при которых он создавался.

14.

Погребённые почвы — это почвы различного возраста и происхождения,
перекрытые более молодыми отложениями разной мощности с формирующимися на них под
влиянием природных процессов либо антропогенного воздействия современными почвами.

15.

Почва.
Горизонты строения почв:
О – гумусовый (перегнойноаккумулятивный)
А – горизонт вымывания
В – горизонт вмывания
(накопления)
С – материнская порода

16.

Погребённые почвы
Погребённые почвы залегают в
толщах лёссов и лёссовидных суглинков,
вулканических пеплов, эоловых, прибрежноморских, озёрных, аллювиальных, делювиальных
и других отложений.
Погребённые почвы — это участки
древнего почвенного покрова, различного
возраста и происхождения, перекрытые более
молодыми отложениями. Они частично сохраняют
исходные морфологические и химические
свойства,
характерные
для
периода
их
образования.
Зная условия формирования различных типов
современных почв, можно достаточно точно определить
физико-географические условия формирования древних
погребенных почв.
Так, красноцветные почвы указывают на
жаркий влажный климат, черноземные – на теплый
влажный, подзолистые – на более умеренный климат.
Погребенные почвы в случае залегания
среди отложений холодных эпох отражают коренные
изменения физико-географической обстановки и чаще
всего
являются
свидетельством
теплых
межледниковых эпох.

17.

18. Схема. Горизонты квартера европейской части России

Горизонты квартера - ледниковые и межледниковые эпохи

19. Генетические типы континентальных отложений

Главный принцип классификации рельефа карты
четвертичных отложений – генетический.
Под генетическим типом понимаются отложения,
накопившиеся в результате проявления какого-либо
ведущего рельефообразующего экзогенного
геологического процесса
Фация поймы
Фация прирусловой отмели
Фация русла
Каждому генетическому типу свойственны особая
форма залегания составляющих его отложений и
определённые аккумулятивные формы рельефа
Под фацией понимается - комплекс одновозрастных
отложений одного генетического типа,
отличающихся составом и условиями
формирования.
Сложное строение покрова четвертичных отложений
и пёстрый литологический состав затрудняют
осуществить фациальный анализ. Изучение
генетических типов континентальных
отложений позволяет решить генетические и
стратиграфические задачи.
Пролювий

20. Классификация генетических типов четвертичных отложений

№
Ряды
Генетические типы
I
Элювиальный
(коры выветривния)
Элювиальный, Почвенный
.
II
Фитогенный
Торфяники
III
Коллювиальный
(склоновый)
Обвальный (дерупций), осыпной (десперсий),
(деляпсий), солифлюкционный, делювиальный
IV
Аквальный
(водный)
Аллювиальный, пролювиальный, лимнический (озерный)
V
Субтерральный
(подземноводный)
Пещерный, фонтанный
VI
Гляциальный
(ледниковый)
Гляциальный, флювиогляциальный, лимногляциальный
VII
Эоловый (ветровый)
Эоловый
VIII
Субаэрально-морской
Дельтовый, эстуарный, лагунный, приливный,
гляциально-морской
IX
Морской
Гидрогенный, гравитационный, айсберговый, биогенный,
хемогенный, гидротермальный, подводно-элювиальный
X
Вулканогенный
Экструзивный,
эффузивный,
водновулканический (лахары)
XI
Техногенный
Техногенный
оползневой
грязевулканический,

21.

22. Особенности геологической карты четвертичных отложений

На карте четвертичных отложений
цветом показан генезис отложений, а не
возраст, как на обычной геологической карте.
Генетический тип отложений - это отложения,
накопившиеся в результате деятельности какоголибо экзогенного геологического процесса.
Каждый генетический тип отложений
закрашивают "своим" цветом;
Возрастные отличия отложений показывают
оттенками цвета - более древние слои темным
оттенком, а молодые - светлым.
Названия основных генетических типов
четвертичных отложений, их обозначение в индексе
указаны в таблице (в скобках курсивом расшифрован
цвет).

23.

Ряды
I.Элювиальный
Генетические типы
Элювиальный
Индекс, цвет
е
Почвенный
II.Биогенный
не обозначается
ch (с ер ый )
Торфяники
b (св ет ло - ко р и ч не в ый ) Торфяники
дерупций
десперсий
без разделения на типы
с ( кр а с ный , р о зо в ый )
деляпсий
осыпной
оползневой
s
селевый
sl
образуется при сходе селевых
лавинных потоков
делювиальный
d (о р а н же в ый )
отложения, накопившиеся в нижней
части склонов при плоскостном
стоке дождевых и талых вод
аллювиальный
а (с ве тло - з ел ен ый )
отложения рек
пролювиальный
р
отложения временных водных
потоков (слагают конусы выноса в
их устье)
лимнический
l ( го лу бо й )
отложения озер
отложения терра-росса и натечные
карстовые образования
пещерный
Гляциальный
g (ко р и ч не в ый )
отложения ледников, морена
флювиогляциальные f (болотный)
водноледниковые: отложения
потоков талых ледниковых вод
лимногляциальные
lg ( го лу бо й )
озерноледниковые: отложения
приледниковых и
внутриледниковых озер
Эоловый
v ( же лт ый )
отложения ветра
VI.Гляциальный
VII.Эоловый
обвальный
образуется при медленном
вязкопластичном течении рыхлых
сильно переувлажненных
отложений
III.Коллювиальный солифлюкционный
V.Субтерральный
отложения химического
происхождения
хемогенные
коллювий
IV.Аквальный
Краткое описание
продукты выветривания,
оставшиеся на месте формирования
дельтовый
лагунный
VIII.Субаэральноморской
приливный
IX.Морской
морские
m ( си ни й )
g m (ко р и ч не вый с
гляциально-морской си ней ко со й
штр и хо вко й )
m ( си ни й )
эффузивный
X.Вулканогенный
XI.Техногенный
экструзивный
α- β *, v l ( зе ле н ый )
морские отложения
лавы, туфы и т.д.
водновулканический
отложения лахаров
грязевулканический
отложения грязевых вулканов
Техногенный
t (с ер о - ко р и ч не вый )
связаный с воздействием человека:
отвалы карьеров, свалки и т.д.
дочетвертичные
J2** (фи о ле то в ый )
Все отложения дочетвертичного
возраста, независимо от их
генетическ

24. Построение карты четвертичных отложений

)
К северу от г. Казани находится участок, район
«Голубого озера». На топографической карте нанесён
рельеф: горизонтали, реки (Казанка-Каймарка), озёра,
овраги, обрывы, лесная зона. Масштаб 1:25 000, в 1 см –
250 м, сплошные горизонтали через 5 м. Исходя из рельефа
и условных обозначений необходимо нанести на
топооснову типы четвертичных отложений. В любом
графическом редакторе (Corol, Pain, …)
Нужно оконтурить и закрасить территорию,
тем цветом, который соответствует данному типу
отложений. При этом должны быть видны горизонтали.
Если отложения смешанного типа (pd), то красить нужно
смешанным цветом. Если на участке 4 типа отложений, то
нужно рядом с картой нанести условные обозначения.
Генетический индекс отложений
Эрозионные долины (овражно-балочная сеть), пролювийделювий pd
Склоны -угол 2-60 (элювиально-делювиальные) ed
Водоразделы (до угла 2 0) элювий e
Склоны -угол более 6 0 - делювий d, пролювий p
Реки – а
Надпойменные террасы – аллювий - разным цветом
(пойменный, русловой, старичный)
Озёра пойменные, старичные – а
Болотные отложения b –штрихи синего цвета
(в пойме Казанки, в широких оврагах).
Пример построения карты четвертичных отложений

25.

Делювиальные отложения (делювий)
Делювиальные отложения формируются на пологих склонах и у их подножий в
результате плоскостного смыва обломочного материала. Плоскостной смыв
тонкого обломочного материала происходит временными безрусловыми
струйками дождевых и талых вод.
Наиболее благоприятные условия для формирования делювия :
• полуаридные обстановки сухих степей или саванн;
• несомкнутый растительный покров;
• интенсивное выпадение осадков в отдельные сезоны года;
• равнинный и холмистый рельеф, сложенный рыхлыми или выветрелыми
породами;
Состав делювиальных отложений:
• Суглинки и супеси, с примесью песка и гравия (на равнинах);
• Сортировка материала водными потоками – уменьшение размеров
обломков делювиального шлейфа к основанию и в вертикальном разрезе –
снизу вверх.
Форма тел делювиальных отложений – плащеобразные шлейфы в нижних
частях склонов

26.

Делювиальные отложения (делювий)
Схема строения делювиальных покровов у подножья пологих (А) и крутых (Б) склонов: А-В
– фации делювия: а – присклоновая, б – срединная, в – периферическая;
1 –песок, 2 – щебень, дресва, 3 – супесь, 4 – суглинок, 5 – коренные породы.

27.

Делювиальные отложения (делювий). Смешанные отложения
Делювиальные отложения в средней полосе Европейской части России
являются наиболее распространенными среди склоновых отложений. Часто
они формируют смешанные типы с другими генетическими типами
отложений, например:
• элювиально-делювиальные – пологие склоны (< 5-6°), в том числе
приводораздельные;
• пролювиально-делювиальные – борта и днища оврагов и балок;
• делювиально-солифлюкционные – склоны крутизной от 3 до 30° во время
похолоданий, при наличии вечной мерзлоты или глубокого сезонного
промерзания (в средней полосе характерны для неоплейстоцена);
• делювиально-коллювиальные (делювиально-осыпные, делювиальнооползневые) – подножья крутых склонов речных долин и крупных оврагов.
С коллювиальными отложениями связаны месторождения полезных
ископаемых:
• осыпные и обвальные отложения – строительный камень и щебень;
• делювиальные отложения – кирпичные глины и суглинки.

28.

Делювиальные отложения (делювий). Смешанные отложения
Фрагмент карты четвертичных отложений города Иннополис

29.

Инженерно-геологические свойства склоновых отложений
Особенности обвальных и осыпных отложений:
• крайняя неоднородность строения и свойств по разрезу и по горизонтали;
• в случае плотного сложения (заполнения мелкоземом пустот между
обломками) свойства осыпных и обвальных отложений будут в значительной
степени определяться свойствами мелкозема;
Особенности делювиальных отложений:
• высокая пористость за счет переработки почвенными и мерзлотными
процессами и связанная с ней возможная просадочность;
• высокая размокаемость и размываемость;
• срединные и периферические фации делювия (пылеватые суглинки) могут
быть пучинистыми;
• при переотложении элювия на карбонатных породах, делювий также будет
карбонатным => частичная растворимость, суффозионная неустойчивость;
• прочность делювиальных отложений увеличивается сверху вниз по разрезу в
силу более грубого состава обломков в присклоновых фациях.