Помощь студентам в учебе
Геологическая история и ключевые палеогидрологические события Приневья в плейстоцене-голоцене
|
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ОЧЕРК 7
1.1 Географическое положение района 7
1.2. Рельеф 7
1.3. Гидрография 8
1.4. Климат 8
1.5. Почвы и растительный покров 9
ГЛАВА 2. РАЗВИТИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ОБ ИСТОРИИ ПРИНЕВЬЯ В ЧЕТВЕРТИЧНОЕ ВРЕМЯ 10
2.1. Классические исследования 10
2.2. Вторая половина XX века 22
2.3. Новые идеи 29
ГЛАВА 3. ОПОРНЫЕ РАЗРЕЗЫ ПОЗДНЕЛЕДНИКОВЫХ-ГОЛОЦЕНОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
ПРИНЕВЬЯ 31
3.1. Материалы и методы исследования 31
3.2. Разрез у Преображенской горы, г. Шлиссельбург 34
3.3. Разрезы близ пос. Невская Дубровка 36
3.4. Разрезы на Невском Пятачке 40
3.5. Опорный разрез в Келколово 45
3.6. Разрез «Кузьминки» на правом берегу р. Нева в 2 км ниже устья р. Мга 45
3.7. Опорный разрез «Усть-Тосно» 50
3.8. Разрез в карьере завода им. Свердлова 53
3.9. Разрез в Невском Лесопарке 54
ГЛАВА 4. СТРАТИГРАФИЯ И ГЕОХРОНОЛОГИЯ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
ПРИНЕВСКОЙ НИЗМЕННОСТИ 56
4.1. Средний-верхний неоплейстоцен: вологодский - осташковский горизонты 57
4.2. Позднеледниковье и голоцен 62
ГЛАВА 5. КЛЮЧЕВЫЕ СОБЫТИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ИСТОРИИ ПРИНЕВЬЯ В
ПЛЕЙСТОЦЕНЕ-ГОЛОЦЕНЕ 67
5.1. Допозднечетвертичное время 67
5.2. Микулинское-средневалдайское время 69
5.3. Поздне- и послеледниковое время 70
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 75
ЛИТЕРАТУРА 76
ПРИЛОЖЕНИЯ 80
ГЛАВА 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ОЧЕРК 7
1.1 Географическое положение района 7
1.2. Рельеф 7
1.3. Гидрография 8
1.4. Климат 8
1.5. Почвы и растительный покров 9
ГЛАВА 2. РАЗВИТИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ОБ ИСТОРИИ ПРИНЕВЬЯ В ЧЕТВЕРТИЧНОЕ ВРЕМЯ 10
2.1. Классические исследования 10
2.2. Вторая половина XX века 22
2.3. Новые идеи 29
ГЛАВА 3. ОПОРНЫЕ РАЗРЕЗЫ ПОЗДНЕЛЕДНИКОВЫХ-ГОЛОЦЕНОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
ПРИНЕВЬЯ 31
3.1. Материалы и методы исследования 31
3.2. Разрез у Преображенской горы, г. Шлиссельбург 34
3.3. Разрезы близ пос. Невская Дубровка 36
3.4. Разрезы на Невском Пятачке 40
3.5. Опорный разрез в Келколово 45
3.6. Разрез «Кузьминки» на правом берегу р. Нева в 2 км ниже устья р. Мга 45
3.7. Опорный разрез «Усть-Тосно» 50
3.8. Разрез в карьере завода им. Свердлова 53
3.9. Разрез в Невском Лесопарке 54
ГЛАВА 4. СТРАТИГРАФИЯ И ГЕОХРОНОЛОГИЯ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
ПРИНЕВСКОЙ НИЗМЕННОСТИ 56
4.1. Средний-верхний неоплейстоцен: вологодский - осташковский горизонты 57
4.2. Позднеледниковье и голоцен 62
ГЛАВА 5. КЛЮЧЕВЫЕ СОБЫТИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ИСТОРИИ ПРИНЕВЬЯ В
ПЛЕЙСТОЦЕНЕ-ГОЛОЦЕНЕ 67
5.1. Допозднечетвертичное время 67
5.2. Микулинское-средневалдайское время 69
5.3. Поздне- и послеледниковое время 70
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 75
ЛИТЕРАТУРА 76
ПРИЛОЖЕНИЯ 80
Актуальность работы. Приневская низменность - регион, на изучении которого более 130 лет назад сформировались основные представления о закономерностях развития четвертичных палеобассейнов северо-запада России, в том числе - о времени и механизме возникновения стока из Ладожского озера.
Работами К.К. Маркова, Д.Б. Малаховского, Н.Н. Верзилина, И.И. Краснова и В.Г. Ауслендера внесен значительный вклад в понимание закономерностей развития палеогидрологических систем (морских, озерных палеобассейнов и флювиальных систем стока) на территории Приневья в позднем неоплейстоцене. При геологосъемочных работах с бурением скважин во второй половине XX века было установлено, что существование древних систем стока из ладожского палеобассейна в пра-Балтику на территории современной Приневской низменности фиксируется, по крайней мере, со среднего неоплейстоцена. Отсюда следует предполагать унаследованный характер заложения современной и существование более древних палеогидрологических систем-аналогов, развитие которых контролировалось дифференцированными движениями. Тем не менее, главные палеогидрологические события на территории Приневской низменности - время и амплитуда изменения уровня палеобассейнов, а также возникновение и развитие флювиальных (потоковых) систем стока в плейстоцене-голоцене до сих пор остаются дискуссионными и недостаточно изученными.
Объектом исследования являются разрезы четвертичных отложений, а также погребенный и современный рельеф Приневской низменности. Предмет исследования - геологическая история Приневья в плейстоцене-голоцене.
Целью настоящей работы является установление основных особенностей геологического строения, возраста и основных этапов формирования четвертичной толщи района исследования и реконструкция хронологии ключевых палеогидрологических событий на территории Приневской низменности в четвертичное время.
Для достижения этой цели решались следующие задачи:
1. определение и непрерывное прослеживание в латеральном направлении ключевых стратиграфических уровней и трансгрессивно-регрессивных секвенций, связанных с двумя разновозрастными - позднеледниковым (Балтийское ледниковое озеро) и позднеголоценовым (ладожская трансгрессия) - палеобассейнами;
2. выделение стратиграфо-генетических подразделений и корреляция разрезов четвертичных отложений Приневья на основе сопряженного метода палеогеографических реконструкций (см. главу 3.1), а также хроностратиграфических, палеогеокриологических и геохронологических данных;
3. выяснение связи между строением осадочных последовательностей и современным и погребенным рельефом;
4. определение абсолютного возраста, гипсометрических уровней и основных этапов (ярусов) формирования четвертичной толщи Приневской низменности в контексте хронологии развития палеогидрологических (морских, озерных и флювиальных) систем на территории Приневья в плейстоцене-голоцене;
5. разработка схемы взаимоотношения береговых линий позднеледниковых и голоценовых палеобассейнов на территории Приневской низменности.
Научная новизна работы. Впервые на территории Приневья для четвертичной толщи района была выделена ярусность погребенного рельефа; его формирование связано с денудационно-аккумулятивными циклами, определяющими и контролирующими развитие палеогидрологических систем в плейстоцене-голоцене. Также впервые установлены время и амплитуды снижения уровня воды при первом дренаже Балтийского ледникового озера (БЛО). Определен возраст финального спуска БЛО и возникновения речной (флювиальной) системы стока из Ладожского озера в Балтийское море на месте современной Приневской низменности. Выявлены новейшие дифференцированные тектонические движения в долине р. Нева, признаки которых фиксируются, по крайней мере, уже с начала позднего неоплейстоцена (микулинского времени).
Практическая и теоретическая значимость. Результаты работы могут быть использованы при составлении Государственной геологической карты второго поколения масштаба 1:200 000 листа О-36-I (Ильменская серия). Полученные данные свидетельствуют о формировании рельефа района исследования в условиях трансгрессивно-регрессивных перемещений береговых линий разновозрастных палеобассейнов и могут найти применение в разработке теоретической основы для изучения современного рельефообразования в береговой зоне. Установленные закономерности в строении осадочных толщ и реконструкции ключевых палеогидрологических событий в плейстоцене-голоцене позволяют по-новому оценить роль новейших дифференцированных движений в развитии палеогидрологических систем в четвертичное время.
Фактические материалы и личный вклад автора. Выпускная квалификационная работа основана на материалах, полученных автором в ходе геолого-геоморфологических работ 2019-2020 гг. на территории Приневья под руководством М.В. Шитова. Всего автором описано и изучено более 20 разрезов на 6 опорных местонахождениях; по органическим материалам в 2-х из них в Лаборатории им. В. Кёппена СПбГУ получены 5 новых радиоуглеродных датировок (прил. 1). В ресурсном центре Научного парка СПбГУ «Рентгенодифракционные методы исследования» автором было проведено петрографическое описание и фотодокуметация шлифов песчаников из осташковского тилла в проходящем естественном и поляризованном свете.
В дипломной работе были использованы результаты георадарного профилирования, полученные М.П. Кашкевич совместно с Е.А. Павловской осенью 2020 г., а также данные гранулометрического и морфоскопического анализов при помощи сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), выполненных Р.С. Шухвостовым в 2020-2021 г. Кроме того, в работе использовались фондовые и архивные материалы С.А. Яковлева, К.К. Маркова, И.И. Краснова, И.С. Недригайловой, Э.С. Плешивцевой и В.Г. Ауслендера. В результате, автором были составлены карта четвертичных отложений (рис. 17), схема взаимоотношения разновозрастных береговых линий Приневья (рис. 23) и разрез четвертичных отложений Приневской низменности (рис. 18).
Апробация работы. Основные положения дипломной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и совещаниях:
1. Ежегодной конференции по результатам экспедиционных исследований «Рельеф и четвертичные образования Арктики, Субарктики и Северо-Запада России», Санкт-Петербург, 2019-2020;
2. XXVII Международной научной конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2020», Москва, 2020;
3. Всероссийской конференции с международным участием «Марковские чтения 2020 года: актуальные проблемы палеогеографии плейстоцена и голоцена», Москва, 2020;
4. Заседании научного семинара отдела палеогеографии четвертичного периода ИГ РАН, Москва, 2020;
5. XXVIII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2021», Москва, 2021;
6. XXIX Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика», посвященной 110-летию член-корреспондента АН СССР М.М. Одинцова, Иркутск, 2021.
Публикации. По теме диплома опубликовано 8 работ; 7 из них входят в базу РИНЦ.
Благодарности. Выражаю огромную благодарность моему научному наставнику и учителю М.В. Шитову за неизменную помощь, поддержку, вдохновение и новые идеи, которые рождались в процессе написания данной работы. Автор также благодарит своего научного руководителя Л.А. Савельеву за помощь в решении организационных вопросов. Автор глубоко признателен В.Ю. Кузнецову, заведующему Лабораторией геоморфологических и палеогеографических исследований им. В. Кёппена СПбГУ, и А.Ю. Петрову, сотруднику лаборатории, благодаря которым удалось получить серию новых радиоуглеродных датировок и провести ревизию старых геохронологических материалов из разрезов Приневья. Выражаю искреннюю благодарность за ценные консультации, предложения и замечания д. г.-м. н., профессору кафедры осадочной геологии Института наук о Земле СПбГУ, Ю.С. Бискэ. Автор признателен также А.В. Русакову, заведующему кафедрой почвоведения и экологии почв ИНоЗ СПбГУ, за помощь в определении генезиса палеопочв.
Выражаю искреннюю благодарность участникам полевых работ 2019-2020 гг. - Е.А. Павловской, Е.М. Бобровниковой, В.А. Чеботаревой и Д.Р. Мансуровой. Особо хочу поблагодарить моего коллегу, молодого ученого Р.С. Шухвостова за содействие и помощь в организации полевых работ, а также за проведение геокриологических исследований на территории Приневья.
Работами К.К. Маркова, Д.Б. Малаховского, Н.Н. Верзилина, И.И. Краснова и В.Г. Ауслендера внесен значительный вклад в понимание закономерностей развития палеогидрологических систем (морских, озерных палеобассейнов и флювиальных систем стока) на территории Приневья в позднем неоплейстоцене. При геологосъемочных работах с бурением скважин во второй половине XX века было установлено, что существование древних систем стока из ладожского палеобассейна в пра-Балтику на территории современной Приневской низменности фиксируется, по крайней мере, со среднего неоплейстоцена. Отсюда следует предполагать унаследованный характер заложения современной и существование более древних палеогидрологических систем-аналогов, развитие которых контролировалось дифференцированными движениями. Тем не менее, главные палеогидрологические события на территории Приневской низменности - время и амплитуда изменения уровня палеобассейнов, а также возникновение и развитие флювиальных (потоковых) систем стока в плейстоцене-голоцене до сих пор остаются дискуссионными и недостаточно изученными.
Объектом исследования являются разрезы четвертичных отложений, а также погребенный и современный рельеф Приневской низменности. Предмет исследования - геологическая история Приневья в плейстоцене-голоцене.
Целью настоящей работы является установление основных особенностей геологического строения, возраста и основных этапов формирования четвертичной толщи района исследования и реконструкция хронологии ключевых палеогидрологических событий на территории Приневской низменности в четвертичное время.
Для достижения этой цели решались следующие задачи:
1. определение и непрерывное прослеживание в латеральном направлении ключевых стратиграфических уровней и трансгрессивно-регрессивных секвенций, связанных с двумя разновозрастными - позднеледниковым (Балтийское ледниковое озеро) и позднеголоценовым (ладожская трансгрессия) - палеобассейнами;
2. выделение стратиграфо-генетических подразделений и корреляция разрезов четвертичных отложений Приневья на основе сопряженного метода палеогеографических реконструкций (см. главу 3.1), а также хроностратиграфических, палеогеокриологических и геохронологических данных;
3. выяснение связи между строением осадочных последовательностей и современным и погребенным рельефом;
4. определение абсолютного возраста, гипсометрических уровней и основных этапов (ярусов) формирования четвертичной толщи Приневской низменности в контексте хронологии развития палеогидрологических (морских, озерных и флювиальных) систем на территории Приневья в плейстоцене-голоцене;
5. разработка схемы взаимоотношения береговых линий позднеледниковых и голоценовых палеобассейнов на территории Приневской низменности.
Научная новизна работы. Впервые на территории Приневья для четвертичной толщи района была выделена ярусность погребенного рельефа; его формирование связано с денудационно-аккумулятивными циклами, определяющими и контролирующими развитие палеогидрологических систем в плейстоцене-голоцене. Также впервые установлены время и амплитуды снижения уровня воды при первом дренаже Балтийского ледникового озера (БЛО). Определен возраст финального спуска БЛО и возникновения речной (флювиальной) системы стока из Ладожского озера в Балтийское море на месте современной Приневской низменности. Выявлены новейшие дифференцированные тектонические движения в долине р. Нева, признаки которых фиксируются, по крайней мере, уже с начала позднего неоплейстоцена (микулинского времени).
Практическая и теоретическая значимость. Результаты работы могут быть использованы при составлении Государственной геологической карты второго поколения масштаба 1:200 000 листа О-36-I (Ильменская серия). Полученные данные свидетельствуют о формировании рельефа района исследования в условиях трансгрессивно-регрессивных перемещений береговых линий разновозрастных палеобассейнов и могут найти применение в разработке теоретической основы для изучения современного рельефообразования в береговой зоне. Установленные закономерности в строении осадочных толщ и реконструкции ключевых палеогидрологических событий в плейстоцене-голоцене позволяют по-новому оценить роль новейших дифференцированных движений в развитии палеогидрологических систем в четвертичное время.
Фактические материалы и личный вклад автора. Выпускная квалификационная работа основана на материалах, полученных автором в ходе геолого-геоморфологических работ 2019-2020 гг. на территории Приневья под руководством М.В. Шитова. Всего автором описано и изучено более 20 разрезов на 6 опорных местонахождениях; по органическим материалам в 2-х из них в Лаборатории им. В. Кёппена СПбГУ получены 5 новых радиоуглеродных датировок (прил. 1). В ресурсном центре Научного парка СПбГУ «Рентгенодифракционные методы исследования» автором было проведено петрографическое описание и фотодокуметация шлифов песчаников из осташковского тилла в проходящем естественном и поляризованном свете.
В дипломной работе были использованы результаты георадарного профилирования, полученные М.П. Кашкевич совместно с Е.А. Павловской осенью 2020 г., а также данные гранулометрического и морфоскопического анализов при помощи сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), выполненных Р.С. Шухвостовым в 2020-2021 г. Кроме того, в работе использовались фондовые и архивные материалы С.А. Яковлева, К.К. Маркова, И.И. Краснова, И.С. Недригайловой, Э.С. Плешивцевой и В.Г. Ауслендера. В результате, автором были составлены карта четвертичных отложений (рис. 17), схема взаимоотношения разновозрастных береговых линий Приневья (рис. 23) и разрез четвертичных отложений Приневской низменности (рис. 18).
Апробация работы. Основные положения дипломной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и совещаниях:
1. Ежегодной конференции по результатам экспедиционных исследований «Рельеф и четвертичные образования Арктики, Субарктики и Северо-Запада России», Санкт-Петербург, 2019-2020;
2. XXVII Международной научной конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2020», Москва, 2020;
3. Всероссийской конференции с международным участием «Марковские чтения 2020 года: актуальные проблемы палеогеографии плейстоцена и голоцена», Москва, 2020;
4. Заседании научного семинара отдела палеогеографии четвертичного периода ИГ РАН, Москва, 2020;
5. XXVIII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2021», Москва, 2021;
6. XXIX Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика», посвященной 110-летию член-корреспондента АН СССР М.М. Одинцова, Иркутск, 2021.
Публикации. По теме диплома опубликовано 8 работ; 7 из них входят в базу РИНЦ.
Благодарности. Выражаю огромную благодарность моему научному наставнику и учителю М.В. Шитову за неизменную помощь, поддержку, вдохновение и новые идеи, которые рождались в процессе написания данной работы. Автор также благодарит своего научного руководителя Л.А. Савельеву за помощь в решении организационных вопросов. Автор глубоко признателен В.Ю. Кузнецову, заведующему Лабораторией геоморфологических и палеогеографических исследований им. В. Кёппена СПбГУ, и А.Ю. Петрову, сотруднику лаборатории, благодаря которым удалось получить серию новых радиоуглеродных датировок и провести ревизию старых геохронологических материалов из разрезов Приневья. Выражаю искреннюю благодарность за ценные консультации, предложения и замечания д. г.-м. н., профессору кафедры осадочной геологии Института наук о Земле СПбГУ, Ю.С. Бискэ. Автор признателен также А.В. Русакову, заведующему кафедрой почвоведения и экологии почв ИНоЗ СПбГУ, за помощь в определении генезиса палеопочв.
Выражаю искреннюю благодарность участникам полевых работ 2019-2020 гг. - Е.А. Павловской, Е.М. Бобровниковой, В.А. Чеботаревой и Д.Р. Мансуровой. Особо хочу поблагодарить моего коллегу, молодого ученого Р.С. Шухвостова за содействие и помощь в организации полевых работ, а также за проведение геокриологических исследований на территории Приневья.
В результате исследования на основе комплекса материалов и методов удалось установить основные и принципиально важные особенности геологического строения, определить возраст и основные этапы формирования четвертичной толщи Приневской низменности, что позволило реконструировать хронологию ключевых событий геологической истории района и развитие палеогидрологических систем на территории Приневья в плейстоцене-голоцене.
1. Формирование четвертичной толщи Приневья происходило в результате 4-х ключевых денудационно-аккумулятивных циклов, в ходе которых сформировалась четко выраженная ярусность погребенного рельефа.
2. Реликты существования древних флювиальных систем стока субширотной ориентировки на территории Приневья фиксируются, по крайней мере, уже со среднего неоплейстоцена (довологодского времени). Заложение этих систем имеет унаследованный характер и происходит в результате возникновения пространства аккомодации под действием знакопеременных дифференцированных движений, которые и контролировали распространение морских и озерных бассейнов, а также систему стока на месте современной Невы в средне-позднечетвертичное время. Амплитуда локальных опусканий за пост- микулинское время составляет не менее 15-25 м.
3. Речная (флювиальная) система стока на месте современной Приневской низменности возникла уже при первом дренаже и снижении уровня Балтийского ледникового озера в период 13,3-12,5 тыс. кал. л.н. После финального дренажа Балтийского ледникового озера около 12,0 тыс. кал. л.н. и до настоящего времени сток по Неве не прерывался.
4. Ведущую роль в формировании современного рельефа района исследования имели аккумуляция и абразия в условиях трансгрессивно-регрессивных перемещений береговой линии Балтийского ледникового озера, в то время как ладожская трансгрессия в позднем голоцене имела здесь ограниченное распространение.
5. Развитие позднеголоценовой ладожской трансгрессии и ее завершение контролировалось сочетанием эрозионных процессов в русле Невы и локальными знакопеременными движениями в районе среднего течения Невы - сперва восходящими, а затем - нисходящими, амплитуда которых за последние 3,2-3,5 тыс. кал. лет составила не менее 5,5-6,5 м.
1. Формирование четвертичной толщи Приневья происходило в результате 4-х ключевых денудационно-аккумулятивных циклов, в ходе которых сформировалась четко выраженная ярусность погребенного рельефа.
2. Реликты существования древних флювиальных систем стока субширотной ориентировки на территории Приневья фиксируются, по крайней мере, уже со среднего неоплейстоцена (довологодского времени). Заложение этих систем имеет унаследованный характер и происходит в результате возникновения пространства аккомодации под действием знакопеременных дифференцированных движений, которые и контролировали распространение морских и озерных бассейнов, а также систему стока на месте современной Невы в средне-позднечетвертичное время. Амплитуда локальных опусканий за пост- микулинское время составляет не менее 15-25 м.
3. Речная (флювиальная) система стока на месте современной Приневской низменности возникла уже при первом дренаже и снижении уровня Балтийского ледникового озера в период 13,3-12,5 тыс. кал. л.н. После финального дренажа Балтийского ледникового озера около 12,0 тыс. кал. л.н. и до настоящего времени сток по Неве не прерывался.
4. Ведущую роль в формировании современного рельефа района исследования имели аккумуляция и абразия в условиях трансгрессивно-регрессивных перемещений береговой линии Балтийского ледникового озера, в то время как ладожская трансгрессия в позднем голоцене имела здесь ограниченное распространение.
5. Развитие позднеголоценовой ладожской трансгрессии и ее завершение контролировалось сочетанием эрозионных процессов в русле Невы и локальными знакопеременными движениями в районе среднего течения Невы - сперва восходящими, а затем - нисходящими, амплитуда которых за последние 3,2-3,5 тыс. кал. лет составила не менее 5,5-6,5 м.