ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1.ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ОЧЕРК 6
1.1. Географическое положение района 6
1.2. Рельеф 6
1.3. Гидрография 7
1.4. Климат 8
1.5. Почвы и растительный покров 8
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ПАЛЕОГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ 10
2.1. Следы криогенных процессов в осадках 10
2.1.1. Морозобойное растрескивание 10
2.1.2. Нарушение слоистости 18
2.2. Следы криогенных процессов в рельефе 21
2.3. Особенности состава и строения осадков 23
2.3.1. Гранулометрический анализ 23
2.3.2. Минералогический анализ 23
2.3.3. Микроморфологический анализ 24
ГЛАВА 3. СТРОЕНИЕ КРИОГЕННОЙ ПОЗДНЕЛЕДНИКОВОЙ ТОЛЩИ В РАЗРЕЗАХ
ОНЕЖСКО-ЛАДОЖСКОГО РЕГИОНА 29
3.1. Разрез на правом берегу р. Оять между деревнями Шириничи и Шангиничи 29
3.2. Разрез на левом берегу р. Свирь в 2 км ниже г. Лодейное поле в ур. Канома 34
3.3. Разрез «Кузьминки» в 2 км ниже устья р. Мга 39
3.4. Разрезы в карьере «Толстое» под г. Подпорожье 42
3.5. Разрезы на юго-западном побережье Онежского озера в 500 м от устья р. Куковка 45
ГЛАВА 4. ЛИТОЛОГИЯ КРИОГЕННЫХ ТОЛЩ 50
4.1. Гранулометрический анализ 50
4.2. Анализ морфологии песчаных зерен 57
4.3. Минералогический анализ 66
ГЛАВА 5. О ПОЗДНЕЛЕДНИКОВОЙ КРИОЛИТОЗОНЕ ОНЕЖСКО-ЛАДОЖСКОГО РЕГИОНА 72
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 76
ЛИТЕРАТУРА 78
Актуальность работы. Следы древней мерзлоты к югу от современной границы многолетнемерзлых пород - важный источник палеогеографических и палеоклиматологических данных. Их изучение предоставляет уникальную возможность определения скорости формирования/деградации древней криолитозоны в перигляциальной области при отступании ледника и последующем потеплении климата.
До недавнего времени перигляциальная зона последнего оледенения на территории Ленинградской области оставалась практически не изученной, а известные следы криогенных явлений - клиновидные структуры в позднеледниковых отложениях на побережье Финского залива интерпретировались как сейсмиты (Никонов, Русаков, 2010; Шварев и др., 2018). Их криогенное происхождение было доказано работами И. Д. Стрелецкой последних лет (Стрелецкая, 2017). Криогенные структуры широко представлены в позднеплейстоценовых отложениях северного Приладожья (Donner, Delusin, 1995). Кроме того, были известны находки схожих структур в средне-позднеголоценовых отложениях юго-восточного Приладожья (Бискэ и др., 2009).
Объектом исследования являются разрезы позднеледниковых четвертичных отложений со следами криогенных процессов на территории Онежско-Ладожского региона. Предмет исследования - строение и условия формирования криогенных толщ.
Целью настоящей работы является морфологическое описание следов криогенных процессов в позднеледниковых отложениях и реконструкция условий их формирования.
Основными задачами работы являлись:
1. Полевая документация геологического строения разрезов позднеледниковых отложений и следов криогенных явлений;
2. Установление взаимоотношения следов криогенных явлений между собой и с парагенетически связанными с ними субаэральными образованиями, а также определение последовательности их формирования;
3. Сравнительный анализ некоторых морфогенетических особенностей криогенных структур и текстур в опорных разрезах позднеледниковых отложений на различных высотных отметках, в которых продолжительность развития криогенных процессов была разной;
4. Уточнение генезиса отложений и выявление наложенных следов эоловой обработки, а также криогенного изменения песчаных зерен при помощи морфологического и минералогического анализов.
5. Палеогеокриологическая интерпретация полученных данных.
Фактические материалы и личный вклад автора. Работа основа на материалах, собранных автором в ходе полевых геолого-геоморфологических работ 2018-2020 гг. на территории Онежско-Ладожского региона под руководством М.В. Шитова. Автором описано и изучено более 10 разрезов, из которых 5 являются ключевыми. Было отобрано 42 образца, 30 из которых удалось изучить на гранулометрический, микроморфологического и минералогического анализы. Гранулометрический анализ 30 образцов был выполнен автором в лаборатории по пробоподготовке ИНоЗ СПбГУ комбинированным методом (отмучивание пелитовой фракции и сухого ситования песчаной фракции, глава 4.1). На базе научного парка СПбГУ в ресурсном центре Микроскопии и микроанализа автором было изучено 30 образцов и получено более 200 изображений с объемных ненапыленных образцов с целью изучения морфоскопии и морфометрии кварцевых зерен при помощи сканирующей микроскопии (СЭМ) во фракциях 1,0-0,5 мм и 0,315-0,125 мм (глава 4.2). Сотрудниками ресурсного центра Научного парка СПбГУ Рентгендифракционных методов исследования был проведен количественный рентгенофазовый анализ 29 образцов автора из криогенных толщ, что позволило рассчитать коэффициент криогенной контрастности (глава 4.3).
В дипломной работе были использованы результаты исследований по Приневской низменности, полученные В.И. Дудановой совместно с автором (глава 3.3).
Апробация работы. Основные положения дипломной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:
1. XXX Молодежной научной школе-конференции, посвящённой памяти чл.-корр. АН СССР К.О. Кратца и акад. РАН Ф.П. Митрофанова «Актуальные проблемы геологии докембрия, геофизики и геоэкологии», Апатиты, 2019;
2. Ежегодной конференции по результатам экспедиционных исследований «Рельеф и четвертичные образования Арктики, Субарктики и Северо-Запада России», Санкт-Петербург, 2020;
3. XXVII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2020», Москва, 2020;
4. Всероссийской конференции с международным участием «Марковские чтения 2020 года: актуальные проблемы палеогеографии плейстоцена и голоцена», Москва, 2020;
5. XXVIII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2021», Москва, 2021;
Публикации. По теме диплома опубликовано 6 работ; все из них входят в базу РИНЦ.
Благодарности. Написание данной работы было бы невозможно без помощи и поддержки моего научного наставника и учителя, за что автор искренне благодарен товарищу М.В. Шитову. Автор благодарен своему научному руководителю Л.А. Савельевой за оказанную помощь в решении организационных вопросов. Автор также благодарен за ценные консультации и помощь в организации работ в Ресурсных центрах Научного парка СПбГУ к.г.-м.н., доценту кафедры осадочной геологии П.В. Федорову.
Автор благодарит начальника лаборатории по пробоподготовке ИНоЗ СПбГУ А.Е. Иванову и других сотрудников лаборатории за помощь в поиске оборудования и возможность проведения исследований. Автор весьма признателен зам. директора Ресурсного центра Микроскопии и микроанализа С.Ю. Янсон, а также зам. директора Ресурсного центра Рентгендифракционных методов исследования Н.В. Платоновой за ценные консультации и предложения по обработке полученных результатов.
Отдельной благодарности заслуживают участники полевых работ 2018-2020 гг. - Е.М. Бобровникова, В.А. Чеботарева, К.С. Додонов и другие, без которых мне не удалось бы собрать материалы для данной работы. Отдельно хотелось бы поблагодарить мою неизменную коллегу, В.И. Дуданову за необходимую помощь и огромную поддержку во время написания данной работы, а также за предоставленные материалы по разрезам Приневья.
В результате полевых и лабораторных работ на основе геолого-геоморфологического, палеогеокриологического, морфоскопического и минералогического методов установлены основные закономерности строения и литологический состав позднеледниковых толщ Онежско-Ладожского региона, особенности распространения и последовательность формирования криогенных структур и текстур, а также субаэральных образований. По комплексу геокриологических признаков, возрасту, продолжительности формирования и положению в разрезе удалось выделить 5 криогенных комплексов, по крайней мере, 4 из которых, являются разновозрастными и связаны с различными этапами развития флювиальных систем и приледниковых бассейнов. Полученные данные позволяют предложить палеогеокриологическую интерпретацию трем из этих криокомплексов - оятского, каномского и невского.
Оятский криокомплекс начал формироваться со второй половины аллереда около 11,4 тыс. 14С лет назад, когда при первом дренаже Балтийского ледникового озера начала осушаться терраса с площадкой на 25 м абс. высоты. С этого времени, видимо, начинает развиваться криолитозона с образованием криотурбаций и изначально-грунтовых жил, которые при позднедриасовом похолодании и формировании слоя многолетнемерзлых пород с температурой ниже -3°С образовали полигональную сеть ПЖЛ. В климатический экстремум позднего дриаса установились крайне суровые криоаридные условия, при которых в условиях сухой ненасыщенной мерзлоты образовались изначально-песчаные клинья и жилы, и происходило отложение нивейно- эоловых песков, а затем при относительном смягчении климата - лессовидных суглинков. Переход жильных льдов оятского криокомплекса в реликтовое состояние произошел после отложения нивейно-эоловых песков при накоплении нижней части лёссовидных пород, а вытаивание жильного льда в трещинах полигональной сети произошло позже - во время отложения верхней части лёссов или даже после их образования.
Каномский криокомплекс сформировался в конце позднего дриаса на фоне финального дренажа Балтийского ледникового озера и снижения уровня воды ниже 13 м абс. высоты. Климатические условия этого времени остаются достаточно суровыми - в них формируется слой многолетнемерзлых пород и образуется сеть ПЖЛ. Затем происходит деградация мерзлоты и вытаивание жильного льда крупных трещин полигональной сети, которые переходят в состояние псевдоморфоз еще до начала накопления субаэральной пачки; в это время в условиях сезонного промерзания 76
продолжают образоваться мелкие трещины и отлагается толща лессовидных суглинков. Образование и вытаивание ПЖЛ каномского криокомплекса заняло только часть позднего дриаса, причем его субаэральные отложения имеют существенно меньший (хроно)стратиграфический объем и моложе лёссов, а также нивейно-эоловых песков оятского криокомплекса, развитие которого продолжалось со второй половины аллереда весь климатический экстремум позднего дриаса.
Невский криокомплекс сформировался за очень непродолжительное время на рубеже позднедледниковья - голоцена или в самом начале голоцена после финального дренажа БЛО чуть позже 10,2 тыс. 14С лет назад. В это время здесь в условиях зоны глубокого сезонного промерзания сформировались некрупные криотурбации, а песчаные зерна влажной поймы испытали существенную эоловую и криогенную обработку.
Таким образом, полученные данные о следах древней мерзлоты в позднеледниковых отложениях Онежско-Ладожского региона свидетельствуют о быстром формировании криолитозоны с ПЖЛ и криотурбациями, а затем - о ее последующей быстрой деградации на фоне снижения уровня воды Балтийского ледникового озера и климатических изменений в конце позднеледниковья, а также о высокой скорости субаэральной седиментации в это время.
Установлено, что морфологический метод позволяет на фоне наложенного криогенеза надежно устанавливать генезис отложений - эоловый или водно-осадочный, что подтверждено геологическими наблюдениями. При этом намечается зависимость между интенсивностью палеогеокриологических условий (по макроскопическим данным) с одной стороны и степенью разрушения песчинок, а также количестве макроскопических признаков криогенеза - с другой.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
