Лессы

Геоморфологический метод широко применяется при расчленении  толщ в Средней Азии (Ю. А. Скворцов, Н. И. Кригер, М. И. Ломонович и др.), в пределах Украины (В. Г. Бондарчук, И. Л. Соколовский и др.), Восточного Предкавказья (Н. И. Лупарев, Н. М. Прохоренко). В основу этого метода положен принцип разновозрастности лёссовых пород, залегающих на разных геоморфологических ступенях. Особенно большой интерес представляет стратиграфическое расчленение лёссовых толщ, залегающих на аллювиальных террасах, возраст которых может быть охарактеризован палеонтологически. М. И. Ломонович (1950) предложил выделять лёссовые комплексы, отличающиеся друг от друга возрастными особенностями, определяемыми количеством ярусов лёсса. Выделение комплексов должно основываться на возрасте подстилающих пород и геоморфологическом положении лёсса.

По такому же принципу Н. И. Кригер (1951) проводил исследования в районе Киргизского хребта. К сожалению, толщи в пределах каждого из выделяемых лёссовых комплексов пока не расчленяются.

Геоморфологический метод расчленения  лёссовых толщ имеет большое практическое значение, но с его помощью невозможно полностью разрешить задачу выделения  возрастных групп лёссовых пород.

Большие потенциальные возможности  таит в себе литологопетрографический метод расчленения лёссовых отложений. Многие исследователи при построении местных стратиграфических схем успешно применяют его в комплексе  с другими методами. Наиболее широко применяется сопоставление слоев по гранулометрическому составу. Вследствие ряда недостатков гранулометрического анализа (которые рассматриваются в главе 6) выделяются только основные разновидности пород: лёссовые глины, лёссовые супеси, лёссовые суглинки и др.

В ряде случаев стратиграфическое  расчленение лёссовых толщ некоторые  исследователи предлагают производить  по отдельным литологическим признакам. Как уже упоминалось, в районах  Средней Азии установлено присутствие  «каменных» лёссов, относимых к верхам неогена (возможно, к эоплейстоцену) или к нижнечетвертичным слоям (плейстоцену). Признаками «каменных» лёссов являются, по М. П. Лысенко (1955), желтовато-серый и палевый цвет и высокая прочность. Сопротивление сжатию кубиков, вырезанных из монолита такого лёсса естественной влажности, достигает 35 кг/см². Они макропористы и размокают в воде, распадаясь на тонкие агрегаты в течение 30—50 сек. М. П. Лысенко считает, что «каменные» лёссы могут служить в качестве стратиграфического признака нижнечетвертичных отложений. Н. И. Кригер и М. Р. Москалев (1953г) предлагают выделять отдельные горизонты по числу макропор на площади 1 см².

К. А. Баранов (1953) считает, что для  расчленения лёссовых толщ маркирующим  горизонтом может служить горизонт известковых конкреций. Так, в лёссах Днепропетровска и Харькова в качестве маркирующего он выделяет горизонт «погремушей».

В. П. Ананьев (1954) на основании изучения минералогического состава лёсса  левобережья Нижнего Днепра установил  для различных горизонтов следующие  минералы-коррелятивы:

1) современная почва— монтмориллонит, андалузит, коллофанит, эгирин;

2) третий ярус лёсса — ассоциация  гидрослюда — кварц, к низам  яруса — гидрослюда — ферригаллуазит, а также бронзит, мусковит, хлорит;

3) третья ископаемая почва —  монтмориллонит, гипс, шпинель;

4) второй ярус лёсса — ассоциации  моитмориллонит — кварц, гидрослюда  — кварц, монтмориллонит —  каолинит, магнетит, энстатит, гипс, топаз;

5) вторая ископаемая почва —  монтмориллонит, силлиманит, гипс;

6) первый ярус лёсса — ассоциации монтмориллонит — гидрослюда, гидрослюда — кварц;

7) первая ископаемая почва —  монтмориллонит, шпинель.

Противоположные взгляды были высказаны  М. Г. Дядченко на совещании по лёссовым породам УССР. Она утверждала что  в лёссовой толще состав крупных  фракций по вертикали не изменяется. М. Г. Дядченко приходит к выводу о том, что на основании одних лишь данных минералогического анализа нельзя расчленять лёссовые отложения. Но она исследовала лишь крупные фракции, что на современной стадии развития наших представлений о лёссовых породах является недостаточным. Кроме того, широкие выводы нельзя делать на сравнительно небольшом числе образцов.

данные минералогического анализа  несомненно являются важным критерием  при расчленении лёссовых отложений  на отдельные горизонты. Так как материал при накоплении лёссовых толщ поступал из более или менее постоянных минералогических провинций, то стратиграфическая роль первичных минералов сравнительно невелика. В этом случае большее значение имеют вторичныё минералы.

Особый интерес представляет изучение распределения коллоидно-дисперсных минералов, а также таких образований как карбонаты, гипс, лимонит и др.

Наряду с гранулометрическим составом, макропористостью и минералогическим составом пород следует учитывать  петрографические характеристики пород: 1) тип структуры; 2) степень агрегированности; 3) тип макропор; 4) содержание коллоидных фракций; 5) содержание адсорбированной влаги в сухих образцах, характеризующее состав и количество коллоидно-дисперсных минералов; 6) текстурные особенности; 7) типы карбонатов; 8) цвет пород.

Кроме того, для расчленения лёссовых толщ можно применять метод меченых  атомов. Автором было установлено, что  разные типы лёссовых пород обладают различной способностью к поглощению изотопа кальция из растворов, что может быть ‘ использовано в качестве вспомогательного признака.

Спектральный анализ показал также  присутствие в составе лёссовых пород ряда редкоземельных элементов, в том числе тория. Не исключена  возможность, что в лёссовых породах  находятся и некоторые типы радиоактивных изотопов, что также может служить одним из признаков для расчленения, толщ.

Широкое применение литолого-петрографического  метода — один из прогрессивных  путей дальнейшего развития стратиграфии лёссовых толщ, в значительной степени являющихся «немыми» (не содержащими органических остатков).

Палеоклиматический метод применяется  в качестве вспомогательного при  выявлении главных этапов формирования четвертичных отложений. Примером его  применения может служить расчленение  лёссовых толщ Таджикистана, разработанное И. И. Трофимовым (1953), считавшим, что в раннечетвертичную эпоху климат не достиг достаточной аридности, поэтому отложения лёсса были незначительны. В среднечетвертичное время благодаря высокой аридности климата произошло максимальное накопление лёсса. Позднечетвертичная эпоха характеризовалась в первой половине аридным климатом, а во второй — после отступания ледников — более теплым и влажным. Лёссы накапливались в первой половине этого периода, после чего лёссообразование фактически прекратилось.

А. Н. Вознесенский (1946) сделал попытку  увязать три комплекса четвертичных отложений Украины с кривой изменения  солнечной радиации Миланковича. Он дал абсолютную геохронологию четвертичных отложений территории УССР.

для стратиграфического расчленения лёссовых толщ большое значение имеет вопрос восстановления в пределах лёссовых районов палеоклиматических условий на протяжении плейстоцена. Выявление закономерности чередования засушливых и холодных эпох с влажными и теплыми может способствовать правильному делению четвертичной системы на отделы и ярусы. Большое значение в связи с этим имеют работы Д. И. Москвитина (19542,3), который, пользуясь палеопедологическим методом, анализом флоры и фауны и разработанным им методом исследования следов, оставляемых в грунтах в результате действия постоянной мерзлоты, дал обоснованную схему стратиграфического деления четвертичной системы на территории СССР, в основе которой лежит вышеупомянутое чередование холодных и теплых эпох.

Тектонический метод находит широкое применение при расчленении лёссовой толщи в предгорных и горных районах, где более четко выявляются этапы тектогенеза. Так, при. расчленении лёссовых отложений Заилийского Алатау М. И. Ломонович (1953) выделил три отдела, обосновывая их этапами тектогенеза и трехкратным оледенением.

В. М. Синицын (1947), выделяя четыре этапа  четвертичной истории Таримской  впадины, в значительной степени  использовал тектонические особенности  формирования района. Тектонические  особенности положили в основу стратиграфических схем расчленения четвертичных толщ в лёссовых районах также Н. П. Костенко,С. В. Эпштейн, Н. П. Васильковский и др.

Кроме перечисленных методов стратиграфического расчленения лёссовых толщ, большую  пользу могло бы принести использование  инженерно-геологических показателей. Примером их применения являются работы И. Л. Соколовского (1956), детально изучающего изменение физических и механических свойств украинских лёссов по вертикали. При корреляции отложений вспомогательными характеристиками могут служить такие показатели, как величина просадочности, пористость, показатель K_d и др.

В заключение отметим, что расчленение  лёссовых толщ в Северной Америке  строится главным образом на литологической основе, изучении моллюсков и последовательности залегания погребенных ночи.

2.2 СТРАТИГРАФИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПО РАЙОНАМ РОССИИ

Единая схема стратиграфического расчленения лёссовых толщ отсутствует. Больше того, нет общепризнанных схем даже для отдельных районов. На ряде значительных по площади участков стратиграфия лёссового покрова совсем не разработана. В лучшем положении находятся лёссовые толщи районов оледенения (Северная Украина, центр Европейской части РСФСР), где возможна их увязка с моренами.

Наиболее обоснованной для этих районов является схема А. И. Москвитина (1954), расчленившего четвертичную систему на четыре отдела. Им выделены:

1) в эоплейстоцене два межледниковых и два ледниковых яруса — окский и верхнеминдельский, которым соответствуют сульский и тилигульский слои лёсса;

2) в мезоплейстоцене два межледниковых и два ледниковых яруса — днепровский и московский, к которым относятся слои орельского лёсса и развитой на нем почвы, а также горизонт маломощных лёссовидных суглинков;

3) в неоплейстоцене два межледниковых  и два ледниковых яруса —  калининский и осташковский; им соответствуют удайский и бугский горизонты лёсса;

4) современный без подразделений.

Наибольшее количество стратиграфических  схем было разработано для районов  Украины. Впервые расчленил лёссовые толщи Черниговской и Полтавской губерний П. Я. Армашевский (1883). Пользуясь наличием морены, он выделил три яруса, отнеся к нижнему известковистые суглинки, к среднему — валунные отложения, к верхнему — лёсс. После этого было составлено много схем, б6льшая часть которых была построена на палеопедологической основе. В настоящее время большим распространением пользуются стратиграфические схемы П. К. Замория и В. Г. Бондарчука.

П. К. Заморий (1955), основываясь на палеопедостратиграфии, выделяет в четвертичной системе три отдела:

I. Нижний, соответствующий лихвинскому оледенению. К нему относятся пятый и шестой ярусы лёссовых пород в районах развития шестиярусной серии лёссовых отложений, четвертый и пятый ярусы и в районах развития пятиярусной серии и третий ярус в районах развития трехъярусной серии, а также миндельская ископаемая почва.

II. Средний, в который входит  днепровская морена, третий и  четвертый ярусы в районах  развития шестиярусной лёссовой  серии, Третий ярус в районах  развития пятиярусной серии и  второй ярус в областях развития  трехъярусной и двухъярусной толщ, а также миндельрисская ископаемая почва.

III. Верхний, к которому принадлежит  первый ярус лёсса и рисс-вюрмская  ископаемая почва.

В. Г. Бондарчук (1955) разработал схему, в основу которой положил только одну ледниковую эпоху; им выделяются днепровская, припять-окская и полесско-валдайская стадии. Лёссовые породы вместе с ископаемыми почвами он объединяет в ярусы, каждый из которых синхроничен соответствующим стадиям оледенения. Выделенные ярусы приурочены к определенным элементам рельефа.

На чисто палеопедологической  основе построены стратиграфические  схемы В. И. Крокоса (1933) и Н. И. Дмитриева (1937). В. И. Крокос выделил бугский, удайский, днепровский, орельский, тилигульский и сульский ярусы лёсса, разделенные  пятью ископаемыми почвами, соответствующими межледниковым эпохам, а Н. И. Дмитриев — бугский, удайский, Днепровский, тугульский и сульский ярусы.

Таким образом, существующие схемы  основаны на различных исходных положениях. По ним трудно определить возраст  слоев лёссовых пород в каждом конкретном случае. С другой стороны, применяя разные схемы, одному и тому же слою можно приписать различный возраст. В таких условиях корреляция отложений становится весьма затруднительной. Следовательно, задачу стратиграфического расчленения лёссовых толщ Украины пока нельзя считать решенной.

Стратиграфия лёссовых пород, слагающих  равнины юга Европейской части  РСФСР, разрабатывалась Г. И. Поповым (1947), Г. Н. Родзянко (1947), М. М. Жуковым (1935), Г. Ф. Мирчинком (1936), Е. В. Милановским  (1930), П. А. Православлевым (1932) и др.

М. М. Жуков (1935), используя полеогеографические  построения и параллелизуя Лёссовые отложения Ергеней с четвертичными  осадками низового Поволжья, выделил  лёссовые породы ательские (континентальный горизонт хазарского яруса) и хвалынские. Первые занимают водоразделы и их склоны вплоть до верхних надпойменных террас, а вторые. — склоны водоразделов и спускаются на нижние надпойменные террасы. М. М. Жуков указывает, что ательские и хвалынские лёссовые породы различить невозможно ни микроскопически, ни минералогически, ни по механическим свойствам; они отличаются лишь по геоморфологическим и до некоторой степени по гранулометрическим признакам.