Ледниковая геология Кольского полуострова (Поздний неоплейстоцен) Семенова Людмила Риммовна

Содержание к диссертации

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. Развитие представлений о формировании ледниковых

образований Кольского полуострова 12

1.1 .Изучение ледниковых образований с конца XIX до середины

XX века 12

1.2. Изучение ледниковых образований со второй половины XX века.. 16

1. Сценарии последнего оледенения 17

2. Изучение образований Скандинавского покровного ледника....25

3. Изучение Понойского покровного ледника 31

4. Изучение горных оледенений 33

5. Вопросы литологии и механизма формирования отложений

ледникового ряда 35

ГЛАВА 2. Геолого-геоморфологическая характеристика 39

ГЛАВА 3. Подходы и методы исследований 47

ГЛАВА 4. Ледниковая геология Кольского полуострова 57

4.1. Стратиграфия ледниковых образований , „57

4.1Л .Московский горизонт 61

2. Микулинский горизонт 63

3. Подпорожский горизонт 64

4. Ленинградский горизонт 73

5. Осташковский горизонт 75

6. Верхнее звено-голоцен 88

7. Голоцен 89

8. Типы поздненеоплейстоценовых ледников 89

9. Фации ледниковых образований Кольского полуострова 90

1. Ледниковые образования 91

2. Флювиогляциальные отложения 95

3. Озёрно-ледниковые отложения 95

4. Ледниково-морские отложения 96

4.4. Ледниковые формы рельефа Кольского полуострова 98

5. Ледниковые формы рельефа покровных ледников 98

6. Флювиогляциальные формы рельефа покровных ледников 101

^ 4.4.3. Озёрно-ледниковые формы рельефа покровных ледников 103

4.4.4.Ледниково-морские формы рельефа покровных ледников 105

4.4.5. Ледниковые формы рельефа горных районов 105

4.5.Динамика и эволюция поздненеоплейстоценового оледенения 105

ГЛАВА 5. Эволюция палеогляциологической обстановки на

северо-западе Кольского полуострова 111

« 5.1.Стационарная фаза оледенения 116

5.2. Регрессивная фаза оледенения, начальная стадия 129

7. Периоды потеплений 129

8. Периоды похолоданий 135

9. Ритмичность начальной стадии регрессивной фазы оледенения.,Л40

5.3. Регрессивная фаза оледенения, окончательная стадия 141

5,3.1.Ареальная дегляциация в районе низких гор „...142

2. Ареальная дегляциация на равнине 146

3. Рассекающая дегляциация 148

5.4. Термический режим ложа покровного ледника 162

1. Стационарная фаза оледенения 162

2. Регрессивная фаза оледенения, начальная стадия 168

3. Регрессивная фаза оледенения, окончательная стадия 174

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 181

ЛИТЕРАТУРА 183

ТЕКСТОВОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ 202

Введение к работе

На Кольском полуострове четвертичные отложения распространены в виде прерывистого чехла, средняя мощность которого около 20 м; только во впадинах она достигает 225 м. В составе четвертичных отложений выделены отложения среднего, верхнего звеньев неоплейстоцена и голоцена.

Географическое положение, климатические условия обусловили в неоплейстоцене неоднократное проникновение на Кольский полуостров Скандинавского покровного ледника. Одновременно, в ледниковые периоды, в восточной части Кольского полуострова формировался Понойский ледниковый щит, а в пределах горных массивов образовывались горные ледники, которые в дальнейшем перекрывались льдами Скандинавского ледника. Необходимо отметить, что в последние десятилетия существование ледников подвергалось сомнению (Н. Г. Чочия, В. Г. Чувардинский), что в некоторых случаях отразилось на методике изучения, картирования и картографирования четвертичных образований и, соответственно, методике поисков полезных ископаемых по ореолам рассеяния.

В результате экзарационных процессов каждое оледенение приводило к почти полному уничтожению следов предыдущего. Поэтому, как по площадному распространению, так и в разрезе преобладают образования ледникового ряда, сформированные в поздневалдайское время (25 - 10 тыс. л. н.). В последние десятилетия в России и, особенно, за рубежом интенсивно развивается ледниковая геология. В её создании и развитии большая роль принадлежит отечественным учёным, в числе которых Л. А Кропоткин, С. А. Яковлев, К. К. Марков, Е. В. Шанцер, Ю. А. Лаврушин, В. Д. Тарноградский и др. Достижения гляциальной геологии позволили решить сложные задачи генетической интерпретации геологических тел ледникового происхождения и последовательности их формирования. На примере северо-западной части Кольского полуострова можно убедиться, что знание фациальных особенностей образований леднико-

вого ряда открывает возможность реконструкции палеогляциологической обстановки: термического режима ледника, относительной скорости продвижения ледовых масс, динамических условий. Выработанный алгоритм реконструкции позволяет воспроизвести обстановки поздненеоплейстоценового оледенения на всей территории его развития.

Палеогляциологические реконструкции последнего оледенения - необходимая часть моделирования климатических флуктуации недавнего геологического прошлого, нацеленного на экологическое прогнозирование. Выяснение особенностей термического режима ледникового ложа позволяет с большей точностью оценивать мощность и объём ледниковых щитов прошлого. Кольский полуостров во время последнего оледенения располагался в пределах краевой части Скандинавского ледника (Рис. 1), в стационарную (максимальную) фазу он смыкался с Новоземельским ледником в 200-250 км к северу от побережья [136].

Обширные оледенения происходили в истории Земли неоднократно, гля-циоэры установлены в начале раннего протерозоя, венде, палеозое и позднем кайнозое. В составе дочетвертичных ледниковых образований наиболее распространены тиллиты. Детальное изучение и истолкование ледниковых явлений конца плейстоцена даёт ключ к пониманию условий формирования как неоплейстоценовых оледенений, следы которых на Кольском полуострове сохранились в виде погребённых образований лишь в значительных понижениях рельефа, так и их древних л итифицированных аналогов.

Полученные результаты работы имеют также значение для рационализации проведения геологической съёмки четвертичных образований и совершенствования методов поисков полезных ископаемых в областях былого оледенения.

Целью работы является систематизация знаний о ледниковых образованиях и воссоздание на основе геолого-геоморфологических исследований особенностей режима последнего оледенения Скандинавии в пределах его Кольского сектора, как модели плейстоценовых оледенений, а также выработка опти-

*

Рис. 1. Последний ледниковый максимум (по А. А. Асееву, В. В. Бердникову, А. А. Величко и др., 1973; О. Г. Эпштейну, Б. Ф. Романюку, В. Н. Гатауллину, 1999)

Условные обозначения: Скандинавский покровный ледник

Шельфовый ледник

Понойский покровный ледник

Направление движение ледника (Скандинавский покровный ледник)

Направление движение ледника (Понойский покровный ледник)

Полигон работ

мальной методики картографирования гляциогенного комплекса отложений. Для этого были поставлены и решались следующие задачи:

классификация ледниковых образований в соответствии с последними достижениями в этой области;

определение наиболее рационального комплекса методов изучения фаци-альных разновидностей образований последнего оледенения;

выявление особенностей геологического строения образований последнего оледенения и определение их фациальной принадлежности;

установление последовательности формирования ледниковых образований, выделение и характеристика этапов последнего оледенения;

определение условий формирования ледниковых образований последнего оледенения;

разработка методики составления палеогляциологических схем.

Защищаемые научные положения:

1. По литологическим и геоморфологическим особенностям ледниковых образований на северо-западе Кольского полуострова выделяются фазы развития последнего оледенения: стационарная и регрессивная, в составе регрессивной фазы - начальная и окончательная стадии.

2. Начальная стадия регрессивной фазы оледенения имела ритмично-направленный характер.

3. Дегляциация во время окончательной стадии регрессивной фазы оледенения в пределах изученного полигона протекала в три этапа. Характер дегля-циации зависел от рельефа ледникового ложа и ориентировки возвышенностей относительно общего направления движения льдов.

4. Во время каждого выделенного этапа развития оледенения ложе ледника имело свою неповторимую картину температурных условий. Она зависела от приуроченности площади к определённой термической зоне, от рельефа территории и неотектонических особенностей.

Фактический материал и личный вклад автора. В основу работы поло* жены материалы, полученные автором в 1985-2001 гг. в процессе среднемас-штабных и крупномасштабных геологических, гидрогеологических и инженерно-геологических съёмок, включавших съёмку четвертичных образований, проводившуюся на Кольском полуострове под руководством и при непосредственном участии автора; при составлении и подготовке к изданию геологических карт четвертичных образований и при составлении сводной легенды карты четвертичных отложений масштаба 1:200 000 Кольской серии листов (Рис. 2).

Личный вклад автора заключается в полевом изучении более 300 разрезов¹ ледниковых образований: описаны текстуры и структуры, выполнен гранулq* метрический анализ (более 400 проб), минералогический анализ (более 150 проб) и микротекстурный анализ (70 образцов). В пределах северо-западной части Кольского полуострова, выбранной в качестве полигона для палеогля-циологических реконструкций, кроме того, определён петрографический состав валунов и гальки (1500 определений), подсчитаны коэффициенты окатанности и неравноосности. При составлении карты четвертичных образований полигона, явившейся основой для построения палеогляциологических схем, автором от-дешифрировано более 700 аэрофотоснимков различных масштабов, а также космоснимки.

В диссертации использованы материалы автора, собранные на Кольском полуострове в период с 1993 г. по 2000 г. в процессе поисковых и разведочных работ на строительные материалы.

При написании диссертации автором были привлечены все фондовые материалы геологических съёмок, проводившихся ранее; опубликованные работы по исследованию ледниковых образований на Кольском полуострове. При этом были систематизированы описания 950 разрезов, включавшие результаты спо-рово-пыльцевого анализа (сотни проб) и диатомового анализа (первые сотни проб), форам иниферового анализа (десятки проб), радиоуглеродного анализа (первые десятки проб), термолюминисцентного анализа (10 проб), палеомаг-

Рис. 2. Схема изученности четвертичных образований автором.

Составление и подготовка к изда нию, м-б 1:1000 000

Геологическое доизучение, составление и подготовка к изданию, м-б

1:200 000

Комплексная гидрогеологическая, инженерно-геологическая съемка

и съемка четвертичных отложений, м-б 1:200 000

Геологическая съемка, м-б 1:50 000

Подготовка к изд-знию геологических карт, м-б 1:50 000

(О

нитного анализа (30 проб), гранулометрического анализа (600 проб), минералогического анализа (сотни проб).

Научная новизна работы. На базе нового материала впервые для Кольского полуострова:

применена к конкретной площади развития оледенения теоретическая модель термозонального распределения ледниковых геологических процессов;

выполнены палеогляциологические реконструкции и восстановлена эволюция обстановки последнего оледенения, охарактеризованы этапы оледенения;

установлены динамические обстановки ледника в связи с термозональностью его ложа;

-установлен ритмично-направленный характер изменения режима ледника в период начальной стадии регрессивной фазы оледенения;

- определены условия образования ребристых морен на северо-западе
Кольского полуострова;

определены условия формирования холмистой основной морены;

разработана методика составления палеогляциологических схем;

выполнена классификация ледниковых образований Кольского полуострова.

Практическая значимость. Полученные новые данные находят применение при составлении и подготовке к изданию среднемасштабных карт четвертичных образований, при поисках месторождений песков и песчано-гравийног^ материала. В частности они явились базовыми в процессе проведения геологосъёмочных работ м-ба 1:200 000 на Аллареченском объекте ОАО «Центрально-Кольская экспедиция»; для подготовки к изданию государственных карт четвертичных отложений м-ба 1:200 000 - листы R-35-ХХІХДХХ (Раякоски), R-36-XXV,XXIV (Приречный). Апробированная методика построения палеогляциологических схем может использоваться для выяснения условий формирования ледниковых образований. Палеогляциологический анализ позволяет более детально стратифицировать ледниковые образования.

_/г

Результаты работ могут быть использованы для выбора рациональных методов и интерпретации результатов поисковых работ на золото, никель, хром, алмазы, редкие металлы, создающих механические и геохимические ореолы рассеивания в четвертичных отложениях.

Апробация и публикации работы. По теме диссертации автором и при участии автора составлены и переданы в издание карты четвертичных образований (входящие в комплект Госгеолкарты-200 и Госгеолкарты-1000): м-ба 1:1000000 - лист R-(35)-37 (2000), лист Q-(35)-37 (2004); м-ба 1:200000 - листы R-36-XXXIII,XXXIV, Q-36-III,IV, R-35-XXIX,XXX, R-36-XXV,XXVI. По теме работы опубликованы 8 статей, три из них - за рубежом.

Кроме того, результаты работ изложены в геологических отчётах Центрально-Кольской экспедиции и отражены на геологических картах четвертичных отложений, составленных автором и при участии автора по результатам:

- крупномасштабных съёмок восточного блока Имандра-Варзугской
структурной зоны и её обрамления (1988 г), обрамления Хибин (1989 г), меж
дуречья Оленица-Варзуга (1991);

- среднемасштабного геологического доизучения площадей Мончегорского (2000 г.) и Аллареченско-Солозёрского (2002 г.) объектов;

- среднемасштабной комплексной гидрогеологической, инженерно-
геологической съёмки с геологической съёмкой четвертичных отложений, лис
ты R&IX,XX и R-36-XXV,XXVI (1999 г.);

-в объяснительной записке к геологической карте м-ба 1:50000 Хибинской группы листов (1994);

- в Сводной легенде четвертичных отложений Кольской серии листов Гос
геолкарты-200 (1994) и в отчёте по составлению Сводной легенды Кольской се
рии (1994).

Методика составления палеогляциологических схем доложена на 32-ом Международном Геологическом Конгрессе (Флоренция, 2004 г.).