Г. В. Холмовой, Воронежский государственный университет
Исходя из большинства существующих определений, в качестве геологической формации, или геоформации, мы понимаем крупную и характерную парагенетическую ассоциацию горных пород, являющуюся системой геологических образований на региональном уровне организации вещества и принадлежащую единому геоисторическому этапу.
Ранее мы выделяли и кратко характеризовали четыре типа новейших континентальных формаций, которые или в явном виде, или через слагающие их генетические типы отложений картируются в условиях равнин Северного полушария: ледниковая, субаэральная, аллювиальная и лимническая [1; 2]. Очень выразительны эти формации в Центрально-Черноземном (Воронежском) георегионе, где были предложены эталоны этих формаций, или конкретные геологические формации.
Каждая из формаций, кроме генезиса, имеет характерный для нее литологический состав с одним или двумя ведущими типами пород: ледниковая формация – это морена, субаэральная – лессовидные суглинки и почвы, аллювиальная – пески и глины. Далее для каждой из формаций свойственен определенный и вполне закономерный порядок напластования, обычно отчетливые формационные ограничения, мощности, измеряемые десятками метров, удобные для картирования. Их взаимоотношение характеризуется также взаимопроникновением, частичным или полным перекрытием.
Специфической особенностью новейших формаций и их отличием от древних является более сложное строение и высокая изменчивость по латерали, более сложные условия залегания и зависимость от рельефа, высокая степень сохранности первичного строения и вещественного состава.
То есть формации имеют собственный качественный набор признаков и свойств, не сводящийся к сумме признаков слагающих их генетических типов.
Ледниковая формация как формационный тип представляет собой региональную совокупность всех ледниковых и водно-ледниковых образований, т. е. включает четыре генетических типа отложений, развитых в данном регионе, – ледниковый, флювиогляциальный, лимногляциальный и в некоторых регионах мариногляциальный. Последние образуют гляциоседиментационные комплексы [3], слагающие ледниковую формацию и являющиеся объектами геологического картирования в виде стратогенов и горизонтов региональной стратиграфической шкалы.
Следует заметить, что приписываемое в отечественной геологической историографии авторство «ледниковой формации» А. Пенку [4] вряд ли оправдано, т. к. используемое в его работе “Geschiebeformation” должно переводиться точнее как «валунная формация». Нам не удалось обнаружить публикаций с «ледниковой формацией» более ранних, чем в работе Д. Н. Соболева [5].
Примером и даже эталоном конкретной ледниковой формации может служить ледниковая формация Донского языка, древнейшая из известных формаций и четко очерченная контуром Донской ледниковой лопасти. Она имеет одноактное формирование в течение одной ледниковой эпохи, получившей наименование донской. Южный край ледниковой лопасти в общих чертах зависит от рельефа подошвы и имеет неправильное фестончатое очертание. По залеганию водно-ледниковых отложений над и под мореной, а также по периферии языка можно говорить о признаках симметрии в строении формации.
Установлено, что в пределах языка ледник наступал тремя секторами и в три этапа, а дегляциация происходила путем поэтапного омертвления и таяния пяти краевых сегментовидных полос, разделенных грядами внутренних конечных морен [6; 7]. Таким образом, в пределах Донской лопасти насчитывается восемь стадий формирования ледниковых отложений, которые мы предлагаем учитывать при геологическом картировании вместо до сих пор применяемых трех стадий: наступания, максимума оледенения и отступания ледника.
К тому же, поскольку ледник был изотермическим, стадии наступания представлены не только подморенными водно-ледниковыми образованиями, но и достаточно мощной «серой мореной», сохранившейся в понижениях доледниковой поверхности. Трехъярусное строение морены («серая», «бурая» и «красная морена») как отражение процессов седиментации при наступании, дегляциации и поверхностном таянии ледника является характерным признаком ледниковой формации Донского языка.
Для нее характерно также относительно слабое развитие гляциодинамических явлений и невыразительность аккумулятивных форм, слабая валунность и высокая глинистость морены.
В морфологическом плане моренный покров имеет выдержанное, почти сплошное залегание в пределах Окско-Донской низменности и прерывистое распространение на территории Среднерусской, Калачской и Приволжской возвышенностей. Мощность ее в пределах Окско-Донской низменности колеблется от 5–10 до 40–80 м, на возвышенностях – от 2–5 до 30–40 м в переуглублениях.
Значительно большее литологическое разнообразие характеризует водно-ледниковые отложения, среди которых мы выделяли 12 морфогенетических разновидностей: 1) гляциоаллювий внутриледникового потока fa; 2) межсекторальные грядовые образования fms; 3) образования наледниковых потоков fn; 4) долинные зандры fzd; 5) отложения подпрудных и полуподпрудных водоемов lgp; 6) выполнения флювиогляциальных рытвин fr; 7) озерные выполнения гляцигенных рытвин lgr; 8) дельтово-зандровые образования fdz; 9) отложения камовых террас fkt; 10) отложения камовых холмов fk; 11) локальные выполнения ледниковых трещин; 12) локальные выполнения ледниковых полостей [8].
Первые два типа отложений образуют грандиозные гряды, получившие название Воронежской и Суренской, которым нет аналогов на Европейском континенте. Но наиболее распространены долинные зандры, принадлежащие разновозрастным генерациям, соответствующим последовательным стадиям дегляциации. При этом выделяются латеральные ряды синхронных образований, сменяющих друг друга: наледниковые зандры – долинные зандры – дельтово-зандровые образования – отложения подпрудных бассейнов.
Все эти разновидности имеют характерные литологические и морфологические признаки, что позволяет их картировать в качестве стратогенов при среднемасштабной и детальной геологической съемке четвертичных отложений.
Возраст донского горизонта, по термолюминесцентным определениям А. И. Шлюкова [9; 10], не менее 490 ± 60 тыс. лет по разрезу Семилуки, 450–490 тыс. лет по разрезу Стрелица. Подстилающие морену пески ильинского горизонта имеют возраст 570 ± 130 тыс. лет, что позволяет отнести донской горизонт к 14 кислородно-изотопной стадии.
Другими конкретными ледниковыми формациями со своими особенностями могут быть ледниковая формация Днепровского языка, располагающаяся западнее, ледниковая формация Центрального региона, ледниковая формация Прибалтики и т. д.
Субаэральная, или лессово-почвенная, формация охватывает полигенетический комплекс существенно глинистых (алеврито-пелитовых) отложений неогенового и четвертичного возраста, залегающих в виде покрова на водораздельных пространствах и склонах. Хотя в их образовании принимали участие элювиальные, делювиальные и солифлюкционные процессы, ведущим фактором генезиса является эоловый – транспортировка, дифференциация и осаждение вещества в воздушной среде атмосферы и диагенез в субаэральной обстановке.
Как субаэральная (subaeriennes formation) формация была впервые выделена М. Е. Реневье [11] и с тех пор существует под этим названием или в различных модификациях, из которых наиболее употребительной является «лессово-почвенная формация».
В строении слагающих формацию лессовых и почвенных горизонтов, отражающих ритмику климатических изменений, наблюдается направленная цикличность, проявленная во всех литологических параметрах. Она прослеживается как снизу вверх по разрезу, так и на склонах от более высоких гипсометрических уровней к низким.
Основными признаками субаэральной формации являются: 1) плащеобразное залегание и выдержанность на большой территории; 2) очень однородный состав с высоким содержанием алевритовой фракции и недоуплотненность; 3) ритмичность и относительная непрерывность напластования.
В отличие от других континентальных формаций ареал субаэральной формации не очень отчетлив, т. к. границы условны. Через делювий и пролювий она контактирует с аллювиальной формацией, через водно-ледниковые отложения или непосредственно – с ледниковой формацией.
Примером конкретной субаэральной формации является субаэральная формация Центрально-Черноземного региона, которая может быть подразделена на субформацию Среднерусской возвышенности и субформацию Окско-Донской низменности. Она характеризуется следующими особенностями: 1) предельно широким возрастным диапазоном (неоген и квартер в полном объеме); 2) залеганием более молодых склоновых генераций на более низких уровнях с максимальной мощностью и полнотой разреза в средней части склона; 3) высокой степенью выраженности ископаемых почв; 4) относительно высокой глинистостью всех горизонтов.
При этом глинистость нарастает книзу на водоразделах и к верхней части разрезов на склонах.
Мощности формации колеблются в значительном диапазоне – от 2 до 20 м с общей тенденцией нарастания к югу за счет типичных лессов.
Субаэральные формации имеют самостоятельную стратификацию и собственные закономерности размещения полезных ископаемых.
Стратиграфическое расчленение субаэральных формаций Восточно-Европейской равнины традиционно производилось в двух научных школах – на Украине (Сектор географии НАНУ) и в Москве (Институт географии РАН). Разработанная А. А. Величко с соавторами стратиграфическая схема лессово-почвенной формации вошла составной частью в региональную стратиграфическую схему квартера [12].
Тем не менее древнейшая, неогеновая часть формации остается наименее изученной. На Среднерусской возвышенности по аналогии с Украиной мы выделяли четыре толщи, или элементарные формации: 1) миоценовые «пестрые глины», содержащие до семи почвенных горизонтов; 2) нижнесреднеплиоценовые кирпично-красные глины с двумя почвами и корой выветривания в кровле; 3) верхнеплиоценовые красно-бурые глины с тремя почвами и 4) эоплейстоценовые красновато-бурые суглинки с двумя почвами [13]. В рельефе миоценовые «пестрые глины» залегают не ниже 9-й террасы Среднерусской возвышенности и кровли терновской серии Окско-Донской низменности, нижнесреднеплиоценовые глины – не ниже 7-й террасы и усманской серии соответственно, а красно- и красновато-бурые глины верхнего плиоцена и эоплейстоцена – в наиболее широком интервале высот, перекрывая все неогеновые террасы и образуя наиболее мощные накопления в верхней части 6-й террасы, или кривоборского комплекса.