Аллювиальные почвы курсовая работа

Томск 2013

Список использованной литературы………………………………………………………….9

Введение

Особое место занимают поймы, которые среди структурных частей зрелых речных долин (русло, пойма, надпойменные террасы, коренной склон) являются самыми молодыми и самыми уязвимыми участками суши, где в современный период происходят сложные процессы становления и развития многих компонентов ландшафта, в том числе почв и почвенного покрова. Они отличаются большой динамичностью протекающих здесь естественных и антропогенных процессов, сложной биоценотической структурой и благоприятными условиями для интенсивного развития фито-, зоо- и микробоценозов и по запасам биомассы превосходят черноземные степи. Высокая продуктивность пойменных почв и ландшафтов в целом предопределяет огромное экологическое и хозяйственное значение пойм Среднерусского Черноземья. Это обусловлено повышенным увлажнением лесостепных и степных пойменных ландшафтов по сравнению с водораздельными, более благоприятными микроклиматическими условиями и высокой продуктивностью почв.

Аллювиальные почвы

Аллювиальный процесс — это накопление речного аллювия в результате оседания на поверх­ности пойменных почв твердых частиц из паводковых вод. В ре­зультате аллювиального процесса на поверхности поймы идет еже­годное отложение аллювия, немедленно вовлекаемого в почвообра­зование. Поэтому аллювиальные почвы постоянно растут вверх, получая систематически новые порции почвообразующей породы.

Важно подчеркнуть, что непременным фактором аллювиального почвообразования являются грунтовые воды.

Во всякой развитой пойме можно различить три существенные части: прирусловая приподнятая часть или прирусловый вал, центральная наиболее выровненная часть поймы и притеррасное понижение. Ширина прирусловой поймы обычно небольшая, составляющая у малых рек 20—50 м, но у крупных рек может достигать нескольких километров. Центральная пойма имеет, как правило, наибольшую ширину, достигая иногда не­скольких десятков километров. Поскольку русло реки постоянно меандрирует, то части поймы могут во времени и пространстве меняться местами, что приводит к большой неоднородности и слоистости аллювиальных отложений, чередованию по вертикали песков и глин.

При разливе реки в половодье наибольшая скорость потока создается в прирусловой части поймы. Соответственно в прирусловье откладывается наиболее грубый галечниково-песчаный аллювий. В центральной части поймы аллювий более тонкий, пылевато-суглинистый. В притеррасном же понижении, обычно занятом болотом с высокостебельной растительностью, скорость потока минимальная, и здесь откладывается наиболее тонкий глинистый органоминеральный аллювий.

В период межени грунтовые воды, дренируемые рекой и выклинивающиеся в пойму с коренного берега, в прирусловье опускаются относительно глубоко и не влияют на почвообразование. В центральной пойме они находятся неглубоко и захватывают своим влиянием нижнюю часть профиля, обусловливая развитие типичного гидроморфно-аккумулятивного почвообразования, а в притеррасье происходит выклинивание идущего с водораздела грунтового потока и вода стоит на поверхности, вызывая заболачивание.

Пойма является геохимическим барьером для многих веществ, приносимых грунтовыми водами с водораздельных пространств: из гумусовых вод здесь выпадают органические вещества и кремнезем, из железистых — оксиды железа и марганца, из гидрокар­бонатных — известь и гипс, из соленых — гипс, сульфат и хлорид натрия.

В верхнем течении реки аллювий наиболее грубый, песчаный. Грунтовые воды здесь свободно дренируются руслом реки. В среднем течении река в межень дренирует грунтовые воды, а в половодье подпирает их. В нижнем течении грунтовые воды часто не имеют оттока и не дренируются рекой, а подпираются ею. Поэтому постепенно вниз по течению условия дренажа в пойме ухудшаются, замедляется скорость потока и возрастает минерализация речных и грунтовых вод, растет тенденция к заболачиванию и засолению.

Особую роль в речных долинах играют дельтовые области, имеющие огромную площадь. Вследствие естественного раз­вития дельтово-аллювиального процесса, накопления в дельтах огромных масс аллювия дельты постоянно мигрируют, смещаясь в сторону на десятки и сотни километров.

Для аллювиального почвообразования в поймах и дельтах рек характерен ряд экологических особенностей, связанных с общей биогеохимией этих специфических ландшафтов суши, среди которых необходимо отметить следующие: — формирование аккумулятивной, наносной, переотложенной коры выветривания за счет подвижных продуктов выветривания и почвообразования, поступающих со всей площади водосбора в пойму реки в виде механических и химических осадков как из полых вод при паводках, так и из выклинивающихся в пойме грунтовых вод;

— накопительный, аккумулятивный баланс почвообразования: с речным аллювием и из грунтовых вод в пойму поступают и ак­кумулируются в аллювиальных почвах глинистые минералы, гумус, СаС03, соединения Р, К, N, Fe, Мп, микроэлементов, в соответ­ствующей геохимической обстановке водорастворимые соли;

поемный амфибиальный водный режим при периодическом затоплении поверхности и постоянном участии грунтовых вод в почвообразовании;

уравновешенный тепловой режим благодаря высокой обводненности: в жарких аридных районах в поймах прохладнее, а в холодных северных районах в поймах теплее, чем на окружающей территории;

постоянное омолаживание почвы в результате систематического вовлечения в почвообразование новых порций свежеотложенного аллювия, сопровождаемое ростом почвы вверх;

развитие почвообразования одновременно с осадконакоплением и формированием материнской породы;

гидроморфизм почвообразования при проточном водном режиме в прирусловье и центральной пойме;

преобладание окислительной обстановки в основной части поймы вследствие насыщенности паводковых вод кислородом и по­ступления окисленных соединений с наилком;

высокая биогенность среды на фоне высокой обеспеченности биофильными элементами при постоянном пополнении их запаса; согласно Г. В. Добровольскому, поймы и дельты рек — это области наибольшей плотности жизни, включая флору и фауну.

Соответственно отмеченным экологическим особенностям и прежде всего высокой обеспеченности водой и элементами минерального питания почвенный покров пойм и дельт обладает высоким потенциальным плодородием. В природных условиях в поймах рек развиваются высокопродуктивные травяные луга, иногда сменяемые пойменными (тугайными) лесами. Однако в разных частях поймы природная растительность различна: в прирусловье это обедненные ксерофильные, часто псаммофитовые луга и кустарники (ивняки); центральная пойма — это наиболее продуктивные заливные луга; в притеррасье формируются осоково-тростниковые, черноольховые и другие низинные болота.

Почвенный покров речных пойм очень пестрый, сложный, мозаичный в связи с постоянным меандрированием речного русла и миграцией различных частей поймы. Отсюда широкое распространение полициклических, погребенных почв. Разнообразие вносится и разнокачественностью речного аллювия в поймах разных рек, его разным возрастом.

Среди большой группы аллювиальных почв в современной систематике различаются следующие типы: I подгруппа типов — аллювиальные дерновые почвы

Тип 1 — аллювиальные дерновые кислые (слоистые примитивные, слоистые, типичные, оподзоленные)

Тип 2 — аллювиальные дерновые насыщенные (слоистые примитивные, слоистые, типичные, остепняющиеся)

Тип 3 — аллювиальные дерновые карбонатные (опустынивающиеся) подгруппа типов — аллювиальные луговые почвы.

Тип 4 — аллювиальные луговые кислые.

Тип 5 — аллювиальные луговые насыщенные.

Тип 6 — аллювиальные луговые карбонатные.

Тип 7 — аллювиальные лугово-болотные.

подгруппа типов — аллювиальные болотные почвы:

Тип 8 аллювиальные иловато-перегнойно-глеевые.

Тип 9 — аллювиальные иловато-торфяные.

Аллювиальные дерновые почвы — это почвы прирусловой пой­мы, преимущественно песчаные, слоистые, слабо переработанные почвенной фауной и корневыми системами растений. Отсюда их старое название «пойменные слоистые» почвы. В типичном выра­жении они имеют профиль А-С со слаборазвитым гумусовым го­ризонтом, содержащим 1—3% гумуса. В меженный период они имеют лишь атмосферное водное питание при глубоких грунтовых водах. Эти почвы могут быть кислыми, насыщенными или карбонатными в зависимости прежде всего от зонального положения и степени промывания атмосферными осадками. В связи с песчаным составом и низкой гумусированностью они имеют невысокую емкость катионного обмена (10—15 мг-экв/100 г) и низкую буферность. Это наименее развитые и наименее плодородные почвы поймы.

Аллювиальные луговые почвы формируются в центральной пойме при атмосферно-грунтовом водном питании в меженный период. Высокопродуктивная разнотравно-злаковая луговая растительность развивает на этих почвах мощную корневую систему, охватывающую большой слой почвы и интенсивно оструктуривающую почвенную массу, что вместе с растрескивающимся пылевато-суглинистым ежегодным наилком дает высокую структурность почвы в целом. Отсюда их старое название «пойменные зернистые» почвы.

В нижней части профиля в зоне влияния капиллярной каймы грунтовых вод почвы всегда глееватые. Они часто конкреционны: содержат железисто-марганцовые или карбонатные конкреции, иногда те и другие вместе; железистые конкреции преобладают в типе кислых почв, а карбонатные — в насыщенных и карбонатных почвах.

Аллювиальные луговые почвы исключительно плодородны, причем их плодородие постоянно воспроизводится в аллювиальном и гидроморфном процессах. Они имеют оптимальную структуру и оптимальный для травянистых растений водный режим.

Аллювиальные болотные почвы — это почвы притеррасных либо старичных понижений. Почвы всегда сильно заилены, что отражено в их типовой номенклатуре. Профиль почв типичен для болотных: А (Т) -G. Пойменные болота относятся к низинному эутрофному типу. Они богаты азотом, фосфором, другими элементами минерального питания растений. Почвы постоянно подтоплены выклинивающимися здесь грунтовыми водами.

Источник

Современные аллювиальные отложения

Возникновение аллювиальных отложений в действующем русле реки. Анализ руслового и старичного аллювия. Сущность плесов и перекатов. Методы стратиграфического расчленения четвертичной толщи. Применение палеонтологических способов для стратиграфии квартера.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1. АЛЛЮВИАЛЬНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ

1.1 Образование аллювия

1.2 Плесы и перекаты

1.3 Русловой и старичный аллювий

1.4 Современные аллювиальные отложения

2. ГЕОХРОНОЛОГИЯ ЧЕТВЕРТИЧНОГО ПЕРИОДА

2.1 Методы стратиграфического расчленения четвертичной толщи

2.2 Палеонтологические методы

2.3 Палеомагнитный и изотопно-кислородный методы

2.4 Методы абсолютной геохронологии

1. АЛЛЮВИАЛЬНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ

1.1 Образование аллювия

Переносимый ручьями и реками разрушенный материал горных пород подвергается довольно сложной переработке. Часть его выносится реками в морские и озерные водоемы, часть же задерживается в пределах самой долины, откладываясь на ее дне в виде аллювия.

Аллювий— это отложения, образуемые водами, текущими вдоль ложбины стока постоянно или временно и откладываемые на дне этой ложбины.

Дно долины на зрелой стадии ее развития не целиком занято руслом потока. Наоборот, в достаточно широких и хорошо разработанных долинах русло составляет лишь ничтожную часть ширины дна долины. Остальная его часть представляет собой пойму, называемую иначе еще пойменной, луговой или заливной террасой. Это более или менее плоская поверхность, целиком или частично заливаемая речными водами во время половодий и возвышающаяся над руслом на различную высоту.

Аллювиальные отложения не только образуются в действующем русле реки, но и почти нацело слагают пойму. Это понятно, если вспомнить, что все дно долины выработано руслом реки, излучины которого, меняя свою форму и положение,’ постепенно подмыли и раздвинули склоны долины. В пределах поймы следы миграции русла ярко выражены в виде расположенных по ее поверхности озер — стариц, отдельных меандр.

Аллювий, откладывающийся в русле реки, получил название руслового аллювия. В медленно текущих реках (равнинных) он состоит из чистых песков («речники»), хорошо промытых от глинистых и пылеватых частиц. Более грубый гравелистый или галечниковый материал играет в строении такого аллювия подчиненную роль. Там, где берега долины сложены породами, содержащими этот материал (валунные ледниковые суглинки и др.), последний может попасть в русло потока в результате подмыва берега при боковой эрозии и будет окатан и переотложен потоком. Одновременно с разрушительной работой водный поток осуществляет и созидательную работу, отлагая на дне долины начесы. Эти отложения рек и ручьев получили название аллювия.

В целом все процессы, связанные с геологической деятельностью рек, в значительной степени определяются скоростью потока. Некоторая оптимальная скорость течения соответствует переносу обломочной частицы определенного размера, с увеличением скорости происходит эрозия русла, с уменьшением скорости — отложение осадка, седиментация.

Различается аллювий горных и равнинных рек. Для первого характерны: грубообломочный материал с преобладанием галечника, полимиктовый состав с очень непостоянным соотношением основных породообразующих компонентов, слабая сортировка материала, отсутствие четкой слоистости. Для А. равнинных рек характерны: значительно более однородный минер. сост., вплоть до олигомиктового, когда размываются осад. п., крупная косая слоистость, сменяющаяся в верхних горизонтах мелкой косой. В долинах рек вниз по течению крупность материала уменьшается и повышается степень сортировки песчаных осадков; одновременно может ухудшаться сортировка алевритовых и тонкопесчаных осадков, выпадающих из взвеси. Различают три основные фации А.: русловую пойменную и старичную. Русловым А. образованы отмети острова и косы. Они сложены хорошо промытым ритмично сортированным песчаным материалом с крупной косой слоистостью; в меженное время обычно перекрываются более тонким материалом (прослои заиления). Пойменные отложения формируются в половодья. Для них характерна меньшая сортировка песчано-алевритовых осадков со слоистостью ряби волнений и течений и текстурами взмучивания.

Старичные отложения формируются в отмерших руслах рек и по своим особенностям весьма близки к озерным.

Условия отложения аллювия неодинаковы в разных частях русла реки. В каждой реке закономерно чередуются друг с другом более глубокие участки, или плёсы, и более мелкие, или перекаты.

Плёсы приурочены к выпуклым частям меандров, перекаты — к промежуточным между ними участкам, где русло в плане имеет сравнительно малую кривизну.

Плёсы — это участки русла, в которых во время половодья происходит размыв дна вогнутого берега излучины, а на противоположном берегу придонные струи поперечной циркуляции (см. выше) накапливают отлогую песчаную русловую отмель (косу или пляж). Накопление аллювия здесь идет в основном на отмели, на стрежне же потока если он и отлагается, то состоит лишь из маломощного слоя грубого песка, гравия или даже гальки.

Перекаты — это участки, где аллювий отлагается по всему поперечнику русла. Для них, так же как и для русловых отмелей, характерны песчаные отложения. В реках среднего и малого размеров на мелком дне отмелей, во время спада паводка и в межень, когда течение крайне замедленно, оседают не только песчаные, но и иловатые частицы. Такое заиление русловых отмелей интенсивно осуществляется, например, на р. Свияге (правый приток р. Волги) и других ее притоках, особенно в среднем течении.

Таким образом, облик руслового осадка, называемый фацией руслового аллювия, зависит от гидродинамической обстановки, в которой происходит его накопление («фация» — латинское слово, обозначающее внешний облик). В разных частях русла одновременно образуется аллювий различного петрографического состава на относительно глубоком дне плёса, у подмываемого берега долины, он может состоять из галечника и даже из валунов, ближе к прирусловой отмели — из песков, кое- где содержащих прослои и тонкие линзочки ила.

Отложения аллювия в русле, так же как и размыв его дна и берегов, является процессом периодическим, наиболее интенсивно протекающим в период половодий. Во время каждого паводка в русле откладывается новый слой с одними и теми же фациальными особенностями.

Однако распространение различных фаций никогда точно не совпадает с предшествующим и последующим паводками. Причиной этого является меняющийся из года в год уровень воды в русле и непрерывно идущее смещение русла под влиянием роста и развития меандров, и подмыва коренных склонов долины. Именно это смещение русла и является основной причиной образования поймы и слагающего ее аллювия.

Представим себе, что в силу роста меандра русло в его вершине смещается вбок. Тогда через точку, располагавшуюся ранее на урезе воды у вогнутого берега, пройдет сначала самая глубокая часть плёса, затем основание русловой отмели и- наконец, ее верхняя часть. Соответственно вначале произойдет размыв до уровня дна плёса, затем поверх дна отложатся грубые гравелистые осадки стрежневой зоны потока, на них наложатся пески основания русловой отмели и, наконец, пески с линзами илов верхней части той же отмели.

Возникнет толща руслового аллювия, в которой снизу вверх грубый материал будет сменяться все более тонким. Так будет по всему дну долины, так как во всех его пунктах когда-то побывало смещающееся вбок русло. Дно долины окажется покрытым равномерной толщей русловых аллювиальных отложений, в которой выделится: самый нижний, базальный горизонт наиболее грубого механического состава, и последовательно налегающие на него горизонты все более и более тонкозернистых осадков.

Однако в вертикальном разрезе эта смена состава не будет отображать истинные возрастные соотношения. Фактически более древним будет русловой аллювий, отложившийся в начальные фазы смещения русла, а наиболее молодым — русловой аллювий, образовавшийся в самые поздние фазы смещения русла, т. е. расположенный в стороне от первого, хотя и залегающий на том же самом уровне. Русловой аллювий будет последовательно выстилать дно долины, надстраиваясь не сверху, а сбоку по мере смещения русла.

Русловые пески перемещаются по дну равнинных рек не ровным слоем, а в виде так называемых песчаных волн, напоминающих по форме дюны. Волны эти имеют асимметричные склоны: пологий обращен вверх по течению, более крутой — вниз по течению. Песчаные волны расположены косо к берегу и перпендикулярны направлению донного течения. Величина их может быть различна, и пропорциональна глубине и скорости потока. Для примера укажем, что на р. Волге высота песчаных волн колеблется от нескольких сантиметров до 1,5 м при длине 30—50 м. На р. Миссисипи максимальная наблюдавшаяся высота этих образований достигает 3,9 м при длине 143 м.

Песчаные волны находятся в состоянии постоянного движения, их гребни перемещаются вниз по течению, как дюны на суше. Вследствие влечения песка по пологому склону волны происходит срезание этого склона и наращивание более крутого.

По наблюдениям скорость движения песчаных волн на р. Волге колеблется от 40 до 1500 м/год. Волнообразная форма поверхности слоев песка, которая приводит к образованию косой слоистости, наблюдается не только на прирусловых отмелях, но и на перекатах.

Смещение песчаных волн происходит почти исключительно во время половодья; в межень они перестают двигаться если не на всей площади дна, то, во всяком случае, на большей части русловой отмели. Из остановившихся песчаных волн и образуются те слои песка, которые откладываются здесь в ходе смещения русла. Для них характерна тонкая внутренняя слоистость, косо наклоненная к горизонту, а следовательно, и к верхней и нижней границам слоя. Такая тонкая слоистость носит название диагональной. Это одна из разновидностей косой слоистости, наиболее типичная для песчаного руслового аллювия больших равнинных рек.

Во время разливов на отложенный на дне долины русловой аллювий, образующий основание поймы, оседает тонкопесчаный или глинистый осадок, возникающий за счет оседания материала, взвешенного в виде мути в полых водах. Этот наилок накапливается на поверхности поймы и образует слой супесчано-суглинистого состава, носящий название пойменного аллювия. Он развит неодинаково на реках с разным режимом: более мощен там, где больше мутность речных вод и выше и длительнее половодья.

Последним членом аллювиальных отложений, слагающих поймы больших равнинных рек, является старичный аллювий, отлагающийся на дне озер — стариц. Он состоит обычно из темных, богатых органическим веществом илов суглинистого и супесчаного состава и залегает в виде линз среди русловых и отчасти пойменных отложений. В илах встречается часто много остатков как растительных, так и животных (скелеты рыб, крылья жуков и стрекоз и т. п.).

Проявление глубинной и боковой эрозии и накопление аллювия различно в долинах крупных рек и маленьких ручьев. Однако развитие небольших оврагов, начиная от их заложения до «зрелого» возраста, нагляднее всего иллюстрирует самые общие законы эрозии и обнаруживает много общих черт с историей крупных речных систем. Это было подмечено А. Сюреллем еще в начале XIX в. Он писал, что закономерность в деятельности рек.

1.4 Современные аллювиальные отложения

Они формируются за счет протекающих в настоящее время процессов отложения аллювия в поймах. Аллювиальные отложения (аллювий) имеют разный механический состав в зависимости от интенсивности разлива рек, положения участка в пойме над уровнем реки, удаленности от русла. В прирусловой части поймы откладывается пылевато-песчаный аллювий, в то время как в центральной пойме аллювиальные отложения имеют глинистый гранулометрический состав. Интенсивность разлива пойменных вод в разные годы различна, что обуславливает слоистость аллювия. Наиболее благоприятные агрохимические свойства имеют почвы, сформированные на аллювиальных отложениях суглинистого механического состава. К этим почвам приурочены лучшие сенокосы и пастбища. Аллювиальные почвы на супесчаных и песчаных отложениях характеризуются неблагоприятными агрохимическими и агрофизическими свойствами вследствие неоднородности генетического профиля и легкого механического состава. Аллювиальные отложения независимо от механического состава, как правило, переувлажнены и оглеены. При сельскохозяйственном освоении аллювиальных почв необходима мелиорация.

Иначе, чем в других условиях, происходит накопление аллювия в быстрых потоках горных рек. Огромные скорости руслового потока (10—12 м/сек.) создают на дне горной реки условия, часто препятствующие отложению даже галечникового и валунного материала; песок и илистые частицы при этом выносятся за пределы горной части течения реки в предгорную равнину, в море или озеро, куда впадает река, и могут быть задержаны в горах лишь в местах возникновения завальных плотин или в горных озерах, через которые протекает река. Поэтому аллювий горных рек состоит обычно только из русловых отложений, сложенных галечниками и валунами. аллювиальный отложение русло стратиграфический

Отбор вещества и его сортировка в потоках происходит не только по крупности зерен, но и по их удельному весу. Зерна тяжелых минералов задерживаются довольно скоро среди гравелистой фации руслового аллювия, тогда как более легкие- (кварц и др.) вымываются из разноминерального песка и сносятся вниз по течению. Зерна тяжелых минералов скапливаются обычно в галечниковом слое аллювия у коренного ложа долины, получившего от практиков-золотоискателей наименование плотика. Так образуются россыпные месторождения платины, золота, титанистого железняка, касситерита и других полезных ископаемых. Нормальная мощность аллювиальной толщи при условии неизменности климата и неподвижности земной коры определяется следующими пределами: в каждом данном поперечном сечении долины нижней границей возможной аккумуляции аллювия является его коренное ложе, верхним пределом служит уровень половодья. Таким образом, «нормальная мощность аллювия должна быть пропорциональна разности высотных отметок этих двух уровней, а в пределе равна ей» (Шанцер, 1951). Практически эту величину нормальной мощности аллювия можно определить как сумму максимальной глубины плёсов русла и мощных дельтовых отложений. По определениям К. А. Рачковской (1951).

2. ГЕОХРОНОЛОГИЯ ЧЕТВЕРТИЧНОГО ПЕРИОДА

2.1 Методы стратиграфического расчленения четвертичной толщи

Стратиграфия является одной из основных проблем изучаемой науки. Поскольку главной особенностью развития природы в квартере явилась смена теплых этапов холодными, то и выделение более мелких временных отрезков опирается на определение количества и специфики таких этапов. Следовательно, стратиграфия четвертичных накоплений производится, как правило, по климатическому принципу — используемые при этом методы призваны разделить четвертичные отложения на группы, формировавшиеся в диаметрально противоположных климатических условиях: ледниковых и межледниковых. С этой целью применяются методы палеонтологические, а также палеомагнитный, изотопно-кислородный и другие.

2.2 Палеонтологические методы

Палеонтологические методы заключаются в изучении останков (или отпечатков) живых организмов и подразделяются на две группы: палеофлористические (палеоботанические) и палеофаунистические (палеозоологические). Залегающие в горных породах окаменевшие органические останки называются фоссилиями (от латинского fossilis — ископаемый). Совокупность, или комплекс органических останков, содержащихся в породе, называется ориктоценозом (от греческих oriktos — ископаемое, kenos — общий).

Анализируя возможности применения палеонтологических методов для стратиграфии квартера, необходимо иметь в виду следующее. Изучение окаменелостей, найденных в дочетвертичных слоях, позволяет весьма точно оценить время их накопления — в первую очередь, благодаря обнаружению руководящих организмов, то есть используя биостратиграфический принцип. Вместе с тем, для четвертичных отложений такой подход оказывается неприемлемым. Обусловлено это малой продолжительностью квартера в целом и, тем более, входящих в его состав ледниковых и межледниковых эпох — на Земле попросту не успевали возникнуть и широко распространиться новые, руководящие виды. Поэтому главная цель изучения фоссилий в четвертичной геологии — восстановление не единичных организмов, а целых ассоциаций, в силу чего в геологии квартера принято выделять фаунистические и флористические комплексы. Анализ этих комплексов позволяет достаточно уверенно определить палеоклиматические условия того времени, когда обитали данные организмы. Следовательно, палеонтологические методы поставляют информацию для палеогеографических и палеоэкологических реконструкций. Поскольку в разные отрезки квартера на Земле обитали разные комплексы организмов, то появляется возможность произвести стратиграфическое расчленение четвертичной толщи — но уже на базе климатостратиграфического принципа.

В разрезе четвертичных отложений наблюдается чередование отложений, накопившихся ледниками в холодные этапы, с озерными, болотными, аллювиальными и прочими, содержащими органику породами, возникшими в теплые межледниковые этапы. Осадки гляциальные являются переотложенными и палеонтологически немыми — обнаруженные в них фоссилии не позволяют оценить возраст пород. Поэтому пролить свет на развитие природы в отдаленном прошлом могут лишь отложения теплых этапов развития, а также породы, сформировавшиеся во время оледенений, но за пределами распространения глетчеров. Необходимо подчеркнуть, что главными источниками знаний о развитии природы в квартере служат межледниковые горизонты.

Палеофлористические методы, в свою очередь, разделяются на две группы: изучения микрофоссилий (пыльцы, спор и водорослей) и макрофоссилий (плодов, семян и отпечатков растений). Их применение базируется на том, что даже малейшие колебания климата отражаются в составе растительных останков

Палеопалинологический метод (споро-пыльцевой) имеет исключительное значение для стратиграфии квартера по той причине, что устойчивые ко внешним воздействиям споры и пыльца присутствуют практически во всех генетических типах отложений. Именно споро-пыльцевой анализ лежит в основе всех новых стратиграфических схем квартера Беларуси. Суть метода заключается в том, что из слоя берется образец отложений, и из него выделяются споры и семена. Затем определяют палинологический спектр — видовой состав растительности и процентное содержание зерен пыльцы или спор каждого вида. Таким образом, спектр характеризует растительность, а значит и климат того отрезка времени, в котором накопился данный слой. При отборе серии образцов — снизу вверх по всему горизонту — получают сведения о динамике растительности за соответствующее время. Результаты анализов графически изображаются в виде палинологических (споро-пыльцевых) диаграмм, поставляющих информацию и о смене климатических условий. Примеры палинодиаграмм приведены в последующих разделах пособия. Сумма палинологических спектров дает палинологический комплекс, отличающийся для каждого межледниковья плейстоцена. Лучше всего пыльца и споры сохраняются в торфе, сапропеле и других органогенных породах.

Палеокарпологический метод опирается на изучение плодов и семян покрытосеменных растений, захороненных в четвертичных отложениях. Его стратиграфическая роль гораздо ниже, поскольку такие останки сохраняются плохо, а количество диагностических признаков у них обычно невелико. Для исследований этим методом наиболее пригодны осадки болотные и озерные.

Диатомовый метод базируется на изучении кремневых панцирей диатомовых водорослей, обитающих как в пресных, так и в соленых водах. Возможности его применения в стратиграфии обусловлены тем, что кремневые створки прекрасно сохраняются и пользуются широким распространением, а сами диатомеи не только быстро эволюционировали, но и чутко реагировали на смену природных условий.

Палеофаунистические методы опираются, в первую очередь, на исследование экологически обусловленных комплексов животных. Чаще всего в четвертичной геологии изучают останки млекопитающих, моллюсков и планктонных организмов.

Изучение останков млекопитающих разделяется на исследование останков крупных и мелких наземных животных.

Маммологические методы посвящены исследованию останков крупных млекопитающих. Животных плиоцена и квартера объединяют в фаунистические комплексы, состав и время обитания которых рассматривались ранее. Наибольшее количество останков содержится в русловом аллювии равнинных рек, овражно-балочном пролювии, карстовых полостях. В большинстве случаев фоссилии представлены разрозненными костями, причем возрастная датировка отложений по ним почти невозможна, поскольку велика вероятность, что кости переотложены. Находки целых скелетов приурочены к торфяникам, а в многолетнемерзлых породах иногда обнаруживаются и туши животных.

Микротериофаунистические методы позволяют изучать мелких млекопитающих (грызунов, насекомоядных и др.). Эти останки встречаются несравнимо чаще, нежели кости крупных животных, и приурочены к тем же типам отложений. Из-за малых размеров, кости грызунов быстро разрушаются, поэтому сохранность фоссилий обычно низкая. Наибольшее количество пригодных для изучения находок представлено зубами, уцелевшими благодаря прочному покрову эмали.

Изучение раковин пресноводных моллюсков, производимое с помощью малакофаунистических методов, также предполагает выделение комплексов ископаемых моллюсков. Успешнее всего такой анализ применяется в климатостратиграфических и палеогеографических целях. С его помощью изучены разрезы лессовых пород, содержащие погребенные почвы — доказано, что климат времени накопления лессов был гораздо суровее климата этапов почвообразования.

Остракодологический анализ используется в климатостратиграфических целях при расчленении как континентальных, так и морских отложений. Обитают они как в пресных, так и в морских водах, наибольшее количество останков приурочено к отложениям озерным, шельфовым и лиманным, а также к старичному и пойменному аллювию. Остракоды отличаются широким географическим распространением, и обладают высокой чуткостью к изменению окружающих условий — их изучение позволяет выявить колебания температур и солености, глубины и динамики вод.

Фораминиферовый анализ также используется для климатостратиграфии четвертичных пород. Метод применим только к морским осадкам, поскольку фораминиферы (или корненожки — морские бентосные или планктонные животные, обладающие известковой раковиной) не встречаются в пресных водах. Фораминиферы служат индикаторами температуры и солености вод, содержания растворенного кислорода, глубины бассейна.

Примерно по тому же принципу, что и палеонтологические методы, используют палеопедологический метод, посвященный изучению погребенных почв. Ископаемые почвы отражают всю совокупность природных условий времени своего формирования, следовательно, по ним можно производить палеоклиматические реконструкции. Наиболее эффективно палеопедологический анализ применяется в изучении лессовых пород.

2.3 Палеомагнитный и изотопно-кислородный методы

Палеомагнитный метод, изначально служивший целям стратиграфии более древних этапов развития Земли, находит все большее применение в четвертичной геологии. Основу метода составляет признание того факта, что знаки намагниченности полюсов Земли непостоянны во времени, а направление линий магнитного поля фиксируется кристаллами магнитных минералов, оседающими в водной среде или магматическом расплаве. Кроме того, изменяется и географическое положение магнитных полюсов, что также “консервируется” ориентировкой кристаллов. Поскольку названные вариации носят глобальный характер, то палеомагнитный метод позволяет коррелировать время осадконакопления на самых удаленных территориях. Исследованию подвергаются образования эффузивные, морские, озерные, аллювиальные, лессовые.

Продолжительность этапов, когда знак полярности и расположение магнитных полюсов были постоянны, в истории планеты неодинаковы. Смена знака полярности получила название инверсии магнитного поля.

Магнитные эпохи — длительные отрезки времени (сотни тысяч лет), на протяжении которых знак намагниченности полюсов сохранялся. Внутри магнитных эпох выделяются магнитные эпизоды — кратковременные этапы инверсии магнитного поля.

Магнитные экскурсы — отрезки времени, когда геомагнитный полюс смещался на достаточно большое расстояние, а затем возвращался обратно.

Магнитным эпохам кайнозоя присвоены порядковые номера, считая от современной: Брюнес — первая. Следовательно, эпохи с нечетными номерами обладают прямой (нормальной) полярностью, а с четными — обратной полярностью. Предшествующие геомагнитные эпохи именуются Матуяма (№ 2), Гаусс (№ 3), Гильберт (№ 4).

Последняя продолжительная инверсия (ранга эпохи) произошла около 780 тыс. л. н., и этот переход получил название “граница Матуяма — Брюнес”. Во многих стратиграфических схемах квартера, в том числе и в унифицированной схеме четвертичных отложений Беларуси, с названным рубежом совпадает начало четвертичного периода. Существует, однако, и другое мнение, согласно которому нижняя граница квартера лежит гораздо ниже — вблизи кровли слоя, накопившегося во время эпизода прямой полярности Олдувей, т. е. примерно 1,76 млн. л. н.

Изотопно-кислородный метод, разработанный американским геохимиком Ч. Эмилиани, применяется для изучения морских осадков. Следовательно, наряду с палеомагнитным, он относится к числу ведущих современных методов, используемых не только для региональной стратиграфии, но и для глобальных корреляций. Данный анализ опирается на то, что в скелетах морских животных (створках фораминифер) содержатся разные изотопы кислорода: 18О и 16О, а доля каждого из них зависит от температуры и солености воды. Причем как рост температуры, так и опреснение воды понижают соотношение 18О/ 16О, поскольку падение температуры на 1 єС ведет к росту доли изотопа 18О на 0, 02 %. Поэтому на графике, отражающем изменение данной пропорции во времени, четко отражается смена условий ледниковых (воды холодные и соленые) межледниковыми (теплыми и опресненными). В результате исследований океанических отложений, накопления верхнего кайнозоя были разделены на изотопно-кислородные ярусы, счет которых идет от современности к древности. Нечетным номерам ярусов отвечают теплые этапы, а четным — холодные.

2.4 Методы абсолютной геохронологии

Методы абсолютной геохронологии используются для выявления возраста четвертичных отложений, а значит, применимы в целях корреляции природных событий, происходивших в самых разных местах земной поверхности. Наибольшее распространение получили методы радиоизотопного и биоиндикационного датирования, а также методы изучения сезонно-слоистых осадков. Как и в стратиграфии, для получения надежных результатов желательно использовать несколько методов параллельно.

Радиоизотопные методы опираются на постулат постоянства скорости распада радиоактивных элементов. К настоящему времени получены доказательства того, что на эту величину могут влиять различные природные факторы, как, например, колебания космического излучения. В связи с этим необходимо введение поправок в получаемые датировки. Изо всех радиоизотопных методов самые надежные результаты дает радиоуглеродный.

Радиоуглеродный анализ оценивает содержание в органогенной породе изотопа 14С, период полураспада которого составляет 5 568 лет. Данный анализ позволяет определить возраст пород, накопившихся не более 40-50 тыс. л. н., а применение специальных методик позволяет понизить планку до 65-70 тыс. л. н. Эффективнее всего подвергать исследованию растительные остатки, а среди них — уголь и древесину. Кроме того, возможны датировки по торфу, почвам, карбонатным отложениям, горелой и необожженной кости.

Неравновесно-урановый метод опирается на сопоставление содержания в породе первичных изотопов урана-235 и урана-238 с производными их распада: ураном-234, протоактинием-231 и ионием. Временной интервал датировки составляет от современности до 2-2,5 млн. лет. Надежные результаты получают при изучении коралловых построек.

Биоиндикационные методы применяются для выявления возраста голоценовых отложений, включают в себя лихенометрический, дендрохронологический и другие анализы.

Лихенометрический метод основан на изучении лишайников, растущих на валунах. Метод опирается на допущение постоянства скорости роста, а также одновременности обнажения камня и появления на нем лишайника. Исследованию подвергаются современные (голоценовые) гляциальные образования, возрастом не более 9 000 лет.

Дендрохронологический метод опирается на изучение древесных срезов: подсчитываются годовые кольца и анализируется их рисунок. Анализу подвергаются хвойные деревья, реже — лиственные. Доказано, что у каждого кольца есть свои уникальные особенности рисунка, зависящие от погодных условий данного года. Следовательно, и у группы деревьев за год возникнут похожие кольца. Сопоставляя срезы последовательно все более старых деревьев (в том числе и погребенных), получают линейный возрастной график. Метод отличается высокой точностью и позволяет определять возраст до 10 000 лет.

Методы изучения сезонно-слоистых осадков позволяют с точностью до одного года определить продолжительность существования водоема. Кроме того, с их помощью иногда можно рассчитать и другие временные параметры, а также реконструировать палеогеографические условия осадконакопления. Основой применения этих методов служит либо сезонное изменение гидрохимических показателей озерных вод, либо сезонные колебания активности поступления обломочного материала. В обоих случаях за год на дне формируется пара слоев: один летний и один зимний слой, причем состав их разный. Таким образом, подсчитав количество пар слоев в разрезе, получают продолжительность отрезка времени накопления этой толщи. В составе характеризуемой группы особо значимое место занимает метод Де-Геера.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Охрана труда при проведении работ в грунтовой лаборатории и компьютерном классе. Условия осадконакопления аллювиальных отложений. Надпойменные террасы реки Сож. Структурно-текстурные особенности аллювиальных отложений долинного комплекса реки Сож.

курсовая работа [962,1 K], добавлен 17.02.2014

Анализ палеозойской эратемы. Особенности отложений нижнего карбона. Минералогический состав толщи мезозойской эратемы. Отложения палеогеновой системы в городе Томск. Новомихайловская свита, мощность отложений. Верхнечетвертичное и современное звено.

доклад [9,9 K], добавлен 07.10.2012

Палеонтологические методы в геологии и стратиграфии. Методика изучения ископаемого материала на примере фораминифер. Лабораторные методы обработки палеонтологических образцов на примере микрофауны. Современные технологии в палеонтологии, их сущность.

курсовая работа [5,6 M], добавлен 09.01.2013

Анализ геолого-гидрологических условий района реки Назарбай, строение рельефа, особенности питания. Планирование работ по разработке подземных источников реки. Определение положения и размеров участка проведения работ на стадии «Оценка месторождения».

курсовая работа [1,3 M], добавлен 21.04.2009

Положения теории нафтидогенеза. Характеристика материнских отложений. Параметры, определяющие температуру отложений. Зоны катагенеза интенсивной генерации УВ. Модель распространения тепла в разрезе осадочной толщи. Теплофизические свойства отложений.

презентация [2,1 M], добавлен 28.10.2013

Сущность геологических карт, их классификация по содержанию и назначению. Назначение геологических разрезов, их составление, раскраска и индексация. Особенности чтения карты четвертичных отложений. Специфика стратиграфии и индексации отложений на карте.

реферат [12,3 K], добавлен 19.10.2014

Изучение стратиграфического расчленения и стратотипов девонского периода. Характеристика растительного и животного мира. Анализ палеогеографических условий и тектонического режима. Исследование основных видов и районов распространения полезных ископаемых.

курсовая работа [2,4 M], добавлен 12.03.2016

Источник