Слайд 5: Связь четвертичной геологии с другими дисциплинами * геоморфология (связь отложений с элементами рельефа) * историческая геология (четвертичная геология – раздел исторической геологии) * неотектоника (распределение областей денудации а аккумуляции материала) * учение о полезных ископаемых, геология россыпей * гидрогеология (подземные воды четвертичных отложений) * инженерная геология (четвертичные отложения – основания зданий и сооружений) * палеогеография, ландшафтоведение, биогеография, почвоведение (становление современных физико-географических условий) * археология, антропология, этнография (развитие человека и его культуры)
Слайд 6: Научное и практическое значение изучения четвертичных отложений * Четвертичные отложения – основания зданий и сооружений Для решения инженерно-геологических вопросов необходимо знать: - состав и свойства грунтов - историю геологического развития территории и соответствующие формы рельефа (существование погребенных долин и историю гидрографической сети и др.) - направленность неотектонических движений !!! Генезис → состав и свойства отложений (+ рельеф, климат) → геологические и инженерно-геологические процессы → устойчивость инженерных сооружений !!!
Слайд 7: Научное и практическое значение изучения четвертичных отложений * Поиск, разведка и разработка полезных ископаемых, связанных с четвертичными отложениями Строительные материалы, торф, соли, россыпи драгоценных металлов и камней и др. Доступность и легкость добычи открытым способом * Решение вопросов водоснабжения за счет подземных вод четвертичных отложений Наиболее водообильными являются аллювиальные, пролювиальные, морские, флювиогляциальные песчано-галечные отложения * Четвертичные отложения являются материнскими для образования почв Состав и свойства отложений, рельеф и климатические условия определяют плодородие почв и состав растительного покрова
Слайд 8: Научное и практическое значение изучения четвертичных отложений * Экологическая роль четвертичных отложений как во многом определяющих условия существования человека (выбор места расположения инженерных сооружений в зависимости от устойчивости территории к развитию геологических процессов, возможность ведения сельского хозяйства, наличие ресурсов пресных вод и т.д.) Уязвимость четвертичного покрова. Возрастающие техногенные нагрузки на геологическую среду приводят к изменениям состояния четвертичных отложений и снижению экологических функций четвертичного покрова
Слайд 9: Научное и практическое значение изучения четвертичных отложений * Доступность четвертичных отложений и высокая сохранность их первичных особенностей позволяют выяснять среду их осадконакопления, определять процессы, ведущие к формированию их характерных черт. Для четвертичных отложений с большей полнотой решаются вопросы седиментогенеза, вулканических и тектонических процессов, рельефообразования. Все это позволяет использовать четвертичные отложения в качестве эталона в сравнительно-историческом изучении более древних отложений и временны́х периодов. Огромно значение исследования четвертичного периода как времени формирования человека и его культуры
Слайд 10: Особенности четвертичного периода и его отложений Четвертичный период – самый молодой этап в геологической истории Земли, который продолжается и в настоящее время В самостоятельную формацию четвертичные отложения начали выделять с XVIII века – Д.Д. Ардуино – «четвертичные подразделения гор» В 1825 г. Ж. Денуайе эти отложения выделил в самостоятельную четвертичную систему Официально название «четвертичный период» было утверждено геологическим конгрессом в 1888 г. и с тех пор получило широкое распространение
Слайд 11: Основные события четвертичного периода 1) Тектоно-магматические процессы Глобальная активизация тектоно-магматических процессов, которая привела к значительному увеличению контрастности рельефа Земли Неотектонический этап развития земной коры по длительности соответствует неогену и антропогену (около 27 млн. лет). Антропоген представляет собой завершающее звено этого этапа. Антропоген – время завершения альпийского тектонического этапа
Слайд 12: 1) Тектоно-магматические процессы Начавшиеся в позднем палеогене-неогене мощные процессы горообразования и рифтогенеза, которые охватили обширные континентальные области, в том числе развивавшиеся прежде в платформенном режиме, именно в четвертичное время приобрели особо высокую интенсивность и создали современный лик поверхности континентов. На это время пришелся мощный импульс воздымания гигантского массива Тибетского плато, Памира и Тянь-Шаня, Алтае-Саянской горной системы, Альпийской цепи горно-складчатых сооружений (Альпы, Карпаты, Кавказ, Гималаи и др.), Анд в Южной Америке и Кордильер в Северной Америке. На четвертичный период приходится интенсивный рост нагорий Монголии и Забайкалья
Слайд 13: 1) Тектоно-магматические процессы Заметную тектоническую дифференциацию и общий подъем претерпели в четвертичное время и платформенные территории. Особенно интенсивно эти процессы проявились в Западной Сибири и на Восточно-Сибирской платформе. В пределах морских бассейнов и океанических пространств происходило развитие глобальной системы срединно-океанических поднятий с рифтовыми грабенами вдоль них; образование островных дуг, глубоководных желобов и окраинных морей (Охотского, Японского и др.)
Слайд 14: 1) Тектоно-магматические процессы Тектонические движения и деформации земной коры с разной интенсивностью продолжаются в настоящее время. Это, например, горизонтальные смещения по разломам, со скоростью, достигающей 11 см/год в Турции, 5 см/год по сдвигу Сан-Андреас в Северной Америке, до 1,5 см/год в Тянь-Шане. Раскрытие Атлантики с удалением Северной Америки от Европы происходит со скоростью до 1,5 см/год. Гавайские острова сближаются с Австралией со скоростью до 9 см/год. Сокращение земной коры в результате ее субгоризонтального сжатия и смятия на Тянь-Шане происходит со скоростью до 2 см/год, на Кавказе – до 1,7 см/год
Слайд 15: 2) Изменения климата Для четвертичного периода характерны периодические изменения климата. Глобальные похолодания приводили к развитию мощных покровных оледенений. Ледниковые эпохи сменялись межледниковыми, когда климат становился теплым, и ледниковые покровы таяли. Последняя ледниковая эпоха закончилась 10-12 тыс. лет назад, и современный климат Земли является межледниковым
Слайд 16: 2) Изменения климата Причины изменения климата * неодинаковое поступление солнечного тепла на поверхность Земли (изменение солнечной активности, изменение положения Земли по отношению к Солнцу) * влияние процессов, происходящих на Земле (тектонические движения ведут к увеличению высоты поверхности материков и росту гор, что вызывает уменьшение температуры в пределах этих территорий (0,6°С на 100 м), или приводят к перераспределению воздушных потоков и океанических течений)
Слайд 17: 2) Изменения климата Таким образом, климат Земли и его изменения определяются взаимодействием многих факторов, как глобальных (изменение солнечной активности и параметров движения Земли вокруг Солнца), так и региональных (тектонические движения) Влияние техногенного фактора на изменение климата – изменение химического состава земной атмосферы, что вызывает изменения количества солнечной радиации, поступающей на Землю, и наземного тепла, уходящего в атмосферу
Слайд 18: 3) Эвстатические колебания уровня океанов и морей В связи с климатическими колебаниями наблюдались эвстатические изменения уровня океана Во время оледенений уровень океанов и морей понижается – наступает регрессия. Во время таяния льда уровень океана повышается – наступает трансгрессия. Поскольку оледенения чередовались с потеплением климата, уровень океана все время изменялся – понижался в ледниковые эпохи и повышался в межледниковье. Чередование в стратиграфическом разрезе морских и континентальных отложений
Слайд 19: 4) Гляциоизостазия С оледенением связаны вертикальные движения земной коры, вызванные нарушением ее изостатического равновесия. Под тяжестью льда во время оледенения земная кора прогибается. Таяние ледников приводит к снятию нагрузки и поднятию земной коры. Антарктида, находящаяся под мощностью льда в 3-4 км, в настоящее время прогнута на 900-1000 м. Понижение земной коры сопровождается перераспределением материала в верхней мантии, вызывающим поднятие участков, прилегающих ко льду
Слайд 20: 5) Развитие флоры Постепенно вымирали теплолюбивые виды, сокращались ареалы их распространения, появлялись формы, свойственные умеренному и холодному климату. Резкие колебания климата приводили к постоянному изменению растительности на больших территориях. В межледниковые теплые эпохи более широко распространялась лесная растительность. Климат в Европейской части России был океанический, менее континентальный, чем современный, а в Сибири – умеренный. В ледниковые эпохи с похолоданием климата все зоны вновь смещались к югу: появлялась тундра, южнее отступали леса и другие зоны
Слайд 21: 6) Развитие животного мира Преобладающим процессом в развитии фауны был процесс вымирания многих, главным образом теплолюбивых, животных. Распространялись холодоустойчивые мамонт, овцебык, северный олень, а оставшиеся формы старались приспособиться к новым неблагоприятным природным условиям – у некоторых видов животных появился волосяной покров, в связи с более грубой и жесткой пищей изменился зубной аппарат. В послеледниковое время (около 10 тыс. лет назад) произошли резкие изменения в составе фауны
Слайд 22: 7) Развитие человека Первые человекообразные обезьяны (рамапитеки), обитавшие в Индии, появились 14-8 млн. лет назад, т.е. еще в миоцене. Около 5 млн. лет назад в Южной и Восточной Африке появились австралопитеки или южные обезьяны. От австралопитеков около 3 млн. лет назад появились представители рода гоминид – Homo habilis («человек умелый»), начавшие изготавливать самые примитивные каменные орудия
Слайд 23: 7) Развитие человека В течение палеолита (650 – 13 тыс. лет тому назад) человек прошел все стадии своего развития – от человекообразной обезьяны до современного «человека разумного». Происходило совершенствование каменных орудий. Зародилось искусство. Около 6 тыс. лет назад начался медно-каменный век – энеолит, когда в наиболее развитых странах появились первые медные орудия. 4-3 тыс. лет от наших дней – открыты сплавы меди и олова и осуществился переход к эпохе бронзы. Железный век около 3-2,5 тыс. лет назад положил начало прогрессивному развитию человеческой культуры и общества. Современный век – это век электричества, атомной энергии, информационных систем, нанотехнологий
Слайд 24: Особенности четвертичного периода - малая продолжительность периода – от 0,6-0,8 до 3,5 млн. лет. В 1990 г. решением Междуведомственного Стратиграфического Комитета граница между неогеном и четвертичной системой утверждена на рубеже 1,6 млн. лет. В 1998 г. МСК понизил нижнюю границу четвертичного периода до 1,8 млн. лет. - глобальные колебания климата и наличие оледенений. Ледниковые и межледниковые эпохи существенно различаются условиями денудации и осадконакопления, а, следовательно, генетическими типами отложений и их литологическим составом, формами рельефа - развитие человека
Слайд 25: Особенности четвертичных отложений - повсеместное распространение Четвертичные отложения распространены, как на поверхности суши, так и на дне морей и океанов - почти все отложения являются рыхлыми - господствуют недислоцированные отложения, полностью сохраняющие свои первичные формы залегания - характерна малая мощность отложений Обычно она измеряется метрами или первыми десятками метров, редко достигает 100-200 м
Слайд 26: Особенности четвертичных отложений - полное господство континентальных отложений в составе четвертичного покрова современной суши В пределах существующей суши почти не было трансгрессий моря и шло континентальное осадконакопление. - тесная связь с рельефом земной поверхности и с процессами его формирования - сильная фациальная изменчивость, литологическая пестрота в плане - повторяемость в разрезе однообразных литогенетических комплексов, обусловленная повторением сходных условий осадконакопления
Слайд 27: Особенности четвертичных отложений Четвертичные отложения не всегда образуют правильную последовательность в напластовании, при которой древние отложения перекрываются более молодыми. Часто более древние отложения оказываются гипсометрически выше молодых. Например, формирование аллювиальных отложений при врезании речных долин в результате тектонических поднятий суши – в этом случае более низкое гипсометрическое положение занимают более молодые отложения. Типично также разновысотное положение одновозрастных отложений различного генезиса
Слайд 28: Влияние климата и тектонических движений на формирование, состав и строение четвертичных отложений Распространение, состав и мощность четвертичных отложений находятся в прямой зависимости от рельефа земной поверхности. Формирование рельефа обусловлено: - тектоническими движениями и деформациями земной коры; - климатическими условиями и экзогенными процессами. Сочетание этих факторов является первоосновой геологии вообще, а четвертичной геологии и геоморфологии – в особенности
Слайд 29: ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ четвертичных отложений определяются: 1) неотектоническими движениями – определяют ход рельефообразования и осадконакопления 2) зональностью экзогенных процессов, которая, в свою очередь, обусловлена климатическими условиями. Эта особенность выражается в закономерном распределении генетических типов по площади. 3) изменениями климата во времени – смена в разрезах отложений теплых и холодных эпох. Наиболее ярко эта особенность проявляется в областях распространения оледенений
Слайд 30: Влияние новейших тектонических движений Тектонические движения приводили и приводят к значительным деформациям земной поверхности, распределению поднятых и опущенных блоков, к перестройке речных сетей и изменению их эрозионно-аккумулятивной активности, к изменению очертаний и положения береговых линий. Тектонические движения, формирующие рельеф земной поверхности, обусловливают распределение областей денудации и аккумуляции
Слайд 31: Влияние новейших тектонических движений
Область денудации Область аккумуляции Область аккумуляции Денудация – совокупность процессов, приводящих к разрушению (выветриванию) и сносу поверхностных слоев земной коры. Как правило, это приводит к уменьшению массы земной коры в пределах преобразуемого пространства и понижению земной поверхности Аккумуляция – отложение вещества в бассейнах осадконакопления, сопровождающееся прибавлением массы земной коры
Слайд 32: Влияние новейших тектонических движений Тектонические движения приводили к крупным преобразованиям климата. Например, чрезвычайно стремительное воздымание Тибета и Гималаев вызвало резкое перераспределение воздушных потоков, создало преграду на пути теплых и влажных муссонов и обусловило резкое иссушение и охлаждение обширных областей Центральной и Северной Азии. Тектоническое поднятие до уровней, где преобладают отрицательные температуры, явилось мощным фактором развития горного оледенения
Слайд 33: Влияние новейших тектонических движений Основные формы рельефа континентов и дна Мирового океана предопределены развитием сопряженных поднятий и опусканий земной коры. В тектонически активных областях поднятия представлены хребтами, кряжами, высокими плато, на платформах – относительно невысокими и пологими водораздельными возвышенностями. Под воздействием различных агентов денудации в их пределах происходит более или менее активное разрушение горных пород и перенос продуктов этого разрушения в области относительно пониженные
Слайд 34: Влияние новейших тектонических движений Относительно пониженные области – отрицательные тектонические формы, в пределах которых происходит абсолютное или относительное тектоническое опускание земной поверхности. В горных областях – это межгорные и предгорные впадины. На платформах – впадины с приуроченными к ним крупными речными долинами, котловинами озер и морей
Слайд 35
Поднятия континентов Впадины океанов Горные сооружения Территории платформ Тектонические поднятия Межгорные и предгорные впадины Щиты, антиклизы, своды, валы и др. Синеклизы – низменности речных долин, озерных котловин Области денудации Области аккумуляции
Слайд 36: Влияние новейших тектонических движений Однообразие платформенного рельефа, выдержанное на обширных площадях в сходных условиях одного климатического пояса, предопределяет однотипное строение четвертичного покрова в целом и развитие отдельных его генетических типов на протяжении многих десятков и сотен километров. Например, большие площади могут занимать эоловые песчаные отложения
Слайд 37: Влияние новейших тектонических движений В горных сооружениях на коротких расстояниях происходит резкая смена условий формирования обломочного материала, его транспортировки и отложения. В приводораздельной части высокогорных хребтов может господствовать комплекс ледниковых отложений, ниже быстро сменяющихся водноледниковыми, обвальными и осыпными образованиями, а у подножий склонов и на дне межгорных и предгорных долин накапливаются мощные толщи речных и озерных отложений, пролювия, которые в разрезе и по простиранию могут быстро изменять свой вещественный состав, структуру и мощность, замещать друг друга, формируя пестрые, невыдержанные разрезы
Слайд 38: Результаты проявления тектоники в строении и составе четвертичных отложений - Складкообразование в четвертичных отложениях. В Калифорнии, например, мощные слои нижнего плейстоцена и плиоцена сильно смяты в складки, опрокинуты и перекрыты более древними породами
Слайд 39: Результаты проявления тектоники в строении и составе четвертичных отложений - Различное гипсометрическое размещение одновозрастных четвертичных аллювиальных и морских отложений – следствие разнонаправленных тектонических движений. В горных районах при положительных движениях земной коры четвертичный аллювий входит в состав эрозионно-аккумулятивных террас. Здесь наиболее древние аллювиальные свиты гипсометрически располагаются выше молодых. На равнинах – наоборот: наиболее древние четвертичные отложения занимают самое низкое гипсометрическое положение
Слайд 40: Результаты проявления тектоники в строении и составе четвертичных отложений - Смятие четвертичных отложений речных террас в пологие протяженные складки – результат проявления локальных дифференцированных тектонических движений. Происходит не только деформация (смятие в пологие складки) одновозрастных отложений, но и изменение состава отложений (особенно гранулометрического). На участках локального подъема происходит уменьшение мощности пласта и увеличение крупности обломочного материала. На участках локального опускания мощность пласта возрастает, а крупность отложений уменьшается
Слайд 41: Результаты проявления тектоники в строении и составе четвертичных отложений - Сложно построенные четвертичные отложения окраин материков – продукт колебательных движений земной коры. Опускания земной коры создавали трансгрессии моря и накопление морских осадков. Подъем земной коры в береговой зоне моря приводил к регрессии моря и формированию континентальных осадков. В результате в разрезе современных прибрежных зон отмечаются сложные геологические разрезы четвертичных отложений с чередованием морских и континентальных отложений
Слайд 42: Результаты проявления тектоники в строении и составе четвертичных отложений - Четвертичные вулканические образования (вулканические туфы, лавы) – продукт проявления активных тектонических движений земной коры. Таким образом, новейшая тектоника через рельеф земной поверхности определяет энергетику осадконакопления и распределение областей денудации и аккумуляции. Для того или иного рельефа характерны свои специфические процессы, ведущие к формированию определенных генетических типов четвертичных отложений
Слайд 43: Роль климата в формировании четвертичных отложений От климата зависит: - характер и скорость выветривания и разрушения пород, т.е. подготовка, тип и количество обломочного материала, за счет которого формируются четвертичные отложения, - способ транспортировки материала, условия и механизмы его аккумуляции
Слайд 44: Типы климата: 1) тропический (36 % поверхности Земли) со средней температурой всех месяцев более 18° и годовым количеством осадков не менее 7500 мм; 2) сухой (11 %) климат со средней годовой температурой не ниже 15°, суммой осадков 200 мм – для пустынь; около +5° с суммой осадков 400-500 мм – для степей; 3) умеренный (27 %) климат с более или менее равномерным увлажнением, средняя годовая температура воздуха от -5 до +5°, сумма годовых осадков 750-1000 мм и более; 4) бореальный (снежный) (7 %) со средней годовой температурой ниже +5°, суммой годовых осадков от 100 до 600 мм; 5) холодный (19 %) климат со средней годовой температурой ниже -10° и суммой годовых осадков 100-200 мм
Слайд 45
Основные типы климата Характерные процессы осадкообразования Гумидный (влажный) жарких тропиков и субтропиков ( Амазония, Юго-Восточная Азия, Экваториальная Африка ) Химическое и биологическое выветривание. Интенсивное растворение продуктов выветривания. Вынос продуктов выветривания речными потоками в виде тонкообломочного и растворенного материала. Грубооблмочный материал не формируется. Активное выпадение растворенных веществ в морских и озерных впадинах, в т.ч. биогенным путем
Слайд 46
Основные типы климата Характерные процессы осадкообразования Аридный (сухой) холодный полярный ( высокогорья Памира и Тибета ) Глубокое промерзание верхней части земной коры и формирование зоны вечной мерзлоты. Развиты процессы морозного выветривания. На склонах накапливаются большие массы грубообломочного материала, которые под влиянием процессов замерзания-оттаивания и силы тяжести медленно перемещаются вниз по склону
Слайд 47
Основные типы климата Характерные процессы осадкообразования Аридный жаркий экваториальных или субтропических областей ( пустыни Африки, Аравии, Центральной Азии ) Огромную роль играет ветер: и как агент денудации, и как главный агент переноса обломочного материала. Продукты физического выветривания коренных пород на значительные расстояния уносятся ветром, что является причиной отсутствия на обширных территориях некоторых пустынь покрова рыхлого материала
Слайд 48
Основные типы климата Характерные процессы осадкообразования Гумидный холодный (нивальный) ( Скандинавия ) Физические факторы разрушения и перемещения рыхлого материала. Активно развиваются морозно-термическое выветривание, солифлюкция и плоскостной эрозионный смыв Образование тех или иных осадков имеет четкую приуроченность к климатической зоне