Новейший геодинамический режим и обстановки четвертичной седиментации Восточно-Уральского плато

Общая характеристика работы.

Актуальность темы. Последнее десятилетие стало временем коренного пересмотра представлений о геологическом строении и истории развития Южного Урала, как комплексов фундамента, так и новейших образований. Этот пересмотр связан, прежде всего, с введением в геологическую практику современных методов исследований при проведении геолого-съемочных и тематических работ. Новые данные о новейшем геодинамическом режиме, стратиграфии новейших отложений и обстановках четвертичной седиментации Восточно-Уральского плато оказываются ключевыми для понимания альпийского развития Уральского горно-складчатого сооружения и имеют важное практическое значение в связи с подготовкой второго издания Государственных геологических карт Южного Урала масштаба 1:200000. Существенным дополнением к полевым исследованиям региона явились работы по аналитическому и компьютерному моделированию новейших геологических и тектонических процессов. Впервые для изучения неотектоники Восточно-Уральского плато применены комплексные средства исследований, основанные на системном использовании результатов компьютерного морфометрического анализа, обработки материалов дистанционного зондирования и численного моделирования рельефа.

Цель и задачи исследования. Цель работы заключалась в изучении новейшего геодинамического режима и обстановок четвертичной седиментации в пределах Восточно-Уральского плато. Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Изучить четвертичный покров Восточно-Уральского плато, выработать стратиграфическую схему четвертичных образований, основанную на детальном описании и анализе нескольких сотен разрезов, с привлечением современных палинологических методов, геологическом картировании с площадной корреляцией четвертичных комплексов и обобщении литературных данных;

2. Изучить геоморфологическое строение Восточно-Уральского плато. Составить геоморфологическую схему масштаба 1:400000 и серию геоморфологических профилей Восточно-Уральского плато, установить возраст геоморфологических элементов и последовательность их образования;

3. Выявить и изучить характерные особенности новейшего геодинамического режима Восточно-Уральского плато на основе геологических и структурно-геоморфологических исследований и сравнительного анализа механизмов формирования новейших структур. Выявить особенности четвертичного сейсмического режима региона и изучить вещественные комплексы-индикаторы сейсмичности (сейсмиты) Восточно-Уральского плато;

4. Выявить закономерности развития и определить динамические параметры процессов линейной эрозии на Восточно-Уральском плато в четвертичное время;

5. Выявить и дать характеристику современным деформациям горных пород Восточно-Уральского плато на основе материалов дистанционных съемок;

6. Численно смоделировать процессы рельефообразования на Восточно-Уральском плато и оценить вклад новейших деформаций при формировании рельефа.

Фактический материал. Основу диссертации составляет фактический материал, полученный автором в процессе полевых и камеральных исследований по подготовке двух листов Государственных геологических карт масштаба 1:200000 (ГДП-200), проводимых Уральской геолого-съемочной партией геологического факультета МГУ по контракту с МПР РФ в период с 2001 по 2006 годы. Обобщен огромный массив отечественных и зарубежных литературных данных по заявленной тематике. Кроме того, в работе использованы многочисленные материалы дистанционного зондирования (аэро- и космоснимки, радарная топографическая съемка), а также авторская программа по численному моделированию процессов рельефообразования.

Научная новизна. Построена схема геоморфологического строения всей территории Восточно-Уральского плато в масштабе 1:400000. Датировки геоморфологических единиц основаны, прежде всего, на детальной стратиграфической схеме четвертичных образований, разработанной с участием автора при геологическом картировании листов Государственной геологической карты масштаба 1:200000 и обоснованной новыми объемными палинологическими данными. Выявлен характер тектонического развития региона на протяжении четвертичного времени. Впервые описаны комплексы сейсмитов в четвертичном чехле. Выявлены и охарактеризованы новейшие поднятия в пределах Восточно-Уральского плато, предложены кинематические схемы их развития. Впервые выполнено численное моделирование процессов формирования рельефа для поднятий Восточно-Уральского плато.

Защищаемые положения

1. Согласно построенной автором схеме геоморфологического строения Восточно-Уральского плато масштаба 1:400000 денудационные поверхности выравнивания формировались (за исключением отдельных останцовых форм) с миоцена до позднего неоплейстоцена. На протяжении четвертичного времени Восточно-Уральское плато характеризовалось сводовыми и дифференцированными вертикальными тектоническими движениями, которые привели к формированию Урало-Тобольского водораздела. В среднем неоплейстоцене произошла структурная перестройка эрозионной (дренажной) сети восточного склона Южного Урала.

2. Стратиграфическая схема четвертичных образований Восточно-Уральского плато была разработана и применялась при геологическом картировании двух листов Государственной геологической карты масштаба 1:200000. Четвертичный покров представлен всеми подразделениями плейстоцена и голоцена, образованиями различных генетических типов. Стратиграфические единицы четвертичных образований Восточно-Уральского плато выделены и обоснованы методами детального геологического картирования, данными структурно-геоморфологических и палинологических исследований.

3. Новейший геодинамический режим развития Восточно-Уральского плато характеризовался сейсмическими событиями на протяжении среднего и позднего неоплейстоцена, о чем свидетельствуют многочисленные находки сейсмитов в толщах соответствующего возраста. Деформационный режим на протяжении четвертичного периода определял специфику экзогенных геологических процессов, что проявилось в заложении нескольких систем эрозионных долин. В настоящее время деформационный режим проявляется в специфике современных гидрологических процессов и закономерных изменениях водной массы водоемов.

4. Структурно-геоморфологический анализ Восточно-Уральского плато, а также численное моделирование процессов рельефообразования территории позволили выделить серию новейших линейных поднятий, развитых в западной части Восточно-Уральского плато. Особенности их морфологии, закономерности развития экзогенных геологических процессов и современных тектонических деформаций в их пределах позволили интерпретировать эти поднятия как неотектонические, сопоставимые по морфотектоническому стилю со структурными дугами молодых коллизионных сооружений.

Практическое и научное значение. Детальная стратиграфическая схема четвертичных образований модифицирует и детализирует серийную легенду Южно-Уральской серии листов и использована при картировании двух листов Государственной геологической карты масштаба 1:200000. Полученные результаты по новейшей тектонике и структурно-геоморфологическому строению региона позволяют сделать заключение о направленности и стиле продолжающихся на новейшем этапе движений, обусловивших рост горно-складчатого сооружения Южного Урала, что может иметь существенное значение для ориентировки прогнозно-поисковых работ.

Публикации и апробация работы. По теме диссертации автором лично и в соавторстве подготовлено 29 работ, в том числе 2 статьи в реферируемых журналах, 1 статья на английском языке. Результаты и основные защищаемые положения работы докладывались на всероссийских и международных конференциях, в том числе: на 33-м Международном Геологическом конгрессе (Осло, 2008), 5-м Европейском Конгрессе по региональному картографированию (Барселона, 2006), конференции <Геоморфология и Науки о Земле> (Университет Лафброу, Великобритания, 2006), встрече рабочей группы <Воздействие человека на ландшафт> (Венгрия, Печ, 2006), Тектонических совещаниях (Москва, 2003, 2004, 2005, 2006), Сергеевских чтениях (Москва, 2008), Международных конференциях студентов, аспирантов и молодых учёных <Ломоносов> (Москва, 2006, 2008) и др.

Благодарности. Автор глубоко признателен своему научному руководителю, доктору геол.-мин. наук, вед. научн. сотр. Аркадию Вениаминовичу Тевелеву за предоставленную возможность работать вместе, за возможность использовать собранный им за десятилетия материал, а также за постоянную и разностороннюю помощь в ходе подготовки диссертации. Особую благодарность автор выражает начальнику Уральской геолого-съемочной партии геологического факультета МГУ доктору геол.-мин.наук Ал. В. Тевелеву, а также всему коллективу геологов, с которым автору посчастливилось работать на Южном Урале: И.А. Кошелевой, И.Е. Кузнецову, М.В. Коротаеву, Н.В. Правиковой, Е.А. Базилевской и всем друзьям и коллегам, принимавшим участие в полевых работах.

Слова признательности за постоянное внимание к работе и ценные консультации автор выражает заведующему кафедрой динамической геологии геологического факультета МГУ профессору Н.В. Короновскому и профессорам кафедры М.Г. Ломизе, А.Г. Рябухину и Н.А. Божко, а также сотрудникам и преподавателям кафедры Н.В. Макаровой, В.С. Захарову, М.А. Гончарову, Г.В. Брянцевой, Л.В. Паниной, В.А. Зайцеву, А.И. Полетаеву, А.Н. Стафееву, А.И. Гущину, Н.С. Фроловой, Л.И. Деминой, А.А. Наймарку. Автор искренне благодарен Г.Н. Шиловой, В.Л. Косорукову и Н.В. Лубниной за глубокий анализ полевых материалов, существенно повлиявший на результаты проведенных исследований.

Особую благодарность за разностороннюю помощь и консультации при подготовке работы автор выражает директору Института Геоэкологии РАН академику Осипову В.И. и сотрудникам института: А.С. Викторову, В.И. Макарову, С.А. Несмеянову, Н.А. Румянцевой, О.Н. Трапезниковой, М.В. Архиповой, Т.В. Орлову, В.Н. Капраловой, А.А. Викторову.

Автор чтит память своего первого учителя и наставника Всеволода Николаевича Вадковского. Идеи и советы этого замечательного человека оказали решающее влияние на выбор научной деятельности, а оптимизм и поддержка помогали во многих трудных ситуациях.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения и трех приложений, а также схемы геоморфологического строения Восточно-Уральского плато масштаба 1:400000 и серии геоморфологических профилей. Объем работы составляет 235 страниц, включая 92 рисунка и 6 таблиц; библиографический список включает 201 наименование.