АТЛАНТИЧЕСКИЙ КЛИМАТИЧЕСКИЙ ОПТИМУМ, ИЗВЕСТКОВЫЕ ТУФЫ И ОБРАЗОВАНИЕ Р. НЕВЫ
Н.А. Натальин
На северо-западе Русской платформы в голоценовое (послеледниковое) время происходили периодические изменения климата. Потепления сменялись похолоданиями (см. таблицу). Причем, от раннепребореального и до конца среднесуббореального времени преобладали периоды потеплений, а, с начала позднесуббореального времени наблюдается понижение температурного фона [6].
На территории Ленинградской области известны месторождения и проявления известковых туфов (травертинов) голоценового возраста. Для определения возраста известковых туфов используется либо спорово-пыльцевой анализ, либо радиоуглеродный метод. Так по данным Бартош Т.Д. [4] пудостские туфы (месторождение Пудость) содержат комплексы спор и пыльцы от бореального и до атлантического времени включительно. Можно предположить, что формирование месторождения происходило в интервале времени 9300-4500 лет назад, т.е. в течение 4800 лет. Формирование известковых туфов могло начаться в ослабленной форме и в бореальное время, но основные запасы месторождения возможно сформировались и за 2500 лет, в течение средне и позднеатлантического времени, т.е. до раннесуббореального похолодания. Кроме того, споры и пыльца переносимые грунтовыми водами и воздушными массами могут "заражать" пористые известковые туфы омолаживающим, либо удревняющим возрастом.
К оценкам возраста радиоуглеродным методом нужно относиться также осторожно. В 1989г. Британский совет по науке и технике проводил проверку точности метода. Из 38 лабораторий мира, только в 7 были получены удовлетворительные результаты. Ошибки достигали двух, трех и более кратных значений. Причем ошибки в определении возраста связаны не только с неточностями определения радиоактивности образца, но и с технологией подготовки образца к анализу (New Scientists, 1989, 8). Германские ученые Christian Blцss и Hans-Ulrich Niemitz в книге "Крах С-14" (1997 г.) подвергают сомнению возможности радиоуглеродного метода в абсолютных датировках исторических предметов. Если предположить, что Пудостское месторождение туфов формировалось 4800 лет и наращивало свой объем по площади и по мощности, то, из какого места нужно брать образцы для определения возраста? И сколько образцов нужно проанализировать, чтобы получить удовлетворительный результат? Эту задачу могут облегчить системные геологические наблюдения и исследования. Приведем пример использования геологических методов в решении подобных задач.
На правом берегу р. Тосны ниже Графского обрыва, у уреза воды наблюдаются глыбы известкового туфа. Глыбы сгружены хаотично и находятся не в коренном залегании.
Известковый туф (травертин) — образуется в результате отложения солей кальция — арагонита и кальцита (CaCO3) из вод источников, циркулирующих по карбонатным породам — известнякам и доломитам. Грунтовые воды растворяют карбонатные породы (происходит их закарстование) и насыщаются солями кальция. При выходе на дневную поверхность соли кальция выпадают из раствора в результате резкого изменения термодинамических условий (геохимический барьер) [3, c. 122], а возможно и воздействия бактериальных сообществ внешней среды. Поскольку известковые туфы на р. Тосне были известны только у современного уреза воды, близ контакта кембрийских песчаников и синих глин, то и считалось, что они современные [2,7]. Однако, ниже по течению в 200 м от туфовых свалов, на склоне каньона, в средней части обнаружена "арка" (см. фото 1. и рис.), сложенная известковыми туфами "спаянными" со среднекембрийскими песчаниками саблинской свиты (Є2sb) (см. фото 2.). Саблинские песчаники и известковые туфы сливаются в единый монолит – арку. Серии косослоистых песчаников (Є2sb) притыкаются к известковым туфам чехлом, облекающим выступ песчаников на склоне. В 5 м от верха туфовой арки по азимуту 90° наблюдается выход оболовых песчаников тосненской свиты (O1ts), также покрытых чехлом известковых туфов. Здесь наблюдаются корки арагонита (мраморный оникс) мощностью до 2-3 см. Причем туфы по вертикали покрывают всю мощность тосненских песчаников (? 2,5 м) и почти доходят до копорского уровня – черных аргиллитов копорской свиты (O1kp), являющихся водоупором для современного известнякового водоносного горизонта. Сейчас в районе туфовой арки выходов грунтовых вод по копорскому водоупору не наблюдается. Таким образом, в плане выходы известковых туфов образуют небольшой конус выноса от истока палеоисточника и до понижающегося в течение времени древнего уреза воды р. Тосны. Плащевидное тело туфов спускается вниз по склону на 7 м по вертикали. Это свидетельствует о том, что туфы формировались при глубинной эрозии р. Тосны (при понижающемся базисе эрозии). Известковые туфы часто содержат аллювиальную гальку кристаллических пород. Это также свидетельствует о смещении туфообразования вслед за понижающимся урезом воды р. Тосны. Таким образом, туфы на склоне каньона р. Тосны находятся в коренном залегании и формировались они только от истока углекислого источника и до его устья у древнего уреза воды, опускающегося в течение времени? 3000 лет.
Почему сейчас в каньоне р. Тосны нет современного туфообразования? На графском обрыве грунтовые воды известнякового водоносного горизонта круглый год стекают по копорскому водоупору не оставляя никаких следов на стенках нижезалегающий отложений (см. фото 3.). В то же время в саблинских пещерах в слабовыраженной форме туфообразование происходит – формируются мелкие сталактиты, пещерный жемчуг, небольшие плащевидные натеки на стенах пещер по пути стекания вод известнякового водоносного горизонта. Разница в том, что в пещерах постоянная температура круглый год +8°С. По-видимому, основная причина отсутствия туфообразования на поверхности – недостаточное количество растворенного углекислого кальция в грунтовых водах. Современные грунтовые воды слабоагрессивны и происходит незначительное растворение известняков. Хотя остается открытым вопрос о влиянии бактерий на процесс осаждения углекислого кальция по аналогии с формированием серных или железных руд (серные и железобактерии). В пещерах, возможно, бактериальные сообщества существуют, а на поверхности их сейчас нет. Были ли они во время климатического оптимума? Этот вопрос требует дальнейшего изучения. В начале XX века Надсон, Дрью и др. придавали большое значение карбонатообразующей роли бактериям (Bacterium calcis). Позже, эти исследования посчитали недостаточно обоснованными и термин дрьюит (бактериальный известняк) в настоящее время почти не употребляется.
Так когда же формировались известковые туфы по берегам р. Тосны? Наиболее агрессивными грунтовые воды могли быть во время атлантического климатического оптимума (см. таблицу). Если предположить, что возраст послеледникового каньона р. Тосны? 10 тыс. лет, то возраст основной массы туфов, располагающихся на середине склона каньона можно определить как? 5 тыс. лет. Это позднеатлантическое время климатического оптимума. Но, возможно, известковые туфы начали формироваться с начала среднеатлантического и до окончания позднеатлантического времени. В это время, по-видимому, сформировались все основные месторождения известковых туфов на северо-западе Русской платформы. Пудостские туфы (м-е Пудость) формировались, по-видимому, на щелочно-кислотном барьере, когда щелочные воды карбонатных источников впадали в стоячие кислые глеевые воды (обогащенные Fe2+, Mn2+ и органическими кислотами) озерного бассейна. Опять же, остается открытым вопрос о влиянии бактериальной жизнедеятельности на туфообразование. После позднеатлантического времени последовало раннесуббореальное похолодание, которое привело к снижению базисов эрозии рек Балтийского водосборного бассейна.
Воды, накопившиеся в Пра-Ладоге за время климатического оптимума в результате исчезновения Гейни-йокского пролива (гляциоизостатическое поднятие Балтийского щита), прорвали перемычку (водораздел р. Тосна – р. Мга) в районе Ивановских порогов и хлынули по руслу р. Тосны. Таким образом, возраст возникновения р. Невы может оцениваться как 4500-4200 лет назад.
Существует точка зрения, что р. Нева "древняя" и существует с начала голоцена [1]. Как в этом случае объяснить суббореальную трансгрессию Ладожского озера и почему р. Нева не дренировала переполняющееся озеро? Приводятся данные о том, что в районе Невского пятачка в берегах р. Невы обнаружены аллювиальные отложения древнее "молодой" р. Невы (от 9550 до 3400 лет назад). Но это могут быть отложения реки Пра-Мги, которая впадала в Пра-Ладогу. Так же указывается, что в районе Гейни-йокского пролива, соединявшего Пра-Ладогу с Балтикой, не обнаружено аллювиальных и других голоценовых отложений, свидетельствующих о его существовании в это время. Но на территории Ленинградской области не обнаружено и мезозойских отложений. Это не значит, что их здесь не было. Они просто не сохранились.
Неоднозначные данные относительных и абсолютных датировок геологических событий могут и должны корректироваться общегеологическими наблюдениями и исследованиями (геологическими методами).
Литература:
- Верзилин Н.Н., Окнова Н.С. Предметное взаимодействие геологии и географии на примере выяснения истории геосистемы Ладожского озера. В кн.: "Геология в школе и вузе" (Материалы II Международной конференции). СПб, 2001, с. 124-125.
- Кузнецов С.С., Селиванов Г.Д. Геологическая экскурсия по долине р. Саблинке Ленинградской области. Л., 1940, 64 с.
- Перельман А.И. Изучая геохимию… (О методологии науки). М.: Наука, 1987, 152 с.
- Румянцева М.В., Ольховая Е.А., Никитин М.Ю. Голоценовые пресноводные известковые отложения Ижорского плато (Ленинградская область). В кн.: Экскурсии в геологию. СПб, 2005, с. 57-63.
- Справочник по литологии. Под ред. Н.Б. Вассоевича, В.М. Либровича и др. – М.: Недра, 1983. 509 с.
- Юренков Г.И., Сушков С.Ф. Экскурсия в прошлое и настоящее ландшафта Лужско-Плюсской озерно-ледниковой равнины. В кн.: Экскурсии в геологию. СПб, 2001, с. 179-186.
- Хазанович К.К. Геологические памятники Ленинградской области. Л., Лениздат,1982,79с.
Из кн. «Геология и эволюционная география» / под ред. Е.М.Нестерова — СПБ: Изд-во «Эпиграф»,2005-с.63-67.