Особливості стратиграфії і будови четвертинних відкладів рівнин Північної Америки.

Центральні рівнини і плато Північної Америки

Пластові рівнини і плато смугою обрамляють Лаврентійське плоскогір'я із заходу, південного заходу і півдня. Ширина рівнин змінюється від 400 км. на заході (в межах Канади) до 1200 км. на півдні (США). У північній частині вони дренуються річками басейнів Маккензі і Нельсон, в південній - Міссурі і Міссісіпі. Вздовжпівденної окраїниі Лаврентійського плоскогір'я простягається система западин, зайнятих озерами Верхнє, Мічіган, Гурон, Ері, Онтаріо. Абсолютні відмітки пластових рівнин змінюються від 1700 м біля підніжжя Скелястих гір до 400 - 500 м в басейні р.Огайо.

Геологічна будова цього регіону характеризується поширенням майже горизонтально залягаючих товщ палеозойських, мезозойських і кайнозойських осадових порід потужністю від 3 до 6 км. Потужність земної кори коливається в межах 40 - 55км., що підкреслює платформенний режим розвитку цього регіону.

Вздовж межі з Лаврентійським плоскогір'ям прослідковується серія моноклинальних ступенів, куест, плато. Структурні ступені висотою 200 - 300 м спостерігаються і в інших областях пластових рівнин.

Значна частина рівнин покрита чохлом льодовикових і лесових відкладів, вік яких в системі стратиграфічних схем Північної Америки встановлений не однозначно. Тому вік тих чи інших поверхонь рельєфу розглядається по-різному.

У найбільш повних розрізах на середньопліоценових відкладах формації огаллала (алювій, озерні осади, поховані грунти) з розмивом залягають пліоценові морени, що відносяться до небраського ярусу (табл. 2).

В сучасному рельєфі Н е б р а с ь к і л ь о д о в и к о в і в і д к л а д и не виражені, а поховані під молодшими осадами. Вони представлені масивною глинистою мореною потужністю 50 - 60м, з лінзами флювіогляціальпих пісків. Цей льодовик покривав частину території штату Південна Дакота, а його флювіогляціальні відклади зустрічаються на півдні даного регіону.

А ф т о н с ь к і м і ж л ь о д о в и к о в і ш а р и виявлені у невеликій кількості розрізів і залягають на небраських моренах у вигляді сильно змінених вивітрюванням лесовидних суглинках і похованих ґрунтах Подекуди вони представлені похованим торфом. Алювій афтонського часу зустрічається рідко. У рельєфі ці відклади не виражені.

К а н з а с ь к а м о р е н а епохи максимального поширення льодовиків спостерігається в широкій смузі на захід від р. Міссісіпі У східній частині рівнин вона перекрита ілліпойською і вісконсінською моренами. Канзаська морена представлена глинами з валунами загальною потужністю 40 - 50 м, що залягають, як правило, в древніх улоговинах і річкових долинах. В рельєфі вона виражена слабо. В алювіальних відкладах канзаського часу зустрічаються прошарки попелу.

Таблиця 2

Стратиграфічна схема четвертинних відкладів ПівнічноїАмерики

Я р м у т с ь к і м і ж л ь о д о в и к о в і ш а р и представлені похованими ґрунтами, що фіксують головним чином поверхню канзаської морени. Ґрунт представлений черноземовидними, перегнійно-глеєвими і бурими різновидами залежно від його місцеположення.

І л л і н о й с ь к і в і д к л а д и середнього плейстоцену представлені комплексом льодовикових, алювіальних і еолових осадів, В стратографічних розрізах нараховують до трьох морен, розділених пачками алевритів водного і еолового походження. Іллінойські морени складені валунно-глинистими відкладами. Пояси моренных валів досить добре виражені у сучасному рельєфі на заході і півдні штату Ілінойс, стикаючись з побережжям оз. Мічіган. З часом иллінойського заледеніння в позальодовиковій частині рівнин пов’язане утворення лесів, які приурочені до периферії льодовиків і сформувалися при активній участі еолових процесів і прильодовикових водних потоків. Леси виражені пилуватими супісками червонувато-коричневого і жовтувато-коричневого кольорів, що покривають невеликі височини.

Відклади с а н г а м о й с ь к о ї м і ж л ь о д о в и к о в о ї е п о х и преставлені в основному похованими ґрунтами (потужністю до 6 м) і торфом, що залягає на іллінойській морені. В ґрунтах відмічені переходи від підзолів до чорноземів. Алювіальні відклади цього часу вивчені слабо. Озерні відклади (оэ. Онтаріо) включають глини, піски, галечники, торф'яники.

В і с к о н с і н с ь к і в і д к л а д и представлені моренами, лесами,алювієм і озерними осадами. Морени останніх фаз заледеніння чудово виражені в сучасному рельєфі і представлені валунно-галечниковим матеріалом з порід ківатинського центру заледеніння (граніти, гнейси).

Цікавими є наступні обставини. По-перше,стратифікація міжльодовикових епох часто проводиться американськими дослідниками на основі виділення похованих ґрунтів. По-друге, відмічається помітне “погрублення” льодовикових відкладів від небраських до вісконсінських. Це пояснюють тим, що в початкові епохи заледенінь значна частина території Лаврентійського плоскогір'я і півночі пластових рівнин була прикрита чохлом дольодовикової кори вивітрювання. Поступове її знищення призвело до виходу на денну поверхню слабовивітреного кристалічного цоколя і погрубленню осадів. По-третє, дані про абсолютний вік льодовикових епох є суперечливими. Наприклад, небраське заледеніння часто співставляють з дунайським (піздньопліоценовим) заледенінням Альп. В такому випадку ранньочетвертинним стає канзаське заледеніння.

Провінція Великих озер (200 - 700 м) витягнута широкою (300 - 500 км.) смугою вздовж межі з Лаврентійським плоскогір'ям. Головними комплексами рельєфу є: улоговини, зайняті оз. Верхнє, Мічіган, Гурон, Ері, Онтаріо; куести, крутий схил яких обернений на північ або північний схід; гірлянди кінцевих морен на південь від озерних улоговин. Існування тектонічних опускань в районі озерних улоговин, розривні порушення і близькі до рифтогенних структури (південно-західна частина оз. Верхнє) дають підстави віднести їх до структурно-тектонічних улоговин. Разом з тим наявність обривів куест вказує на певну роль структурно-літологічного чинника. В усякому разі, первинне походження улоговин пов'язане з особливостями геологічної структури. Куести складені доломітом і вапняками. Вони підстилаються глинистими сланцями силурійського віку і досягають висоти 50 - 90 м. Перетинаючи одну з таких куест висотою більше 50 м, р. Ніагара утворила Ніагарський водоспад. Уступ куести в зоні водоспаду досить швидко відступає (0,1 - 1,5 м/рік).

Контрастний рельєф в цій провінції спостерігається в районі оз. Віннілег. Його північно-східний берег (Лаврентійськоє плоскогір'я) характеризується горбисто-западинним рельєфом, тоді як західний - платоподібним, який ще західніше (за озерами Манітоба і Вінніпегосис) змінюється уступом Манітоби, що простягається майже на 1200 км.

Значну роль в рельєфотворенні тут відіграло четвертинне зледеніння. Найкраще виражені в рельєфі сліди вісконсінських льодовиків. Останні були витягнуті трьома язиками: Мічіган - на сході, Рейні - в центрі і Джеймс - на заході (мал. 28).Напівнічному сході край льодовика був порівняно рівним. Між язиками Рейні і Мічіган у вісконсині існувала область, яка, як вважають геологи, не покривалася льодом.

За дугами кінцевих морен, яких в провінції Великих озер нараховується декілька десятків, неодноразово формувалися прильодовикові загатні озера, що залишили сліди у вигляді берегових ліній, барів, дельт і т.п.

Площі цих озер в максимальні фази розвитку були значними (оз. Агассіз 500 000 км²). У їх басейнах за декілька тисяч років накопичилися товщі алевритів і стрічкових глин. Рівні води в багатьох прильодовикових озерах були на 40 - 160 м вище сучасних. Древні берегові лінії згодом були значно деформовані гляціоізостатичними рухами. Осциляції льодовикових язиків приводили до перебудов русел річок і міграції загатних озер. Рівні води в останніх залежали головним чином від умов стоку до них.

Мал. 28. Поширення пліоцен-четвертинного зледеніння в центральній і західній частинах рівнин Північної Америки (за Е. У. Шанцером). Льодовикові відклади: 1 - позньовісконсінськие, 2 - середньовісконські,3 - ранньовісконські: 4 - іллінойські; 5 - канзаські і небраські; 6 - межа середньовісконських льодовиків; Г — межа максимального поширення зледеніння

Утворені канали стоку і ерозійні улоговини досить швидко заповнювалися флювіогляціальними відкладами. Наприклад, під протокою Макінак, що з’єднує озера Гурон і Мічіган, виявлено глибоке руслоколишньої прильодовикової річки довжиною близько 100 км.На південному заході штатуМанітоба (Канада) виявлені поховані долини, заповнені мореною потужністю 90 -150 м.. Серед них зустрічаються досить крупні, на зразок похованої долини р. Міссурі шириною майже 50 км і глибиною більше 60 м.

Оскільки потужність льодовикових відкладів .в провінції Великих озер досягає 250 м, то вони місцями перекривають навіть куести. Наприклад, похована куеста простягається від р. Ніагари до оз. Гурон. Льодовикові відклади багато в чому сприяли збереженню улоговин Великих озер, перешкоджаючи їх спуску.

Провінція Центральних рівнин (120 - 370 м) розташована між провінцією Великих озер на півночі, Апалачськими горами на південному сході і Береговими рівнинами на півдні. Більша частина території складена пісковиками, вапняками, глинистими сланцями палеозойського віку. Ці породи слабо деформовані пологими складками.На частинирегіону прослідковуються покриви морен і лесів, але їх потужність порівняно невелика (3 - 30 м). Позальодовикові області в основному представлені розчленованими лесовими рівнинами. На їх фоні виділяються плато Озарк (426 м), гори Бостон (762 м) і Уошито (884 м), що відповідають брахикуполам, в ядрах яких на поверхню виходять кембрійські і ордовицькі породи. Брахикупола облямовані куестами, а в горах Уошито спостерігаються кварцитові гребені, що розділяють пониження, складені піддатливими до денудації сланцями.

Мал. 29 Геоморфологічна карта штату Небраска (за А.С. Кесь)

1 – плато, складені палеогеновими і неогеновими породами; 2 – пішані масиви; 3 – 4 – лесові рівнини; 3 – з потужністю лесу 20 – 75 м; 4а - 5 – 30 м; 4б – менше 5 м; 5 – виходи корінних порід; 6 – межа поширення льодовиків.

Лесові рівнини характеризуються сильно розчленованим ерозійним рельєфом. Покриви жовто-бурих лесів і лесовидних суглинків перекривають межиріччя, складені мореною і дочетвертинними корінними породами. Вздовж долини р. Міссурі в Канзасі пояс вісконсинських лесів досягає ширини 200 км.Їх потужність поступово зменшується з півночі на південь з 75 до 5 м (мал. 29), Просторово леси тяжіють до ділянок флювіогляціальних відкладів. Основну масу матеріалу складають еолові відклади.

Провінція Великих Прерій- похила пластова рівнина, що тягнеться вздовж підніжжя Скелястих гір. Її ширина коливається від 300 км на півночі до 700 км в центрі. Західною межею рівнини служить уступ висотою від 100 до 300 м, утворений виступами крейдових пісковиків. В основі пластової рівнини розташований тектонічний прогин з асиметричним поперечником, заповнений палеозойськими і мезозойськими відкладами.

Рівнина виникла на межі крейди і палеогену в результаті тривалої акумуляції алювіальних відкладів річками, що брали почало у Скелястих горах, які в цей час зазнавали інтенсивного підняття. Процес акумуляції завершилася в пліоцені. В даний час на більшій частині регіону на поверхню виходять вапняки, глини, піски, алевроліти крейди і палеогену, з неузгодженим заляганням на древніх відкладах. Слабка протиерозійна стійкість цих порід зумовила широке вимоїн і ярів, піщаних горбів. На окремих ділянках виник бедленд. Проте основним типом рельєфу є лесові рівнини, розчленовані широкими річковими долинами.

В басейні р. Платт, в центрі Великих Прерій, спостерігаються крупні масиви лесових рівнин з характерним ярково-балковим розчленуванням. Потужність лесів досягає 20 - 30 м. Вони впритул примикають до території, де поширені піщані дюни і гряди вісконсинського віку. Фактично це є піщана напівпустеля площею близько 57 тис. км3 (Сенд-Хілз) із зарослими глибоко розчленованими еоловими грядами і численними дрібними озерами.

На півдні Великих Прерій в басейнах річок Арканзас, Бразос, Колорадо (штат Техас) спостерігається горбистий розчленований рельєф з добре терасованими річковими долинами. В основному - це лесові і алювіальні рівнини; тільки на крайньому півдні припіднімається вапнякове плато Едуардс, специфікою якого є замкнуті улоговини ерозійно-карстового походження.

Ближче до відрогів Скелястих гір рівнини поступово підвищуються до 800 -1200 м. В умовах посушливого клімату тут спостерігаються плоскодонні улоговини (плайя) шириною від 50 - 70 м до 1 - 3 км. і глибиною до 30м. Ймовірно, що ланцюжки таких улоговин успадковують пізньопліоценові річкові долини.

Рельєф пластових рівнин і плато Північної Америки формувався тривалий час (більше 3 млн. років) при участі різних агентів рельєфотворення. Найбільшу активність проявили пліоцен-четвертинні льодовики, що зумовили появу на півночі цієї країни льодовикових, водно-льодовикових і озерно-льодовикових рівнин. На півдні пластових рівнин основними чинниками рельєфотворення були руслові потоки і вітер. Активізація останніх тісно пов'язана із змінами клімату, і перш за все з льодовиковими і міжльодовиковими епохами.