Особенности морфологии зандров и эволюция речных долин

Особенности песчано-зандрового рельефа и индикаторы границ оледенений. Для песчаного зандрового рельефа характерно наличие широких безрусельных понижений с пологими вогнутыми склонами. Крутизна последних увеличивается вверх к вершинам увалов, которые имеют характер миниатюрных хребтиков. В этом отличие увалистого аккумулятивного рельефа от денудационного. В области денудации водоразделы широкие, плоско-выпуклые склоны короткие, крутизна их увеличивается сверху вниз по направлению к тальвегу долин. Ни характер форм рельефа краевых зандров, выполаживающихся к внешнему краю последних, ни измельчение в этом же направлении слагающего их материала не характерны для водноледниковых отложений внутренней зоны оледенений. Для внутренних зандров характерно отсутствие пространственной сортировки материала и закономерного распределения форм рельефа. Поэтому изучение строения водноледниковых отложений может дать для установления границ бывших оледенений не менее надежный материал, чем распространение морены и характерных для краевых зон форм рельефа.

Менее обширные полосы образуют краевые зандры позднеплейстоценового оледенения. Граница его максимального распространения, установленная К. К. Марковым (1940) и уточненная В. Б. Козловым (1972), вызывает споры лишь на Смоленском участке. На востоке граница совпадает с Валдайской возвышенностью и выражена наиболее четко. К востоку и югу от границы валдайского оледенения, в области развития московского оледенения в долинах Волги, Днепра и Дона, каких-либо изменений морфологии не наблюдается. Наиболее древняя терраса, сформированная в течение последнего межледниковья (московско-валдайская), равно как и валдайская, имеет непрерывное протяжение. Послевалдайская терраса, развитая спорадически, наблюдается также и в области позднеплейстоценового оледенения. Валдайская терраса, как и более древняя, в области позднеплейстоценового оледенения не развита. В долине Волги она зарождается в пределах Селижаровского краевого зандра, подчеркивая положение границы оледенения, установленного здесь К. К. Марковым.

Выше пересечения границы валдайского оледенения, где Волга формировала свою долину уже после отступания последнего ледника, она имеет одну слабовыраженную морфологически террасу. Ниже границы оледенения развита серия из трех надпойменных террас, верхняя из которых имеет возраст московско-валдайского межледниковья (Обедиентова, 1962а; Писарева, 1965). Верхняя толща аллювия террасы не перекрыта нигде ледниковыми отложениями. Следовательно, долина в этой части сформирована позже последнего для данной территории (московского) оледенения.

Критика калининского оледенения и анализ геоморфологии Поволжья. На карте четвертичных отложений («Геология СССР», 1971, автор С. Л. Бреслав) нанесена граница выделенного А. И. Москвитиным (1949) калининского (максимального в позднем плейстоцене) оледенения. При наличии его естественно ожидать вдоль фронта льда развития краевых зандров и изменения морфологии долин. Но от границы валдайского до границы московского оледенения морфология долины Волги не изменяется. Нижняя, послевалдайская терраса наблюдается спорадически, исчезая на значительных участках долины Волги. Две верхние террасы — валдайская и московско-валдайская — наблюдаются почти непрерывно на всем пространстве от устья Итомли (ниже г. Селижарова) до устья Унжи (у г. Юрьевца). На всем этом пространстве террасы сохраняют однообразное геологическое строение и морфологию поверхности. Каких-либо следов оледенения более позднего, чем любая из террас, в долине Волги не наблюдается.

В долину Волги вблизи г. Калинина (Твери), где А. И. Москвитин (1949, 1954) проводит границу «калининского» оледенения, как и ниже г. Калинина, не спускаются краевые зандры, хотя, по А. И. Москвитину, граница калининского, а по С. А. Яковлеву (1949) — второго нового оледенения на участке Калинин — Тутаев несколько раз зигзагообразно пересекает Волгу. На всем этом отрезке по обе стороны долины Волги наблюдается совершенно одинаковый ледниковый ландшафт со сглаженными песчаными холмами или однообразными моренными равнинами. В долине Волги вскрываются здесь те же два горизонта морены, описанные выше и ниже по течению. Отсутствие на всем отрезке Волги от Калинина до г. Тутаева следов более нового, чем московское, оледенения в виде морены и краевых зандров, неизменность строения здесь долины Волги, заставляют отрицательно отнестись к существованию калининского оледенения в указанных границах.

Рельеф Тутаевско-Даниловской и Плёсско-Галичской возвышенностей, вдоль которых в левобережье Волги проводят границы «калининского» и московского оледенений, не имеет сходства с рельефом, образующимся у края ледника. Редко разбросанные мелкие моренные холмы с пологими склонами возникли вероятно по краям ледниковой лопасти, двигавшейся вдоль Костромской низины. Высоты этих возвышенностей подчеркиваются их водораздельным характером. Восточные склоны возвышенностей не сопровождаются краевыми зандрами. Морфология долины Волги в зонах, где ее секут «границы» оледенений, не изменяется. От устья Селижаровки до устья Унжи в долине ее прослеживается один и тот же комплекс террас. Длительная стоянка льда повлекла бы образование зандров и нового террасового уровня в долине Волги. А между тем выше Плёса наблюдается тот же комплекс террас, что и ниже по течению.

Методология геоморфологической индикации границ ледника. Детальный анализ строения краевых зон придолинных участков показал, что в долинах рек южного направления при пересечении ими границ бывших оледенений среди краевых зандров зарождаются новые террасы, неизвестные во внутренней зоне оледенений. Днепровская терраса долин Днепра и Волги развита лишь ниже по течению пересечения реками границ днепровского оледенения. Московская терраса в долинах Волги, Дона, Днепра прослеживается как во внеледниковой зоне, так и в границах днепровского оледенения. В зоне московского оледенения нет ни одной из двух упомянутых террас. Наиболее высокой в этой зоне является послемосковская, или московско-валдайская, терраса, зарождающаяся у границ валдайского оледенения. В зоне последнего оледенения также нет террасы валдайской. Появление этой террасы в долинах служит указанием, что соответствующая территория в позднем плейстоцене не была покрыта льдом. Специфические черты строения валдайской террасы (Обедиентова, 1962а, 1973а) позволяют легко определить ее среди других террас.

Эти наблюдения приводят к весьма важному заключению: на территории, покрывавшейся льдом, реки прекращают свою деятельность не только в период максимума оледенения, но не существуют и во время его сокращения, в первую половину таяния. Очевидно потоки талых вод отличались от рек по характеру воздействия на земную поверхность. Эти потоки не размывали свое ложе и не создавали типичного аллювия. Террасы, соответствующие по возрасту тому или иному оледенению, отсутствуют также южнее предполагаемого положения края льда в период длительной стоянки ледникового щита, соответствующей стадии его существования. Морфология речных долин при пересечении стадийных границ не изменяется. Не развиты в этих зонах и краевые зандры с типичной для них линейной сортировкой флювиальных отложений.

Все это позволяет поставить вопрос о возможности в равнинных условиях передвижения фронта ледяного щита во внутреннюю зону оледенения или возобновления поступательного движения льда после его отступления вследствие климатических колебаний.

Проблема стадиальности и деградация ледникового покрова. О стадиальности оледенений: вслед за признанием множественности оледенений, вопрос о количестве которых нельзя, однако, считать решенным, усилившаяся детализация исследований привела к выделению внутри оледенений фаз и стадий наступания и отступания льдов. Выделение их основывается на распространении комплексов форм рельефа, характерных для краевой зоны, и палинологической характеристике межморенных отложений. Спорово-пыльцевые спектры, отражающие растительные комплексы более холоднолюбивые, чем современные и межледниковые, считаются межстадиальными.

Механизмы омертвения льда и палеогеографические условия. Формирование комплексов форм рельефа, считающихся краевыми образованиями, характерно также и для многих участков внутренней зоны оледенения. Толщи, заполняющие погребенные долины, нередко содержат несколько одновозрастных горизонтов морен. Появление «дополнительных» морен обязано как неровностям ледникового ложа, вызвавшим формирование рытвин и котловин, так и специфике местных условий таяния льда. Таяние льда происходило как с края, так и с поверхности, что, при неравномерной мощности, зависящей от рельефа подстилающего ложа, приводило к распадению его на глыбы мертвого льда. Такой взгляд на процесс таяния льда ранее уже был высказан К. К. Марковым и И. П. Герасимовым (1939) и А. И. Спиридоновым (1949). Преобладание таяния льда по вертикали (наряду с горизонтальным отступанием) установлено А. А. Никоновым (1961) на Кольском полуострове, в зоне последнего оледенения, где ледниковые аккумулятивные формы имеют хорошую сохранность. Недооценку теории мертвого льда отметил А. А. Асеев.

При таянии льда сверху его граница приобретала причудливые очертания и разорванный характер. Вокруг глыб льда, имевших разнообразные размеры, формировались комплексы ледниковых образований. С пассивным состоянием льда обычно связывают формирование аккумулятивного ледникового рельефа (Бискэ и Девятова, 1972; Лесненко и Исаченков, 1972; Никонов, 1961). Наращивание льда вокруг глыб при ухудшении климата вряд ли могло вернуть ему активность, способность фронтального наступательного передвижения. О преобладании пассивного льда в условиях деградации современного оледенения островов Северной Земли говорит Н. Г. Загорская (1959).

Фронтальный характер деградации Ловатской лопасти последнего оледенения и активное состояние края отступающего льда сочеталось, по М. А. Фаустовой (1972), с наличием мертвого льда, заполнявшего ложбины. На его месте формировались озы, камы, песчаные гряды.

Омертвение льда и формирование множества «краевых зон» в восточной части области московского оледенения обязано, вероятно, расчленению домосковской поверхности долинами Пра-Волги и ее притоков. Под напором льда в условиях деформации ледникового ложа вдоль долины Пра-Волги возникли участки холмистого рельефа и заболоченных низин вдоль северного склона Клинско-Дмитровской гряды. Вторым крупным районом торможения был участок Пра-Волги в области южного и восточного бортов Костромского прогиба, где она совпадает с современной Волгой. В зоне подпора был создан холмистый рельеф Костромского правобережья Волги и Галичской гряды и рытвины с отрицательными глубинами и максимальным углублением — 90–120 м к югу от устья р. Костромы (Бреслав, 1967; Лобачев, 1965).

Палеогеоморфологические реконструкции свидетельствуют о существовании в конце московского века на месте Костромской низины массива мертвого льда, претерпевшего сложную эволюцию. Ухудшения климата вызывали наращивание массива льда, потепления оживляли термокарстовые процессы. Именно здесь в основном на восточном борту низины в зоне осцилляции края ледника были выявлены три морены среднеплейстоценового возраста; две верхние из них отнесены к московскому веку (Писарева, 1965). О локальном распространении одного из горизонтов морен свидетельствует то, что к западу и югу от Костромского прогиба прослеживается в естественных разрезах и вскрыта бурением лишь одна морена московского оледенения.

Но В. В. Писарева показала, что верхняя межморенная толща по характеру спорово-пыльцевой диаграммы может быть отнесена к межстадиальным отложениям, и на этом основании выделила в пределах московской ледниковой эпохи костромской интерстадиал. Климатические условия его отличались как от межледниковых, так и от современных большей суровостью. «Формирование межстадиальных отложений происходило в приледниковых бассейнах, в период отступания ледника, вызванного потеплением климата» (Писарева, 1965, стр. 36).

Приледниковый бассейн, отложения которого изучались В. В. Писаревой, мог возникнуть благодаря подпору ледяной глыбой, заполнявшей Костромскую низину. Положение края ледника не установлено. Можно ли предположить, что к югу от Костромы, в период существования приледникового озера, все пространство было свободно ото льда, а позже ледник наступил вновь? Более вероятно предположение, что оледенение на этом этапе носило полупокровный характер, и на свободных от льда пространствах существовала кустарниковая и древесная растительность. При ареальном характере ликвидации ледникового покрова холоднолюбивая растительность могла существовать в то время, когда в понижениях сохранялся еще лед.

Палеоботаника, фитогеография и эволюция биосферы в плейстоцене. Не наличие льда, а климат определяет характер растительности. Н. Я. Кац (1960) утверждает, что в сухом климате деревья могут расти при сравнительно низкой летней температуре. На ближайших к леднику территориях сохранялась растительность, существовавшая до оледенения с примесью тундровых элементов, которые «притащил» с собой ледник. С распадом ледника на отдельные массивы кончалась его климатообразующая роль. Обычная циркуляция воздушных масс распространялась и на область оледенения. Поэтому задолго до полной ликвидации оледенения из соседних районов сюда проникали леса. Ледник не уничтожил местную растительность. В современных условиях на островах Сахалинской области рядом со льдом летом зеленеют леса.

Рефугиумы термофильной флоры и критика катастрофизма. К югу от края льда характер растительности определял не лед, а климат соответствующей эпохи. Если допустить, что во время оледенения существовали концентрически расположенные растительные зоны, то вблизи кромки льда должен был иметь место тундровый пояс. Однако ясные следы его не обнаружены ни для одной из эпох оледенения, хотя смещение зон на юг имело место. В. П. Гричук (1955) указывает, что типичной тундровой флоры по окраине валдайского ледника найти не удалось. Вся флора, синхронная с максимальным распространением льдов, смешанная; в них присутствуют степные, лесные и тундровые элементы. Эти выводы окончательно сформулированы В. П. Гричуком на «Карте растительности Европы в эпоху валдайского оледенения (время минимальной теплообеспеченности, экстремальная фаза оледенения, около 20 000 лет назад)», опубликованной в опытном макете атласа-монографии «Палеогеография Европы в позднем плейстоцене» (1973).

Растительные зоны, как и современные, вытянуты на этой карте с юго-запада на северо-восток. Тундровый тип растительности сохранялся в валдайскую эпоху лишь на крайнем северо-востоке, в Приполярном Урале. В приледниковой зоне растительность представляла собой комплексное сочетание тундровых, степных и травянистых группировок с участием березового, соснового и лиственничного редколесья. Южнее линии Могилев — Москва расстилались перигляциальные лесостепи, к югу от линии Киев — устье Камы существовали перигляциальные степи.

Таким образом, для валдайской эпохи с ее наиболее в течение плейстоцена континентальным климатом (Величко, 1973) характерны отсутствие типичных тундровой и таежной зон и смешанный характер приледниковой растительности. Участки лесной растительности наблюдались в пределах современных лесной и лесостепной зоны. То есть, при продвижении льда на юг в каждом районе наряду с пришедшими более северными и степными элементами сохранялась частично растительность, свойственная той географической зоне, к которой приблизился ледник. На некотором расстоянии от ледника в укрытиях могли существовать группы широколиственных лесов предыдущей межледниковой эпохи.

Н. Я. Кац (1955), анализируя процесс расселения широколиственных пород в валдайскую эпоху, пришел к выводу, что распространение их шло из отдельных очагов. При миграции растений из одного далекого очага широколиственные породы не могли бы столь быстро распространиться одновременно в разных местах.

По подсчетам В. П. Гричука (1955), многие теплолюбивые виды, имевшие в плиоцене огромные ареалы, каждый раз, появляясь в плейстоцене, занимали меньшую площадь, чем в предыдущую эпоху. Происходило не только обеднение флоры, но и сокращение площади обитания термофильных элементов. При повторных расселениях из состава теплолюбивой флоры выпадало все большее количество видов. Таким образом, в каждом из последующих межледниковий состав растительности становится беднее. Наряду с этими наблюдениями В. П. Гричук считает, что в течение четвертичного периода периодически происходило почти полное вымирание теплолюбивой растительности. Но обеднение видового состава и сокращение ареалов многих теплолюбивых видов свидетельствует лишь о том, что ряд видов, переживших один раз неблагоприятные условия, не выдержал повторного похолодания. Полное вымирание растительности и последующая несколько раз повторяющаяся миграция должны были бы привести если не к полной смене растительности, то к значительному изменению ее видового состава. Однако после очередного оледенения во вновь развивавшейся в условиях потепления растительности видовой состав оказывался более бедным, но не изменялся. Отдельные элементы плиоценовой флоры сохранились до настоящего времени.

В каких условиях, пережив несколько холодных эпох, они сохранились? Рассмотрим два известных очага реликтовой растительности — Жигули и Галичью Гору.

Немногие из современников знают, что «Галичья Гора» — это не гора, а название деревни в правобережье Дона ниже устья р. Сосны. Реликтовая растительность сохранилась в узкой прибровочной полосе коренного берега долины Дона на абс. высоте около 200 м на расстоянии около километра от упомянутой деревни. Расположенный на краю крутого обрыва этот заповедный участок никогда не распахивался. Поэтому и сохранилась древняя растительность. Никакого охраняющего ее «укрытия» не было. До начала хозяйственной деятельности человека участок реликтовой растительности, конечно, был обширнее.

В Жигулях третичные виды растительности известны в основном в пределах каменистой степи, окружающей отвесные скалы разной, 200–300 м, высоты на склонах разной экспозиции. Голые скалисто-щебнистые участки склонов Жигулей, недоступные даже для выпаса скота, наименее подвергались влиянию человека.

Итак, третичные реликты сохранились там, где природа оградила их от воздействия человека. Не значит ли это, что в доисторическое время остатки теплолюбивых третичных видов были распространены гораздо шире? Оба рассмотренные очага расположены в непосредственной близости от донского языка днепровского оледенения, значительно севернее южной границы распространения льда. Сохранилась ли третичная растительность во время максимального оледенения или мигрировала сюда в последнее, теплое межледниковье? Так или иначе, она сохранилась в суровую валдайскую эпоху.

Итак, все данные говорят об эволюционном развитии растительного покрова в плейстоцене, о постепенном обеднении видового состава, о сохранении лесной растительности в эпохи сурового климата и быстром расселении теплолюбивых видов в начале межледниковий. Волнообразное развитие растительного покрова в течение плейстоцена исключает катастрофические моменты. То же эволюционное развитие характеризует животный мир. Недаром изучение истории фауны приводит к отрицанию существования эпох оледенений (Пидопличко, 1946, 1973), а анализ природных процессов в позднем плейстоцене обосновывает представление об общей тенденции похолодания в кайнозое и отсутствии данных о крупных покровных оледенениях, прерывавших развитие биосферы (Загорская, 1973). К выводу о несовпадении эпох похолоданий с максимумами развития оледенений пришел А. А. Величко (1973).

Все сказанное выше позволяет высказать ряд сомнений по поводу развиваемых в настоящее время представлений о сложной стадиальности развития плейстоценовых оледенений. Этому противоречат следующие факты:

· 1-й факт: Преимущественно эволюционное развитие растительного покрова при отсутствии эпох катастрофического вымирания растительности. Может быть, растительные сообщества, принимаемые в качестве критерия для установления межстадиала, характерны для эпохи расселения растений в эпоху деградации оледенения.

· 2-й факт: Распространение аккумулятивных ледниковых форм, считающихся краевыми образованиями, во внутренней зоне оледенений и зависимость их образования от рельефа ледникового ложа.

· 3-й факт: Заключение А. А. Асеева (1970), что максимальной фазой развития валдайского оледенения была поздняя. В самом деле, вполне логичными представляются остановки в наступательном движении ледника. И очень сомнительна возможность нового фронтального наступания льда при увеличении его объема после омертвения.

· 4-й факт: Многослойность одновозрастных морен не обязательно связана с временным, стадийным колебанием границы оледенений. Образование нескольких горизонтов морен вполне возможно в пределах речных долин, перекрытых ледником, а также в период таяния, в связи со сложно протекающим процессом уничтожения ледникового покрова.

Итак, при значительной сложности и запутанности следов оледенений не обязательно предполагать большую дробность климатических колебаний. Может быть, основной проблемой следует считать не установление множественности оледенений и их стадий, а изучение сложных процессов, происходивших в условиях оледенения и особенно в период его деградации.

У края былого московского ледника появляется терраса, отсутствующая в зоне оледенения. Границы предполагаемых стадий московского оледенения и границы «калининского» оледенения не нашли отражения в изменении морфологии речных долин. Развитие долин в зоне московского оледенения проходило однотипно. Это отрицает существование фронта льда, от которого бы начинались потоки, зарождающие реки, в период стадий оледенения.

Возникновение речного стока в зоне оледенений относится не к началу таяния и не к периоду задержки его таяния, принимаемого за стадии; заложение рек, возникновение линейного стока относится ко времени уничтожения отдельных массивов льда, сохранявшихся в понижениях и создававших препятствие возникновению линейного стока. Существование стадий не отражено в строении речных долин. Уже в послемосковское время рисунок речной сети в области оледенения претерпел значительные изменения.

Сведения об авторах и источниках:

Автор: Г. В. Обедиентова

Источник: Формирование речных систем Русской равнины

Публикации будут полезны широкому кругу геологов, изучающих четвертичную геологию, геоморфологов, гидрогеологов, а также всем специалистам, интересующимся историей рек и геолого-геоморфологическим развитием Русской равнины.