Опыт сравнительного морфолитологического анализа холмообразных форм в долине верхнего Днепра | Вестн. Том. гос. ун-та. 2013. № 366.

Опыт сравнительного морфолитологического анализа холмообразных форм в долине верхнего Днепра

Анализ морфологии и геологического строения двух изолированных от междуречья холмов, расположенных в долине верхнего Днепра выше и ниже по течению от г. Смоленска, позволил установить их останцовое происхождение. Образование холмов тесно связано с развитием смежных палеорусловых форм, сформированных талыми водами поздневалдайского ледника. Установлена разновременность функционирования и отмирания упомянутых палеорусловых форм. Выдвинуты гипотезы возможного механизма палеорусловых перестроек в долине верхнего Днепра в перигляциальных условиях поздневалдайского времени.

Experience of comparative morpholithological analysis of hill forms in Upper Dnieper valley.pdf Постановка проблемы. Одной из особенностей морфологического строения долины верхнего Днепра на ее субширотном отрезке от г. Дорогобужа до г. Орши является наличие холмообразных форм, высоко поднимающихся над днищем долины и отчлененных от междуречья аллювиальными поверхностями уровня поймы и низких террас. Накопленный геологический материал (в основном фондовый) показывает, что в строении этих холмов в различных сочетаниях принимают участие отложения ледникового, флювиогляциального и флюви-ального происхождения (пески и суглинки), в разной степени насыщенные грубообломочным материалом (в том числе моренные суглинки). Насчет происхождения самих форм выдвигались различные гипотезы: Г.Ф. Мирчинк [1] называл их друмлинами, Д.И. Погуля-ев [2] - краевыми моренными образованиями, И.Н. Са-лов [3] - озами. Таким образом, единого мнения о генезисе подобных холмов не выработано. В центре настоящего исследования находятся два крупных холма - у д. Коровники иуд. Катынь-Покровское, расположенных в 100 км (по долине) друг от друга и обладающих удивительным морфологическим сходством (см. рис. 1, А; 2, А). Во-первых, это сходство плановых очертаний (в том числе вытянуто-сти обеих форм вдоль долины Днепра) и превышений холмов над меженным урезом Днепра (30-33 м). Во-вторых, в районе обоих холмов имеют место крутые вынужденные излучины современного русла, что свидетельствует о существенном влиянии холмов на русловую морфодинамику Днепра. В-третьих, каждый из этих холмов с одной (правой, если смотреть вниз по течению) стороны огибается современным руслом, а с другой (левой) - широкой ложбиной, имеющей морфологические признаки крупного, но ныне не функционирующего палеорусла. Причем в обоих случаях нижние по течению части палеорусел заняты современными руслами малых рек Устром и Уфинья - левых притоков Днепра, испытывающих в этом месте резкий поворот под углом около 90°. Предпринимается попытка сравнительного морфо-литологического анализа двух столь схожих, на первый взгляд, но значительно удаленных друг от друга морфологических комплексов. Холм у д. Коровники. Холм слегка вытянут с восток-северо-востока на запад-юго-запад. Его длина -3,7 км, ширина - до 1,9 км, максимальная абсолютная высота - 197,6 м абс., превышение над меженным урезом Днепра - до 30 м. Топографический профиль I-I' (рис. 1), построенный через долину Днепра в створе холма, позволяет выделить серию геоморфологических уровней: спускаясь с бровки левого борта долины в районе д. Челновая (около 190 м абс.), профиль пересекает широкую (до 700-750 м) ступень на высотах 176-177 м абс., после чего выходит в еще более широкую (до 1 км в верхней (по течению) части и до 550-600 м - в нижней) ложбину с фоновыми высотами 174-176 м абс.; затем он круто взбирается на холм, пересекает его пологовыпуклую вершинную поверхность (с абсолютными отметками до 196,7 м абс.), спускается по его северо-западному склону к руслу Днепра в 0,8 км ниже впадения р. Вопь, в районе известной Соловьевой переправы (отметка меженного уреза - 167,5 м абс.). На правом берегу Днепра профиль проходит через две отчетливо выраженные ступени: примыкающую к руслу - на высотах 171,5-173,5 м абс. (шириной до 250 м), и следующую за ней - на высотах 175,5-177,5 м абс. (также шириной до 250 м), после чего поднимается по склону до бровки правого борта долины в районе д. Соловьево (около 190 м) и выходит на междуречье. По данным шурфования, проведенного автором в 2011 г. (разрезы К-11/04, К-11/05), и бурения, осуществленного здесь ранее Смоленским отрядом Московской геолого-разведочной экспедиции ПГО «Центр-геология» ([4], скв. 322-325), можно утверждать, что холм с поверхности перекрыт чехлом мелко-среднезернистого песка (с включениями грубообло-мочного материала в нижней части слоя), который повсеместно подстилается плотным красновато-коричневым суглинком с включениями неокатанного дресвяно-щебнистого материала (мореной). Высота залегания подошвы четвертичных отложений в привершинной части холма составляет около 145 м абс. ([4], скв. 815), т.е. находится на 17-18 м ниже меженного уреза Днепра, что исключает наличие у формы дочетвертичного (доледникового) цоколя. Глубина кровли морены в различных частях холма варьирует от 2 до 5 м. Характер залегания, особенности гранулометрического состава и текстуры песчаного чехла (плащеобразное «облекание» моренного цоколя; переслаивание в разной степени оглиненных слоев песка, включения несортированного гравийно-галечного материала в нижних слоях; преобладание неслоистых и неясно слоистых текстур) позволяют говорить о происходившем при отложении песка перемыве верхов морены. Высота высокой пойменной ступени на правом берегу Днепра составляет 4-6 м над меженным урезом (171,5-173,5 м абс.). Пойма аккумулятивная: 14-метровая толща аллювия подстилается мореной (скв. К-11/01), кровля которой находится на высоте 159-160 м абс., что более чем на 5 м ниже дна современного русла (исходя из средней глубины Днепра 2,5 м). Высота террасовой ступени, примыкающей к высокой пойме, составляет 8-10 м над меженным руслом (175,5-177,5 м абс.), что совпадает с типичной высотой I НПТ на Дорогобужско-Смоленском участке течения А Рис. 1 Днепра [5]. По данным бурения в прибровочной части террасы (скв. К-11/02), до глубины 23,5 м она сложена песчаным материалом: в колонке отложений отчетливо выделяются две литологические разности песка - тонко-мелкозернистая верхняя (0-15 м) и крупногрубозернистая нижняя (15-23,5 м), по всей видимости, соответствующие разновозрастным аллювиальным свитам (подстилающие аллювий отложения скважиной не вскрыты). Высота контакта этих свит - около 160 м абс. -хорошо соотносится с высотой залегания подошвы аллювия высокой поймы (см. выше), что позволяет предположительно ассоциировать выделенные свиты с го-лоценовым и среднеплейстоценовым («рославльским», по Г.И. Горецкому [6]) аллювием. В тыловой части террасы у подножия коренного борта долины (высота поверхности 178 м абс.) на глубине 4 м (174 м абс.) уже вскрывается морена ([4], скв. 318). Широкая ложбина, окаймляющая холм с юга, представляет собой ныне не функционирующее палеорусло Днепра, западная часть которого частично занята руслом р. Устром. Более широкая внешняя (дальняя от холма) ступень дуги палеорусла расположена на высоте 174-175 м абс., а более узкая внутренняя (примыкающая к холму) ступень примерно на 1 м приподнята по отношению к внешней и расположена на высоте 175176 м абс. Высокая ступень палеорусла в восточной части прорезана узкой протокой, отчленяющей от нее «осередок», гипсометрически остающийся элементом высокой ступени. Низкая ступень палеорусла неоднократно затапливалась в прошлом и продолжает затапливаться в настоящее время, т.е. существует в режиме высокой поймы, что подтверждается выраженной в разрезе пойменной фацией мощностью до 2,5 м (скв. К-11/03). Ниже она сменяется тонко-мелкозернистым песком (с грубозернистыми включениями), на глубине 7,5 м подстилаемым плотным темно-коричневым суглинком с включениями неокатанного дресвяно-щебнистого материала -мореной. Высота кровли последней составляет около 166,5 м абс., что примерно на 1 м ниже меженного уреза Днепра, но заметно выше положения кровли морены в днище его современной долины (см. выше). Таким образом, при значительной ширине (до 1 км) палеорус-ла мощность аллювиальных отложений в его центральной части в два раза меньше, чем на пойме, и в три раза меньше, чем на I НПТ. Холм у д. Катынь-Покровское. Холм заметно вытянут с северо-востока на юго-запад. Длина его -3,2 км, ширина - до 1,1 км, максимальная высота -193 м абс., превышение над меженным урезом Днепра - до 33 м. Топографический профиль II-II' (рис. 2), построенный через левобережную часть долины Днепра в створе холма, позволяет выделить ряд геоморфологических уровней: спускаясь с бровки коренного левого борта долины в районе д. Чекулино (190 м абс.), профиль пересекает широкую (до 450 м) ложбину с фоновыми высотами поверхности 170-173 м абс.; затем он круто взбирается на холм, пересекает его пологовыпуклую вершинную поверхность (с абсолютными отметками до 193 м абс.) и на спуске в современную долину Днепра с северо-западной стороны холма отчетливо фиксирует две гипсометрические ступени: на высотах 174-177,5 м абс. (шириной до 250 м) и 167,5-170 м абс. (шириной до 150 м), после чего круто падает к руслу Днепра в районе впадения в него р. Катынки (отметка меженного уреза - 160 м абс.). По данным шурфования (разрезы Ч-11/01, Ч-11/04) и бурения ([4], скв. 246, 247) холм с поверхности перекрыт маломощным (1-2 м) слоем мелко-среднезер-нистого песка, повсеместно подстилаемого красновато-коричневым суглинком с примесью грубообломочного материала - мореной. Мощность последней составляет, по данным бурения, не менее 9 м. В расположенных на вершине холма разрезах Ч-11/01 и Ч-11/04 на контакте песка и подстилающей морены находится тонкий (25-50 см) песчаный прослой, рассеченный слойками и линзами суглинка и обильно насыщенный грубообломочным материалом, что позволяет предположить происходивший при отложении песка перемыв верхов морены. Первая ступень, примыкающая с северо-запада к склону холма, представляет собой цокольную террасу (на ней располагается д. Катынь-Покровское). Высота ее поверхности над руслом составляет 14-17,5 м (174177,5 м абс.), что условно соответствует высоте I НПТ на участке течения Днепра ниже Смоленска, расположенной на уровне 12-14 м над урезом [5, 7]. При бурении в тыловой части террасы (скв. Ч-11/05, высота устья скважины 177,5 м абс.) выявлено, что слагающий ее с поверхности среднезернистый песчаный материал (с отдельными оглиненными прослоями) подстилается на глубине около 3 м (174,5 м абс.) суглинком, литоло-гически идентичным вышеописанному (моренному). Вторая (более низкая) ступень представляет собой поверхность высокой поймы: превышение над руслом - 7,5-10 м (167,5-170 м абс.). По данным бурения (скв. Ч-11/03, высота устья скважины 167,5 м абс.), с поверхности пойма перекрыта 2-метровым слоем опес-чаненного суглинка (пойменная фация аллювия); под суглинком залегают пески, грубеющие вниз по разрезу от тонко-мелкозернистых до среднезернистых, в основании слоя - с включениями грубообломочного материала (русловая фация); на глубине около 6 м (161,5 м абс.) пески подстилаются красновато-коричневым суглинком с валунами (по бурению) - мореной. То есть пойма здесь также оказывается цокольной. Учитывая вышесказанное, можно предположить, что на данном участке течения, начиная с поздневал-дайского (см. ниже) времени, шло постепенное врезание реки в подстилающие ледниковые отложения. Таким образом, к настоящему моменту русло Днепра занимает здесь самое низкое (за указанный период) гипсометрическое положение (при средней глубине реки 3 м отметки дна составляют около 157 м абс.). Широкая ложбина, окаймляющая холм с юго-востока, представляет собой ныне не функционирующее палеорусло Днепра, западная часть которого частично занята руслом р. Уфинья. Буровой скважиной в центральной части палеорусла (скв. Ч-11/02, высота устья скважины 171 м абс.) были вскрыты отложения мелко-среднезернистого песка (мощностью до 10 м) и крупно-грубозернистого песка (4,5 м), подстилаемые с глубины 14,5 м красновато-коричневым суглинком (мореной?). Поверхность палеорусла гипсометрически расположена между уровнями высокой поймы и I НПТ, примыкающими к противоположной стороне холма, тогда как подошва русловых отложений (песка) в палеорусле находится на высоте 156,5 м абс., что на 3,5 м ниже меженного уреза Днепра, т.е. примерно на уровне дна реки. Отсюда следуют два вывода. Во-первых, высотное положение поверхности па-леорусла - 11-12 м над меженным урезом Днепра (171-172 м абс.) - отвечает региональному уровню I НПТ Днепра, точнее, ее «низкой» ступени (по сравнению с «высокой» террасовой ступенью в районе д. Ка-тынь-Покровское). Мощность аллювия в палеорусле -порядка 15 м - также соответствует средней мощности аллювия I НПТ (12-15 м [6]). Во-вторых, в период активного функционирования палеорусла максимальная глубина его врезания достигала глубины врезания современного русла, а возможно, и превышала ее. Поверхность палеорусла в створе профиля II-II' после отмирания русла целиком не затапливалась, о чем свидетельствует отсутствие в верхах его разреза выраженной пойменной фации. В тальвеговой части па-леорусла, смещенной к подножию склона моренного холма, протягивается заболоченное понижение, днище которого находится на высотах 169-170 м абс. По всей видимости, понижение представляет собой обтекавший холм второстепенный рукав Днепра, функционировавший лишь в высокие половодья. Ложбина здесь выстлана торфом мощностью 2 м, подстилаемым опесча-ненным суглинком. Радиоуглеродное датирование подошвы торфа дало время начала заболачивания в 7450±320 14С лет (ГИН-14375). Эта дата позволяет наметить верхнюю временную границу прекращения регулярного затопления палеорусла водами современного Днепра и окончательного превращения его в элемент надпойменной террасы. Обсуждение результатов. На основании проведенного анализа холмы у д. Коровники и д. Катынь-Покровское, сложенные мореной, окруженные со всех сторон современными и палеорусловыми врезами и вытянутые по течению, можно с уверенностью охарактеризовать как эрозионные останцы, отчлененные водными потоками от окружающих междуречных массивов. Причем эрозионное «выпиливание» останцов происходило в два этапа: первоначально (по всей видимости, после таяния в бассейне верхнего Днепра московского ледника) имело место прорезание моренных отложений палеоруслом Днепра, а после «перескока» русла в новое положение (о временной привязке этого события см. ниже) произошло окончательное преобразование форм в останцы. Проблема происхождения внутридолинных эрозионных останцов находится в тесной связи с проблемой реконструкции динамики днепровского стока. Отчлене-ние холмов от междуречья происходило в период повышенного стока Днепра, когда в его долине формировались крупные палеорусла, по своим параметрам схожие с палеоруслами, формировавшимися в поздневалдайское время в долинах многих рек центра Русской равнины: такие палеорусла, в частности, были изучены в бассейнах Десны [8] и Оки [9]. Однако если в этих случаях решающую роль в увеличении стока рек играл климатический фактор (рост осадков и коэффициента стока в условиях вечной мерзлоты), то в балансе поздневалдай-ского стока верхнего Днепра на первый план выходит приток талых ледниковых вод, поступавших сюда по долинам правых притоков Днепра (рр. Вопь, Хмость и др.). По оценкам [10], ежегодный ледниковый сток в бассейн верхнего Днепра (выше впадения р. Березины (белорусской)) составлял в то время около 30 км3 в год (современный сток Днепра в устье - 54 км3 в год). При сравнительном анализе представленных геолого-геоморфологических описаний легко замечается существенная разница в мощностях аллювия современных пойм и палеорусел на двух охарактеризованных участках. Так, в створе I-I' подошва аллювиальных отложений на пойме находится на высоте 159-160 м абс., в створе II-II' - на высоте 161-162 м абс. (при том что створ I-I' находится почти в 100 км выше по долине и падение реки на данном участке составляет 7,5 м) при различии мощности аллювиальных толщ более чем в 2 раза (14 м и 6 м соответственно). Подошва аллювиальных отложений в палеорусле в створе I-I' находится на высоте 166,5 м абс., а в створе II-II' - на высоте 155156 м абс. при различии в мощности аллювиальных толщ примерно в 2 раза (7,5 и 14,5 м соответственно). Бросается в глаза почти зеркальная инверсия в соотношении мощностей аллювия пойм и палеорусел в двух створах (рис. 3). Рис. 3 Одним из возможных объяснений подобной инверсии может служить проявление гляциоизостатических эффектов. В эпоху максимального наступания валдайского ледника часть долины Днепра в районе створа II-II', находившаяся у самого фронта ледника, должна была в той или иной степени испытывать гляциоизостатиче-ское прогибание, которое в то же время не имело места в районе створа I-I', расположенного в 50 км к востоку от границы распространения валдайского ледника. Начавшееся после таяния ледника компенсационное гляциоизостатическое поднятие территории в районе створа II-II', возможно, сопровождалось «перескоком» Днепра в новое, подстилаемое мореной и поэтому трудно размываемое русло к северу от холма. Таким образом, в районе д. Катынь-Покровское в то время сформировался местный базис эрозии, который мог способствовать повышенной аккумуляции аллювия выше по течению, в том числе и в районе створа I-I'. На основании всего сказанного можно предположить, что в поздневалдайское время в створе I-I' русло уже находилось к северо-западу от останца, а в створе II-II' сток Днепра еще осуществлялся через палеорусло к юго-востоку от останца. Напрашивается вывод о том, что «перескок» русла Днепра через останец у д. Коровники произошел еще до начала позднего валдая (после чего палеорусло могло служить лишь дополнительным каналом стока талых вод поздневалдайского ледника), а в районе останца у д. Катынь-Покровское такой «перескок» явно произошел лишь в поздневалдайское время. Характерно, что «классический» механизм перепи-ливания шпоры развитой макроизлучины, которым, например, обусловлен «перескок» русла и формирование схожего по плановым параметрам холма в долины р. Москва (у с. Остров, [9]), в случае днепровских холмов не применим. Об этом свидетельствует вынужденный характер излучин в современном русле Днепра, огибающих останцы по заведомо более крутому радиусу, чем радиус кривизны палеорусел. «Перескоки» русла таких масштабов, скорее всего, были обусловлены особенностями перераспределения речного стока в позднеледниковое время: в долине реки формировались многорукавные русла мощного стока талых ледниковых вод, в которых после падения уровня воды отдельные рукава отмирали, зарастали и превращались в участки поймы, а впоследствии - и в надпойменные террасы. С другой стороны, тогда же на отдельных участках долины могли формироваться приледниковые подпрудные озера (о серии таких позд-невалдайских озер в долине Днепра пишет Д. Д. Квасов [11]), в результате спуска которых могли образовываться новые долины. Таким образом, на данном этапе исследований можно констатировать, что описанные формы являются эрозионными останцами. Механизм перестройки русла реки, позволивший ей «перепрыгнуть» через 20-метровые холмы, требует дальнейшего уточнения. Другими вопросами остаются уточнение возраста описанных останцов, выявление генезиса прочих холмов в долине Днепра и восстановление взаимосвязи этих форм с палеопотамологической историей долины.

Ключевые слова

Днепр, поздний плейстоцен, палеорусло, останец, Dnieper, Late Pleistocene, paleochannel, cut-off hill

Авторы

ФИООрганизацияДополнительноE-mail
Филиппов Владимир ВладимировичМосковский государственный университет им. М.В. Ломоносовааспирант кафедры геоморфологии и палеогеографииgeomorpholog@gmail.com
Всего: 1

Ссылки

Мирчинк Г.Ф. Геологические условия нахождения рисс-вюрмских межледниковых отложений близ д. Новые Немыкари // Бюллетень МОИП, отд. геол. 1935. Т. 13, вып. 1.
Погуляев Д.И. Геология и полезные ископаемые Смоленской области. Смоленск, 1955. Т. 1. 248 с.
Салов И.Н. Строительные материалы (пески, гравий и глины) Смоленской области. Смоленск, 1960. 200 с.
Абрамзон А.Я., Гриневич Г.С., Моторин В.В. и др. Отчет Смоленского отряда о групповой гидрометеорологической и инженерногеологической съемке и геологическом доизучении западной части Московской синеклизы, проведенных в 1976-1981 гг. М., 1981. (Фондовые ма
Тащеев К.Г. Геоморфологическое строение долины р. Днепр в пределах Смоленской области // Природа речных долин центра Русской рав нины. М., 1978. С. 29-36.
Горецкий Г.И. Аллювиальная летопись великого Пра-Днепра. М. : Наука, 1970. 492 с.
Исаченков В.А. Новые данные по геоморфологии долины Днепра между Дорогобужем и Оршей // Известия Академии наук СССР. Сер. геогр. 1964. № 3. С. 114-129.
Панин А.В., Сидорчук А.Ю., Баслеров С.В. и др. Основные этапы развития речных долин центра русской равнины в позднем валдае и голо цене: результаты исследований в среднем течении р. Сейм // Геоморфология. 2001. № 2. С. 19-34.
Sidorchuk A.Yu., Panin A.V., Borisova O.K. Morphology of river channels and surface runoff in the Volga River basin (East European Plain) during the Late Glacial period // Geomorphology. 2009. Vol. 113. Р. 137-157.
Sidorchuk A., Panin A., Borisova O. Surface runoff to the Black Sea from the East European Plain during Last Glacial Maximum-Late Glacial time // Buynevich I., Yanko-Hombach V., Gilbert A.S., Martin R.E., eds. Geology and Geoarchaeology of the Black Sea R
Квасов Д.Д. Позднечетвертичная история крупных озер и внутренних морей Восточной Европы. Л., 1975. 278 с.
 Опыт сравнительного морфолитологического анализа холмообразных форм в долине верхнего Днепра | Вестн. Том. гос. ун-та. 2013. № 366.

Опыт сравнительного морфолитологического анализа холмообразных форм в долине верхнего Днепра | Вестн. Том. гос. ун-та. 2013. № 366.

Полнотекстовая версия