Эволюция рельефа Северо-Восточного Приазовья в плейстоцене

Константинов, Евгений Александрович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Эволюция рельефа Северо-Восточного Приазовья в плейстоцене
ВАК РФ 25.00.25, Геоморфология и эволюционная география

Автореферат диссертации по теме "Эволюция рельефа Северо-Восточного Приазовья в плейстоцене"

На правах рукописи

Константинов Евгений Александрович

ЭВОЛЮЦИЯ РЕЛЬЕФА СЕВЕРО-ВОСТОЧНОГО ПРИАЗОВЬЯ В ПЛЕЙСТОЦЕНЕ (ПО МАТЕРИАЛАМ ИЗУЧЕНИЯ ЛЁССОВО-ПОЧВЕННОЙ

ФОРМАЦИИ)

25.00.25 - геоморфология и эволюционная география

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

.......2013

005058824

Москва 2013

005058824

Работа выполнена в Лаборатории эволюционной географии Института географин РАН

Научный руководитель:

доктор географических наук, профессор Андрей Алексеевич Величко

Официальные оппоненты:

доктор географических наук, главный научный сотрудник Лабораторіпі геоморфологии Института географии РАН Валерий Павлович Чичагов

доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Института экологического почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова Александр Олегович Макеев

Ведущая организация:

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, г. Пущнно

Защита состоится 31 мая 2013 года в 16 ч. на заседании диссертационного совета Д 002.046.03. в Институте географии РАН по адресу: 119017, Москва, Старомонетный пер., 29.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просьба направлять по адресу: 119017, Москва, Старомонетный пер., 29; e-mail: paleo_igras@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Института географии

РАН

Автореферат разослан 30 апреля 2013 года

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат географических наук

Л.С. Мокрушина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Лёссово-почвенная формация (ЛПФ) - это крупный комплекс континентальных отложений преимущественно плейстоценового возраста, возникший в условиях чередования ледниковых и межледниковых эпох. Принято считать, что формирование лёссов происходило в особых криоаридных условиях ледниковий под влиянием комплекса субаэральных процессов, в которых преобладала седиментация из воздуха алевритового материала. Формированию почв на материнском лёссе отвечали межледниковые и интерстадиальные этапы, которые отличались ростом тепло- и влагообеспеченности, а также относительной стабилизацией поверхности.

Погребенные почвы водораздельных участков характеризуются пространственно-генетической выдержанностью и могут рассматриваться как стратиграфические реперы в ЛПФ. Установление взаиморасположения горизонтов лёссов и погребенных почв, а также выявление текстурных особенностей отложений (эрозионные контакты, признаки переотложения и др.) — основа для реконструкции истории рельефа водоразделов в контексте ледниково-межледниковой цикличности. Значение таких реконструкций заключается в том, что они позволяют выявить реакцию эрозионно-аккумулятивных процессов водораздельных участков и верхних звеньев эрозионной сети на направленность и характер климатических изменений. В свою очередь, это способствует созданию теоретических основ для прогноза развития рельефа в условиях изменяющегося климата.

Северо-Восточное (СВ) Приазовье, ввиду полноты и открытости разрезов четвертичных отложений, является одним из наиболее значимых в палеогеографическом отношении районов юга Восточно-Европейской равнины. Береговые обнажения Таганрогского залива позволяют непрерывно прослеживать строение ЛПФ на протяжении многих километров. И здесь нельзя не отметить парадоксальность сложившейся ситуации, когда за более чем вековую историю исследований лёссов Приазовья специальных работ, посвященных палеогеоморфологическим реконструкциям, не проводилось. Отчасти это упущение можно объяснить имевшейся до недавнего времени неполнотой в разработке обоснованной хроностратиграфической схемы строения лёссово-почвенной серии Приазовья. Работы последних лет (Величко и др., 2006, 2009, 2010, 2012) восполняют этот пробел. Таким образом, возникли объективные предпосылки для постановки исследования по проблеме эволюции рельефа лёссовых водоразделов СВ Приазовья в плейстоцене.

Цель исследования - выявить общие закономерности эволюции рельефа водоразделов СВ Приазовья в ходе ледниково-межледниковых циклов плейстоцена на основании изучения строения ЛПФ ключевых участков.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

1. Проанализировать имеющиеся в литературе представления о строении, возрасте, истории формирования ЛПФ СВ Приазовья и подстилающих ее отложений.

2. Охарактеризовать современное состояние рельефа и рельефообразующих процессов изучаемой территории на основе анализа литературных источников, космических снимков, топографических карт и данных радарной съемки (8ЯТМ-90).

3. На примере ключевых участков изучить геолого-геоморфологическое строение лёссовых водоразделов и реконструировать их субаэральную морфодинамику.

4. На основе полученных реконструкций определить локальные и региональные факторы в эволюции рельефа водоразделов СВ Приазовья; выявить реакцию эрозионно-аккумулятивных процессов водораздельных участков на изменения ландшафтно-климатических условий в ходе ледниково-межледниковых климатических циклов.

Объекты и состав исследований. Для проведения палеогеоморфологических исследований был выбран ряд ключевых участков на побережье Таганрогского залива: Мелекино, Беглица, Семибалки, Шабельское. Ключевые участки принадлежат разновозрастным лиманно-аллювиальным террасовым уровням с дифференцированным по мощности и сложности строения лёссово-почвенным комплексом. Полевые работы включали инструментальную фиксацию стратиграфических подразделений в двух направлениях: вдоль береговых обрывов, а также в поперечных створах на основе данных бурения. Диагностика погребенных почв в береговом обнажении и скважинах проводилась на основе морфотипических признаков, разработанных Т.Д. Морозовой (1972, 1995), и опиралась на детально изученный с применением комплекса аналитических методов разрез - основу каждого ключевого участка.

Исследования по проблеме плейстоценовой эволюции рельефа лёссовых водоразделов СВ Приазовья проводились в период с 2009 по 2012 годы в рамках работ по следующим проектам, выполняемым Лабораторией эволюционной географии ИГ РАН: ОНЗ РАН № 13.9.2. «Этапы становления и перспективы развития аридной зоны Восточно-Европейской равнины по материалам Доно-Азовского региона»; РФФИ 11-05-00228-а «Ретроспективный анализ и сценарии

предстоящих изменений в степной зоне Европейской части России в условиях глобального потепления в 21 веке».

Научная новизна.

1. Впервые проведены палеогеоморфологические реконструкции на основе изучения лёссово-почвенных серий СВ Приазовья, опирающиеся на инструментальную фиксацию стратиграфических подразделений в разрезах и буровых профилях.

2. Сопоставлен общий ход субаэральной морфодинамики для разновозрастных террасовых уровней СВ Приазовья. Определены локальные и региональные факторы в развитии рельефа водораздельных участков.

3. Выявлен региональный этап интенсивной эрозии водоразделов, соотносимый с концом валдайской ледниковой эпохи.

4. Установлена временная и пространственная неоднородность седиментации лёссового материала в пределах изучаемой территории.

Защищаемые положения:

1. Основные черты древнего рельефа террас СВ Приазовья наследуются на протяжении субаэрального этапа развития: неизменным остается положение крупных форм эрозионной сети (балок/суходолов), в рельефе водоразделов сохраняются неровности кровли лиманно-аллювиальных отложений.

2. В субаэральной морфодинамике водоразделов СВ Приазовья выявляется 3 главных этапа:

1) допоздневалдайский - преобладает лёссовая аккумуляция, лёссовые горизонты относительно равномерно облекают первичный рельеф;

2) поздневалдайский - интенсивный снос с водоразделов, проявившийся в развитии линейной эрозии и склоновых процессов;

3) голоценовый — относительная стабилизация поверхности.

3. Для аэральной седиментации лёссового материала характерна пространственно-временная неоднородность в пределах СВ Приазовья.

Практическая значимость. Полученные данные о строении палеорельефа и установленные закономерности развития морфолитогенной основы послужат базой для прогнозирования развития рельефа в условиях изменяющегося климата. Оценка степени устойчивости геоморфологического компонента ландшафта позволит грамотно спланировать развитие хозяйства региона, размещение производств, жилых строений и объектов инфраструктуры, а также принять своевременные меры по защите от угроз, связанных с развитием эрозионно-аккумулятивных процессов.

Материалы по плейстоценовой истории рельефа Приазовья могут быть использованы в курсах региональной палеогеографии географических и геологических факультетов ВУЗов.

Личный вклад автора. Автор принял личное участие в сборе и обработке материала для написания диссертации. В ходе экспедиций 2009-2012 гг. в составе полевого отряда Лаборатории эволюционной географии ИГ РАН автором выполнялись следующие работы: расчистка и описание разрезов, фиксация палеопочв в береговых обнажениях, ручное бурение и описание кернов, отбор образцов отложений из разрезов и скважин на комплекс анализов. Непосредственно автором выполнен гранулометрический анализ более 250 образцов и охарактеризован механический состав четырех ключевых разрезов, фигурирующих в работе. Анализ проведен с использованием лазерного анализатора размеров частиц в лаборатории кафедры геоморфологии и палеогеографии Географического факультета МГУ. Автором произведены палеогеоморфологические реконструкции по ключевым участкам, выполнены обобщения, характеризующие развитие рельефа водоразделов СВ Приазовья в ледниково-межледниковых циклах плейстоцена.

Достоверность работы обусловлена использованием большого объема фактического материала, применением современных методик его обработки и интерпретации, апробации результатов работы на ряде конференций. Результаты работы докладывались и обсуждались на VI геоморфологической конференции «Щукинские чтения» (Москва, 2010); VI международном семинаре по лёссовым отложениям в Польше «Closing the gap - North Carpathian loess traverse in the Eurasian loess belt» (Вроцлав, 2011); международной конференции «Изучение освоения морских и наземных экосистем в условиях арктического и аридного климата» (Ростов-на-Дону, 2011); международной конференции молодых ученых «Land-Ocean-Atmosphere Interactions in the Changing World» (Балтийская коса, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, из них 3 статьи в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК.

Объем и структура. Работа состоит из 6 глав, введения, заключения (139 страниц текста), списка литературы (144 наименования). Содержит 41 рисунок и 4 таблицы.

Благодарность. Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю, д.г.н., профессору А.А. Величко за ценные научные консультации, поддержку и постоянное внимание в ходе работы; сотрудникам и аспирантам лаборатории эволюционной географии (С.Н. Тимиревой, О.К Борисовой, Ю.М. Кононову, В.В. Семенову, И.И. Спасской, Р.Н. Курбанову, A.JI. Захарову) за неоценимую помощь в ходе полевых работ и важные замечания по тексту

диссертации; сотрудникам, аспирантам и студентам кафедры геоморфологии и палеогеографии Географического ф-та МГУ (В.В. Филиппову, Е.А. Морозу, Е.А. Еременко, Ю.Р. Беляеву, Е.Д. Шеремецкой, Н.Г.Новиковой, М.Ю. Горшеневу и др.) за помощь в проведении полевых и лабораторных работ.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. Развитие представлений о строении и эволюции ЛПФ СевероВосточного Приазовья

Первые сведения о покровных лёссовых образованиях, вскрывающихся в береговых обнажениях Азовского моря, относятся еще к концу XIX столетия (Конткевич, 1881; Соколов, 1887, 1888, 1899). В XX столетии с развитием четвертичной геологии интерес к строению и эволюции ЛПФ Приазовья значительно возрос. Проблемы лёссов Приазовья затронуты в работах целого ряда исследователей: В.В. Богачева (1914, 1916), К.И. Лисицына (1923), А.И. Москвитина (1932), В.И. Крокоса (1932), В.А. Хохловкиной (1940), В.И. Громова (1948), Г.Н. Родзянко (1947, 1970), Г.И. Попова (1947, 1957, 1983), Г.И. Горецкого (1953, 1957), H.A. Лебедевой (1965, 1972), П.К. Замория (1954, 1956), В.Г. Бондарчука (1961, 1965, 1969), Б.П. Булавина (1959, 1966, 1972), В.Ф. Краева (1967, 1971), М.Ф. Веклича (1967, 1968, 1972), О.П. Добродеева и Н.Г. Судаковой (1969), B.C. Байгушевой (1968, 1995), H.H. Кузьминой и др. (1969), Величко и др. (1973), В.М. Мацуя и др. (1981, 1989), В.Н. Шелкопляса и Т.Ф. Христофоровой (1989). На этом этапе исследований сформировались основные представления о развитии ЛПФ Приазовья в условиях чередования холодных (перигляциальных) и теплых (межледниковых) обстановок, были достигнуты ощутимые успехи в литолого-генетических исследованиях лёссов и палеоландшафтных реконструкциях. Исследованию палеорельефа, фиксируемого ископаемыми почвами, отводилась второстепенная роль. Авторы ограничивались только зарисовками примерного положения палеопочв, вскрытых в протяженных обрывах (Хохловкина, 1940; Веклич, 1968; Субаэральные.., 1981; и др.). В отдельных случаях строились более обстоятельные разрезы (Лебедева, 1972; Разрез.., 1976). Недостатком подобных работ было то, что все они проводились на качественном уровне, на основе лишь визуальной оценки положения горизонтов. Таким образом, приходится констатировать, что специальных работ, посвященных палеогеоморфологическим реконструкциям на основе анализа ЛПФ Приазовья, до сих пор не проводилось. Отсутствие подобных работ отчасти объясняется имевшейся до недавнего времени неполнотой в разработке обоснованной хроностратиграфической схемы ЛПФ Приазовья. Исследования последнего десятилетия (Величко и др., 2006, 2007, 2009, 2010, 2012; Додонов и др., 2005, 2006,

2007 а,б; Тесаков и др., 2005, 2007) восполняют этот пробел. Применение комплекса аналитических методов (палеопедологического, палеонтологического, палинологического, палеомагнитного, 14С и OSL) позволило более основательно подойти к хронологической оценке отдельных горизонтов. В строении лёссово-почвенной серии установлен и диагностирован последовательный ряд почвенных комплексов, отражающих эволюцию межледниковых этапов плейстоценового почвообразования. Проведена их корреляция с горизонтами ЛПФ центральных районов Восточно-Европейской равнины, а также со стадиями глобальной изотопно-кислородой шкалы.

Глава 2. Методы исследования

В начале главы рассмотрены общие методические подходы, принятые в работе, приведены примеры подобных исследований из отечественной и зарубежной литературы.

Реконструкция палеорельефа в настоящей работе опирается на разнопорядковые стратиграфические границы, различимые в толще отложений ЛПФ. Главными границами, которые фиксируют древние поверхности (или погребенный рельеф), служат погребенные почвы и эрозионные контакты. Погребенные почвы обычно свидетельствуют о стабилизации поверхности в условиях относительно высоких показателей тепло- и влагообеспеченности - межледниковых и интерстадиальных этапов. О длительности стабилизации поверхности можно судить по степени развития почвенного профиля. Эрозионный контакт без признаков почвообразования указывает на существование в прошлом поверхности размыва, которая впоследствии оказалась быстро погребена под толщей отложений. Пространственные взаимоотношения зафиксированных границ, текстурные и структурные свойства слоев, а также возрастные характеристики стратиграфических подразделений позволяют восстановить эволюцию рельефа и динамику эрозионно-аккумулятивных процессов на конкретном временном отрезке. Примеры использования палеопедологического и текстурного анализов для реконструкции древнего рельефа можно найти в целом ряде работ: Веклич, 1968; Дедков, 1970; Джеррард, 1981; Болысов, 1986; Бутаков, 1986; Сычева, 1997, 2002; Панин и др., 1998; Беляев Ю., 2006; Еременко, Панин, 2010; Porter S.C., Zhisheng An, 2005 и др.

Далее рассматриваются конкретные методы, которые применялись автором в ходе исследований: показаны основные задачи, решаемые с помощью каждого метода, приводятся некоторые, наиболее существенные методические ограничения, влияющие на репрезентативность получаемых результатов.

На начальном этапе на основе доступного картографического материала и данных дистанционного зондирования (космических фотоснимков и модели SRTM-

3) автором был проведен анализ современного рельефа изучаемой территории. Анализ позволил районировать СВ Приазовье по гипсометрическим показателям и по строению эрозионной сети.

Для проведения полевых исследований автором совместно с научным руководителем были разработаны методические приемы, предусматривающие инструментальную фиксацию стратиграфических подразделений в двух направлениях: вдоль береговых обрывов, а также в поперечных створах на основе данных бурения. Фиксировалось: положение кровли палеопочвенных уровней; эрозионные контакты; специфика структуры, цвета и текстуры отложений, отмечались включения и новообразования. Опорой для диагностики и корреляции стратиграфических подразделений на каждом ключевом участке служил детально изученный с применением комплекса аналитических методов (гранулометрического, геохимического, палеопедологического, микроморфологического, палеомагнитного, палеофаунистического, палинологического) разрез. Диагностика ископаемых почв в береговом обнажении и скважинах, как уже упоминалось, проводилась на основе морфотипических признаков, разработанных Т.Д. Морозовой (1972, 1995). Высотная привязка горизонтов в береговом обнажении производилась с использованием нивелира и измерительной ленты, плановая привязка осуществлялась с помощью GPS приемника. Положение ископаемых почв в поперечном створе (в крест береговому обнажению) определялось посредством бурения. В буровых работах был использован ручной бур марки Eijkelkamp с комплектом штанг и пробоотборников, позволяющий осуществлять проходку скважин до глубины 15 м. Буровой профиль пересекает основные элементы рельефа - от высокой поверхности водораздела до тальвега эрозионной формы, что позволяет наилучшим образом выявить соотношение современного и древнего рельефа.

Из комплекса анализов, которыми охарактеризованы разрезы (опорные расчистки) на ключевых участках, непосредственно автором выполнено определение механического состава отложений. Гранулометрический анализ проведен с применением лазерного анализатора размеров частиц Fritsch Analysette 22 в лаборатории кафедры геоморфологии и палеогеографии Географического факультета МГУ. Большое значение гранулометрического анализа для исследования обусловлено тем, что сравнение механического состава отложений по серии разрезов способствует выявлению пространственной и временной специфики седиментации лёссового материала.

Глава 3. Геологическое строение и рельеф Северо-Восточного Приазовья

Рассматриваемая территория расположена в Причерноморской впадине, сформировавшейся в конце мезозоя - начале кайнозоя на разнородном и

разновозрастном платформенном основании в тектонически активной зоне сочленения древней (докембрийской) Восточно-Европейской платформы с молодой (эпигерцинской) Скифской платформой (геология Азовского моря, 1974). Низовья р. Дон и район Таганрогского залива принадлежат так называемому Ростовскому выступу Восточно-Европейской платформы, который с запада вдается в эпигерцинские структуры. Осадочный чехол в пределах Ростовского выступа представлен породами мела, палеогена, неогена и квартера. Мощность чехла увеличивается в южном и юго-восточном направлениях. Севернее Мариуполя кристаллический фундамент выходит на поверхность, образуя Приазовский кристаллический массив, а в районе Ейска мощность чехла уже составляет 1,6-2 км (геология СССР, 1970).

Неотектонический фон изучаемой территории определил ее развитие в неогене и четвертичном периоде. Господствующее прогибание в неогене привело к развитию морских бассейнов, лагунных и дельтовых обстановок в Доно-Азовском регионе. Конец неогена и четвертичное время ознаменовались слабым дифференцированным поднятием региона. Это привело к постепенному оттеснению водных бассейнов в пределы современных Каспийского и Черного морей, акватории которых впервые оформляются к концу плиоцена.

Дифференцированный характер тектонических движений нашел отражение в различии геолого-геоморфологического строения северного и южного побережий Таганрогского залива. Северное побережье приподнято относительно южного, имеет высокие показатели густоты эрозионного расчленения, коренные породы представлены здесь известняками понта и сармата. Под покровным комплексом отложений на равнинах южного побережья залегают пески и глины акчагыла и апшерона (Неваленный, 1999), рельеф характеризуется низкими показателями эрозионного расчленения.

Четвертичная история Приазовья тесно связана с флювиальной динамикой нижнего Дона, который развивался в условиях чередования этапов трансгрессий и регрессий Азово-Черноморского бассейна. К трансгрессивным фазам бассейна были приурочены циклы аллювиальной аккумуляции Дона, а циклы врезания реки соответствовали фазам регрессии. Дельта Дона и связанных с ним рек мигрировали на широком пространстве от Новочеркасска до Керченско-Таманской зоны. В совокупности с дифференцированными тектоническими движениями это привело к формированию на рассматриваемой территории сложно построенного аллювиального террасового комплекса, включающего русловые, пойменные, дельтовые и лиманные фации (Сафронов, 1987). Современная акватория Азовского моря сформировалась в начале голоцена в результате черноморской трансгрессии.

Пояснение к рисунку 1.1- береговое обнажение. II - ключ, уч-к Мелекино на косм, снимке (жирн. сплош. линия - положение берег, обн-я, жирн. пунктир - линия бур. профиля, кружки -положение скважин и опорных расчисток, тонк. сплош. линия - тальвеги бачок, тонк. пунктир -тальвеги ложбин). III - бур. профиль. IV- зарисовка колонки отложений опорной расчистки 2008 г (выполнена A.A. Величко).

Условные обозначения: 1 - лёссовые от-я, 2 - эоплейстоценовые лиманные глины, 3 -русл, пески хапровского возраста, 4 - обвально-оползневой шлейф, 5 - почвы (а- гумус, гор-т, б - гор-т В), 6 - карбонатные новообразования, 7 - точки инструмент, фиксации стратиграф. подразделений, 8 - геолог, границы (а - установленные, б - предполагаемые, в - эрозион. контакты), 9 - признаки склон, переотложения (слоистость, комки, смытые гор-ты почв и т.п.), 10 - голоценовая почва, II - мезинский педокомплекс, 12 - каменский педокомплекс, 13 -инжавинский педокомплекс, 14 - воронский педокомплекс, 15 - ржаксинская почва, 16 -балашовская почва.

Водораздельные участки имеют пологовыпуклю форму. Балочные отвершки продолжаются вглубь водоразделов одиночными пологими ложбинами-истоками.

В ходе полевых работ было инструментально зафиксировано положение ископаемых почв в береговом обнажении (рис. 2-1) протяженностью 1,6 км. Проведена их корреляция с почвами, диагностированными в опорных расчистках (рис. 2-IV), описаны текстурные особенности вскрытых отложений. Кроме того, в крест береговому обнажению был выполнен буровой профиль (рис. 2-III), пересекающий одну из ложбин в пределах водораздела.

Полученные материалы в совокупности с имеющимися данными по хроностратиграфии отложений (Величко и др., 1973, 2012; Семенов, 2011) дают основания выделять следующие главные этапы развития рельефа мелекинского участка:

1. Вторая половина эоплейстог^на - ранний неоплейстоцен (~ 1 млн.л.н. - 500 т.л.н.). К началу данного этапа относится выход участка из-под уровня затопления -переход в субаэральный режим. Поверхность тогда представляла собой осушенное дно мелководного приустьевого залива (лимана палео-Дона), что дает основания предполагать относительно выположенный характер рельефа. Постепенно территорию осваивает эрозия - в это время происходит заложение основных черт эрозионной сети, которые просматриваются и в современном рельефе. Свидетельства древности крупных эрозионных форм (магистральных балок или суходолов) мы находим в разрезах прибровочных участков современных водоразделов и балочных склонов: палеопочвы имеют перегиб и уклон в направлении тальвега балок. Уклон четко зафиксирован для воронского, инжавинского и мезинского педокомплексов. Это доказывает, что магистральные балки на данной территории уже были сформированы к началу мучкапского времени (MIS 13), которому в разрезе отвечает воронский ПК. К рассматриваемому этапу также относится начало лёссонакопления, которое сказалось на росте поверхности

водоразделов относительно первичного уровня (около 20 м за этап). Лёссонакопление в условиях аридизации и похолодания перемежается на данном этапе фазами стабилизации поверхности и развития красноцветных почв в условиях субтропического климата.

2. Мучкапское межледииковье — валдайская ледниковая эпоха (~ 500 т.л.н. - 29 т.л.н.). Морфология рассмотренных участков водоразделов на данном этапе не претерпела значительных изменений, о чем мы можем судить по конформному (облекающему) залеганию лёссовых горизонтов, которые фиксируются в разрезе палеопочвами. Отсутствие стратиграфических несогласий и эрозионных контактов для интервала воронский ПК - мезинский ПК указывает на то, что эволюция поверхности в довалдайское время шла на фоне преобладающей лёссовой аккумуляции. Фазы похолодания, аридизации и интенсивной аккумуляции пыли (ледниковья) разделялись межледниковыми фазами стабилизации поверхности и развития почвообразования. В целом, для рассматриваемого этапа, процессы сноса на водоразделах характеризовались относительно невысокой интенсивностью и не приводили к существенной трансформации рельефа. Накопление лёссов вело главным образом к повышению общего уровня поверхности водоразделов (на 10-12 м за этап), при сохранении основных морфологических черт и вуалировании микрорельефа.

3. Поздний валдай (~ 29-12 кал. т.л.н.). Для конца валдайской эпохи диагностируется этап уникального по интенсивности сноса с водоразделов, который выразился в развитии линейной эрозии и склоновых процессов даже на весьма пологих участках (2-4°). Следами этого этапа служат палеоврезы, выявленные в береговом обнажении и на буровом профиле. Эрозионный контакт, последовательно срезающий палеопочвы, маркирует поверхность максимальных врезов, валдайский возраст которых определяется по выклиниванию мезинского ПК. Палеоврезы представляют собой обширные (достигают сотен метров шириной) частично погребенные поверхности размыва, которые в современном рельефе наследуются широкими ложбинами. Такая поверхность размыва, вскрытая в центральной части берегового обнажения (рис. 2-1), погребена на глубине 3-4 метра. Палеоврез заполнен лёссовидным суглинком, близким по составу материалу, в котором выработана данная форма. В днище вреза, в нижней части слоя заполнения (нижний метр), можно наблюдать признаки склонового переотложения: здесь отмечена сложная волнистая слоистость и комки гумусированного суглинка. Выше материал заполнения становится более однородным, лёссоподобным. Местами эрозионный контакт подчеркнут эфемерным почвообразованием, в основном же он свободен от признаков продолжительной стабилизации поверхности. Поверхность размыва,

очевидно, была быстро погребена за счет склоновой и эоловой аккумуляции. Основной этап выполнения палеовреза есть основания соотносить с поздним валдаем (MIS 2): материал заполнения фациально замещается по разрезу валдайским лёссом, основная фаза накопления которого в Приазовье относится к концу валдайской эпохи (Величко и др., 2012). Так как аккумуляция в днище палеовреза началась сразу после его образования, можно предположить и поздневалдайский возраст заложения вреза. Схожее с береговым обнажением строение ЛПФ наблюдается и при анализе бурового профиля (рис. 2-III). Ложбина, днище которой вскрыто скважиной MEL-4, наследует валдайский врез, о чем свидетельствует выклинивание мезинского ПК из разреза.

4. Голоцен 12 кал. т.л.и. - наши дни) стал временем относительной стабилизации поверхности с малоинтенсивной (2-3 м за голоцен) аккумуляцией склонового материала в днище малых эрозионных форм. Данный вывод подтверждается современной эрозионно-аккумулятивной динамикой и наличием голоценовой полнопрофильной почвы (чернозема), которая развита на водоразделах, склонах и днищах ложбин и балок.

4.2. Ключевой участок Семибалки расположен на южном побережье Таганрогского залива. Основную площадь участка занимает водораздельная поверхность, имеющая слабоволнистую форму и общий слабый уклон (1-2°) в северном направлении (абс. отметки снижаются от 38-42 м до 24-27 м). Водораздельная поверхность осложнена густой сетью ложбин (рис. З-И), которые слабо выражены в рельефе и трудно дешифрируемы на местности. При значительной ширине (до 100 м) они имеют глубину в первые метры. Их древовидный рисунок хорошо читается на космических снимках. Ложбины приурочены к верховьям балок, от которых ветвятся вглубь водоразделов. Балочный комплекс представлен широкими (до 1,5 км) и пологими формами с множеством отвершков. Балки и ложбины на современном этапе характеризуются стабильностью склонов и днища.

В ходе работ было обследовано береговое обнажение (рис. 3-III) протяженностью 3 км, расположенное в черте поселка Семибалки. Корреляция ископаемых почв и других стратиграфических подразделений в обнажении опиралась на детально изученные (Величко и др., 2006, 2010) разрезы Семибалки-1 и Семибалки-2. Буровой профиль (6 скважин) протяженностью 10 км (рис. 3-1) выполнен в крест береговому обнажению. Скважины были заложены на водоразделе, в тальвеге ложбины, на склоне и в днище балки Калмыцкой.

Набс. м

Ш» ®9 [Ж|і0[1І]і®12віз[Ш]і4

35 м

Набс.

м 35

Н абс. м

Рисунок 3. Ключевой участок Семибалки

Пояснение к рисунку 3.1- бур. профиль. II-ключ, уч-к Семибалки на косм, снимке (жирн. сплош. линия - положение берег, обн-я, жирн. пунктир - линия бур. профиля, кружки -положение скважин и опорных расчисток, тонк. сплош. линия - тальвеги балок, тонк. пунктир -тальвеги ложбин). III - береговое обнажение. IV-строение погребенного эроз. вреза.

Условные обозначения: 1 - аллюв. пески, 2 - лиманные глины и суглинки, 3 - лессовые отл-я, 4 - почвенные профили, 5 - карбонатные новообразования, 6 - текстуры переотложения мат-ла, 7 - геолог, границы (а - установленные, б - предполагаемые, в - эрозион. контакты), 8 - точки инструмент, фиксации стратиграф. подразделений, 9 - воронский педокомплекс, 10 -инжавинский педокомплекс, II - каменский педокомплек, 12 - салынская почва (ранняя фаза мезинского педокомплекса), 13 - крутицкая почва (поздняя фаза мезинского педокомплекса), 14 -голоценовая почва.

В результате анализа вдольберегового разреза и бурового профиля были установлены следующие значимые для понимания эволюции рельефа факты и закономерности:

1. Главные черты первичного рельефа наследуются на протяжении субаэрального этапа развития: в рельефе сохраняются крупные неровности кровли субаквального комплекса отложений, наследуется первичное положение крупных форм эрозионной сети. Лёссовая аккумуляция, как видно из соотношения серии ископаемых почв и кровли аллювиальных отложений (рис. З-Ш), носила облекающий характер с сохранением главных морфологических черт (в частности, террасированности) древней поверхности. Вместе с тем прослеживается тенденция к некоторому сглаживанию рельефа на водоразделах (уменьшению гипсометрических амплитуд, вуалированию микрорельефа) за счет лёссонакопления. Магистральные балки (Калмыцкая и Глубокая) обнаруживают в строении бортов признаки древности своих склонов - падение палеопочв (начиная с воронского ПК) в направлении днища, что указывает на домучкапский возраст заложения эрозионных форм.

2. Ложбины водоразделов представляют собой реликтовые образования -частично заполненные склоновыми отложениями эрозионные врезы глубиной 7-10 м. Данный факт установлен на основании бурения (скв. БЕМ-8к5) и изучения строения палеовреза в центральной части обнажения (рис. 3-1У). Возраст формирования максимально глубокого вреза оценивается (по выклиниванию инжавинского ПК) как послелихвинский (рис. 3-1У). Однако из разреза (в обоих изученных палеоформах) выпадает также каменский и мезинский ПК, откуда вытекает два следствия: 1) заложение первичного вреза относится к валдайскому этапу, 2) валдайский этап стал временем омоложения ранее сформированного вреза. Однозначно пока можно говорить лишь о том, что на время валдайского ледниковья приходится этап интенсивного эрозионного расчленения и продвижения балочных верховьев вглубь водоразделов.

3. В истории балки Калмыцкой выявлен этап переуглубленного (не менее чем на 8 м) положения днища относительно современного уровня. Углубление балки и последующее выполнение ее днища склоновыми отложениями соотносятся по времени с валдайской эпохой. Основаниями для возрастной оценки послужили следующие данные: выклинивание мезинского ПК из разреза (скв. БЕМ-экЗ); стабильнее состояние склонов и днища балки на современном этапе; полнопрофильная голоценовая почва развитая на склонах и в днище.

4. Для валдайского времени на пологих склонах водоразделов и на выпуклых вершинных поверхностях (ЮЗ часть обнажения) диагностируется этап мощного сноса. Возраст данного этапа оценивается по выклинию из разреза мезинского ПК.

4.3. Ключевой участок Шабельское расположен на южном побережье Таганрогского залива. Основную площадь участка занимает водораздельная поверхность. Она имеет слабоволнистую форму и общий слабый уклон на запад (абс. отметки снижаются от 30-35 м до 20-23 м). Водораздел осложнен древовидной сетью ложбин (рис. 4-І). Балочный комплекс представлен широкими (до 1,5 км) и пологими формами, имеющими множество отвершков. Балки и ложбины на современном этапе характеризуются стабильностью склонов и днища. Ключевой участок Шабельское относят к V (платовской) террасе с раннетираспольской фауной в аллювиально-лиманных отложениях основания разреза (Величко и др., 2009,2010).

В ходе работ был выполнен буровой профиль (рис. 4-ІІ), пересекающий водораздел, склон и днище балки Водяной. Анализ бурового профиля позволяет сделать следующие выводы:

1. Образование балки Водяная относится к домучкапскому времени - началу субаэрального этапа развития поверхности. На это указывает падение воронского ПК, установленное в разрезе склона балки (скв. 8НА-2).

2. К валдайскому времени приурочена фаза углубления балки Водяной. Эта фаза устанавливается по выклиниванию мезинского ПК из разреза днища балки. За фазой углубления последовала фаза аккумуляции в днище (не менее 5-7 м), вызванная интенсивным сносом материала со склонов. Голоцен стал этапом относительной стабилизации рельефа со слабой аккумуляцией в днище балок и ложбин.

Таким образом, современный рельеф и выявленные закономерности плейстоценовой морфодинамики ключевого участка Шабельское обнаруживают высокое сходство с ключевым участком Семибалки. Такое сходство объясняется расположением ключевых участков на достаточно однородной в тектоническом и историко-генетическом плане поверхности.

4.4. Ключевой участок Беглица (рис. 5) расположен на северном побережье Таганрогского залива. Он занимает юго-западную оконечность Таганрогского полуострова, омываемого Таганрогским заливом с юга и Миусским лиманом с севера. Участок принадлежит беглицкой (по H.A. Лебедевой, 1972) террасе. Современная поверхность террасы субгоризонтальная, слабоволнистая, имеющая в западной части слабый уклон в сторону Миусского лимана. Абс. высота поверхности составляет 12-18 м. Вдоль тылового шва беглицкой террасы прослеживается крупная открытая в обе стороны ложбина. Глубина ее составляет 4-7 м при ширине 700-900 м. Форма ложбины (изогнутые плановые очертания и выдержанная ширина) говорит о возможном существовании здесь в прошлом русла реки.

Материалы, полученные в результате изучения берегового обнажения протяженностью 2,7 км и кернов буровых скважин по профилю в крест обнажению, с привлечением имеющихся данных по хроностратиграфии отложений (Иванова, Праслов, 1963; Лебедева, 1972; Попов, 1983; Тесаков и др., 2005; Додонов и др., 2007; Tesakov et al., 2007) позволяют реконструировать основные этапы развития рельефа Беглицкой террасы:

1. Формирование слоистых глин и алевритов Беглицкой террасы соотносится со временем среднеплейстоценовой Узунларской трансгрессии (~ 250 т.л.н.). В фазу кульминации трансгрессии здесь существовал мелководный приустьевой залив (лиман палео-Дона). При спаде трансгрессии на месте залива формируется многорукавная дельта по типу современной дельты Дона. К этому времени предположительно относится заложение и функционирование русла, выявленного в тыловой части Беглицкой террасы. Вероятно, русло могло быть одним из рукавов этой дельты. При дальнейшем понижении уровня приемного бассейна и прогрессирующем врезании реки, дельта в данном месте деградировала, отдельные рукава постепенно отмирали, а сток концентрировался в главном русле.

2. К концу среднего плейстоцена относится переход поверхности исследуемого участка на субаэральный этап развития. В днепровское время (~ 180-130 т.л.н.) поверхность развивается на фоне преобладания лёссовой аккумуляции. Лёссонакопление сказывается на росте общего уровня поверхности (3-5 м), при сохранении основных черт первичного рельефа.

3. Микулинское межледниковье - ранний валдай (~ 130-60 т.л.н). Данный этап характеризуется относительной стабилизацией поверхности и развитием степных ландшафтов, о которых свидетельствуют черноземовидные почвы мезинского педокомплекса. На ранневалдайское похолодание пришлась фаза малоинтенсивной лёссовой аккумуляции (около 1 м), на что указывает разобщенность микулинской (салынской) и ранневалдайской (крутицкой) почв мезинского педокомплекса.

4. Обращает на себя внимание этап, соотносимый с брянским интерстадиалом (MIS 3, ~ 60-29 тыс. л. п.): в составе отложений опорной расчистки фиксируется интервал (около 1,5 м) с резким увеличением содержания песчаной фракции. Непосредственно на опесчаненом слое развита слабовыраженная почва, диагностируемая как брянская. Эта особенность указывает на фазу (скорее всего кратковременную) повышенной динамической активности среды седиментации, которая нарушила более или менее размеренный ритм накопления пылеватого осадка на субаэральном этапе развития поверхности. Вероятно, данный этап был связан с локальными эоловыми событиями, т.к. подобный послемикулинский интервал опесчаненности не выявляется в других разрезах Приазовья.

5. На поздневалдайское время (MIS 2, 29-12 кал. т.л.н.) пришелся этап наиболее интенсивного лёссонакопления (5-7 м), который соответствует фазе максимального похолодания. Валдайский лёсс облекает поверхность брянского времени и вместе с тем несколько сглаживает неровности микрорельефа.

6. Мощный чернозем, венчающий разрез, говорит в пользу того, что на голоцеиовом этапе поверхность террасы не испытывала существенных трансформаций.

Таким образом, для субаэрального этапа развития Беглицкого участка устанавливается преобладание процессов аккумуляции (лёссонакопления), интенсивность которых значительно возрастала в криоаридных условиях ледниковых эпох. Разновозрастные лёссовые горизонты равномерно облекают первичный рельеф, что читается по положению ископаемых уровней почвообразования. Накопление лёссов ведет здесь главным образом к повышению общего уровня поверхности, при сохранении основных черт рельефа кровли лиманно-аллювиальных отложений. Вместе с тем, лёссонакопление сглаживает мелкие неровности первичного рельефа. Роль линейной эрозии на всем протяжении субаэрального этапа была невелика, о чем говорит отсутствие как современных, так и древних (погребенных) врезов.

Глава 5. Пространственно-временная специфика лёссонакопления

Для оценки пространственного распределения свойств субаэральных отложений на водоразделах СВ Приазовья проведено сравнение средних мощностей (таблица 2) и механического состава (рис. 6) лёссовых горизонтов на ключевых участках. Средние мощности получены в результате анализа данных бурения и промеров береговых обнажений. Исследование позволило установить, что одновозрастные лёссовые горизонты на ключевых участках Семибалки, Шабельское и Мелекино характеризуются высоким сходством по мощности между собой. Существенное увеличение (на 2-3 м) мощностей лёссов выявляется на Беглицком участке.

При сопоставлении разновозрастных лёссов, отчетливо прослеживается увеличенная мощность валдайского горизонта на всех участках, что указывает на повышенную интенсивность аэрального осадконакопления в валдайскую эпоху по сравнению с предшествующими эпохами.

Беглиаа Меле KU НО : Семибалки Шабепьское

min mm сред min тах сред. min тах сред. min тах сред.

валдайский лёсс 6,1 9.1 7 5 4,1 4,8 4,6 4,6 5,6 5,2 2,7 5,1 3,9

днепровский лёсс 3,5 6,2 4,6 1,5 3,3 2,2 1,5 2,7 2,1 2 2,4 2,2

борисоглебс кий лёсс 1.2 4,8 3,2 2,3 ■4,5 3,1 2,1 3,7 2,9

коростелевс кий лёсс 1,5 4,2 2,8 2,1 4,3 3,2 2,2 2,2 2,2

Таблица 2. Мощности (в метрах) разновозрастных лёссовых горизонтов на ключевых участках по данным промеров берегового обнажения и бурения

Стратиграфические колонки составлены A.A. Величко

Семибалки-1

Шабепьское

Но! - гслсценовзя почза Km - каменский ледокомплею

8г - брянская почва in - инкавииский педокомпле:

Mz - мезинсккй педокомппекс Vr - воронсшй ледокомллекс {MzE, - салынская почва. Мг„, - крутицкая почва)

Баглица

0,01-0.05 0.005-0.01 0.001-0,005 < 0,001

Меле кино

Рисунок 6. Сопоставление механического состава отложений по ключевым разрезам лёссово-почвенной формации СВ Приазовья

При сравнении механического состава отложений ключевых разрезов (рис. 6) выявляются существенные различия по содержанию глины (< 0,005 мм) и песка (> 0,05 мм). Особый интерес представляет зона повышенной опесчаненности над крутицкой почвой в Беглицком разрезе. Эта опесчаненность внутри валдайского лёсса является уникальной среди рассмотренных разрезов и свидетельствует о повышенной интенсивности осадконакопления на относительно коротком

временном отрезке. С зоной опесчаенности непосредственно связано формирование брянской почвы, которая также уникальна для Приазовья. Положение брянской почвы в разрезе позволяет оценить интенсивность лёссонакопления для отдельных этапов валдайской эпохи. Так установлено, что 4/5 валдайского лёсса накопилось только за поздневалдайский этап (MIS 2).

Глава 6. Закономерности эволюции рельефа Северо-Восточного Приазовья

Развитие рельефа на удаленных друг от друга и расположенных на разновозрастных террасах ключевых участках является отражением не локальных, а региональных факторов рельефообразования, что представляет наибольший интерес для исследования. К региональным факторам рельефообразования на рассматриваемой территории относятся климат и колебания базиса эрозии. К локальным - возраст рельефа (террас) и литолого-структурные особенности.

Степень трансформации первичного рельефа террас во многом зависит от их возраста, т.е. от длительности субаэрального этапа развития. Это утверждение наглядно показывает различие в эрозионном расчленении разновозрастных террас -степень освоенности эрозионной сетью увеличивается с возрастом террас. Так наибольшей густотой балочной сети характеризуется поверхность VII Хапровской (Мелекинской) террасы, время перехода которой в субаэральный режим относят ко второй половине эоплейстоцена (более 1 млн.л.н.). Для поверхности V (0,6-0,7 млн. лет) и IV (0,4-0,5 млн. лет) общая густота балочной сети значительно ниже, чем на поверхности VII террасы. В то же время, для V и IV террас характерна значительно более высокая густота ложбинной сети. Поверхность II беглицкой (150-200 тыс. лет) террасы почти лишена следов эрозионного расчленения субаэрального этапа -наблюдаются лишь редкие одиночные ложбины.

Закономерности эрозионного расчленения на поверхности разновозрастных террас говорят в пользу древности крупных балочных форм. К такому же выводу приводит и анализ разрезов, где устанавливается домучкапсий возраст склонов крупных балок (Самарина и Широкая в Мелекино, Калмыцкая в Семибалках, Водная в Шабельском). Крупные магистральные балки сохраняли свое фиксированное положение в рельефе с момента своего формирования. Лёссонакопление и склоновые процессы не заполняли их до полной нивелировки во время этапов преобладающей аккумуляции - это приводило лишь к некоторому сглаживанию поверхности и снижению общей амплитуды рельефа территории. Таким образом, установлено, что общий рисунок современной эрозионный сети, представленный в рельефе изучаемой территории балочным комплексом, заложился еще на самых ранних этапах субаэрального развития террасовых поверхностей.

Обособившиеся с развитием эрозионной сети водоразделы развивались до начала валдайской эпохи на фоне преобладающей лёссовой аккумуляции (свойственной ледниковьям), которая разделялась этапами (в межледниковья) относительной стабилизации поверхности и развития почвообразования (рис. 7). Облекающий характер залегания палеопочвенных уровней, отсутствие стратиграфических несогласий и эрозионных контактов в разрезе для интервала воронский ПК - мезинский ПК - указывают на то, что процессы сноса на водоразделах характеризовались невысокой интенсивностью и не приводили к существенной трансформации рельефа на довалдайском этапе. Накопление лёссов в гляциоэпохи вело главным образом к повышению общего уровня поверхности при сохранении основных морфологических черт и вуалировании микрорельефа.

На ключевых участках Семибалки и Шабельское как и в Мелекино выявлен поздневалдайский этап интенсивного сноса. Об этом свидетельствует выклинивание мезинского ПК на склонах в днищах ложбин и балок. Установлено, что ложбинный рельеф на рассматриваемой территории представляет собой реликтовое образование - древнюю валдайскую (вероятно, поздневалдайскую) эрозионную сеть, частично заполненную склоновыми отложениями. Большая плотность ложбинной сети указывает на существование в позднем валдае высокой густоты эрозионного расчленения. В днищах балок выявлено поздневалдайское переуглубление амплитудой не менее 8 м. Установленные факты говорят о синхронности последнего мощного этапа сноса на равнинах Северо-Восточного Приазовья. Процессы денудации проявились в углублении балок и регрессивном росте балочных отвершков в глубь поверхности водоразделов, а также в активизации склоновых процессов (делювиального смыва и, возможно, солифлюкции). Среди возможных причин, вызвавших поздневалдайский снос, выделяются следующие: 1) крайне суровая климатическая обстановка позднего валдая, которая сказалась на устойчивости субстрата (через разреженный растительный покров и глубокое сезонное промерзание); 2) значительное падение базиса эрозии (Азово-Черноморского бассейна), усилившее регрессивный рост эрозионной сети; 3) общий рост поверхностного стока и его неравномерность в позднеледниковье (Динамика.., 2002; Панин и др., 2013).

В целом в эволюции мезорельефа Северо-Восточного Приазовья прослеживаются общие черты с другими районами внеледниковой области Восточно-Европейской равнины. Так, показано (Бутаков, Дедков 1998; Сычева, 2003; Беляев, 2006; Панин, 2004; Еременко, Панин 2010), что на равнинах умеренного пояса Европы густота эрозионных форм, образовавшихся в перигляциальных условиях конца среднего и позднего плейстоцена, на порядок

Рисунок 7. Схема морфодинамнки водоразделов на ключевых участках СВ Приазовья в сопоставлении с ландшафтно-климатичеекой ритмикой за последние 800 гл.

Условные обознчения: А - глобальная изотопно-кислородная шкала (Cohen K.M., Gibbard Р., 2011), В - колебания уровня Азово-Черно-морсого бассейна (Свиточ и др., 1998), В - сводная схема строения ЛИФ Приазовья (Величко и др., 2010, 2012), Г - темпы роста поверхности водоразделов за счет лёссонакоплення (за ноль принята кровля субаквальних отложений), Д - интенсивность эрозионных процессов. 1 - горизонты лёссов, 2 - почвы (Hol - голоценовая почва, Вг - брянская почва, Mz -мезшіский псдокомплскс. Km - каменский педокомплекс, In - инжавинский педокомплекс, Vr - воронский педокомплекс, Rz - ржаксинска.ч почва, ВІ - балашовская почва), 3 - этапы стабилизации поверхности, 4 - этапы лёссоиакоилепия, 5 - умеренная интенсивность эрозии, 6 - высокая интенсивность эрозии.

величин превосходит густоту голоценовых эрозионных форм — оврагов и их производных - логов. В перигляциальном климате холодных эпох существовали этапы, когда интенсивность линейной эрозии была намного выше по сравнению с гумидными условиями межледниковий. Работы по реконструкции эрозионной истории балок и ложбин центральных и южных районов Восточно-Европейской равнины (Сычева, 2003; Беляев, 2006; Еременко, Панин 2010) показали, что углубление эрозионной сети приходится на окончание холодных эпох. Для межледниковий характерна стабилизация или малоинтенсивная аккумуляция, которая усиливается в первой половине холодных эпох с развитием солифлюкции. Установлено, что реликтами древней эрозионной сети являются ложбинные сети (Еременко, Панин, 2010), приуроченные к верховьям современных балок. Следы поздневалдайского эрозионного этапа, выявленного на террасах Северо-Восточного Приазовья, подтверждают установленные ранее закономерности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные реконструкции истории развития рельефа для разновозрастных террасовых уровней Северо-Восточного Приазовья позволили сделать следующие выводы:

2. Мезорельеф обособившихся в результате формирования эрозионной сети водораздельных участков развивался до конца валдайской эпохи на фоне преобладающей лёссовой аккумуляции. Согласный (облекающий) тип залегания ископаемых почвенных уровней, отсутствие стратиграфических несогласий и эрозионных контактов в интервале «воронский педокомплекс - мезинский педокомплекс» - указывают на то, что процессы сноса на водоразделах характеризовались относительно невысокой интенсивностью и не приводили к существенной трансформации рельефа. Накопление лёссов в ледниковые эпохи привело главным образом к повышению общего уровня поверхности, при сохранении основных морфологических черт и вуалировании микрорельефа.

3. Для конца валдайской ледниковой эпохи на водоразделах СевероВосточного Приазовья диагностируется этап уникального по интенсивности сноса, проявившего себя в активизации линейной эрозии и склоновых процессов. Среди причин, вызвавших интенсивную эрозию, выделяются следующие: 1) глубокое падение базиса эрозии (как следствие — регрессивный рост эрозионной сети); 2)

неустойчивый тип поверхности в условиях разреженного растительного покрова и глубокого сезонного промерзания; 3) позднеледниковый рост поверхностного стока.

4. Голоцен стал временем относительной стабилизации поверхности с мапоинтенсивной (2-3 м за голоцен) аккумуляцией склонового материала в днищах ложбин и балок.

5. Выявляется пространственная и временная неоднородность аэральной седиментации (лёссонакопления). Среди лёссовых горизонтов увеличенной мощностью на всех ключевых участках отличается валдайский лёсс, что свидетельствует в целом о более интенсивной аэральной седиментации в валдайское время по сравнению с предшествующими ледниковыми эпохами. Из ключевых участков особо выделяется Беглицкий, для которого характерно существенное увеличение мощности лёссов и повышенная неоднородность механического состава отложений. Здесь в основании валдайского лёсса на опесчаненном горизонте развита брянская почва, соотносимая со средневалдайским интерстадиалом (MIS 3). Опесчаненость указывает на относительно кратковременную локальную фазу интенсивной седиментации. Позиция брянской почвы в разрезе позволяет утверждать, что большая часть (4/5) валдайского горизонта накопилась за поздневалдайский этап (MIS 2).

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Константинов Е.А., Еременко Е.А. Значение метода лазерной дифракционной гранулометрии при изучении лёссов (на примере разреза Мелекино, Северное Приазовье) // Отечественая геология, 2012. № 3. С. 47-54.

2. Величко A.A., Морозова Т.Д., Борисова O.K., Тимирева С.Н., Семенов В.В., Кононов Ю.М., Титов В.В., Тесаков A.C., Константинов Е.А., Курбанов Р.Н. Становление зоны степей юга России (по материалам строения лёссово-почвенной формации Доно-Азовского региона) // ДАН, 2012. Т. 445. № 4. С. 464-467.

3. Величко A.A., Константинов Е.А. Опыт реконструкции плейстоценовой морфодинамики плакоров Северного Приазовья (ключевой участок Мелекино, Донецкая область Украины) // Геоморфология. 2013. №3 (в печати).

В прочих изданиях:

4. Еременко Е.А., Константинов Е.А. Связь гранулометрического состава покровных суглинков с составом подстилающих отложений // Геоморфологические процессы и их прикладные аспекты. VI Щукинские чтения - труды (коллектив авторов). М: Географический ф-т МГУ, 2010. С. 529-531.

5. Kostantinov Е.А. Reconstruction of Pleistocene paleorelief based on the study of loess-soil series of Azov Sea region // Closing the gap - North Carpathian loess traverse in

the Eurasian loess belt. International Workshop, 6th Loess Seminar in Wroclaw (Poland). 2011. P. 34-35.

6. Kostantinov E.A., Eremenko E.A. Using of laser grain size analysis for loess deposits (for example Melekino section, Azov Sea region) // Closing the gap - North Carpathian loess traverse in the Eurasian loess belt. International Workshop, 6th Loess Seminar in Wroclaw (Poland). 2011. P. 36-38.

7. Константинов E.A. Подходы к реконструкции плейстоценового рельефа междуречий на основе изучения лёссово-почвенной серии Северо-Восточного Приазовья // Изучение и освоение морских и наземных экосистем в условиях арктического и аридного климата. Мат. междунар. конф. 06-10 июня 2011 г., Ростов-на-Дону). Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН, 2011. С. 169-171.

8. Kostantinov Е.А., Kurbanov R.N. Reconstruction of Pleistocene relief on the coast of Taganrog Gulf // Land-Ocean-Atmosphere Interactions in the Changing World. International Conference of Yong Scientists. September 5-10, 2011 the Vistula Spit, Russia. P. 41.

9. Константинов E.A., Беляев Ю.Р., Шеремецкая Е.Д., Иванов М.М., Захаров А.Л., Курбанов Р.Н. Использование литофациального анализа для определения генезиса западинного рельефа Северо-Восточного Приазовья // Материалы Всеросийского литологического совещания, посвященного 100-летию со дня рождения Л.Б. Рухина. Том I. Санкт-Петербург: СПбГУ, 2012. С.206-209.

10. Константинов Е.А., Захаров А.Л., Курбанов Р.Н., Беляев Ю.Р., Шеремецкая Е.Д., Иванов М.М. Проблема происхождения западин СевероВосточного Приазовья // Природно-антропогенные геосистемы: мировой и региональный опыт исследований: 4-я молодежная научная школа-семинар и конференция; 13-16 сентября 2012 г.; Курская биосферная станция ИГРАН: Тезисы докладов. С. 134-136.

11. Константинов Е.А., Величко А.А. Следы интенсивной позднеплейстоценовой эрозии в строении лёссово-почвенной формации СевероВосточного Приазовья // Мат-лы VIII Всероссийского совещания по изучению четвертичного периода (в печати).

12. Захаров А.Л., Константинов Е.А. Морфологический анализ западинного комплекса Северо-Восточного Приазовья в контексте проблемы его происхождения // Мат-лы VIII Всероссийского совещания по изучению четвертичного периода (в печати).

ООО «Хорошая типография» Подписано в печать 29.04.13, тираж 100 экз. г. Москва, ул. Валовая, д. 14, стр. 8 Тел.: 8(495) 940-70-17 e-mail: 2202758@mail.ni www.niceprint.ru

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Константинов, Евгений Александрович, Москва

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ГЕОГРАФИИ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

ЛАБОРАТОРИЯ ЭВОЛЮЦИОННОЙ ГЕОГРАФИИ

На правах рукописи

04201356990

КОНСТАНТИНОВ ЕВГЕНИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ЭВОЛЮЦИЯ РЕЛЬЕФА СЕВЕРО-ВОСТОЧНОГО ПРИАЗОВЬЯ В ПЛЕЙСТОЦЕНЕ (ПО МАТЕРИАЛАМ ИЗУЧЕНИЯ ЛЁССОВО-

ПОЧВЕННОЙ ФОРМАЦИИ)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук по специальности 25.00.25 Геоморфология и эволюционная география

Научный руководитель: Д.г.н., профессор А.А. Величко

Москва 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. Развитие представлений о строении и эволюции ЛПФ СевероВосточного Приазовья 9

ГЛАВА 2. Методы исследования 15

2.1. Подходы к реконструкции истории рельефа и динамики эрозионно-аккумулятивных процессов 15

2.2. Анализ карт и материалов дистанционного зондирования 19

2.3. Методы полевых исследований 20

2.4. Палеопедологический анализ 24

2.5. Гранулометрический анализ как метод реконструкции условий осадконакопления 27

ГЛАВА 3. Геологическое строение и рельеф Северо-Восточного Приазовья 30

3.1. Глубинное строение 30

3.2. Неоген-четвертичные образования 33

3.2.1. Морской комплекс отложений и морские бассейны 36

3.2.2. Лиманно-аллювиальный (террасовый) комплекс 40

3.2.3. Покровный (субаэральный) комплекс 46

3.3. Новейшие тектонические движения 50

3.4. Рельеф 53

ГЛАВА 4. Реконструкция субаэральной морфодинамики на ключевых

участках 62

4.1. Ключевой участок Мелекино 63

4.1.1. Местоположение и физико-географическая

характеристика 63

4.1.2. Рельеф и строение отложений 64

4.1.3. Реконструкция истории развития рельефа 73

4.1.4. Выводы 81

4.2. Ключевой участок Семибалки 82

4.2.1. Местоположение и физико-географическая

характеристика 82

4.2.2. Рельеф и строение отложений 83

4.2.3. Реконструкция истории развития рельефа 90

4.2.4. Выводы 95

4.3. Ключевой участок Шабельское 96

4.3.1. Местоположение и физико-географическая

характеристика 96

4.3.2. Рельеф и строение отложений 96

4.3.3. Реконструкция истории развития рельефа 100

4.4. Ключевой участок Беглица 103

4.4.1. Местоположение и физико-географическая

характеристика 103

4.4.2. Рельеф и строение отложений 103

4.4.3. Реконструкция истории развития рельефа 114

4.4.4. Выводы 120

ГЛАВА 5. Пространственно-временная специфика лёссонакопления 122 ГЛАВА 6. Закономерности эволюции рельефа Северо-Восточного Приазовья 125

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 132

ЛИТЕРАТУРА 134

ПРИЛОЖЕНИЕ. Описание кернов буровых скважин 142

ВВЕДЕНИЕ

Погребенные почвы водораздельных участков характеризуются пространственно-генетической выдержанностью и могут рассматриваться как стратиграфические реперы в ЛПФ. Установление взаиморасположения горизонтов лёссов и погребенных почв, а также выявление текстурных особенностей отложений (эрозионные контакты, признаки переотложения и др.) - основа для реконструкции истории рельефа водоразделов в контексте ледниково-межледниковой цикличности. Значение таких реконструкций заключается в том, что они позволяют выявить реакцию эрозионно-аккумулятивных процессов водораздельных участков и верхних звеньев эрозионной сети на направленность и характер климатических изменений. В свою очередь, это способствует созданию теоретических основ для прогноза развития рельефа в условиях изменяющегося климата.

Северо-Восточное Приазовье, ввиду полноты и открытости разрезов четвертичных отложений, является одним из наиболее значимых в палеогеографическом отношении районов юга Восточно-Европейской равнины. Береговые обнажения Таганрогского залива позволяют непрерывно прослеживать строение ЛПФ на протяжении многих километров. И здесь нельзя не отметить парадоксальность сложившейся ситуации, когда за более чем вековую историю исследований лёссов Приазовья специальных работ, посвященных палеогеоморфологическим реконструкциям, не проводилось. Отчасти это упущение можно объяснить имевшейся до недавнего времени неполнотой в разработке обоснованной хроностратиграфической схемы строения лёссово-почвенной серии Приазовья. Работы последних лет (Величко и др., 2006, 2009, 2010, 2012) восполняют этот пробел. Таким образом, возникли объективные предпосылки для постановки исследования по проблеме эволюции рельефа лёссовых водоразделов Северо-Восточного Приазовья в плейстоцене.

Цель исследования - выявить общие закономерности эволюции рельефа водоразделов Северо-Восточного Приазовья в ходе ледниково-межледниковых циклов плейстоцена на основании изучения строения ЛПФ ключевых участков.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

1. Проанализировать имеющиеся в литературе представления о строении, возрасте, истории формирования ЛПФ Северо-Восточного Приазовья и подстилающих ее отложений.

4. На основе полученных реконструкций определить локальные и региональные факторы в эволюции рельефа водоразделов Северо-Восточного Приазовья; выявить реакцию эрозионно-аккумулятивных процессов водораздельных участков на изменения ландшафтно-климатических условий в ходе ледниково-межледниковых климатических циклов.

Исследования по проблеме плейстоценовой эволюции рельефа лёссовых водоразделов Северо-Восточного Приазовья проводились в период с 2009 по 2012 годы в рамках работ по следующим проектам, выполняемым Лабораторией эволюционной географии ИГ РАН: ОНЗ РАН № 13.9.2. «Этапы становления и перспективы развития аридной зоны Восточно-Европейской равнины по материалам Доно-Азовского региона»; РФФИ 11-05-00228-а «Ретроспективный анализ и сценарии предстоящих изменений в степной зоне Европейской части России в условиях глобального потепления в 21 веке».

Научная новизна.

1. Впервые проведены палеогеоморфологические реконструкции на основе изучения лёссово-почвенных серий Северо-Восточного Приазовья, опирающиеся на инструментальную фиксацию стратиграфических подразделений в разрезах и буровых профилях.

2. Сопоставлен общий ход субаэральной морфодинамики для разновозрастных террасовых уровней Северо-Восточного Приазовья. Определены локальные и региональные факторы в развитии рельефа водораздельных участков.

Защищаемые положения:

1. Основные черты древнего рельефа террас Северо-Восточного Приазовья наследуются на протяжении субаэрального этапа развития: неизменным остается положение крупных форм эрозионной сети (балок/суходолов), в рельефе водоразделов сохраняются неровности кровли лиманно-аллювиальных отложений.

2. В субаэральной морфодинамике водоразделов Северо-Восточного Приазовья выявляется 3 главных этапа:

3) голоценовый - относительная стабилизация поверхности.

3. Для аэральной седиментации лёссового материала характерна пространственно-временная неоднородность в пределах Северо-Восточного Приазовья.

Личный вклад автора. Автор принял личное участие в сборе и обработке материала для написания диссертации. В ходе экспедиций 2009-2012 гг. в составе полевого отряда Лаборатории эволюционной географии ИГ РАН автором выполнялись следующие работы: расчистка и описание разрезов, фиксация палеопочв в береговых обнажениях, ручное бурение и описание кернов, отбор образцов отложений из разрезов и скважин на комплекс анализов. Непосредственно автором выполнен гранулометрический анализ более 250 образцов и охарактеризован механический состав четырех ключевых разрезов, фигурирующих в работе. Анализ проведен с использованием лазерного анализатора размеров частиц в лаборатории кафедры геоморфологии и палеогеографии Географического факультета МГУ. Автором произведены палеогеоморфологические реконструкции по ключевым участкам, выполнены обобщения, характеризующие развитие рельефа водоразделов Северо-Восточного Приазовья в ледниково-межледниковых циклах плейстоцена.

Достоверность работы обусловлена использованием большого объема фактического материала, применением современных методик его обработки и интерпретации, апробации результатов работы на ряде конференций. Результаты работы докладывались и обсуждались на VI геоморфологической конференции «Щукинские чтения» (Москва, 2010); VI международном семинаре по лёссовым отложениям в Польше «Closing the gap -North Carpathian loess traverse in the Eurasian loess belt» (Вроцлав, 2011); международной конференции «Изучение освоения морских и наземных экосистем в условиях арктического и аридного климата» (Ростов-на-Дону, 2011); международной конференции молодых ученых «Land-Ocean-Atmosphere Interactions in the Changing World» (Балтийская коса, 2011).

Объем и структура. Работа состоит из 6 глав, введения, заключения (133 страницы текста), списка литературы (155 наименований). Содержит 41 рисунок и 4 таблицы.

Благодарность. Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю, д.г.н., профессору А.А. Величко за ценные научные консультации, поддержку и постоянное внимание в ходе работы; сотрудникам и аспирантам лаборатории эволюционной географии (С.Н. Тимиревой, О.К Борисовой, Ю.М. Кононову, В.В. Семенову, И.И. Спасской, Р.Н. Курбанову, А.Л. Захарову) за неоценимую помощь в ходе

полевых работ и важные замечания по тексту диссертации; сотрудникам, аспирантам и студентам кафедры геоморфологии и палеогеографии Географического ф-та МГУ (В.В. Филиппову, Е.А. Морозу, Е.А. Еременко, Ю.Р. Беляеву, Е.Д. Шеремецкой, Н.Г.Новиковой, М.Ю. Горшеневу и др.) за помощь в проведении полевых и лабораторных работ.

ГЛАВА 1. РАЗВИТИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О СТРОЕНИИ И ЭВОЛЮЦИИ ЛПФ СЕВЕРО-ВОСТОЧНОГО ПРИАЗОВЬЯ

Новейшие отложения Приазовья имеют более чем столетнюю историю изучения. На ранних этапах наиболее обстоятельные исследования были посвящены истории Азово-Черноморского бассейна и морским отложениям региона. Большой вклад в разработку этих проблем внесли работы Н.И. Андрусова (1893, 1903), И.М. Губкина (1914, 1931),

A.Д. Архангельского и Н.М. Страхова (1938).

Первые сведения о покровных лёссовых образованиях Северо-Восточного Приазовья относятся к концу XIX - началу XX столетия (Конткевич, 1881; Соколов, 1887, 1888, 1899; Богачев, 1914, 1916; Лисицын, 1923). В них отмечен общий характер залегания и распространения лёссовой толщи вдоль северного побережья Азовского моря. Наиболее полные описания того времени содержатся в трудах Н.А. Соколова, который рассматривал желтовато-бурые, красно-бурые и зеленовато-серые лёссовидные глины в качестве субаэральных образований.

В 1930-1940-х годах Академией наук СССР были организованы широкомасштабные работы по изучению континентальных антропогеновых образований юга европейской части СССР, в том числе и Приазовья. В этих работах принимали участие Г.Ф. Мирчинк,

B.И. Громов, А.И. Москвитин, В.А. Хохловкина и др. В это время осуществляется детальное комплексное изучение ряда опорных разрезов Предкавказья, Приазовья и Поволжья, проводятся сборы и исследования фауны млекопитающих, остатков палеолитических культур, погребенных почв. Эти исследования позволили выделить (Громов, 1948) разновозрастные фаунистические комплексы млекопитающих антропогена и заложить биостратиграфическую основу расчленения континентальных антропогеновых отложений.

Пожалуй, самый обстоятельный анализ строения и происхождения покровной толщи Северо-Восточного Приазовья в довоенный период дается в работе А.И. Москвитина (1932). Опираясь на данные педостратиграфии лёссовой толщи в окрестностях г. Таганрога, он провел корреляцию погребенных почв Приазовья с почвами лёссовой серии Украины. В основу педостратиграфического метода тогда легла идея (Крокос, 1932) о том, что определенным погребенным почвам соответствуют эпохи межледниковий, а разделяющим их лёссовидным суглинкам (эоловым и делювиально-эоловым) - эпохи оледенений на Русской равнине. Используя эти представления, А.И. Москвитин оценивал возраст отдельных горизонтов лёссов и погребенных почв путем простого подсчета слоев покровной толщи и соотнесения их с альпийской шкалой плейстоцена.

В работах В.А. Хохловкиной (1940) и В.И. Громова (1948) наряду с детальным изучением строения разрезов использованы данные археологии и анализ фауны млекопитающих. На основе полученных материалов В.И. Громов предложил новую стратиграфическую схему антропогеновых образований Приазовья, где им были выделены две террасовые толщи и два яруса покровных образований. В покровных субаэральных отложениях, залегающих выше террасовых толщ, В.И. Громов различал среднеплейстоценовые и верхнеплейстоценовые образования. К среднему плейстоцену он отнес нижнюю и среднюю погребенные почвы и залегающие между ними лёссовидные суглинки. К этим слоям были приурочены находки млекопитающих хазарского фаунистического комплекса. К верхнему плейстоцену В.И. Громовым был отнесен так называемый «вюрмский лёсс» и разделяющая его в средней части «интерстадиальная» погребенная почва с мамонтовой фауной.

Большой объем геологических данных был получен по Северо-Восточному Приазовью, Нижнему Дону и долине Маныча в связи со строительством канала и геологосъемочными работами Волго-Донского управления. В работах Г.Н. Родзянко (1947, 1970), Г.И. Попова (1947, 1957, 1983) и Г.И. Горецкого (1953, 1957) широко использованы данные бурения и описания береговых обнажений, на основе которых составлены схемы стратиграфии четвертичных отложений региона. Основное внимание этих авторов в Приазовье было сосредоточено на субаквальных (морские, лиманно-морские, аллювиальные и др.) отложениях, формирующих серию разновозрастных террас низовьев Дона и побережья Таганрогского залива. Была значительно усложнена схема террасового ряда (до 5 террас). Исследования Г.Н. Родзянко, Г.И. Попова и Г.И. Горецкого позволили значительно продвинуться в корреляции основных палеогеографических соб

Информация о работе

Константинов, Евгений Александрович
кандидата географических наук
Москва, 2013
ВАК 25.00.25

Диссертация

Эволюция рельефа Северо-Восточного Приазовья в плейстоцене - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы