Реконструкция формирования озер и болот Виштынецкой возвышенности (Калининградская область) и  их  седиментационных процессов Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

ПРИРОДНАЯ СРЕДА

УДК 551.79(4) + 551.7 ББК 26.323

Ю.А. Кублицкий, Г.С. Харин, Д.А. Субетто, Х.А. Арсланов

реконструкция формирования озер и болот виштынецкой возвышенности (калининградская область) и их седиментационных процессов*

Выполнена реконструкция формирования озер Виштынецкой возвышенности и их седиментационных процессов, основанная на результатах литологического и радиоуглеродного анализов донных отложений озер, а также модели рельефа. Выделено 3 группы озер по их происхождению: 1) озера, образованные в межморенных и межкамовых понижениях в результате их затопления талыми водами; 2) озера, образованные в результате термокарстовых процессов, и 3) озера, образованные в долинах палеостоков. Озера первой группы расположены на высотах более 190 м, озера второй и третьей группы расположены ниже 190 м. Высказана гипотеза о большей площади пра-Виштынецкого озера в период позднего плейстоцена.

Ключевые слова:

Виштынецкая возвышенность, голоцен, донные отложения озер, Калининградская область, ледниковые озера, позднеледниковье, седиментация, формирование озер.

Кублицкий Ю.А., Харин Г.С., Субетто Д.А., Арсланов Х.А. Реконструкция формирования озер и болот Виштынецкой возвышенности (Калининградская область) и их седиментационных процессов // Общество. Среда. Развитие. - 2016, № 1. - С. 100-105. © Кублицкий Юрий Анатольевич - ассистент, Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена,

Санкт-Петербург; e-mail: uriy_87@mail.ru © Харин Геннадий Сергеевич - доктор геолого-минералогических наук, профессор, главный научные сотрудник Атлантического отделения, Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Калининград; e-mail: kharings@mail.ru © Субетто Дмитрий Александрович - доктор географических наук, профессор, заведующий кафедрой физической географии и природопользования, Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена, Санкт-Петербург; директор института Водных проблем Севера, Петрозаводск; e-mail: subetto@mail.ru © Арсланов Хикмат Адиевич - доктор геолого-минералогических наук, кандидат химических наук, ведущий заведующий лабораторией геохронологии, Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург; e-mail: arslanovkh@mail.ru

Изучение изменений природных обста-новок прошлого является актуальным, поскольку знания о том, как будут трансформироваться те или иные геосистемы, могут быть получены только в результате исследования их изменений в прошлом. Данные о литологическом строении донных отложений озер позволяют выполнять палеогеографические реконструкции, а также изучать процессы седиментогенеза и изменения гидрологических режимов водных объектов в прошлом [5, с. 27-28]. В исследовании палеогеографии региона особое место занимает территория Виштынецкой холмисто-моренной гряды, как наиболее слабо изученной. Для реконструкции процессов осадконакопления были выбраны озера и болото, расположенные на разных

гипсометрических уровнях (рис. 1.). В статье впервые представлены: литологическое описание озера Чистого и болота Шомбрух, цифровая гипсометрическая модель Виш-тынецкой возвышенности и реконструкция формирования палеобассейнов.

Методы исследования

Полевые исследования проводились с 2011 по 2015 год. Отбор кернов донных отложений осуществлялся торфяным буром (диаметр пробоотборника 7,5 см для верхних горизонтов и 5 см для более плотных нижних горизонтов и болота). На месте проводилось первичное визуальное литостра-тиграфическое описание, после чего каждая метровая колонка отложений помещалась в специальную пластиковую полутру-

' Исследования проводятся при финансовой поддержке РФФИ Мол_нр 15-35-50721; РГО-РФФИ 13-05-41457.

Рис. 1. Местоположение объекта исследования и стадии последнего оледенения [8, с. 4; 11, с. 42].

Таблица 1

Аитостратиграфия изученных объектов

Оз. Чистое Оз. Камышовое Оз. П эоточное Бол. Шомбрух

Мощность Аитология Мощность Аитология Мощность Аитология Мощность Аитология

378-397 гиттия 225-350 гиттия 119-420 гиттия 0-454 верховой торф

397-405 глинистая гиттия 350-365 глинистая гиттия 420-424 глинистая гиттия 454-456 темный прослой

405-418 гиттия 365-845 гиттия 424-456 гиттия 456-608 разложившийся торф

418-426 гиттиевая глина 845-1010 глинистая гиттия 456-460 глинистая гиттия 608-614 пневый горизонт

426-460 гиттия 1010-1035 гиттиевая глина 460-664 гиттия 614-660 разложившийся торф

460-472 глинистая гиттия 1035-1075 глинистая гиттия 664-668 глинистая гиттия 660-663 прослой песка

472-636 гиттия 1075-1199 гиттиевая глина 668-772 гиттия 663-698 разложившийся торф

636-640 глинистая гиттия 772-776 глинистая гиттия 698-699 сцементированный прослой

640-649 гиттия 776-868 гиттия 699-719 песок

649-689 глинистая гиттия 868-930 глинистая гиттия 791-740 глина

689-700 гиттия 930-934 гиттиевая глина

700-704 детрито-вая гиттия 934-946 глинистая гиттия

704-742 гиттиевая глина 946-950 гиттия

950-960 торф

960-962 гиттиевая глина

962-965 торф

965-983 песок

бу для транспортировки. В лабораторных условиях проводилось детальное описание, отбор проб, радиоуглеродный анализ и анализ потерь при прокаливании (ППП) по стандартным методикам [12, с. 290-291]. Для определения типа донных отложений была применена классификация по содержанию органического вещества: при ППП менее 2% - глина, 2-6% - гиттиевая глина, 6-20% - глинистая гиттия и более 20% -гиттия [9, с. 3]. Цифровая модель рельефа создана с использованием программ Global Mapper 16 и Golden Software Surfer 13.

Результаты исследования

Литостратиграфия. Визуальное лито-логическое описание и хронологическая привязка донных отложений озер Камышового и Проточного опубликованы ранее [2, с. 181-183; 3, с. 3; 4, с. 248-250]. Литологическая классификация типов донных отложений, основанная на содержании органического вещества в осадках рассматриваемых озер и визуальное описание вскрытой толщи болота Шомбрух представлены в табл. 1.

Геохронология. Подробная хронологическая привязка осуществлена только для оз. Камышового [2, с. 183]. Для оз. Проточного существует одна радиоуглеродная дата нижнего горизонта, позволяющая установить время начала формирования озерных отложений (табл. 2). Донные отложения озера Чистого пока не датированы, однако сопоставление его литологического строения с литологией отложений оз. Камышового, позволяет утверждать, что они имеют схожие черты (рис. 2), что позволяет сделать предварительный вывод о формировании бассейнов в одно и то же время.

По результатам датирования были рассчитаны средние скорости осадконакоп-ления табл. 2.

Рис. 2. Фотографии корреляция кернов донных отложений оз. Камышового (А) и оз. Чистого (Б).

Обсуждение результатов

Исследуемые объекты находятся на разных гипсометрических уровнях (табл. 2) в непосредственной близости друг от друга. Расстояние между наиболее удаленными объектами (оз. Проточное и оз. Чистое) не превышает 8 км. Тем не менее, нижние части разрезов донных отложений различаются между собой, что говорит о различии в их формировании. Озера Камышовое и Чистое, расположенные на высоких гипсометрических отметках 192 и 207 соответственно, имеют схожее строение: нижняя часть кернов донных отложений представлена серой гиттиевой глиной, с темно-бурым прослоем гиттии на глубинах 1060-1064 см (оз. Камышовое) и 689-704 см (оз. Чистое). Данный прослой гиттии имеет возраст 13714 кал. л.н. и его формирование соотносится с потеплением аллерёда [6, с. 128], из чего следует, что озера сформировались раньше 14000 л.н., т.е. в раннем дриасе (рис. 3). Исследуемая

Таблица 2

Сводные данные изученных объектов

Объект и координаты точек пробоотбора Абсолютная высота, м Мощность отложений, см Датированный горизонт, см Лабораторный номер Возраст, C14 л.н. возраст, кал. л.н. Средняя скорость осадко-накопления, мм/год

Оз. Проточное 52° 24 122" N 22°36 458" Е 153 864 831-841 SPb_1223 10300±100 12101 0,71

Оз. Камышовое 54° 22 605" N 22° 42 790" Е 192 975 838-839 P0Z-60940 11600±60 13417 0,62

Оз. Чистое 54° 38 834" N 22° 72 679" Е 207 372 340-344 - - 13417 ? 0,25 ?

Бол. Шомбрух 54° 24 207^ 22° 40 622" Е 187 740 720-730 LU-7260 8620±210 9774 0,71

о

3

ю О

территория освободилась ото льда порядка 16,5 тыс. кал. л.н. [8, с. 28], что позволяет нам предположить, что начало седиментации началось в период 16,5-14 тыс. л.н.

Однако условия осадконакопления рассматриваемых озер отличаются: позднелед-никовые отложения оз. Камышового обогащены гидротроилитом (темные прослои на рис. 2), а отложения озера Чистого обогащены карбонатными включениями. Указанные отличия связаны с различными условиями седиментации: карбонатные отложения, которые можно наблюдать в нижней части керна оз. Чистое, как правило, формируются при слабо щелочных условиях, гидротрои-лит формируется при низких значения рН и в анаэробных условиях. Таким образом, озеро Камышовое и озеро Чистое образовались после отступания ледника в понижениях моренных гряд, с момента их возникновения и до наступления аллередского потепления в озерах преобладал аллохтонный тип седиментации, для которого характерно преобладание минерагенного осадконакопления над органогенным в условиях холодного

климата и перигляциальной растительности. С наступлением аллереда происходит изменение в строении донных отложений с гиттиевой глины на гиттию, что связано с увеличением роли органического вещества в формировании донных отложений. Формирование отложений с большим содержанием огранического вещества связывают с улучшениями климатических обстановок. Около 12700 кал. л.н. [6, с. 129] происходит смена в строении отложений с более органогенной гиттии на более минеральную гит-тию, что говорит об усилении роли аллох-тонного вещества в процессе осадконакоп-ления, связанного с похолоданием позднего дриаса. В начале голоцена (11700-11000 кал. л.н.) в составе донных отложений начинает увеличиваться доля органического вещества и с бореального периода накапливаются преимущественно гиттии.

Оценка скорости осадконакопления в оз. Чистом показала, что она примерно в 2,5-3 раза ниже, чем в оз. Камышовом. Данный факт может быть объяснен следующими причинами: 1) пробоотбор проводился в

Рис. 3. Литология, хронология и скорость седиментации донных отложений озер Виштынецкой возвышенности.

непосредственной близости от берега, в то время как максимальная мощность отложений, как правило, располагается на максимальных глубинах, на которых по техническим причинам не смогли совершить пробо-отбор; 2) с увеличением абсолютной высоты уменьшается площадь водосборного бассейна, вследствие чего происходит уменьшение привнесенного в водоем материала.

Болото Шомбрух расположено в 2 км к западу от оз. Виштнынецкое, на высоте 180 м над у.м. Нижняя часть разреза донных отложений болота Шомбрух представлена глиной, что говорит о принадлежности исследуемой котловины к озерно-ледниково-му бассейну в позднеледниковье. Учитывая тот факт, что во время формирования глин гипсометрический уровень болота был на 7-8 м ниже современного (если вычесть мощность торфа, накопленного в голоцене), то можно предположить, что котловина болота могла быть затоплена водами пра-

о

3

ю О

Рис. 4. Реконструкция формирования изученных озер Виштынецкой возвышенности. А - 14000-16000 кал. л.н.; Б - 12700-14000 кал. л.н.; В - 1170012200; Г - 9774 кал. л.н. - настоящее время.

Виштынецкого озера, гипсометрический уровень которого в настоящий момент составляет 172 м над у.м. [1, с. 4], а во время позднеледниковья мог его превышать и достигать отметки более 180 м (рис. 4 Б). Уровень воды Виштынецкого озера мог понизиться около 11690 кал. л.н. во время спуска Балтийского ледникового озера ЦакоЬззоп et а1. 2007), после чего в уже изолированном небольшом озерце начали формироваться гиттии и торф (рис. 4 В). Прослой песка, залегающий на гиттиях и встречающийся также в нижних торфяных горизонтах, связан с этапами процесса дренирования и изоляции котловины болота от вод Вишты-нецкого озера. Выше прослоя песка по разрезу залегает семиметровая толща торфа, выходящая на дневную поверхность, сформировавшаяся за последние 9500 л.н.

Озеро Проточное расположено на высоте 153 м над у.м. Отложения нижней части разреза представлены торфом, залегающим

на песках с гравием, размерность которого увеличивается с глубиной. Подобная стратиграфия позволяет предположить два сценария образования озера: первый - объект образовался в результате таяния погребенного льда - подобный генезис озер распространен для рассматриваемого региона [10, с. 193], второй - объекты образовались в долине стока вод, образованных в результате таяния погребенногольда. Для рассмотрения второго сценария была создана цифровая модель рельефа (рис. 4), анализ которой позволяет предположить, что депрессия, расположенная южнее озера могла быть занята мертвым льдом (рис. 4, А). Потоки талой воды протекали в северном направлении

как раз через котловину озера (рис. 4, Б), так днеледниковье. По происхождению упо-

как таяние льда идет от периферии к центру, мянутые объекты можно разделить на три

а озеро расположено как раз на периферии, группы: непосредственно ледниковые озе-

то можно предположить, что песок с гра- ра (образованные в межморенных и межка-

вием, вскрытый нами, представляет собой мовых понижениях в результате их затопле-

аллювиальные отложения. После того, как ния талыми водами); озера, образованные

мертвый лед растаял окончательно, начал- в результате термокарстовых процессов и

ся постепенный процесс таяния погребен- озера, образованные в долинах палеосто-

ного льда, первая фаза которого обусловила ков. Озера первой группы расположены

формирование и заболачивание котловины на высоком гипсометрическом уровне. На-

озера (рис. 4, В) около 12101 кал. л.н. (10300 чало седиментогенеза у этой группы озер

C14 л.н.), то есть на рубеже позднего плейс- началось с момента отступания ледника, в

тоцена и голоцена [6, с. 129]. Зная, что мощ- осадках раннего дриаса преобладает мине-

ность торфа составляет всего 15 см, можно ральная фракция - глины и гиттиевые гли-

предположить, что болото существовала не ны. Отличительной особенностью наибо-

продолжительное время - приблизительно, лее древних озер является прослой гиттии

не более 50-100 лет. По мере таяния погре- возраста аллереда, залегающий в толще

бенного льда увеличивается глубина водо- глин. Объекты, относящиеся ко второй и

ема, в результате чего происходит смена третьей группе расположены на высотах

болотного типа осадконакопления на озер- ниже 170 м, начало озерного седименто-

ный. Таким образом, подтверждаются оба генеза относится к переходу от плейсто-

сценария генезиса озера. цена к голоцену, отложения нижней части

Итак, все рассмотренные объекты Виш- вскрытой колонки представлены торфом,

тынецкой возвышенности возникли в поз- залегающим на песках.

Список литературы:

[1] Виштынецкое озеро: природа, история, экология / Орленок В.В., Баринова Г.М., Кучерявый П.П., Ульяшев Г.Л. - Калининград: Изд-во КГУ, 2001.- 212 с.

[2] Кублицкий Ю.А., Субетто Д.А., Дружинина О.А., Арсланов Х.А., Сходнов И.Н.. Палеоклиматичес-кая реконструкция изменений природно-климатических обстановок в конце плейстоцена и голоцене в Юго-Восточной части Балтийского региона по данным литологического анализа и динамике потерь при прокаливании // Общество. Среда. Развитие. - 2014, № 2. - С. 179-184.

[3] Кублицкий Ю.А., Субетто Д.А., Дружинина О.А., Мастерова Н.Н., Сходнов И.Н. Реконструкция природно-климатических изменений в Юго-Восточной части Балтийского региона в голоцене по результатам исследования донных отложений озера Проточного (Калининградская область) // Электронный журнал Open Bull (Open Scientific Bulletin). - 2014, № 2. - Интернет-ресурс. Режим доступа: http://openbull.com

[4] Кублицкий Ю.А., Субетто Д.А., Дружинина О.А., Арсланов Х.А. Использование модели скорости осадконакопления и данных потерь массы при прокаливании для определения особенностей се-диментогенеза озер Виштынецкой возвышнности (Калининградская область) // Геология морей и океанов: материалы XXI Международной научной конференции (школы) по морской геологии. T.I. - М.: ГЕОС, 2015.- 228 с.

[5] Субетто Д.А. Донные отложения озер: палеолимнологические реконструкции. - СПб.: РГПУ им. А. И. Герцена, 2009. - 348 с.

[6] Druzhinina O., Subetto D., Stancikate M., Vaikutie^ G., Kublitsky J., Arslanov Kh., 2015. Sediment record from the Kamyshovoe Lake : history of vegetation during late Pleistocene and early Holocene (Kaliningrad District, Russia) // Baltica. - Vilnius, 2015, № 28 (2). - P. 121-134.

[7] Jakobsson M., Bj^ck S.Alm G., Andran T., Lindeberg G., Svensson N. Reconstructing the Younger Dryas ice dammed lake in the Baltic Basin // Bathymetry, area and volume. Global and Planetary Change. - 2007, № 57. - P. 355-370.

[8] Hughes A.L.C., Gyllencreutz R., Lohne O.S., Mangerud J., Svendsen J. I. The last Eurasian ice sheets - a chronological database and time-slice reconstruction, DATED-1 // Boreas. - Stockholm, 2016, № 45. - P. 1-45.

[9] Miettinen A., Savelieva L., Subetto D., Dzhinoridze R., Arslanov Kh., Hyvarinen H. Palaeoenvironment of the Karelian Isthmus, the easternmost part of the Gulf of Finland, during the Litorina Sea stage of the Baltic Sea history // Boreas. - Oslo, 2007. - P. 1-18.

[10] Nalepka D., Jurochnik A. Late Glacial and Holocene plant cover in W^gliny, Lubsza Plain, south-west Poland, based on pollen analysis // Acta Palaeobotanica. - Krakow, 2013. - P. 191-233.

[11] Raukas A. Wojciech T.J. Stankowski and others, Chronology of the last deglaciation in the Southeastern Baltic region on the basis of recent OSL dates // Geochronometria . - Vilnius, 2010, № 36. - P. 47-54.

[12] Santisteban, J.I., Mediavilla R., Lуpez-Pamo E., Dabrio C. J., Zapata M.B.R., Garcia M.J.G., Castano S., Martinez-Alfaro P.E. Loss on ignition: a qualitative or quantitative method for organic matter and carbonate mineral content in sediments // Journal of Paleolimnology. - 2004, № 32. - P. 287-299.