CC BY
90
СИСТЕМНОЕ ИЗУЧЕНИЕ АРИДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ -
УДК 551.435.2
К ВОПРОСУ О ПРОИСХОЖДЕНИИ БЭРОВСКИХ БУГРОВ СЕВЕРНОГО ПРИКАСПИЯ
© 2007 г. A.A. Свиточ, Т.С. Клювиткина
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Россия, 119992 Москва, Ленинские горы, МГУ, Географический факультет,
E-mail: t. klyuvitkina@mail. г и
Реферат. Рассмотрена схема строения бэровских бугров Северного Прикаспия. Показано, что накопление бугровых отложений происходило за непродолжительное время во время верхнехвалынской трансгрессии. Предложена схема стадиально-прибрежного (мелководного) морского образования бугров в условиях встречных нагонно-стоковых течений.
Ключевые слова: Бэровские бугры, бугровая толща, строение, происхождение, возраст.
На обширной низменной территории аридных районов Северного Прикаспия от устья Кумы до Нижней Эмбы местами встречается множество вытянутых возвышенностей, обычно субширотно ориентированных. Здесь они отмечались еще С. Гмелиным (1777) и П. Палласом (1788). В память академика К. Бэра, впервые подробно описавшего эти формы рельефа во время своего путешествия в Прикаспий в 1853-1856 гг., они называются «бэровскими буграми». По существу это не бугры, а гряды разной протяженности, что отметил и сам К. Бэр (1856), писавший, что этим местным понятием «бугры» он будет обозначать удлиненные возвышенности. Ему же принадлежит красочное описание этих мест: «вид всей этой страны такой, как будто бы ее пропахали гигантским плугом, или как будто кто-нибудь провел по еще мягкой поверхности ее борозды громадными пальцами, без линейки, не придерживаясь строго одного направления» (Бэр, 1856, с. 198-199).
Бугры и окружающие их низменные пространства образуют необычные ландшафты, состоящие из скопления таких разных геометрических форм рельефа, как плоская равнина, усеянная субширотно ориентированными, четко очерченными грядами и холмами с разреженным покровом пустынной и полупустынной растительности, большую часть года выцветшей, бурого цвета, и лишь ранней весной ярко зеленой с пятнами тюльпанов и ирисов.
После пионерной работы К. Бэра описанию строения и происхождения бугров посвящена обширная литература. Несмотря на это, вопросы их генезиса еще нуждаются в дальнейшей разработке, что и предопределило тематику работы - анализ происхождения бугров. Она написана по материалам многолетнего полевого изучения бэровских бугров Северного Прикаспия, комплексной обработки собранных данных (Свиточ, Клювиткина, 2004; 2005; 2006), критического осмысливания и использования опубликованных документальных материалов, наработанных другими исследователями.
Распространение и строение бэровских бугров
Морфология и распространение бэровских бугров. Как формы рельефа бэровские бугры представляют линейно ориентированные гряды (возвышенности), кулисообразно расположенные относительно друг друга, разделенные протяженными соразмерными депрессиями, либо плоскими понижениями. Реже это разрозненные отдельные холмы. Длина
бугров обычно не превышает первые км, ширина - 0.2-0.3 км, а высота 10 м.
Для бугров характерна субширотная ориентировка с небольшими различиями. Основное направления простирания - запад-юго-запад.
В Северном Прикаспии бугры образуют ряд скоплений (рис. 1), самое крупное из них -это группировка Нижнего Поволжья. Помимо неё, бэровские бугры, либо сходные с ними структуры отмечались во многих районах Северного Прикаспия: вдоль северного побережья Каспия, у Новобогатинска и Атырау (Гурьева), дельтах Сагиза (Макат, Доссор, Тентяк-Сор) и Эмбы. Они описаны и вблизи чинков Устюрта (Аристархова, 1980).
Рис. 1. Распространение бэровских бугров в Северном Прикаспии (цифрами показаны районы развития бугров): 1 - «подстепные ильмени»; 2 - Черные Земли; 3 - дельта Волги; 4 — Енотаевский район; 5 - район Харабали; 6 - Новобогатинский район; 7 - Тентяк-сор (Леонтьев, Фотеева, 1965). Fig. 1. Distribution of Baer knolls in the Northern Caspian region (Baer knolls regions are numbered): 1 -limen Region; 2 - Black Lands; 3 - Volga delta; 4 - Enotaevka region; 5 - Kharabali region; 6 -Novobogatmsk region; 7 - Tentyak-sor (Leontyev, Foteeva, 1965).
Бугры располагаются в пределах развития позднехвалынской трансгрессии Каспия, до отметок не выше -3.0-0 м абс. высоты.
Строение. Основным элементом бэровских бугров является бугровая толща, определяющая основные черты их морфологии и ориентации. Цитологически она разнообразная. По составу в ней преобладают пески с доминирующей желто-бурой и коричнево-бурой расцветкой. Пески пылеватые, сортированные, с господством (50-95%) фракции 0.25-0.1.
По минеральному составу пески кварц-полевошпатовые, с обломками глин и минеральных агрегатов. Зерна минералов обычно средней окатанности, реже расколотые остроугольные, как с матовой, так и со стеклянной поверхностью, много разрушенных зерен полевых шпатов, отмечаются лимонитизированные зерна и минералы глауконита. В тяжелой фракции преобладают непрозрачные рудные минералы, много эпидота, а также устойчивых минералов и роговой обманки, реже встречаются пироксены (Иванова, 1952)
Глинистые частицы представлены продуктами разрушения хвалынских шоколадных глин и состоят как из листочков, так и из разноокатанных комочков глины округлой, либо неправильной формы. По составу глинистые минералы фракции менее 0.01 принадлежат группе каолинита. Окраска бугровой толщи во многом связана с количеством заключенных в ней глинистых частиц, образующих как отдельные прослои, так и разубоженные концентрации. Их содержание направленно уменьшается снизу вверх, обуславливая изменение окраски песков от темно-бурой и коричнево-бурой к бурой и желто-бурой.
Агрегатированные элементы бугровой толщи бывают двух типов: крупные обломки глины, облепленные минеральной «пудрой», либо агрегаты из мелких кусочков глин, кварца и разрушенных полевых шпатов.
Микроскопический анализ бугровой толщи показывает, что отложения имеют микститовый характер - смешение незрелого (обломки шоколадных глин) и зрелого (кварц, полевые шпаты и другие минералы) обломочного материала, что указывает на разные источники питания (сноса). Для отложений типична тонкая слоистость (полосчатость), сходная со слоистостью в хвалынских глинах, обусловленная дифференциацией и послойным распределением относительно крупных вытянутых по форме обломков и более мелких минералов кристалло и литокластики.
Для бугровых отложений характерна разнообразная текстура с хорошо выраженной иерархией слоев (Свиточ, Клювиткина, 2004). В ней простые текстурные элементы, чаще слойки субгоризонтальные, диагональные, либо косые, образуют различные типы сложных текстур. Наиболее распространены диагонально-косослоистая (клиновидная), субгоризонтально- косо-, либо диагонально-слоистая текстуры. Для всех отложений характерна тонкая полосчатость, образуемая пространственным распределением разных по форме, цвету и удельному весу минеральных зерен.
По азимутам наклона в бугровых отложениях резко преобладают (55%) слойки, падающие на север и северо-запад. Примерно треть слойков падает на юг и юго-запад. Следовательно, отмечается абсолютное господство субмеридиональной и меридиональной доминант в направлении перемещения наносов.
Большие различия установлены в углах расхождения между азимутами простирания бугров и паления слоев. В 80% случаев разница между ними составляет более 45°, а почти перпендикулярное несогласие у 25% структур.
Бугровая толща в разной степени насыщена органогенным материалом - обломками и крайне редко целыми створками переотложенных раковин моллюсков. В нижней части детрит часто обильный, вверху редкий. Среди обломков преобладают раковины раннехвалынских дидакн. В единичных случаях отмечаются находки обломков и целых створок руководящих позднехвалынских дидакн - 1)1с1асИпе ргае11Ч£опо1с1е.\, а также солоноватоводных и пресноводных остракод.
Радиоуглеродный возраст бугровых отложений, полученный по детриту раковин хвалынских моллюсков, располагается в интервале 9-14 тыс. лет, что в целом совпадает со временем хвалынской трансгрессии Каспия.
Палеомагнитный анализ отложений определил их прямую остаточную намагниченность (эпоха Брюнес) и установил наличие в них знакопеременной зоны, состоящей из нескольких субзон обратной, прямой и аномальной намагниченности. Судя по радиоуглеродным датировкам, ее условно возможно идентифицировать с экскурсом Гетенборг (Седайкин, 1977).
Цоколь бэровских бугров образуется породами подбугровой толщи, хвалынскими и хазарскими отложениями. В центральной части бугров бугровая толща обычно подстилается хвалынскими осадками. На периферии бугров и в межбугровых участках нижнехвалынские отложения, как правило, размыты, и в цоколе вскрываются более древние образования.
Надбугровые отложения (элювиальные, делювиальные, эоловые, морские) повсеместно распространены на буграх, они весьма разнообразны по происхождению и имеют небольшую мощность. По характеру залегания отложения заметно не изменяют морфологию бугров - в основном, выполаживают, либо перекрывают нижние склоны бугров.
В наиболее полных и лучше сохранившихся разрезах бугровой толщи в ее строении отчетливо прослеживается нижняя и верхняя части, выделяемые как верхне- и нижнебугровые. Они различаются между собой рядом признаков.
Цветовой окраской, зависящей от содержания частичек шоколадных глин. В нижней части разреза содержание глинистых компонентов наибольшее, здесь отложения имеют темно-бурую и темно-коричневую окраску. Вверх по разрезу содержание глинистых компонентов значительно уменьшается, соответственно меняется и цвет породы от буро-коричневого до желто-бурого и серо-желтого.
Характер залегания и сохранность. Верхняя толща обычно лежит в форме покрова, облекающего разнообразные фрагменты нижней толщи. Наклон ее слоев совпадает с направлением склона бугра, однако они, как правило, более крутые, срезаемые склонами. Иногда в верхней части структуры верх небу гро вые отложения отсутствуют, а располагаются на склонах бугра, прислоняясь к его нижней части. Нижнебугровые отложения слагают ядра бугров и представляют разной степени сохранности караваеобразные останцы обычно моноклинально, реже в разные стороны падающих пород.
На некоторых буграх внутри бугровой толщи установлены следы размыва - неровная граница контакта и обогащение базального горизонта грубопесчаным, реже гравийным материалом, иногда между нижне- и верхнебугровыми отложениями отмечаются угловое и азимутальное несогласия, либо кровля нижнебугровых отложений разбита мелкими трещинами, заполненными песком.
В ряде случаев между нижне- и верхнебугровыми отложениями устанавливаются заметные текстурные различия, либо располагаются линзы эоловых песков.
Как правило, нижне- и верхнебугровые отложения несколько различаются степенью литификации. Первые часто представляют более плотную породу, иногда с массивной блоковой, либо плитчатой отдельностью, в основании с базальным горизонтом. Верхнебугровые отложения имеют менее плотное, вплоть до рыхлого, сложение, в них часто располагаются птичьи гнезда.
Для нижнебугровых отложений характерно присутствие обильного детрита, реже целых раковин хвалынских моллюсков. В верхнебугровой толще обломков заметно меньше, а целые створки практически отсутствуют.
По особенности внутреннего строения бэровских бугров выделяются два типа (рис. 2): 1 - аккумулятивное ядро сложено нижне- и верхнебугровой толщами; 2 - ядро сложено одной какой-либо толщей (Свиточ, Клювиткина, 2006).
Ю--С
Рис. 2. Внутреннее строение бугров. Н.Б.Т. - нижняя бугровая толща; В.Б.Т. - верхняя бугровая толща. 1 - тип 1, подтип 1а; 2 - тип 1, подтип 16; 3 - тип 2, подтип 2а; 4 - тип 2, подтип 26. Fig. 2. Structure of Baer knolls. Н.Б.Т. - lower sequence of knoll's sediments; В.Б.Т. - upper sequence of knoll's sediments. 1 - type 1, subtype la; 2 -type 1, subtype 16; 3 -type 2, subtype 2a; 4 -type 2, subtype 26.
Первый тип состоит из двух подтипов: Подтип 1а - аккумулятивное ядро представлено нижне- и верхнебугровыми отложениями, имеющими близкое азимутальное залегание. Верхнебугровая толща согласно облекает нижнебугровую толщу, составляющую основную часть ядра.
Подтип 16 - в строении аккумулятивного ядра участвуют верхне- и нижнебугровые отложения, заметно различающиеся по составу, угловому и азимутальному залеганию. По существу, это сохранившиеся от размыва разные части древних ядер бугров, несогласно соотносящиеся друг с другом. В этом подтипе лучше сохранились от размыва южные части нижнебугровых ядер аккумуляции и северные части верхнебугровых ядер.
Второй тип также состоит из двух подтипов: Подтип 2а. Бугор сложен нижнебугровыми отложениями, обычно представляющими хорошо сохранившиеся от размыва южную часть древнего ядра.
Подтип 26. Бугор образован верхнебугровой толщей, чаще это уцелевшая от размыва северная часть ядра.
Отмеченные черты внутреннего строения бэровских бугров свидетельствуют об особенностях их формирования - соотношения этапов аккумуляции и размывов. В случае присутствия в ядре бугра двух бугровых толщ с разным угловым и азимутальным положением слоев очевидно наличие следов двух крупных размывов, а также разного исходного положения ядер нижнебугровой и верхнебугровой аккумуляции. Второй тип строения бугров указывает, что во время их образования, помимо аккумуляции бугровых отложений, большое значение имели процессы размыва (эрозии, абразии), во время которых была уничтожена значительная часть аккумулятивного ядра.
Обзор представлений о происхождении бэровских бугров и бугровых отложений
Литература, посвященная происхождению бэровских бугров, насчитывает более 60 наименований. Практически во всех публикациях и даже в тех, где только имеется упоминание о бэровских буграх, предлагаются решения их генезиса. В большинстве случаев предложения недостаточно, либо совсем фактологически не аргументированы, а документально основательные разработки немногочисленны. Многие гипотезы по изложению не конкретны, когда вопросы происхождения в них решаются, исходя из общих соображений, либо по внешним морфологическим признакам, без анализа внутреннего строения бугров и бугровой толщи. При этом часто смешиваются два понятия происхождения бугров и генезиса бугровых отложений.
Существующие гипотезы можно условно разделить на группы: морские, эрозионные и эоловые; а также полигенетичные (сложного происхождения) и экзотичные (тектонического и ледникового).
Группа морских гипотез, в основном, объясняет образование бугров и осадков бугровой толщи в мелководных и прибрежно-морских условиях. П.С. Паллас (1788) считал бугры неровностями дна осушенного Каспия. По Э.А. Эверсману (1840), это были прибрежные формы морских прибоев. К. Бэр (1856) отнес их к аккумулятивным формам, обязанным катастрофическому сбросу каспийских вод по Манычу. Так или иначе деятельностью моря объясняли происхождение бугров: H.A. Соколов (1884), И.В. Мушкетов (1895), И.Н. Томашевский (1914), С.А. Яковлев (1956), М.Ф. Розен (1926), П.А. Православлев (1926, 1929), а более позднее время М.П. Брицына (1955), В.А. Николаев (1955), С.А. Сладкопевцев (1965), Л.А. Жиндарев и др. (2001), E.H. Бадюкова (1999; 2005). Основательная аргументация морского прибрежного образования бугров, формировавшихся прибрежно-волновыми процессами позднехвалынского моря и песчано-глинистым материалом, приносившимся р. Волгой, предложена В.А. Николаевым (1955).
Интересные идеи о возможном образовании бугров под влиянием взаимно генерирующихся стоковых и нагонных течений на дне Каспия, образующих системы вытянутых гряд, ориентированных вдоль современной береговой линии, высказаны Г.Ф. Красножоном, С.С. Семеновым и Н.Г. Сухановой (1979), С.А. Сладкопевцевым (1965), ДА. Жиндаревым, Л.Г. Никифоровым и Г.М. Рычаговым (2001). В качестве современных аналогов ими описаны случаи возникновения морфологически сходных гряд в различных морских акваториях, в том числе и Каспии. К сожалению, в работах отсутствуют материалы о строении этих гряд и, как следствие, сравнительный анализ с разрезами бугровой толщи.
Обстоятельная критика морского происхождения бугров высказана O.K. Леонтьевым и H.H. Фотеевой (1965), полагавшими, что она противоречит установленным закономерностям и особенностям формирования рельефа морских берегов: подводные валы никогда не бывают выше 2-3 м и представляют эфемерные образования, которые не сохраняются при подъеме либо спаде уровня моря; для их образования необходимы определенные уклоны морского ложа и запасы терригенного материала. В состав бугровой толщи входят глинистые пески, состоящие из глинистых частиц, которые, вследствие быстрого размокания, не могут долго сохраняться в воде. Этот аргумент о невозможности долгого нахождения глинистых окатышей в воде, является наиболее «популярным» среди критиков водного происхождения бугровой толщи (Волков, 1960; Аристархова, 1980 и др.). Однако, он не подтверждается экспериментальными наблюдениями И.В. Менабде (1989): «Засыпав некоторое количество этого материала (A.A. - глинистых окатышей) в сосуд с водой», как предложено O.K. Леонтьевым (1965, с. 92), она не наблюдала расплывания их в глинистый осадок, не только в короткое время, предсказанное O.K. Леонтьевым, но и в течение всего эксперимента продолжительностью в месяц. При этом с глинистыми комочками ничего не происходило, частично только распадались агрегаты из глины и песка.
С морской обстановкой связаны весьма оригинальные представления о происхождении бугров, высказанные Ю.Г. Леоновым, Ю.А. Лаврушиным и О.Г. Эпштейном (1995) и E.H. Бадюковой (1999; 2005).
Согласно первым авторам бугры - это «фрагменты разрушенного гравитационными процессами (в результате пластического течения нижележащих глин) некогда единого покрова позднехвалынских алевритов» (Леонов и др., 1995, с. 215). В качестве основных доказательств этого приводится: все бугровые осадки находятся в нарушенном состоянии; наличие диапировидных внедрений шоколадных глин в алеврит бугровой толщи. Несмотря на многолетние и многочисленные исследования прекрасно вскрытых разрезов бэровских бугров, отмеченные факты никем не установлены и не описаны. Весь обширный документальный материал, наработанный поколениями геологов, противоречит этому. Бэровские бугры сложены недеформированной бугровой толщей, залегающей на практически горизонтальной и субгоризонтальной поверхности также недеформированных хвалынских глин и песков, отсутствующих вследствие размыва в межбугровых участках, реже - континентальных енотаевских образованиях. Авторами не приводится ни одного конкретного описания разрезов бугров, конкретная привязка отсутствует и в рисунках.
E.H. Бадюковой (1999; 2005) активно развиваются представления, что бугры - это образования обширного пластового потока, существовавшего в конце позднехвалынской трансгрессии, устремлявшегося через Маныч в древний Эвксин. Рельеф бугров напоминает гривный рельеф Западной Сибири, образовавшийся за счет перетока талых сибирских вод в Аральское море. Автором эти взгляды обоснованы крайне скупо и без прямых конкретных доказательств.
На всех структурах показано господствующее направление падения слоев на запад-северо-запад и юго-запад, указывающее на генеральное общее направление переноса материала и потока с востока на запад в сторону Маныча. Указаны и конкретные значения -
240°-260°.
Общая статистика большого количества замеров азимута падения слоев в бугровой толще свидетельствует (Свиточ, Клювиткина, 2004), что отмеченное азимутальное направление не характерно для бугров Северного Прикаспия и составляет менее 10%.
На сегодня не существует каких-либо серьезных доказательств существования в Северном Прикаспии субширотного пластового потока, а все, что обнаружено в строении бугровой толщи, противоречит этому. Следует добавить, что присутствие пластового потока на мелководьях Северного Прикаспия в хвалынское время не установлено ни геологическими материалами, ни в палеогеографической летописи Каспия. В позднехвалынское время не происходило перетока каспийских вод по Манычу в Эвксин. Уровень моря в это время располагался на отметках не более 0 м, а порог Маныча, как известно, превышает +20 м. Если бы это было, то следы такого потока должны были бы сохраниться как в виде отложений, так и формах рельефа прямо с поверхности. Но этого ни тематическими исследованиями, и, что еще более важно, геологической съемкой, не обнаружено. Не установлено следов перетока позднехвалынских вод ни в Азовском, ни в Черном морях. В то же время, существование более древних проливов прекрасно сохранились в палеорельефе Маныча и его отложениях, но и там текстура осадков в древних проливах указывает на более спокойную гидродинамическую обстановку, чем это могло быть при накоплении бугровых осадков.
Эрозионные гипотезы также связывают формирование бугров с водной средой, но это была обстановка, существовавшая в дельтовых участках Палеоволги. Впервые идея предложена К. Костенковым (1868), а в дальнейшем развивалась И.В. Мушкетовым (1895), М.М. Жуковым (1935), Л.З. Захаровым (1948), А.Г. Доскач (1949), Т.Ф. Якубовым (1952), В.М. Седайкиным (1977), Г.Ф. Красножоном и др. (1979). Существуют разнообразные представления о процессах, возникавших в палеодельтах, но главным была эрозионная деятельность речных проток. В результате их вреза в первичный морской рельеф и возникли бэровские бугры, по существу, представлявшие сохранившиеся от размыва участки прикаспийской степи.
Основная аргументация сторонников эрозионной гипотезы заключалась в: 1 -расположении системы гряд и разделяющих их понижений в пределах влияния стока речных долин; 2 - крупные размеры гряд; 3 - их ориентировка; 4 - опесчанивание с севера на юг; 5 -залегание бугровых отложений на шоколадных глинах с размывом; 6 - приуроченность к участкам повышенного залегания кровли шоколадных глин. Из перечисленных аргументов только первый - об определенном совпадении участков концентрации бугров с палеодельтами Волги и Урала - вскрывает возможную связь между этими явлениями. Но и относительно этого представления существуют контраргументы. Так, В.А. Николаевым (1955) высказаны большие сомнения о ниличии генетической связи между бугровым и эрозионным рельефами, обычно находящимися на удалении друг от друга.
Эоловые гипотезы происхождения бугров - самые популярные среди представлений о генезисе бэровских бугров. П.С. Паллас (1788) называл бугры дюнами. Предложены: барханно-эоловая (Аристархова, 1980) гипотеза, объясняющая образование бугров под воздействием ветра, перпендикулярного к оси бугров; грядовая, связывающая их формирование с продольными ветрами (Белевич, 1979), либо их равнодействующей (Леонтьев, Фотеева, 1965).
Большая часть специалистов просто относит бугры к эоловым формам (Мейснер, 1915; Маркова, 1921; Федорович, 1941; Батурин, 1951; Краснова, 1951; Шанцер, 1951; Иванова, 1952; Федоров, 1957; Рычагов, 1958; Алексин и др., 1962; Волков, 1960; Белевич, 1979; и др.).
В пользу эоловой гипотезы высказаны многочисленные представления, однако большая часть их либо не очень убедительна, т.к. мало, что свидетельствует в пользу эолового
происхождения бугров. Это относится и к сомнительной генетической связи с гипотетическими тектоническими поднятиями, наличие эолового типа слоистости и состава бугровой толщи, формированию бугров в регрессивную эпоху (Леонтьев, Фотеева, 1965). Не говорит об эоловом происхождении и принадлежность бугровых, хвалынских и хазарских отложений к одной ассоциации минералов (Батурин, 1951); не отмечается генерального направления переноса материала с востока на запад (Волков, 1960), и т.д.
Из обстоятельной аргументации эолового происхождения бугров следует отметить: большое сходство рельефа бугров и морфологии грядового рельефа азиатских пустынь, которые образовались параллельно господствующим восточным ветрам. Бугры имеют строгое широтное направление, на побережьях Каспия они присутствуют только где перпендикулярны берегу, глинистые окатыши бугровой толщи происходят за счет выдува из межбугровых участков (Федорович, 1941); бугры сложены материалом из кусочков размытых шоколадных глин и песчинок кварца с матовой поверхностью и коррдированными зернами полевых шпатов, - что характерно для эоловых образований (Иванова, 1952).
Контраргументами эолового происхождения бугров являются: наличие базального горизонта и многочисленных фрагментов раковин моллюсков; не типичная для эоловых песков слоистость; в ряде случаев ориентация гряд не строго широтная. В то же время, приуроченность скоплений бугров к древним береговым линиям; лито-фациальная близость бугровых отложений к прибрежным морским фациям; сосредоточенность бугров на ограниченных пространствах; их отсутствие на эоловых равнинах; сравнение ориентировки древних и современных эоловых форм с направлением бэровских бугров указывает на их большие различия, при расхождении в 60°-90° и 40°-60° (Николаев, 1955; Менабде, 1989). По Л.Н. Ботвинкиной (1962), для эоловых песков характерна не матовая, а полированная блестящая поверхность. Противоречат эоловому происхождению бэровских бугров находки в них глауконита.
Полигенетичные гипотезы. В научной литературе неоднократно высказывались представления об участии нескольких факторов в формировании бугров. Так, В.М. Седайкин (1977) отметил решающую роль при образовании бугров эрозии и аккумуляции дельтовых потоков; А.Г. Доскач (1949), помимо главного - эрозионного - фактора, отводит большую роль ветру; М.П. Брицына (1955) отмечает участие морских, эрозионных и эоловых процессов; по Л. А. Жиндареву и др. (2001), накоплению бугровых отложений предшествовал эрозионный этап во время которого оформился начальный рельеф бугров.
Наиболее аргументированные представления о полигенетичной природе бугров и бугровых отложений предложены И.В. Менабде (1989). Критически обобщив весь обширный банк данных по буграм, она пришла к выводу о невозможности объяснения всех особенностей строения, формы и расположения бугров действием одного фактора и предложила эолово-морскую гипотезу их происхождения. Особенностью гипотезы является признание этапности образования бугров, возникших за несколько стадий. Наиболее важными из них являются вторая и третья стадии, когда происходило накопление морских и эолово-морских бугровых отложений на неровностях рельефа, возникшего в предшествующую енотаевскую эпоху. К сожалению, одно из главнейших событий -образование первичного рельефа путем избирательного размыва нижнехвалынских отложений, не раскрыто и документально не обозначено. Хотя очевидно, что в этом процессе основная роль принадлежала эрозии. Также фактологически не показаны различия между морскими - нижнебугровыми и эолово-морскими - верхнебугровыми осадками, которые разделены следами континентального перерыва.
Экзотичные гипотезы - это представления, трудно вписывающиеся в реальную каспийскую палеообстановку. К ним относятся тектоническая гипотеза, предложенная П.А. Православлевым (1926; 1929). Из нее следовало, что буграм на глубине соответствуют
антиклинальные поднятия «нижнего ложа» степи. Вскоре после появления этих представлений, бурением (Богданов, 1933) было показано отсутствие под буграми тектонических складок.
Тектоническими поднятиями ложа бугров без серьезного фактологического обоснования объясняют их концентрацию на отдельных участках A.A. Алексин и др. (1961), Л.Б. Аристархова (1980) и Н.М. Владимиров (1953).
И, наконец, палеогеографическим курьезом можно считать предположение считать бэровские бугры аналогом ледниковых озов (Голынец, 1932).
Возможный генезис бэровских бугров и бугровых отложений
Критическое рассмотрение существующих представлений и анализ документальных данных определенно указывает на водное (морское) происхождение бугровых отложений, слагающих аккумулятивные ядра бугров. Об этом свидетельствуют различные данные.
Прямым доказательством этого является полное соответствие районов распространения позднехвалынской трансгрессии и бэровских бугров. Бугры приурочены к участкам залегания хвалынских шоколадных глин, как известно, маркирующих понижения хвалынского рельефа, однако на шоколадных глинах выше отметок 0 м бугры не отмечаются. Также установлено, что в местах распространения бугров нормально-морские верхнехвалынские отложения отсутствуют. Здесь они фациально замещаются бугровыми образованиями.
Состав и строение бугровых отложений. По механическому и минералогическому составу осадки состоят из двух разных групп - хорошо сортированных дальнеприносных мелкозернистых песков кристало и литокластики и группы более крупных разноокатанных обломков шоколадных глин, вымытых из межбугровых участков. Разнообразная концентрация этих групп терригенного материала в бугровых отложениях и образует отмечаемую в них слоистость.
В бугровых отложениях установлены инситные комплексы остракод и минералы глауконита.
Среди разнообразных представлений о водных обстановках, явное предпочтение при объяснении образования бугровых отложений имеет ситуация, предполагающая наличие обширного мелководья, с разной, быстро меняющейся динамичной обстановкой, с постоянными крупными нагонами вследствие сильных устойчивых ветров с господствующим субмеридиональным направлением и наличием крупных стоковых течений из речных проток, концентрировавшихся в кутовых частях заливов позднехвалынского моря. Свидетельствами подобных ситуаций являются:
1) часто бугры располагаются в самых прибрежных участках позднехвалынского моря. Если бы они образовывались в приглубых местах водоема, тогда береговая линия позднехвалынской трансгрессии находилась бы на отметках около +20 м и выше, чего на самом деле не отмечается;
2) на мелководную и весьма динамичную обстановку указывает и отсутствие в бугровых отложениях инситных комплексов моллюсков, которые в таких условиях не могут существовать;
3) разнообразная текстура бугровых отложений с преобладанием субмеридионального наклона слойков свидетельствует о постоянно меняющейся гидрологической обстановке и направлении основного потока обломочного материала по крутой касательной, либо перпендикулярно длинной оси бугров, обычно имеющей субширотное направление.
Отмелость дна и сочетание стоковых и нагонных течений, по-видимому, и предопределило образование системы гряд в зоне забурунивания как за счет размыва
хвалынских отложений, так и поступлением дальнеприносного материала по системе расположенных севернее речных дельт и проток.
Особенности строения аккумулятивного ядра бугров, также как наличие двух бугровых толщ, разделенных следами перерыва, их разная сохранность и соотношение - все это убедительно указывает на этапность формирования бугров. При этом аккумуляция бугровых отложений, очевидно, приходится на трансгрессивные стадии позднехвалынской трансгрессии. Как известно, для гидрологического режима Каспия характерно сочетание быстрого подъема (спада) уровня моря с его длительными задержками. На эти периоды относительной стабилизации уровенного режима, по-видимому, и приходится аккумуляция бугровых толщ в виде протяженных вдольбереговых гряд.
Важным моментом при формировании бугров были такие особенности гидрологического режима на берегах Северного Каспия, как:
1 - совпадение высоких (катастрофических) нагонов и сильных сгоновых течений, связанных с обильным речным стоком по рукавам близкорасположенных дельт, т.е. существование сильных встречных течений, когда происходило накопление бугровых осадков (аномальная палеогеографическая обстановка позднехвалынской эпохи?).
2 - последовательное сочетание быстрого подъема (спада) уровня моря (это обусловило относительно небольшое время нахождения бугров в водной обстановке, а значит, лучшую сохранность бугровой толщи) и продолжительной задержки его уровня, когда в условиях крайнего мелководья и осушки успевали образоваться первичные аккумулятивные формы, состоящие из нижнебугровых отложений. По мере накопления аккумулятивного ядра, оно испытывало влияние и других факторов, например, углубления дна в смежных понижениях в результате размыва основания из шоколадных глин течениями, возникающими в ложбинах параллельно берегу.
Рассмотренный ход развития бугров в значительной степени относится к эпохе накопления нижнебугровой толщи - основной части аккумулятивного ядра, в основном сложенного продуктами размыва нижнехвалынских шоколадных глин и песков. В последующую затем регрессивную стадию позднехвалынского моря на осушенной территории существовали континентальные аридные условия, кровля бугровых отложений была закрыта эоловым и делювиальным покровом. Судя по текстуре и азимутам наклона слоев сохранившихся останцов нижнебугровой толщи, в основном были размыты северные склоны аккумулятивных ядер. Этому может быть несколько объяснений: 1 - северные склоны нарождавшихся бугров начали размываться еще во время накопления их ядер вдольбереговыми течениями, образующимися во внутренних ложбинах при разрушении нагонной волны; 2 - размыв произошел водами дельтовых проток, следовавших за регрессирующим морем.
Накопление верхнебугровых отложений, венчающих аккумулятивное ядро бугров, относится к последующей эпохе высокого стояния позднехвалынского моря. Судя по тому, что верхнебугровые отложения присутствуют и на самых северных буграх, можно считать, что уровень Каспия в это время был не ниже, чем в эпоху формирования нижнебугровой толщи, либо он компенсировался высокими нагонами. По-видимому, сходными были и некоторые гидрологические характеристики - быстрый подъем, длительное стационарное положение уровня и последовательное накопление во время последующих задержек уровня при регрессивном падении.
С завершением позднехвалынской трансгрессии, которая случилась около 7 тыс. л.н., заканчивается формирование аккумулятивного ядра бэровских бугров. В последующую мангышлакскую регрессию (7-6 тыс. л.н.) и новокаспийскую трансгрессию происходит их окончательное морфологическое оформление, осуществлявшееся различными природными процессами: абразией новокаспийского моря и водоемов, располагавшихся в межбугровых
ложбинах, эрозией дельтовых речных проток, выполаживанием склонов делювиальными и эоловыми осадками, выветриванием и почвенной проработкой, активной подработкой нижней части склонов солончаково-дефляционными процессами.
Заключение
Для бугров характерна этапность формирования, четко прослеживаемая по особенностям залегания и взаимоотношения слагающих бугровую толщу нижне- и верхнебугровых отложений. Выделяются пять этапов (рис. 3):
1
Рис. 3. Этапы формирования бэровских бугров. 1 - енотаевская регрессия, накопление подбугровой толщи; 2 - первая стадия позднехвалынской трансгрессии, накопление нижнебугровых отложений; 3 - межстадиальный регрессивный перерыв, размыв части нижнебугровых отложений; 4 - вторая стадия позднехвалынской трансгрессии, накопление верхнебугровых отложений; 5 -послехвалынская регрессия, размыв части верхнебугровых отложений, оформление современной морфологии бугров. Условные обозначения: 1 - нижнехвалынские глины и пески; 2 - подбугровая толща; 3 - надбугровые водные осадки; 4 - субаэральные осадки; 5 - бугровые отложения: А — нижние; Б - верхние; 6 - морские нагоны; 7 - речной сток; 8 - размытые части бугров; 9 - уровень моря, его тенденция и отметка. Fig. 3. Stages of the Baer knoll's forming. 1 - Enotaevka regression, preceding the accumulation of Baer knolls* 2 -the first stage of the Late Khvalinian transgression, accumulation of the lower sequence of sediments composing the knolls; 3 - continental mterstadial break in sedimentation and erosion of initial knolls; 4 - accumulation of the upper sediment sequence of the knolls at the beginning of the final stage of the Late Khvalinian transgression; 5 - After Khvalinian regression, erosion of the part of upper sediment sequence of the knolls and attainment of the m odern morphology of the knolls. Legend: 1 - lower Khvalinian clay and sand; 2 - underlying sequence; 3 - overlying water sequence; 4 - subaerial sediments; 5 - knolls sediments: A - lower, Б - upper; 6 - sea surges; 7 - river outflow; 8 -eroded parts of knolls; 9 - sea level, it's tendency and mark.
1 этап - непосредственно предшествует образованию бэровских бугров, отвечает енотаевской регрессии (11-9 тыс. л.н.) и накоплению енотаевских слоев (подбугровая толща). Речные системы Северного Прикаспия в это время протягивались далеко к югу на шельфе Северного Каспия, где располагались их дельтовые участки. По-видимому, основное значение этого этапа заключалось в континентальной проработке покрова нижнехвалынских отложений и их подготовке к последующему перемещению и концентрации в ядрах бугров.
2 этап - время формирования нижнебугровой толщи, совпавшее с началом завершения максимальной (кушумской) эпохи позднехвалынской трансгрессии. Это был важнейший момент в истории возникновения бугров - образование системы субширотных гряд, во многом, либо почти полностью совпадающих с ориентировкой и морфологией современных бэровских структур.
Накопление бугровых отложений, по-видимому, происходило в прибрежно-мелководной обстановке в разнообразных гидродинамических условиях опресненного солоноватоводного водоема с высокими, поперечными к берегу нагонами и сточными течениями, с обильным поступлением речных вод дельтовых проток, что создало сугубо специфичную ситуацию -существование двух мощных встречных водных потоков. Основным источником сноса терригенного материала служили нижнехвалынские отложения из соседних межбугровых участков, а также более удаленных территорий.
3 этап - континентальный межстадиальный перерыв и частичный размыв преимущественно северных склонов первичных бугров. Об этом свидетельствует то, что в сохранившихся от уничтожения нижнебугровых отложениях слойки, в основном, падают к югу, т.е. уцелели южные части нижнебугровой толщи. Это могло случиться не только во время континентального перерыва, но и раньше, во время регрессии, либо в начале последующего трансгрессивного ритма.
4 этап - накопление верхнебугровых отложений, облекающих, реже прислоняющихся к частично размытым ядрам нижнебугровых образований. Возможно, они и были основными источниками поступления обломочного материала для верхнебугровых отложений. По-видимому, это была эпоха начала завершения стадии (сартасской?) позднехвалынской трансгрессии. Если бы это происходило раньше, во время подъема уровня Каспия, то бугры были бы значительно размыты морем, либо совсем не сохранились.
5 этап - охватывает длительную эпоху от окончания накопления верхнебугровых отложений до настоящего времени. Это время оформления современной морфологии бугров, в начале осуществлявшегося путем частичной их подработки речной эрозией и абразией морскими водами, уничтожившими значительную часть верхнебугрового ядра (преимущественно их южной части), а в дальнейшем денудацией верхней части бугров, выполаживанием склонов эоловым и делювиальным покровами и солончаково-дефляционными процессами, характерными для аридных условий.
Как видно, из пяти этапов только два прямо относятся к аккумуляции бугров, а в остальные, в основном, происходило их частичное разрушение.
Интересна хронологическая оценка основных эпох формирования бэровских бугров. Аккумулятивное накопление их ядер осуществлялось за два трансгрессивных этапа общей продолжительностью около 2 тыс. лет - геологически срока крайне небольшого. Без признания экстремальности природных процессов, существовавших в это время в Северном Каспии, не возможно объяснить как само формирование, так и столь быстрое образование бугров - структур, не возникавших ни ранее, ни позднее в его истории.
Накопление бугровых отложений проходило во время трансгрессивных стадий (точнее во время задержек в начале регрессивного спада), за крайне непродолжительное геологическое время (около 2 тыс. лет), приходящееся на очень специфичную, трудно реконструируемую природную (точнее, климато-гидрологическую) обстановку.
Формирование бугров осуществлялось не только процессами водной аккумуляции, как бугровых отложений, но и эрозией, т.е. происходило в других условиях, захватывавших и регрессивные эпохи, и по времени было более продолжительным. По существу, морфологическая подработка бугров происходит и сейчас.
Рассмотренная схема стадиально-прибрежного (мелководного) морского образования бэровских бугров в условиях мощных встречных нагонно-стоковых течений на сегодня наиболее соответствует имеющемуся фактологическому материалу, однако вопросы формирования этого природного феномена еще остаются.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского Фонда Фундаментальных исследований (грант № 05-05-64297).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алексин A.A., Захарова Л.Я., Леонтьев O.K., Фотеева H.H. Структурно-
геоморфологические исследования в дельте Волги // Сборн. Матер. Комплексной южной экспедиции (КЮГЭ). Вып. 7. Л.: Гостоптехиздат, 1962. С. 72-79.
2. Аристархова Л.Б. О происхождении и тектонической приуроченности бэровских бугров //
Вестник МГУ. Сер. 5. Геогр. № 1. 1980. С. 36-42.
3. Бадюкова E.H. Еще раз о генезисе бэровских бугров // Вестник МГУ. Сер. 5. Геогр. № 4.
1999. С. 52-61.
4. Бадюкова E.H. Новые данные о морфологии и строении бэровских бугров //
Геоморфология. № 4. 2005. С. 25-38.
5. Батурин В.П. Введение в геологию дельты Волги // Тр. ГОИН. Вып. 18(30). М. Изд-во АН
СССР. 1951. С. 3-17.
6. Белевич Е.Ф. О происхождении бугров Бэра // Геоморфология. № 2. 1979. С. 57-68.
7. БергЛ.С. Природа СССР. М.: Учпедгиз, 1938. 318 с.
8. Богданов A.A. Новые данные по стратиграфии плиоценовых и постплиоценовых
отложений Нижнего Поволжья // Бюлл. Моск. об-ва испыт. природы, отд. Геол., т. 11, № 4, 1933, с. 349-362.
9. Ботвинкина Л.Н. Слоистость осадочных пород. М.: Изд-во АН СССР, 1962. 542 с. Ю.Брицына М.П. О происхождении рельефа бэровских бугров низовьев Волги // Сб. Памяти
акад. Л.С. Берга. М.-Л.: Изд-во АН СССР. 1955. С. 320-330. 11 .Бэр К. Ученые записки о Каспийском море и его окрестностях // Записки Императ. Русского Географ. Общества. Кн. XI. СПб. 1856. С. 181-224.
12. Владимиров Н.М. К вопросу о происхождении бэровских бугров междуречья Волги и Урала//Изв. АН КазССР. Сер. геол. Т. 121. № 16. 1953. С. 40-46.
13. Волков H.A. О геологическом строении и рельефе бугров Бэра // Аэрометоды в природных исследованиях. Труды Лаборатории аэрометодов АН СССР. М.-Л., 1960. С. 74-89.
14. Гмелин Самуил Г. Путешествие по России для исследования трех царств природы. Ч. 2. Спб., 1777. 362 с.
15. Голынец Ф.Ф. Геологические исследования в Калмыцко-Сальских степях // Тр. Нефт. Геолого-разв. ин-та. Сер. Б. Вып. 7. М.-Л., 1932. С. 1-45.
16 .Доскам А.Г. Геоморфологические наблюдения в районе развития бугров Бэра // Тр. Ин-та
географии АН СССР. Т. 43. Вып. 2. 1949. С. 19-32. П.Жиндарев Л.А., Никифоров Л.Г., Рычагов Г.И. Морфолитодинамика береговой зоны приустьевых областей и проблема происхождения бэровских бугров // Вестник МГУ. Серия 5. Геогр. №1. 2001. С. 44-52. 18. Жуков М.М. К стратиграфии каспийских осадков Низового Поволжья // Тр. Ком. по изуч.
четв. периода АН СССР, Т. 4. Вып. 2. 1935. С. 227-272.
19. Захаров Л.З. Бэровские бугры в дельтах рек каспийского бассейна // Природа. 1948. С. 64-70.
20. Иванова Г. А. К вопросу о происхождении бэровских бугров // Тр. ин-та геогр. АН СССР. Т. 51. 1952. С. 277-391.
21. Костенков К. Статистическо-хозяйственное описание Калмыцкой степи Астраханской губ. Спб., 1868. 126 с.
22. Краснова Н.Г. Образование отложений дельты Волги // Тр. ГОИН. М.: Изд-во АН СССР. Вып. 18(30). 1951. С. 57-65.
23. Красножон Г.Ф, Семенов С.С., Суханова И.Г. Исследования устьев рек, прибрежных зон и дна Северного Каспия с помощью дистанционных методов // Водные ресурсы. № 1. 1979. С. 88-96.
24. Леонтьев O.K., Фотеева H.H. Происхождение и возраст бэровских бугров // Изв. АН СССР. 1965. №2. С. 90-97.
25. Леонов Ю.Г., Лаврушин Ю.А., Эпштейн О.Г. Проявления грандиозных гравитационных процессов на позднехвалынском палеошельфе Северного Каспия // ДАН. Т. 344. № 2. 1995. С.212-215.
26. Леонтьев O.K., Фотеева H.H. Происхождение и возраст бэровских бугров // Изв. АН СССР. Сер. геогр. № 2. 1965. С. 90-97.
27. Маркова К.П. Орография и геология Астраханского края // Изд. Комисс. по изуч. естеств-произв. сил АН, т. XII, Пг., 1921, 21 с.
28. Мейснер В.И. Дельта Волги. Отчет о работах эксп. по обсл. дельты Волги в 1914 // Матер, к познанию русского рыболовства. Т. IV. Вып. 10. Пг. 1915. С. 37.
29 .Менабде И.В. Палеогеография позднего плейстоцена Нижнего Поволжья // Автореф. дисс. кандидата географ. Наук. М.: МГУ, 1989. 24 с.
30. Мушкетов И.В. Геологические исследования в Калмыцкой степи // Тр. Геол. ком. Т. 14. № 1. СПб., 1895. 202 с.
31. Николаев В.А. О рельефе бэровских бугров низовьев Волги // Сб. Памяти акад. JI.C. Берга. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1955. С. 331-343.
32. Паллас П.С. Путешествие по разным провинциям Российского государства. Ч. 3. СПб., 1788. 624 с.
33. Православлев П.А. Каспийские осадки в низовьях Волги // Изв. Центр. Гидрометбюро. Вып. 6. 1926. С. 1-77.
34. Православлев П.А. Северо-западное побережье Каспия // Изв. Центр. Гидрометбюро. Вып. 8. 1929. С. 35-47.
35. Розен М.Ф. К вопросу о режиме наносов и генезисе островов дельты р. Волги // Центр. Гидрометбюро. Вып. 6. 1926. С. 150-178.
36. Рычагов Г.И. Бэровские бугры // Тр. Прикаспийской экспедиции. М.: Изд-во Моск. ун-та. 1958. С.190-223.
37. Свиточ А.А, Клювиткина Т.С. Новые данные по строению и текстуре бэровских бугров // Доклады РАН. Т. 395. № 4. 2004. С. 1-6.
38. Свиточ A.A., Клювиткина Т.С. Строение бугровой толщи бэровских бугров Нижнего Поволжья//Геоморфология. № 1. 2005. С. 67-82.
39. Свиточ A.A., Клювиткина Т.С. Бэровские бугры Нижнего Поволжья М.: Изд-во Россельхозакадемии, 2006. 154 с.
40. Седайкин В.М. К вопросу о происхождении и возрасте бэровских бугров Нижнего Поволжья // Сб. Вопросы геоморфологии Поволжья. Вып. 1(4). Саратов, 1977. С. 17-27.
41. Сладкопевцев С.А. О происхождении бугров Бэра // Вестник МГУ. Сер. 5. Геогр. №1. 1965. С. 80-84.
42. Соколов Н.А. Дюны. Их образование, развитие и внутреннее строение. Спб., 1884. 157 с.
43. Томашевский И.Н. О естественноисторических условиях Хошеутовского закрепляемого участка Астраханской губернии // Сб. по песчано-овражным работам. Вып. 3. СПб., 1914. С. 53-72.
44. Федоров П.В. Стратиграфия четвертичных отложений и история развития Каспийского моря. М.: Изд-во АН СССР, 1957. 298 с.
45. Федорович Б.А. Происхождение «бэровских бугров» Прикаспия // Изв. АН СССР. Сер. геогр. игеофиз. №1. 1941. С. 95-116.
46. Шанцер Е.В. Геологическое строение и гидрогеологическая обстановка как критерии оценки лесорастительных условий приволжской полосы Прикаспийской низменности // Тр. Компл. научн. эксп. по вопросам полезащитного лесоразведения. Вып. 2. 1951. С.140-168.
47. Эверсмъя Э.А. Естественная история Оренбургского края. Ч. 1. Оренбург, 1840. 125 с.
48. Яковлев С.А. Основы геологии четвертичных отложений Русской равнины, стратиграфия. М.: Госгеолтехиздат, 1956. 316 с.
49. Якубов Т.Ф. Происхождение Бэровских бугров в Прикаспийской низменности // Тр. Ин-та географии АН СССР. Т. 51. 1952. С. 253-277.
ТО THE QUESTION OF THE ORIGIN OF BAER KNOLLS FROM THE NORTHERN
CASPIAN REGION
© 2007. A.A. Svitoch, T.S. Klyuvitkina
Mocsow Lomonosov State University, Geographical Faculty Russia, 119992Moscow, Vorobjovy gory, MSU. E-mail: [email protected]
In some places within the vast Northern Caspian lowlands between the Kuma and lower Emba river mouths numerous elongated knolls occur, which usually stretch in sub-latitudinal direction. These were already recorded by the expeditions of S. Gmelin (1777) and P. Pallas (1788). After academician K. Baer had given a detailed description of these landforms during his field trip to the Caspian region in 1853-1856 these hills were named after him Baer knolls. In fact, these are not knolls, but ridges of different length, as has been already noted by Baer (1856) who used this local name for the elongated highs. Baer himself also gave a very picturesque description "the countryside looks as if it has been cut with a giant plough or as if somebody with giant fingers scratched its soft surface in different directions without using any ruler (1856, pp. 198-199).
The hills and surrounding arid lowlands form unusual landscapes composed of different geometrical landforms producing a flat plain with sub-latitudinal ridges and hills covered by rare semi-desert vegetation of brownish colors which only in spring changes to greenish with bright spots of tulips and irises. Within the late Khvalinian plain herbaceous-poaceous steppe predominates, while Kalmyk sands are occupied by psammophytic plant formations.
The hills were used by locals for settlements, cemeteries, watermelon plantations, roads, and as a source of building materials. By now many hills have practically disappeared, others are cut by numerous quarries demonstrating their sediment composition.
More than 80 papers discussing the structure and origin of Baer knolls were published after the pioneer work of Baer. Based on various field data the publications analyze the distribution of knolls, their morphology, composition and genesis.
However, many problems of Baer knolls origin and composition remain unsolved. In the present work based on our original data obtained during many years of field investigations in the Northern Caspian region we present the results of the complex study of sediments (Svitoch, Klyuvitkina, 2004, 2005, 2006), critically analyze published materials, and attempt to give a comprehensive picture of the structure and origin of Baer knolls.
In the present work we have:
1 - carried out complex investigations of Baer knolls from the arid Northern Caspian region (morphology, bulk sediment composition, granulometry, texture and microtexture, fossils, absolute age estimations, paleomagnetic characteristics, etc.).
2 - established characteristic features of their composition and outlined criteria for reconstructing their genesis.
3 - put forward the hypothesis on the origin of Baer knolls and their sediment sequence. The obtained data and critical analysis of the published evidence revealed that the hills represent complicated morphological structures with two-layered accumulative core, which are grouped as sub-latitudinal ridges and hills located close to former river deltas in the region subject to the Late Khvalinian transgressive flooding.
The knolls were formed in five stages manifested in the layering and relationships between deposits of the lower and upper sediment sequences.
Stage 1 corresponds to the times of the Enotaevka regression (11-9 ka) preceding the accumulation of Baer knolls. The river systems were displaced far southward to the Northern Caspian shelf, and the Lower Khvalinian sediments underwent erosional rearrangement prior to their future accumulation if the cores of the hills.
Stage 2 is the time when the lower sequence of sediments composing the knolls was accumulated at the beginning of the final phase of the maximal (Kushum) epoch of the Late Khvalinian transgression. This was the crucial point in the formation of Baer knolls, when sub-latitudinal ridges appeared whose orientation and morphology were later inherited by the knolls.
Accumulation of sediments went on in the shallow nearshore environment under diverse hydrodynamic conditions of the brackishwater basin with high surges and offshore currents, together with considerable river runoff through deltaic channels. Thus, a specific situation was created with coexistence of two strong opposite water flows. The Lower Khvalinian deposits of the neighboring inter-knoll depressions and distant regions were the main source of terrigenous material.
Stage 3 corresponds to the continental interstadial break in sedimentation and erosion of initial knolls (mainly of their northern slopes). In the underlying lower sequence, laminae have southward orientation evidencing that southern slopes of the hills were preserved. Erosion could be operating not only during the continental phase, but also earlier during regression, or later during the subsequent transgression.
Stage 4 correlates with accumulation of the upper sediment sequence of the knolls which overlies the partly eroded sediments of the lower sequence. The latter might have served as the source of sediment material for the upper sequence. These processes probably took place at the beginning of the final stage (Sartas) of the Late Khvalinian transgression and not earlier, during the sea-level rise, otherwise the knolls would be washed away by the sea.
Stage 5 corresponds to the long epoch from the end of the accumulation of the upper sequence to present, when the modern morphology of the knolls was attained due to river erosion, abrasion by sea (which washed away the main part of the upper sediment sequence at the southern slopes of the hills), abrasion by the waters of ilmens and sors, denudation of the tops, smoothing of the slopes by eolian and deluvial covers and solonchak-deflation processes.
Evidently, only two of the stages correspond to accumulation of the knolls, whereas the rest were primarily periods of destruction.
Accumulation of the sediment sequence of the knolls occurred during transgressive periods (more precisely, during retardations at the beginning of regressive phases). Geologically it was a short time (2 kyrs) corresponding to an extremely specific environment which is difficult to reconstruct.
Not only water accumulation was responsible for accumulation of the knolls, but also erosion, which operated during longer time periods. Actually, morphological shaping of the hills is an ongoing process.
The proposed scheme of the stadial formation of Baer knolls in the shallow marine environment under strong surges and opposite river outflows seems to be the most reasonable as it better fits to the existing field and analytical data. However, many problems concerning composition and origin of Baer knolls remain unsolved.
