CC BY
9
УДК 556.3.04
ОСОБЕННОСТИ ВОДНОГО РЕЖИМА ПОЧВООБРАЗУЮЩИХ ПОРОД ЛЕНТОЧНЫХ БОРОВ
Сергей Петрович Казьмин
Западно-Сибирское отделение Института леса им. В. Н. Сукачева СО РАН - филиал ФИЦ КНЦ СО РАН, 630082, Россия, г. Новосибирск, ул. Жуковского, 100/1, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник, тел. (913)797-54-59, е-mail: c_kazmin@ngs.ru
Анализ режима залегания грунтовых вод в пределах распространения ложбин на Обь-Иртышском междуречье характеризует водный режим почвообразующих пород ленточных боров.
Ключевые слова: грунтовые воды, гряда, долина, Кулунда, терраса, пойма.
PECULIARITIES OF WATER REGIME OF SOIL-FORMING ROCKS OF BAND STRAINS
Sergey P. Kazmin
West-Siberian Branch of Sukachev Institute of Forest SB RAS - Branch of the Federal Research Center «Krasnoyarsk Science Center», 100/1, Zhukovsky St., Novosibirsk, 630082, Russia, Ph. D., Senior Researcher, phone: (913)797-54-59, е-mail: c_kazmin@ngs.ru
Analysis of the regime of groundwater occurrence within the distribution of troughs on the Ob-Irtysh interfluve characterizes the water regime of soil-forming rocks of belt burs.
Key words: groundwater, ridge, valley, Kulunda, terrace, floodplain.
Ленточные боры - узкие, сильно вытянутые полосы светлохвойного леса шириной от 5 до 10 км простираются в степной зоне крупногрядовой равнины Кулунды, расположенной на юго-востоке Западной Сибири в Обь-Иртышском междуречье. Формации подобного рода являются исключительными на планете. Название ленточных боров созвучно с названиями небольших речек, протекающих по ним: Барнаулки, Касмалы, Кулунды, Бурлы. Все они параллельны друг другу и направлены с СВ на ЮЗ. Самым крупным является Барнаульский ленточный бор, шириной от 8 до 10 км, протянувшийся на 550 км. Барнаульский и Касмалинский лесные массивы сливаются воедино, образуя единый Гатский бор шириной 45 км.
Кулунда является уникальным районом Северного полушария Земли. Только в умеренном поясе Южного полушария в Австралии есть регион, близкий по геологическому строению к Кулунде. Огромные размеры крупных форм (гряд или увалов) Кулунды и простирание разделяющих их межгрядовых понижений (ложбин) вытянутых прямолинейно в СВ направлении длиной до 300 км и шириной до 5-15 км просматриваются на космоснимках любого масштаба. Отмечается закономерное снижение отметок гребневых поверхностей увалов по мере чередования с юга на север. Увалы довольно просты в устройстве поверхности. Они представляют собой правильные валы, в морфологии каждого
из которых чётко разграничиваются верхняя или гребневая часть гряд, их склоны и ложбины, сопрягающие между собой эти валы. В ложбинах развита плоско-волнистая, реже полого-грядовая поверхность. Местные мелкие реки, проходящие по их дну, кроме повсеместно узкой, но ясно выраженной поймы, имеют первую террасу. К межгрядовым понижениям или древним ложбинам приурочены ленточные боры [1].
Для получения реальных представлений о формировании крупногрядовой поверхности Кулунды важное значение имеет изучение строения и условий залегания отложений, слагающих основные формы рельефа. Именно формирование осадков отражает специфику и динамику природных процессов времени их накопления. В настоящее время выяснилось, что крупногрядовая Кулунда имеет субаэральный генезис, преимущественно эоловое происхождение и формировалась на протяжении конца палеомагнитной эпохи Матуяма и всей эпохи Брюнес в четвертичном периоде (квартере) под влиянием резких колебаний климата. Вся толща отложений гряд, включая и межгрядовые ложбины, возвышается над современным дном долины Оби. Она в целом образовалась в результате неравномерного накопления взвешенного эолового наноса, поступавшего с ЮЗ в эпохи аридизации [2].
Мнения исследователей о влиянии тектоники палеозойского фундамента, мезозойско-кайнозойских структур на ориентировку ложбин и увалов, а также роли тектонических процессов в заложении речных систем не подтверждается данными бурения. Дифференциация ложбин и увалов на отрицательные и положительные морфоструктуры бурением картировочных скважин в процессе проведения геологосъёмочных работ не выявлена. Таким образом образование ложбин не связано с водными и тектоническими процессами.
Сильнее всего процессы дефляции (выдувания) происходили в понижениях. Накопление грубого материала в виде песка, выносившегося ветрами, происходило вблизи котловин выдувания. В результате на поверхности ложбин был образован бугристо-грядовый рельеф, представленный чередованием песчаных грив (гряд), бугров и дюн, разделёнными узкими лощинами, впадинами и западинами. Ориентировка данных элементов направлена так же, как и ложбин, в СВ направлении. К СВ происходит постепенное сгущение гряд, в настоящее время закрепленные сосновыми борами и слившие в ленточные боровые массивы с характерной СВ ориентировкой, хорошо отмечаемой и на мелкомасштабных космоснимках.
Долины местных речек в современном виде на Обь-Иртышском междуречье возникли в ранний и поздний этапы обильного обводнения и совпадали с похолоданием позднеледниковья, что указывает на крайнюю их молодость. Современная пойма фактически всюду приурочена ко дну русел заключительного этапа формирования первой речной террасы. Таким образом современная гидросеть имеет в основном вторичное происхождение по отношению к эоловой крупногрядовой поверхности.
На остальной территории межгрядовых понижений, где речные, биогенные и озёрные процессы не проявлялись, шло формирование современного почвен-
ного покрова. Постепенно ложбины, разделяющие увалы, заросли неприхотливой сосной, превратившись в массивы реликтовых ленточных боров, а пространство между ними на возвышенных увалистых поверхностях местных междуречий степной растительностью.
Установлено, что толща субаэральных отложений имеет цикличное или ритмичное строение. Характерной особенностью является наличие в разрезах последовательно налегающих друг на друга однообразно построенных осадков (циклитов или ритмопачек). В толще содержатся многократно чередующиеся покровы лёссовых отложений, ископаемые почвы и горизонты проявления мерзлотно-солифлюкционных процессов. Это наиболее важная черта структуры субаэральной формации. Почвообразующими для современных почв служат породы, а местами и древние гумусовые горизонты разных ритмопачек. Это создает разнообразие условий почвообразования и многообразие почв.
Под гумусированным горизонтом современных почв залегают субаэраль-ные сартанские (ельцовские) осадки. Преобладают лессовидные суглинки и супеси, пески, образующие в целом покров лессовых отложений. Бурением скважин глубиной до 15-20 м в разрезах под современными почвами выявлено до четырех маломощных (0,5-1,0 м) почвенных горизонтов, разделяющие лессовидные отложения на пачки мощностью до 3-5 м. В верхней части разреза ближе, к поверхности породы находятся в рыхлом неуплотнённом состоянии. Есть вертикальные трещины и макропоры. В средней части они постепенно переходят в уплотненное (деградированное) и в нижней части, если породы не увлажнены, в крепкое камнеподобное состояние.
Исследование свойств покрова лессовых отложений и ископаемых почв показывает, что эти образования обладают различными особенностями состава, структуры и текстуры. Погребенные почвы характеризуются относительно высоким содержанием глинистой фракции, сравнительно низким содержанием пылеватых частиц, кварца, пониженной пористостью, повышенной водопроч-ностью, ясно выраженной структурой. Именно от условий и характера залегания, мощности и состава этого водоупорного горизонта зависит в первую очередь глубина залегания грунтовых вод.
Грунтовые воды, приуроченные к покрову лёссовых отложений, близко залегают к поверхности (менее 3 м) в районах относительно выположенного рельефа и неглубокого залегания выдержанного по простиранию водоупорного слоя, представленного горизонтом погребенных почв (рисунок). При увеличении уклона склона увеличиваются углы уклонов горизонта погребенных почв и ввиду проявления древних эрозионных и флювиальных (водных) процессов происходит уменьшение его мощности, а в некоторых местах и полное выклинивание из разреза водоупорного слоя. В результате создаются благоприятные условия для подземного стока грунтовых вод, а в местах отсутствия водоупорных слоев, и перетока в нижележащие водоносные слои более древней ритмо-пачки [3].
Глубина залегания грунтовых вод в степной зоне крупногрядовой Кулундинской равнины Обь-Иртышского междуречья
Проведенные исследования показали, что основными естественными факторами, благоприятствующими созданию условий для обводнения субаэраль-ных образований, являются уклон рельефа, обуславливающий дренируемость территории и, кроме того, это глубина, мощность и условия залегания горизон-
та погребенных почв, обладающего более водопрочными свойствами по сравнению с вышележащим покровом лессовых отложений.
Слабая дренированность и близкое горизонтальное залегание водоупоров к поверхности способствует образованию озёр. В юго-западной части региона насчитывается много соленых и горько-соленых озер. Засушливые климатические условия южной части сказались в уменьшении обводненности территории. В борах Казахстана почти нет водотоков и значительно реже встречаются озера, большей частью горько-соленые.
Грунтовые воды в борах находятся на разной глубине в зависимости от относительной высоты местности. В межбугровых понижениях юго-западной части боров они залегают близко и часто выходят на поверхность. В южной и средней частях Касмалинской и Барнаульской ленточных борах, а также в Гатском бору их глубина залегания составляет 1-2 м. В остальной части этих лент и Кулундинской и Бурлинской ленточных борах зеркало грунтовых вод опущено на глубину 2-5 м.
В течение года уровни грунтовых вод меняются в зависимости от влажности года и сезонов и от геоморфологического положения точки наблюдения. На водораздельных поверхностях амплитуда колебания уровня грунтовых вод в сухой год составляет 0,2-0,8 м, во влажный - 1,0-2,5 м. В долинах рек амплитуда колебания уровня грунтовых вод в течение года зависит от подъёма воды в реке и от удаленности от неё. На склонах, сложенных однородными породами, амплитуда колебания уровня грунтовых вод минимальная.
Таким образом, обводненность почвообразующих пород зависит от водности и сезонов года, от литологического строения толщи пород зоны аэрации. На плоских ровных поверхностях водоразделов формируется постоянный водоносный горизонт на кровле предыдущей ритмопачки, имеющей тяжелый состав и туго-пластичную консистенцию. На склоне, где верхние ритмопачки дренированы, в зону аэрации входят разные литологические слои. Прослои пород более тяжелого грансостава образуют локальные водоупоры в зоне аэрации. На них весной задерживается снеготалая вода, образуя верховодку. Во влажные годы верховодка может существовать несколько лет со своей амплитудой колебания уровня воды.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Казьмин С. П. Генезис древних ложбин Обь-Иртышского междуречья // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2017. XIII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Экономическое развитие Сибири и Дальнего Востока. Экономика природопользования, землеустройство, лесоустройство, управление недвижимостью» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 17-21 апреля 2017 г.). - Новосибирск : СГУГиТ, 2017. Т. 2. - С. 224-229.
2. Казьмин С. П. Гидрогеологические особенности покровных субаэральных отложений на юге Западной Сибири // Фундаментальные проблемы квартера: итоги изучения и основные направления дальнейших исследований / Материалы VI Всероссийского совещания по изучению четвертичного периода, Новосибирск, 19-23 октября 2009 г. - Новосибирск, 2009. - С. 249-251.
3. Казьмин С. П. Геоморфология Восточной Кулунды и Барабы. - Новосибирск: НИЦ ОИГГМ СО РАН. - 1997. - 46 с.
© С. П. Казьмин, 2018
