CC BY
33Рунков Сергей Иванович
кандидат географических наук, доцент, кафедра физической и социально-экономической географии, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский «Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева»
Маскайкин Виктор Николаевич
кандидат географических наук, доцент, кафедра физической и социально-экономической географии, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский «Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева»
mordrosgeo@mail. ги
УДК 911.52 (470.345)
ПАЛЕОГЕОГРАФИЯ ЭПОХ ПОХОЛОДАНИЙ НА ТЕРРИТОРИИ МОРДОВИИ В ПЛЕЙСТОЦЕНЕ
В статье рассматриваются природные условия холодных эпох на территории Мордовии в плейстоцене. Особое внимание, учитывая новые взгляды на проблему древнематериковых оледенений на территории Русской равнины, уделено периодам активизации ледниковых экспансий
Ключевые слова: плейстоцен, покровные оледенения, крупнообломочный материал, ледниковые отложения, гляциальный морфо- и литогенез, морена, перигляциальные процессы, погребённые почвы, валунный суглинок.
Плейстоцен - эпоха четвертичного периода, начавшаяся около 1,8 лет назад (включает эоплейстоцен и неоплейстоцен) и закончившаяся 10 тысяч лет назад голоценом. Главной особенностью климата Земли в плейстоцене было чередование эпох похолоданий с развитием мощных покровных оледенений и эпох потеплений, когда площадь ледников заметно сокращалась. Похолодания в северном полушарии приводили к смещению климатических поясов в сторону экватора, что сопровождалось многократной сменой физико-географических обстановок. Иные очертания, положение и размеры приобретали климатические пояса [6].
Природные условия на территории современной Мордовии в эпоху максимального на Русской равнине оледенения мало чем отличались от условий районов Антарктиды и Гренландии, когда средняя температура самого теплого месяца редко поднималась до 0°С. В холодное время года температуры воздуха опускались до минус 40 - 50 °С, а осадков выпадало не более 200-250 миллиметров. В перигляциальное время формировались тундровые и тундростепные ландшафты.
В межледниковые эпохи наступало потепление климата, богаче становился растительный и животный мир. В пределах умеренного пояса располагались смешанные и широколиственные леса и лесостепи. Среднегодовые температуры были плюс 4 - 8° С, а средние летние - плюс 2025° С. Общее годовое количество осадков составляло около 500 миллиметров в год.
В голоцене климат также изменялся в ту или иную сторону. Наиболее значительным событием явилось потепление 5-7 тысяч лет тому назад (атлантический оптимум). Это привело к господству лесной растительности над лесостепной. После атлантического оптимума наступает вновь похолодание и устанавливается умеренно-теплый и сухой климат примерно до XV века нашей эры [1, 7, 15].
В целом климат развивался циклично: от холодного и сухого - эпох оледенений до умеренно-влажного - межледниковых эпох. И сейчас наблюдаются его колебания различной продолжительности: вековые, десятилетние, годовые.
Особый научный интерес представляет климат холодных эпох, так как именно в это время территория современной Мордовии почти целиком покрывалась льдом, испытывая на себе мощное воздействие твёрдого льда и талых ледниковых вод [1, 2, 4].
Для формирования и роста ледников необходимо было, чтобы снег, выпавший за зиму, не успевал растаять летом. Его становилось все больше и больше. Постепенно он под тяжестью вышележащих слоев спрессовывался и превращался в лед. Накопившись большими массами, лед начинал течь, подобно вулканической лаве, только гораздо медленнее. В условиях Русской равнины образовывались огромные ледниковые щиты и купола с относительно крутыми краями и плоской серединой.
При этом, ледник работал и как разрушитель, и как накопитель материала. В результате после его таяния остались морены, представляющие собой скопления разнообразных по размеру обломочных горных пород - от мельчайших глинистых частиц до крупных глыб и валунов, то есть то, что на своем пути собирал ледник и тащил внутри себя.
На территории Мордовии до недавнего времени были хорошо известны следы одного, как считалось ранее, максимального для Русской равнины оледенения, относимого к середине плейстоцена (240-300 тысяч лет тому назад). Этот ледник, как полагают, формировался на Скандинавском полуострове [4].
За последние годы были получены новые данные по бассейнам рек Днепра и Дона, куда, как предполагалось, и спускался ледник двумя «языками». Новые исследования позволили подвергнуть ревизии прежние представления
[4, 8, 10].
В настоящее время крупнейшими на Восточно-Европейской равнине считаются самые ранние оледенения неоплейстоцена - донское (550-600 тыс. лет) и окское оледенения (около 400 тыс. лет назад), следы которых обнаруживаются и на территории Мордовии [6, 9,11].
Покровные оледенения явились главнейшим палеогеографическим событием всего Окско-Донского региона в плейстоцене (рисунок 1).
Начало донской эпохи ознаменовалось похолоданием климата вследствие формирования ледниковых покровов на Северном Урале и Новой Земле, явившихся основными источниками приноса экзотического обломочного материала. Об этом свидетельствуют многочисленные палеогеографические данные, полученные в последние десятилетия: характер ориентировки удлиненных обломков валунов и гальки, особенности минералого-петрографического состава морен и другие. Так в обломках донской морены, не встречено руководящих пород скандинавской питающей провинции, а среди минералов чаще доминирует ильменит-гранат-эпидотовая ассоциация, что указывает на преимущественно Тимано-Уральский снос эпидота. Материалы по
литологии донской морены и палеоботанические датировки надморенных отложений ряда геологических разрезов позволили отнести время её формирования к раннему неоплейстоцену [8, 9, 10].
Рис. 1. Палеогеографическая схема раннего плейстоцена:
1-наиболее возвышенные массивы доледниковой поверхности выше 300 м абсолютной высоты;
2 - возвышенные участки доледниковой поверхности выше 260-300 м абсолютной высоты;
3 - возвышенные участки доледниковой поверхности выше 220-260 м абсолютной высоты;
4 - острововидная возвышенность;
5 - срединные массивы;
6 - направление движения ледниковых потоков в донское время;
7 - направление потоков талых ледниковых вод;
8 - предполагаемое направление движения окского ледника;
9 - зона наиболее интенсивных осцилляций ледникового края донского оледенения
10 - фрагменты гипотетической границы окского оледенения;
11 - ложбины ледникового стока
12 - долины рек, выполненные преимущественно песчаным аллювием.
13 - озёра раннеплейстоценового возраста
14 - ледниковые отторженцы и гляциодислокации
Донское оледенение привело к перестройке всех природных компонентов, и его можно рассматривать как переломный этап в развитии ландшафтов Мордовии. Влияние оледенения особенно сказалось на составе флоры и фауны, отчасти на геоморфологическом облике территории. Преобладающей была аккумуляция, что запечатлелось в главных чертах строения отложений. Следы экзарационной активности ледника оказались менее заметными, о чем говорит преимущественно согласное залегание осадков в разрезах. Об ограниченной в целом рельефообразующей роли донского ледникового покрова свидетельствует и наблюдаемая в ряде обнажений хорошая сохранность аллювиальных толщ, малая, даже в понижениях, общая мощность неоплейстоценовых осадков. Эрозионно-денудационные процессы значительно преобразовали Приволжскую возвышенность, что привело к уничтожению формировавшихся в краевой зоне водно-ледниковых отложений. Поэтому восточная граница донского оледенения в пределах территории Мордовии в рельефе просматривается плохо. Краевые образования донского ледника сильно размыты, и вблизи границы оледенения представляется возможным выделение лишь области наиболее интенсивных осцилляций льда
[4, 9].
Морена западнее р. Суры иногда прикрыта тонким плащом жёлто-бурых покровных карбонатных, неслоистых глин. На склонах изредка встречаются выветрелые небольшие валуны из местных и дальне приносных пород. Восточнее р. Суры ледниковые отложения отсутствуют. На водоразделах залегают коренные отложения, а на склонах - делювиальные суглинки.
Окское оледенение распространялось с северо-запада из Скандинавии, что подтверждается ориентировкой обломков и их минералого-петрографическим составом. В моренных отложениях среди минералов доминируют гранат-роговообманковая ассоциация руководящих минералов, в тонкодисперсной фракции - гидрослюда, а в петрографическом составе гальки отмечены иотнийские и шокшинские песчаники. Граница окского ледникового покрова устанавливается только на отдельных участках, а пределы его распространения, по-видимому, ограничились западной частью региона [9,11].
К эпохе отмирания окского, а возможно, и двух последующих ледников, не достигавших территории современной Мордовии, относится окончательное формирование речной сети в её современном виде.
В дальнейшем происходило врезание рек, протекавшее неравномерно. Энергичные врез и размыв чередовались с периодами преимущественного формирования песчано-глинистых наносов. По склонам речных долин возникали надпойменные террасы.
Формирование речных долин и развитие рельефа находились в прямой зависимости от колебаний уровня Каспийского бассейна, оказавших огромное
влияние на рельеф всего Волжского региона. В эпохи высокого уровня Каспия происходило резкое ослабление размыва поверхности рекой Волгой и ее притоками. Реки прекращали размыв земной поверхности в глубину, начинали блуждать по широким долинам, заполняя песчано-глинистыми наносами ранее вырытые углубления. Рост оврагов приостанавливался, стенки их выполаживались, а днища заполнялись рыхлыми наносами - продуктами смыва с водоразделов. Неровности последних сглаживались, общая степень их расчлененности в значительной степени уменьшалась.
Совсем другим путем шло развитие рельефа в эпохи низкого положения вод Каспийского моря. Реки энергично врезались в собственные наносы, размывали коренные породы. По склонам речных долин формировались уступы надпойменных террас. На водоразделах оживали старые балки. По днищам балок и водораздельным склонам закладывались свежие круто стенные овраги [4, 10].
Донским и окским ледниками были подпружены реки, протекавшие в северном и западном направлениях. Они разливались вширь на десятки километров, пересекая современные водоразделы, и по нижней Мокше вливались в пояс приледниковых водоёмов, охватывающий левобережье Оки и Волги. Следами блуждания рек являются обширные полосы и песков древне речного и водно-ледникового генезиса. В настоящее время они залегают нередко на большой высоте над уровнем рек, занимая значительную площадь. Песчаные массивы тянутся по рекам Алатырь, Сура, Мокша, Сивинь, Исса.
Таким образом, реки играли активное участие в формировании рельефа территории Мордовии. Они неоднократно меняли направление течения, зависимое о тектоники, рельефа, климата, колебаний уровня озер, морей и океанов, особенностей литологии пород. Поэтому современный рисунок гидрографической сети во многом определяется некоторыми особенностями истории ее эволюции в новейшем геологическом прошлом. Активизация тектонических движений приводила к увеличению относительных высот поверхности, к усилению донной эрозии и формированию спрямленных речных русел. Трансгрессии Каспия сопровождались частыми проникновениями вод и морской фауны в реки и озера, а четвертичные оледенения вызывали неоднократные изменения направления потоков. Талые ледниковые воды при этом питали реки бассейна Волги [11, 12].
Становление гидрографической сети в бассейне Мокши началось еще в меловом периоде, а в бассейне Суры - в палеогеновом, с началом формирования Приволжской возвышенности. Во время оледенения долины рек почти полностью заполнялись осадками, а талые воды накапливались в древних долинах рек Алатыря, Мокши, Вада, Инсара, образуя плоские понижения с песчаными наносами.
В конце плейстоцена активизируются тектонические процессы и речная эрозия, углубляются русла, формируются террасы. Речная система региона образовалась сравнительно недавно, около 10-15 тысяч лет тому назад, когда на Восточно-Европейской равнине завершилась осташковская ледниковая эпоха.
Плейстоценовые ландшафты неоднократно трансформировались в результате воздействия перигляциальных процессов. Особенно интенсивными они были в донское время. Так, у края ледника, где господствовали холодные, сухие степи и паслись мамонты и волосатые носороги, происходило сильное морозное выветривание.
С эпохами перигляциала связано образование разновозрастных зандровых равнин. Бассейны крупных рек Мордовии (Мокша, Сивинь, Вад, Алатырь, Сура) многократно заполнялись водно-ледниковыми осадками, что способствовало общему выравниванию рельефа. Впоследствии зандры частично перекрывались речными наносами.
Рис.2, 3. Морена на территории Ельниковского района и водно-ледниковые отложения в окрестностях с. Атемар Лямбирьского района
Ряд исследователей склонны преуменьшать роль покровных оледенений в истории Земли, выдвигая гипотезы о разносе крупнообломочного материала не только ледником, но и плавающими айсбергами, которые могли доносить и до территории современной Мордовии экзотические северные валуны. Это должно было происходить во время неоднократных поднятий уровня Мирового океана или опусканий Русской равнины. Так Н. Г. Чочиа и С. П. Евдокимов полагают, что во время оледенений холодные океанические воды не отступали, а, наоборот, иногда заливали обширные районы Евразии [13]. Покровные ледники, по их мнению, не способны были распространяться на значительные расстояния за столь короткие отрезки времени. При этом наиболее реальную силу представляли лишь плавающие по воде айсберги. Они-то и переносили обломки горных пород. Такая позиция не исключает и накопления в западной части территории Мордовии маломощного ледникового покрова, что связано со смещением в эпохи похолоданий арктического и полярного фронтов и изменением циклонической циркуляции [5]
Важные сведения по установлению хронологии оледенений были получены из ряда, детально изученных в конце ХХ века, геологических обнажений (рисунки 2, 3), в том числе, с обломками крупных эрратических валунов (рисунок 4).
Однако особое значение для стратиграфического расчленения плейстоценовых осадков имеет опорный разрез Нароватово на крайнем северо-западе республики, в среднем течении р. Мокши. В разрезе вскрывается несколько разновозрастных и разногенетических толщ общей мощностью до 35
м: подморенные озёрно-аллювиальнные пески и глины; комплекс ледниковых образований, мощностью более 20 м с двумя разновозрастными горизонтами, разделёнными межморенными осадками; покровная лёссово-почвенная формация возрастом от 300 до 350 тысяч лет, залегающая поверх моренных отложений и морские юрские глины (рисунки 5, 6). Результаты исследования обнажения Нароватово легли в основу палеогеографических построений для эпох похолоданий и способствовали воссозданию плейстоценовой истории территории Мордовии [3].
Рис.4. Ледниковый валун гранита в Атемарском карьере
Рис. 5, 6. Неоплейстоценовые отложения опорного разреза Нароватово в среднем течении
реки Мокша
Сверху вниз в расчистке 1 выделяются: горизонты погребённых почв, моренные отложения окского оледенения, межледниковые осадки, подстилаемые моренным комплексом донского оледенения
Не меньший интерес вызывают результаты исследований, полученные из обнажения, расположенного на юге Мордовии в бассейне р. Иссы, около с. Новое Пшенево в Ковылкинском районе (рисунок 7). Здесь сохранилось два горизонта неоплейстоценовых морен донского и окского возраста, подстилаемых коренными юрскими отложениями. В нижней части обнажения описываются многочисленные останки мезозойской морской фауны, а в русле р. Иссы найдена крупная окаменелость аммонита диаметром более 1 м [8].
Рис.7. Рельеф окрестностей с. Новое Пшенево Ковылкинского района
Чутко реагировал на каждую смену природных обстановок и растительный покров территории Мордовии, который прошёл длительный и сложный путь развития. В период теплого и влажного климата произрастали смешанные широколиственно-еловые леса (дуб, бук, граб, липа). Впоследствии, в бассейне рек Мокши и Вада стали доминировать древесные породы из сосны, с меньшим значением - ели и березы.
Очередное похолодание приводило к господству холодоустойчивых растений. Растительные зоны смещались к югу. Уменьшалось количество вечнозеленых растений, увеличивалась роль листопадных форм, сокращались ареалы распространения экзотической растительности и усиливалось значение арктической флоры. Непосредственно перед ледником развивались перигляциальные ландшафты тундростепи, лесотундры и редколесья, с островами сосново-березовых лесов.
В межледниковую эпоху господствовали лесные ландшафты с участием широколиственных пород. Интенсивно протекал процесс почвообразования, свидетельства которого сохранились в ископаемом состоянии (рисунок 8).
Во время окского оледенения флора вновь приобретает перигляциальный облик. Исчезает широколиственная растительность, южнее распространяются березовые леса с елью, сосной, ольхой на подзолистых почвах.
Лихвинское межледниковье характеризовалось более теплым и влажным климатом, чем в настоящее время. Флора была богаче современной. Произрастало много теплолюбивых растений. В осадках обнаружены споры и пыльца пихты, оморикоидная ель, экзотические виды сосен и тсуга, лесные папоротники, произрастающие в настоящее время на Дальнем Востоке, в Восточной Азии и в Приатлантических штатах Северной Америки, а среди широколиственных пород - находки рода птерокарий, граба, ореха, дуба, вяза и липы. Среди травянистых и кустарничковых - выделяются осоковые, злаковые, сложноцветные, маревые и представители лугового разнотравья.
Рис.8. Ископаемая почва на границе донского оледенения
Ледниковая флора формировалась из видов доледникового времени и северных пришельцев. В период развития максимального донского оледенения на водно-ледниковой и моренной равнинах, а также за пределами ледниковой зоны господствовали марево-полынные степи и сосново-березовые редколесья. Эта растительность сочеталась с обширными заболоченными пространствами, озерами. Произрастали сосна, ива, береза, ольха, лещина.
В днепровское время (250-300 тыс. лет назад) распространялись виды, ныне растущие в областях с холодным и континентальным климатом. В первой половине эпохи произрастали лиственница, сосна, береза, во второй - в условиях холодного и сухого климата формировались ландшафты тундростепей и тундролесостепей.
В результате похолодания в московское время (125-170 тыс. лет назад) формируются лесные ландшафты из березы, широколиственных пород и сосны, с травянистым ярусом из разнотравья и папоротников [14, 15].
После московского похолодания с развитием лесной растительности, появлением лесов с елью и ольхой с примесью широколиственных пород, доминантами в травянистом ярусе становятся папоротниковые и плауны.
В холодное время верхнего плейстоцена (последние 100 тыс. лет) формировались природные комплексы холодных степей. По более теплым местообитаниям произрастали сосновые леса с примесью ели, развивались сфагновые болота с вереском, вокруг болот произрастали заросли березы и ольхи.
В эпоху очередного межледниковья флора постепенно обретает современные черты, а кратковременные похолодания не приводят к резким изменениям облика растительного покрова.
В голоцене преобладали ландшафты сосново-березовых лесов с дубом и липой, затем ольхово-широколиственные с дубом, вязом, липой, лещиной и, наконец, сосново-широколиственные. Широколиственные леса сначала развивались по поймам рек, а впоследствии и на водоразделах. Приволжскую возвышенность часто называют «страной живых ископаемых», так как ее флора насыщена реликтовыми видами. К доледниковым лесным реликтам относят
наперстянку крупноцветную, медуницу мягко-пушистую, клевер, ветреницу алтайскую, лазурник трехлопастной, некоторые виды вяза [14].
Животный мир эволюционировал в соответствии с изменениями среды обитания. Вымирают и сокращаются теплолюбивые животные. Особенно быстро развивались млекопитающие. Широкое распространение получили холодоустойчивые виды, такие как мамонт, волосатый носорог, олень, песец, лемминг [4, 8].
С началом плейстоцена связано формирование всех основных родов современных грызунов. Чередование потеплений и похолоданий, лесных ландшафтов и тундростепей приводит к появлению новых, не повторяющих друг друга сообществ животных.
Межледниковые горизонты содержат останки костей позвоночных, рыб, амфибий, крайне редко - млекопитающих. Обширные пространства заселяли мамонты, носороги, лошади, олени, лоси, кабаны, волки, лисицы, бобры, сурки, зайцы, дикие быки.
Рис.9. Перигляциальный ландшафт плейстоцена
В эпохи похолоданий и оледенений широко распространялись мамонтовая и лемминговая фауны (рисунок 9). Смена ландшафтных условий сопровождалась миграцией и полной гибелью многих видов животных. Это относится к мамонтам, носорогам, мускусным быкам (овцебыкам), пещерным медведям, гиенам.
В конце плейстоцена на значительных пространствах Русской равнины обитали мамонты, шерстистые носороги, пещерные медведи, пещерные гиены, тигрольвы.
Из останков крупных млекопитающих, обитавших в приледниковой зоне обнаружены бивни, зубы и кости мамонтов (у сёл Чукалы Ардатовского и Чеберчино Дубенского районов, на берегах реки Иссы в Кадошкинском районе, около п. Атяшево), а также зубы носорога (в аллювиальных отложениях реки Рудни) и их целые черепа (в небольших ручьях бассейна реки Иссы). Позднее эти виды замещаются новыми фаунистическими комплексами.
Список использованных источников
1. Белов А. А., Кирюшин А. В., Маскайкин В. Н. Влияние климата на рельеф Мордовии // Научные труды SWorld. 2015. Т. 20, № 2 (39). С. 44-48.
2. Евдокимов С. П. Метод актуализма в палеогеографии холодных эпох позднего кайнозоя : монография. Смоленск : Изд-во СмолГУ, 2006. 124 с.
3. Евдокимов С. П., Маскайкин В. Н., Рунков С. И. Петрографические особенности крупнообломочного материала бассейна р. Мокши // Информационные аспекты регионального природопользования. Саранск, 1990. С. 109-111.
4. Маскайкин В. Н., Рунков С. И. Палеогеографические особенности развития природы на территории Мордовии в фанерозое : монография. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2015. 160 с.
5. Блюм Н. С., Болиховская Н. С., Большаков В. А. [и др.]. Методы палеогеографических реконструкций : метод. пособие. М. : МГУ, 2010. 430 с.
6. Меркулов П. И., Меркулова С. В. Ритмичность природных процессов на территории Мордовии в голоцене // Вестник Мордовского университета. 2000. № 1-2. С. 93-97.
7. Меркулов П. И., Меркулова С. В., Хлевина С. Е. Анализ колебания увлажненности на территории Мордовии // Академический журнал Западной Сибири. 2015. Т. 11, № 2 (57). С. 78.
8. Рунков С. И., Маскайкин В. Н. Палеогеографические экскурсии по территории Мордовии. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2014. 164 с.
9. Рунков С. И. Палеогеографические условия формирования неоплейстоценовых ледниковых отложений на территории Мордовии : монография. Саранск : [б. и.], 2013. 120 с.
10. Судакова Н. Г. Проблемы ледникового литогенеза // Географические исследования четвертичного периода. М., 1982. С.72-87.
11. Судакова Н. Г. Палеогеографические закономерности ледникового литогенеза. М. : МГУ, 1990. 160 с.
12. Судакова Н. Г. Актуальные дискуссионные вопросы ледниковых событий в центральном регионе России // Бюллетень Комиссии по изучению четвертичного периода. 2012. № 72. С. 50-64
13. Чочиа Н. Г., Евдокимов С. П. Палеогеография позднего кайнозоя Восточной Европы и Западной Сибири (ледниковая и ледово-морская концепции) : монография. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 1993. 248 с.
14. Ямашкин А. А. Физико-географические условия и ландшафты Мордовии : учеб. пособие. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 1998. 156 с.
15. Maslyaev V. N. Lithogenic basis of mordovian's landscape: geo-ecological aspect of research // Journal of Wetlands Biodiversity. 2012. N 2. P. 45-51.
Runkov Sergey
Doctor in Geography, associate Professor, Department of physical and socioeconomic geography, Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «National Research N. P. Ogarev Mordovia State University»
Runkv@rambler. ru
Maskajkin Viktor
Doctor in Geography, associate Professor, Department of physical and socioeconomic geography, Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «National Research N. P. Ogarev Mordovia State University»
mordrosgeo@mail. ru
PALEOGEOGRAPHY IN THE ERAS OF THE COLD ON THE TERRITORY OF MORDOVIA IN THE PLEISTOCENE
The article considers the natural conditions of the cold epochs on the territory of Mordovia in the Pleistocene. Special attention, taking into account new points of view on the problem of ancient continental glaciation in the territory of the Russian plain, is paid to the periods of activation of the glacial expansions.
Key words: Pleistocene, ice cover, large detrital material, glacial deposits, glacial morpho- and lithogenesis, moraine, periglacial processes, buried soils, boulder loam.
