CC BY
26
УДК 551.435.16+551.794 (470.3+1-924.83)
А.В. Панин1, И.А. Каревская2, Ю.Н. Фузеина3, Е.Д. Шеремецкая4
СРЕДНЕГОЛОЦЕНОВАЯ ФАЗА ОВРАГООБРАЗОВАНИЯ В ЮГО-ЗАПАДНОМ ПОДМОСКОВЬЕ5
Для ключевой территории в бассейне среднего течения р. Протвы (Юго-Западное Подмосковье) выявлен отрезок времени в среднем голоцене, когда происходила интенсивная овражная эрозия: 4500—6000 календарных лет назад, конец атлантического—начало суббореального периода. В это время на крутых и высоких склонах речных долин образовались три из четырех известных голоценовых оврагов. Подъем овражной эрозии коррелирует во времени с мощными паводками в малых и средних долинах. Сделан вывод о единых гидроклиматических причинах этих явлений — высокой интенсивности ливневых осадков. Дополнительным фактором дестабилизации склонов служили лесные пожары. Антропогенное влияние на эрозию отсутствовало или было минимальным. Установленные явления линейной эрозии не имеют пока аналогов в других эпохах голоцена. По-видимому, интенсивность выпадения атмосферных осадков достигала в это время аномальных для голоцена значений.
Ключевые слова: эрозия, овраги антропогенные, овраги естественные, голоцен, термический оптимум, атлантический период, суббореальный период, палеоклимат, антропогенный фактор.
Введение. Всплеск оврагообразования в районах сельскохозяйственного освоения относится к периоду массовой распашки земель. В Центральной Европе его начало относится к римскому периоду [22], на Восточно-Европейской равнине — в основном к концу позднего Средневековья (XVII—XVIII вв.), когда началась колонизация степных окраин Российского государства, вызванная ростом населения после окончания Смутного времени [6, 21]. Большая часть оврагов в лесостепных и степных районах Европейской России образовалась в течение нескольких последних столетий [9]. Современный этап оврагообразования свидетельствует, таким образом, об антропогенном нарушении ландшафтов. Однако овраги формировались и на более ранних этапах геологической истории — в конце плейстоцена и голоцене. Интересно выяснить, в результате чего возникли эти древние овраги — отражение ли это случайных событий (подмыв рекой долинного склона, сход оползня), нарушение ландшафта древним человеком или своеобразие естественной ландшафтно-климатической обстановки прошлого? В статье эти вопросы рассматриваются на примере Сатинского учебно-научного полигона МГУ, север Калужской области, 55°12' с.ш., 36°22' в.д. (рис. 1).
Объекты и методы исследования. Территория исследований расположена на южной периферии зоны смешанных лесов, в области умеренно континентального климата со средними значениями температуры в январе —19°С и в июле +18°С, с годовой суммой осадков 600 мм. В геоморфологическом отношении это краевая зона московского оледенения (конец
среднего плейстоцена). Основная арена линейной эрозии — склоны речных долин с максимальной крутизной 25—30° и падением 20—30 м. Именно на этих склонах развиты здесь все овраги (рис. 1). Овраги на Сатинском полигоне относятся к двум возрастным генерациям — плейстоценовой и голоценовой [12, 24]. Четыре голоценовых оврага (Волчий, Узкий, Буйный, Набатов) — самые короткие (100—230 м), в отличие от плейстоценовых (270—940 м), и имеют самые малые площади водосбора (1,7—7,2 га, тогда как плейстоценовые — 9,7—63 га). Распашка водосборов и другие виды антропогенной деятельности оживили эрозионные процессы — во многих оврагах происходит регрессивный рост вершин и заложение вторичных врезов в днища [3].
Для реконструкции истории развития эрозионных форм важно, насколько полно продукты эрозии представлены в коррелятных отложениях (конусах выноса). Реконструкция истории русловых деформаций р. Протвы в голоцене [5, 11, 13] позволяет для каждого конуса выноса оценить время, когда его последний раз размывала река (рис. 1). На бортах долины, которые не размывались в течение всего голоцена (последние 10 тыс. радиоуглеродных лет), конусы выноса составляют от 15% до почти половины объема оврагов. Среди этих оврагов есть один голоценовый — Волчий овраг, и именно его конус оказался наиболее представительным (48% от объема оврага).
Волчий овраг заложен на левом коренном борту долины р. Протвы, имеющем крутизну 7—10° и падение 20—22 м. Овражная система состоит из главного (стволового) оврага и трех отвершков (рис. 2). На
1 Кафедра геоморфологии и палеогеографии географического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, доцент, канд. геогр. н., e-mail: andrey-panin@rambler.ru
2 Кафедра геоморфологии и палеогеографии географического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, ст. науч. сотр., канд. геогр. н.
3 Кафедра геоморфологии и палеогеографии географического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, мл. науч. сотр., e-mail: fuz@morpho.geogr.msu.su
4 Кафедра геоморфологии и палеогеографии географического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, вед. инженер, e-mail: ducia@bk.ru
5 Исследования выполнены при финансовой поддержке РФФИ (проект 06-05-65218).
всем протяжении овраг имеет четкие бровки, прямые склоны с крутизной от 20 до 45—50°. В верхней части овраг последовательно прорезает маломощные покровные суглинки, флювиогляциальные пески и силь-ноопесчаненную московскую морену (рис. 3). Ниже овраг углубляется в легкоразмываемую 15-метровую толщу водно-ледниковых песков и алевритов. Слой днепровской морены — тяжелый суглинок, насыщенный крупнообломочным материалом, — прорезан оврагом лишь частично. В тальвеге отмечены лито-генные ступени длиной до 15—20 м, но в целом продольный профиль имеет правильную вогнутую форму. Из описанной морфологии следует, что овраг полностью выработал свой профиль, исчерпав возможности для дальнейшего углубления и линейного роста. Действительно, почти за 40 лет наблюдений Волчий овраг не проявлял никаких признаков активности.
Конус выноса оврага имеет в плане вид веера с дугообразным краем и максимальной шириной около 200 м. Он залегает на суглинистом делювиальном шлейфе, покрывающем подножие долинного склона, но простирается дальше — не менее 180—200 м от устья оврага, незаметно выклиниваясь на поверхности поймы. В отложениях конуса выноса «записана» история оврага. Для его изучения заложено несколько разрезов вдоль и поперек конуса, выполнен гранулометрический, минералогический, спорово-пыльцевой анализ отложений. Радиоуглеродное датирование для определения абсолютного возраста отложений сделано в Центре радиогеохимии окружающей среды НАН Украины (г. Киев).
Результаты исследований. Стратиграфия конуса выноса и подстилающих отложений. Отложения конуса выноса можно разделить на две пачки, соответствующие двум этапам осадконакопления (рис. 4). Верхняя пачка, выклинивающаяся к краям конуса, представлена разнозернистым песком с включениями щебня и мелких валунов. Нижняя пачка сложена менее крупным материалом, включения крупных обломков здесь единичны; в горизонтальном направлении отмечены литологические переходы от песчаных отложений к глинисто-алевритистым. Эти пачки прослеживаются и в продольном профиле (траншейные разрезы В-7 и В-8 на рис. 4). В разрезе В-7 на глубине 0,75 м обнаружен окатыш днепровской морены.
Конус выноса залегает на суглинках делювиального шлейфа, прислоненного к основанию долинного склона. Кровля делювиальных суглинков фиксируется погребенной почвой с хорошо дифференцированным профилем, которой представлен темно-серым
Рис. 1. Карта изученного участка учебно-научного полигона МГУ «Сатино»: 1 —леса; 2 — луга; 3 — населенные пункты, 4 — водосборы оврагов; 5 — время (тыс. лет), в течение которого долинные склоны и конусы выноса оврагов не подмывались рекой
до черного гумусовым горизонтом (А1), переходным горизонтом (А1А2) и белесовато-серым тонкоплитчатым элювиальным горизонтом (А2), обогащенным алевритовой фракцией. Ниже выделяется иллювиальный горизонт коричнево-бурого цвета с глинистыми пленками (кутанами) по граням призматических
Рис. 2. Геоморфологический план овр. Волчий. Фоновые геоморфологические поверхности: 1 — долинный зандр; 2 — склон долины р. Протвы; 3 — делювиальный шлейф в тыловой части поймы р. Протвы. Элементы овражной системы: 4 — конус выноса; 5 — эрозионные склоны; 6 — днище оврага; 7 — гребни останцов и линии перегибов на склонах оврага; 8 — бровки; 9 — тальвег; 10 — родник и постоянный водоток; 11 — шурфы и скважины
Рис. 3. Продольный геолого-геоморфологический профиль овр. Волчий: 1 — песок гравелистый с примесью щебня и гальки; 2 — песок крупный с примесью гравия и гальки; 3 — песок разнозернистый, слоистый; 4 — супесь; 5 — супесь с включением гравия и гальки; 6 — алеврит; 7 — суглинок легкий; 8 — суглинок средний и тяжелый; 9 — глина; 10 — скопления крупной гальки и валунов; 11 — стратиграфические границы; 12 — литологические границы; 13 — почвы современные и погребенные; 14 — скважины; 15 — образцы
и радиоуглеродные датировки
почвенных отдельностей. На контакте овражного аллювия и погребенной почвы во всех разрезах обнаружены многочисленные крупные древесные угли, причем встречаются они как внутри овражных отложений, так и внутри гумусового горизонта почвы. Это объясняется деформированным состоянием погребенной поверхности, на которой, по-видимому, частицы угля лежали изначально, и подчеркивает геологическую одновременность пожара, образовавшего угли, деформации поверхности делювиального шлейфа и его погребения под отложениями конуса выноса. О времени этих событий можно судить по радиоуглеродным датировкам углей из подошвы овражных отложений (4140+80, К1-11553) и из гумусового горизонта погребенной почвы (4360+90, К1-11554). Датировка углей из толщи конуса (табл. 1) позволяет судить о динамике осадконакопления. Две даты из основания современной почвы характеризуют возраст гумуса, а не овражных отложений, играющих для этой почвы роль материнской породы.
Вниз делювиальные суглинки переходят в аллювий пойменной фации — суглинки с линзами песка. На глубине 7,5 м вскрывается оглиненный грубозернистый песок с обильными включениями мелкой гальки — русловая фация аллювия. Корреляция этих отложений с разрезом в соседних скважинах показала, что они расположены гипсометрически ниже, чем аллювий осташковской террасы, но несколько выше, чем голоценовый пойменный аллювий. Это позволяет отнести вскрытый аллювий ко времени позднеледниковья, когда происходило врезание реки с уровня осташковской террасы [11].
Минеральный состав отложений конуса выноса. В разрезе В-1 проанализирован состав тяжелой фракции минералов с размерностью 0,1—0,25 мм (рис. 5). Верхняя литологическая пачка отличается повышенным содержанием ильменита, глауконита (минерал, характерный для днепровской морены) и пониженным граната, роговой обманки. Подсчитан коэффициент гравитации Кг — отношение сумм
Таблица 1
Радиоуглеродные датировки отложений конуса выноса оврага Волчий
Радиоуглеродная датировка, л. н. Лабораторный номер Календарный возраст, л. н. (95,4%) Разрез Глубина, см Материал Литологическое и стратиграфическое положение
4360+90 КЫ1554 5300-4700 В-7 225-230 уголь Кровля почвы, погребенной под конусом выноса
4140+80 КЫ1553 4850-4440 В-7 205-210 то же Подошва овражного аллювия
3920+80 КЫ1552 4570-4090 В-7 165-170 общая органика Гумусированный глинистый прослой
3170+100 КЫ1564 3650-3050 В-8 118-123 то же Кровля глинистого слоя
2860+90 КЫ1562 3250-2770 В-8 81-84 то же Гумусированный глинистый прослой
360+70 Ю-6469 520-290 В-1 7-12 то же Основание гумусового горизонта современной почвы
240+70 КЫ1563 480-0 В-8 7-10 то же То же
О 20 40 60 80 100 120 м
Рис. 4. Геологическое строение конуса выноса овр. Волчий. Положение разрезов см. на рис. 2. Условные обозначения
см. на рис. 3
минералов тяжелее и легче 3,5 г/см3, а также коэффициент устойчивости Ку — отношение сумм минералов, устойчивых и неустойчивых к выветриванию [1]. Снизу вверх по разрезу овражного конуса значения Кг увеличиваются (нижняя пачка — 0,09+0,04, верхняя — 0,18+0,12), а значения Ку на фоне роста вариабельности четкой тенденции не обнаруживают (0,98+0,52 и 1,25+1,11 соответственно).
Минеральный спектр подстилающих отложений отличается меньшим разнообразием и большей однородностью. Как для делювия, так и для пойменного аллювия характерно повышенное по сравнению с овражным аллювием содержание роговой обманки,
пониженное — ильменита, обломков пород и почти полное отсутствие глауконита. В делювии значения Кг и Ку (0,10+0,10 и 1,18+0,70 соответственно) близки к таковым в отложениях нижней пачки конуса выноса. В пойменном аллювии значения обоих коэффициентов отличаются более низкими значениями (0,05+0,03 и 0,65+0,20 соответственно).
Сопоставление с минеральным составом отложений в бортах оврага [17] показывает, что тенденции в изменении содержания разных минералов по разрезу и различия в составе разных слоев конуса выноса и подстилающих отложений обусловлены скорее динамическими условиями осадконакопления, чем раз-
и
к
•е
«
s к
1
ч н о х К
В
2 й ч
К
«
о к
ft и
о
й &
й
К
«
§
К Рм
личными источниками сноса. Увеличение количества ильменита и граната и уменьшение содержания роговой обманки в конусе выноса по сравнению с подстилающим делювием и аллювием, а также снизу вверх в отложениях конуса выноса хорошо коррелирует с изменениями коэффициента гравитации, т.е. обусловлены выносом более легких и относительным накоплением более тяжелых минералов при повышении скорости течения от пойменных потоков к склоновым и от склоновых к концентрированным русловым потокам.
Результаты спорово-пыльцевого анализа. Спорово-пыльцевая диаграмма (21 образец) делится на две части (рис. 6): 1) спектры аллювиальных отложений на глубине 4,3—3,4 м; 2) спектры пролювиальных осадков собственно конуса выноса (глубина 2,15-0,9 м).
Спектры нижней части разреза (глубина 4,3-3,4 м) сходны, что указывает на их хорошую осредненность и интегральность, что свойственно аллювиальным отложениям. Преобладает древесная пыльца, в составе которой господствует ель. Второе место в древесно-кустарниковой группе занимает пыльца березы, среди которой до 12-15% составляют пыльцевые зерна карликовых видов. Заметна роль пыльцы (%) широколиственных пород: Quercus (0-5), Ulmus (1-5), Tilia (0-5), Corylus (0-3). В группе трав и кустарничков преобладают зерна Cyperaceae, Gramineae, Artemisia, Chenopodiaceae. Видовые определения маревых выявили представителей степной флоры (кохия простертая, терескен серый и другие виды); среди пыльцы полыней отмечены зерна, относящиеся к ксероморфному подроду. Экологические особенности ценозов и отдельных растений указывают на пестроту растительного покрова и эдафических условий. Эта часть разреза хорошо коррелирует с относящимися к аллёреду озерно-болотными отложениями мелеховской группы разрезов (южная окраина Угличской возвышенности), для которых также характерно сочетание пыльцы и спор растений, разнообразных в экологическом отношении [19]. Сравнение споро-пыльцевого спектра нижней
Деревья и кустарники
и ф о
ё 5 &
Е О
§■ €
0
1 .
о. Ё
5 V,
8 113 -
£ : О I
О мп птгт
щ
я 1,0-
о
2.0-£■4140:1
Ш £
£
80.
3,0-
т
и
ли
о
50% 25%
8 £
1 т
= « « »
< <
8
1 и.
1
= ~ ш « « з т О) О
* & |
= о £ н о э
1 а о
I
N
;
Травы
&
го О
с » о В О о
0 мп
____________
I
и
I к I
I
3,0-
§4,0-
Г
I
Споровые
о) о. .=
з Ь о Ь
> > & >
о: о: о <
Е
В -
СО -м
I I
с СЛ
= га
| I
£ о I
• 5 >
а» и £
о. а> л то..
0 мп
' 1,0-
2,0-
3,0-
р 4,0-
Г КК
\
\
В ЕБ
1 2 3
Рис. 6. Спорово-пыльцевая диаграмма по разрезу В-7: 1 — деревья и кустарники; 2 — травы; 3 — споровые
части изученного нами разреза с палинологическими данными по аллёредскому потеплению на территории Белоруссии [7] также указывает на их близкое сходство: характерно увеличение роли пыльцы древесных пород, среди которых большое значение (%) имеет пыльца хвойных (сосна — до 50—80, ель — до 10—40, так называемый нижний максимум ели), ольхи (до 3) и широколиственных пород (2—5). Пыльца березы, среди которой присутствуют кустарниковые формы, составляет в целом 10—30%.
Спорово-пыльцевые спектры верхней части спо-рово-пыльцевой диаграммы (глубина 2,15—0,9 м) имеют следующие особенности.
1. В общем составе спектров преобладают травы и кустарнички (35—55%); меньше пыльцы дре-весно-кустарниковых растений (10—35%) и спор (10-35%).
2. Среди пыльцы древовидных форм четко выраженным доминантом (до 55%) являяется только Betula sect. Albae (Betula pubescens et Betula verrucosae).
3. Большое участие в спектре (до 17%) пыльцы кустарниковых видов берез, которую следует считать переотложенной по двум причинам: а) гипоаркти-ческие виды Betula экологически не совместимы с достаточно теплолюбивой флорой смешанных лесов и лугово-разнотравных ценозов; б) пыльца кустарниковых видов берез и палеоген-неогеновой флоры (см. ниже) обнаружена в одном горизонте на глубине 0,9-1,5 м, что, очевидно, связано с размывом морены, в которой из-за специфики седиментогенеза смешаны стратиграфически разнородные образования.
4. В группах травянисто-кустарничковых и споровых растений преобладает пыльца Gramineae, Cy-peraceae, Liliaceae, Cruciferae, Asteraceae, Chicoriaceae, Rosaceae, Taracsatum, Compositae, Iridaceae, Chenopo-diaceae, Bryales, Sphagnum, Polypodiaceae, Ophyoglos-saceae, Lycopodium sect., Clavatae, Eguisetum, отмечены мхи-печеночники и др.
5. Большое количество древних микрофоссилий, переотложенных из осадков юрского—палеоген-неогенового возраста. Их максимальное количество (10-35%) приходится на верхние горизонты разреза (глубина 0,9-1,7 м).
6. Резкие отличия процентного содержания пыльцы и спор в соседних образцах, в результате чего для верхней части диаграммы характерны рваные, не выдержанные по глубине контуры.
7. Оболочки большинства ископаемых микрофоссилий деформированы — уплощены, смяты и т.д.; многие зерна имеют истертую утонченную экзину.
Указанные особенности позволяют говорить о смешанном характере ископаемых спектров, сформировавшихся в результате интенсивного размыва моренных и межморенных отложений. Спектры плохо осреднены, имеют локальный характер. Пыльцевые зерна и споры, захороненные in situ, в значительной степени отражают местную растительность — густой травостой, в составе которого, кроме
осоково-злакового разнотравья, заметную роль играли мхи-печеночники, хвощи, ужовниковые, различные виды плаунов, представители семейств ирисовых, лилейных, цикориевых, приуроченных зачастую к сырым местообитаниям, часто с нарушенным почвенным покровом. Судить о степени облесенности территории с полной уверенностью нельзя, однако можно сделать вывод о смешанном древостое в лесных массивах, которые, несомненно, существовали в регионе. Среди лесообразующих пород главную роль играли различные виды берез, в меньшей степени в древостое принимали участие темнохвойные и свет-лохвойные породы: ель, сосна, лиственница, а также представители широколиственной флоры — лещина, ильм, а в подлеске — жимолостные, волчеягоднико-вые. В соответствии с данными радиоуглеродного датирования это происходило во второй половине суббореального периода (2,8-4 тыс. 14С л. н.).
Реконструкция истории Волчьего оврага. Условия для формирования оврага были созданы боковой эрозией р. Протвы, которая подмыла левый борт своей долины, превратив его в крутой склон. Произошло это в начале позднеледниковья, не позднее 12 тыс. 14С л. н., поскольку в аллёреде (11-12 тыс. 14С л. н.) под будущим конусом выноса уже накапливалась пойменная фация аллювия, т.е. река от левого борта долины к этому времени уже отошла.
В тыловом шве сформировавшейся поймы накапливались продукты сноса с прилегающего склона, которые сформировали покрывающий подножие склона шлейф мощностью до 3-4 м (рис. 3). С учетом того, что большая часть склона сложена песчано-алевритовыми отложениями, преимущественно суглинистый состав отложений шлейфа указывает на специфический источник материала. Очевидно, это днепровская морена, залегающая в основании склона. Грунтовые воды, выклинивавшиеся на ее кровле и стекавшие вниз по склону, вымывали тонкие фракции из морены и переоткладывали их у подошвы склона. Так образовался делювиальный шлейф, перекрывающий аллювий поймы, а впоследствии перекрытый конусом выноса. Благоприятное время для процессов смыва существовало в конце позднеледниковья во время похолодания позднего дриаса (11,0-10,2 тыс. 14С л. н.). В начале голоцена процессы смыва и поступления смытого материала на шлейф прекратились. На поверхности шлейфа сформировалась полноразвитая текстурно-дифференцированная почва лесного облика. Формирование такой почвы до момента погребения под конусом выноса Волчьего оврага должно было занять не менее нескольких тысяч лет.
Заложение оврага с вероятностью ~65% произошло между 4570 и 4980 л. н. по календарной шкале времени (рис. 7, А). Этому способствовало совпадение двух экстремальных событий — лесного пожара, уничтожившего растительный покров на склоне, и последовавшего через короткое время (несколько лет) сильного ливня. Рост оврага начался в средней
части склона, сложенной наиболее подверженными эрозии песчано-алевритовыми породами. Здесь образовались две конкурирующие промоины, выросшие в небольшие овраги, один из которых перехватил водосбор второго и прекратил его дальнейший рост. Первая относительно спокойная фаза роста овражной системы происходила в течение 1000—2000 лет. За это время сформировалась половина мощности конуса выноса, но не менее 4/5 его объема, а значит, и объема оврага. Вторая фаза состояла из одного или нескольких эрозионных событий чрезвычайно высокой интенсивности. Произошло углубление продольного профиля и врезание оврага в днепровскую морену в приустьевой части, а регрессивный прирост привел к врезанию в слой московской морены в его верховьях. Сформировались селевые потоки водо-каменного типа, «выстрелившие» на конус выноса. Последнее из этих селевых событий (если их было несколько) одновременно стало и последним эрозионным событием в овраге. С 95%-ной вероятностью это произошло 3250—2770 л. н. (рис. 4, табл. 1). Длительная стабильность оврага подтверждается датировками основания гумусового горизонта дневных почв, которые свидетельствуют, что осадконакопления на конусе не происходило минимум 400—500 лет. Учитывая постоянную ротацию органического вещества в почве, можно предполагать, что датировки занижают реальное время начала почвообразования на стабилизировавшейся поверхности конуса. Таким образом, можно полагаться на данные стратиграфии и считать, что эрозии в овраге не происходит уже около 3 тыс. лет.
Обсуждение результатов. Возраст и условия формирования других голоценовых оврагов. Волчий овраг — один из четырех голоценовых оврагов на Сатинском полигоне [12, 24]. Из них лишь для Набатова оврага можно предполагать антропогенные причины образования: он расположен на краю деревни, имеет прямолинейные очертания (рис. 1) и мог заложиться по полевой дороге или межевой борозде. В пользу его антропогенного происхождения свидетельствует и молодость оврага: радиоуглеродный возраст пироген-ных углей в основании конуса составил 620+65 л. н. (К1-6164), т.е. между 1270 и 1430 г. н. э. Два других голоценовых оврага — Узкий и Буйный (рис. 1) — более древние. Из оснований их конусов выноса
получены радиоуглеродные датировки 1040+70 (Ю-10843) и 3420+105 л. н. (Ю-6160) соответственно. В обоих случаях объемы конусов составляют лишь несколько процентов от объема оврагов, т.е. современные конусы значительно моложе самих оврагов, а древние конусы, отвечающие возрасту оврагов, были уничтожены. Установить возраст оврагов в такой ситуации можно лишь по косвенным признакам.
Овраг Буйный опирается на староречье р. Протвы, и спусковым механизмом для его формирования послужил, очевидно, подмыв коренного склона долины в то время, когда здесь было русло р. Протвы, т.е. не позднее 4970+100 14С л. н. (Ю-6175) [12, 13]. В соответствии с объемом конуса выноса можно заключить, что овраг образовался, когда русло Протвы еще подмывало коренной склон, и продукты овражной эрозии выносились рекой. Облегчило заложение этого оврага, как и в случае Волчьего оврага, значительное участие легкоразмываемых песков в строении склона долины. Если овраг заложился не позднее 5 тыс.
14/-1
С л. н., а основание современного конуса выноса датируется 3,4 тыс. 14С л. н., то существовал перерыв в эрозионной деятельности продолжительностью не менее 1,5 тыс. лет.
Узкий овраг открывается в русло руч. Язвицы, где во второй половине голоцена было два периода повышенного стока и активной эрозии в интервалы 4200-4700 и 600-1100 14С л. н. [14]. Более позднему интервалу отвечает период эрозионной активности в самом овраге Узком, что выразилось в формировании современного конуса выноса и донного вреза в днище [8]. Вероятно, овраг образовался в интервале 4200-4700 14С л. н. Овраг Узкий, в отличие от остальных голоценовых оврагов, прорезает склон, целиком сложенный трудноразмываемой мореной, что объясняется его относительно большой водосборной площадью — 7,2 га. На песчаных склонах заложение оврагов потребовало значительно меньших водосборов: овраг Волчий — 1,7 га, овраг Буйный — 2,3 га. Овраги Узкий и Буйный, в отличие от Волчьего, еще не выработали свои продольные профили, в настоящее время эти овраги активны [3, 16].
Таким образом, на Сатинском полигоне из четырех голоценовых оврагов три заложились на крутых эрозионных склонах долинной сети в период от 4 до несколько более 5 тыс. 14С л. н., т.е. в конце
Рис. 7. Сумма плотностей вероятности откалиброванных радиоуглеродных дат: А — время формирования Волчьего оврага (см. текст); Б — мощные паводки на Сатинском полигоне (по данным табл. 2). Калибровка выполнена в программе OxCal ver. 3.10 [23]; калибровочная кривая IntCal-04 [25]
атлантического—начале суббореального периодов голоцена. Концентрация таких редких в масштабе всего голоцена событий в относительно узком временном отрезке, по-видимому, не случайна.
Причины активизации овражной эрозии в среднем голоцене. Время образования описанных оврагов относится к эпохе бронзы. Влияние антропогенной деятельности на этот процесс представляется маловероятным. Свидетельств антропогенного влияния на ландшафт в ту эпоху пока не обнаружено. Изучение ближайшего дославянского археологического комплекса у дер. Маламахово на р. Исьме в 3 км от ее устья пока не позволяет уверенно говорить о присутствии в данном микрорегионе населения в неолите и бронзовом веке [15]. Более того, бронзовый век — единственный период в голоцене, для которого не известно ни одного поселения на всей территории Боровского района [10].
По ландшафтно-климатическим условиям рубеж атлантического и суббореального периодов в центре Восточно-Европейской равнины — время наиболее резкой за весь голоцен смены климата, когда произошел быстрый переход от температурного оптимума конца атлантика к самому холодному в конце голоцена времени начала суббореала (рис. 8, А). Конец атлантического периода был засушливым: речной сток в бассейне Оки был ниже современного на 20% [4, 18, 20], озера в бассейне Верхней Волги характеризовались наиболее низким в голоцене стоянием уровней (рис. 8, Б). Резкое изменение температуры при переходе к суббореальному периоду не сопровождалось столь же резкими изменениями общего увлажнения: отмечается подъем уровня грунтовых вод на верховых болотах (рис. 8, В), но количество осадков при этом возросло незначительно (рис. 8, А) и уровни озер остались низкими (рис. 8, Б).
Таким образом, оврагообразование происходило в течение экстремального по засушливости, температурным условиям и амплитуде изменения этих условий отрезка голоцена. По-видимому, в этот период возрастали частота и величина экстремальных метео-и гидрологических явлений, которые и вызывали вспышки линейной эрозии. В период термического оптимума это могли быть конвективные ливневые осадки, характерные для засушливой летней погоды. С приходом раннесуббореального похолодания их могли сменить экстремальные события фронтальной природы, а также проявления эрозии талого стока. Подтверждением гидроклиматической экстремальности этого времени служат геоморфологические и седиментационные следы мощных паводков в долинах р. Протвы и малых ручьев (табл. 2). Используя программу OxCal ver. 3.1 [23, 25], мы вычислили нормированную сумму плотностей вероятности всех шести дат. Результирующий график представлен на рис. 7, Б. Видно, что появление Волчьего оврага относится ко второй половине периода паводковой активности.
Рис. 8. Гидроклиматическая обстановка в центральных областях Восточно-Европейской равнины в среднем и позднем голоцене: А — температура и осадки, [20]; Б — уровни грунтовых вод в Центральной Мещере, по [6]; В — уровни озер в бассейне Верхней Волги, по [18]
Эрозионные события в среднем голоцене коррелируют с засушливыми условиями теплого сезона, благоприятными для лесных пожаров, — на это указывает повсеместное присутствие древесного угля в основании и толще конусов выноса оврагов. Антропогенное нарушение растительного покрова в известной мере моделирует ослабление противоэрозионных свойств ландшафта, однако на изучаемой территории в период сельскохозяйственного освоения не зафиксировано появление новых оврагов. По-видимому, современная интенсивность осадков не достигает ее среднеголоценовых величин. Однако есть существенные различия в пространственной структуре деградации растительности: распахиваются лишь пологие междуречья, а при пожарах в среднем голоцене лес выгорал и на крутых долинных склонах, создавая здесь особенно уязвимые к эрозии участки.
Отметим, что подрезка долинного склона боковой эрозией реки не сразу привела к формированию Волчьего оврага, склон еще длительное время (~10 тыс. лет) оставался относительно стабильным, и только в среднем голоцене здесь произошла линейная эрозия. Это еще раз подчеркивает экстремальный в гидрометеорологическом отношении характер временного
Таблица 2
Абсолютная хронология геоморфологически значимых палеогидрологических событий на учебно-научном полигоне МГУ «Сатино»
Радиоуглеродная датировка Лабораторный номер Интервалы календарного времени (л. н.) для разной вероятности p попадания «истинной» даты Событие Источник
р=68,2% р=95,4%
4200+75 Ю-6441 4850-4780 (19,8%) 4770-4620 (48,4%) 4880-4510 (95,4%) Образование песчаной террасы в долине руч. Язвицы [14]
4590+80 Ю-6442 5460-5370 (21,0%) 5340-5260 (18,2%) 5250-5210 (1,4%) 5190-5060 (27,5%) 5600-4950 (95,4%) То же [14]
4670+120 Ю-8419 5590-5290 (68,2%) 5650-4950 (95,4%) Погребение зональной лесной почвы на пойме руч. Чолоховского [2]
4740+200 МГУ-1474 5750-5250 (61,1%) 5200-5050 (7,1%) 5950-4850 (95,4%) Образование песчаной террасы в долине руч. Язвицы [14]
5130+110 Ю-8418 5990-5740 (68,2%) 6200-5650 (95,4%) Отложение базального аллювия руч. Чолоховским [2]
5330+40 ГИН-12374 6190-6170 (7,0%) 6160-6100 (26,6%) 6090-6010 (34,5%) 6270-6240 (3,5%) 6220-5990 (91,9%) Перестройка русла р. Протвы в вершине урочища Барский Луг [5]
отрезка 4,5-6,5 тыс. л. н. (4-6 тыс. л. н. по радиоуглеродной шкале времени).
Заключение. На исследованной территории в Юго-Западном Подмосковье из четырех склоновых оврагов, сформировавшихся в голоцене, три появились в относительно узкий временной отрезок среднего голоцена — приблизительно между 4500 и 6000 л. н. (4-5,5 тыс. 14С л. н.). Всплеск линейной эрозии на долинных склонах коррелирует во времени с мощными паводками в малых и средних долинах, что позволяет предполагать для всех этих явлений единые гидроклиматические причины — интенсивное выпадение атмосферных осадков конвективной или фронтальной природы. Дополнительным фактором
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ананьева Э.Г. Литолого-минералогический анализ при геоморфологических и палеогеографических исследованиях. Смоленск; М., 1998. 140 с.
2. Беляев Ю.Р., Панин А.В., Беляев В.Р. История развития балок центра Русской равнины (на примере Чолоховской балки, Сатинский полигон МГУ) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География 2003. № 5. С. 55-63.
3. Болысов С.И., Тарзаева Н.В. Метеорологический фактор в развитии регрессивной эрозии на юго-западе Подмосковья // Геоморфология. 1996. № 4. С. 97-103.
4. Величко А.А., Климанов В.А., Беляев А.В. Реконструкция стока Волги и водного баланса Каспия в оптимумы микулинского межледниковья и голоцена // Изв. АН СССР. Сер. геогр. 1988. № 1. С. 27-37.
5. Власов М.В. Морфодинамика русел рек центра Русской равнины в голоцене: Автореф. канд. дис. М., 2005.
6. Дьяконов К.Н., Абрамова Т.А. Итоги палеоландшафт-ных исследований в Центральной Мещере // Изв. РГО. 1998. Т. 130, вып. 4. С. 10-21.
7. Еловичева Я.К., Богдель И.И., Зерницкая В.Н., Климанов В.А. Климатические реконструкции голоцена Белоруссии по палинологическим данным // Палеоклиматы голоцена европейской территории СССР. М.: Ин-т географии АН СССР, 1988. С. 86-94.
дестабилизации склонов служили лесные пожары. Антропогенное влияние на эрозию отсутствовало или было минимальным.
Переход от атлантического к суббореальному периоду голоцена в центре Восточно-Европейской равнины отмечен контрастными температурными изменениями. Полученные результаты позволяют дополнить палеоклиматическую картину этого времени экстремальными проявлениями ливневой активности, возможно, наиболее мощными в голоцене. Гидрометеорологические экстремумы реализовались в процессах линейной эрозии, по интенсивности не имеющих аналогов в другие эпохи голоцена.
8. Еременко Е.А., Беляев В.Р., Каревская И.А., Панин А.В. Естественные и антропогенные факторы в развитии оврагов (на примере оврага Узкий, Сатинский полигон МГУ) // Геоморфология. 2005. № 3. С. 52-65.
9. Зорина Е.Ф. Овражная эрозия: закономерности и потенциал развития. М.: ГЕОС, 2003. 169 с.
10. Кашкин А.В., Краснов Ю.А., Массалитина Г.А. и др. Археологическая карта России. Калужская область. 2-е изд. М.: Ин-т археологии РАН, 2006. 310 с.
11. Панин А.В. К истории русловых деформаций на реках центра европейской территории России в голоцене: результаты исследований в среднем течении р. Протвы // Тр. Акад. вод. наук. Вып. 7. Русловедение и гидроэкология. М., 2001. С. 161-185.
12. Панин А.В. Фазы эрозии на юго-западе Подмосковья во второй половине голоцена по данным радиоуглеродного датирования // Докл. РАН. 2008. Т. 423, № 2. С. 251-256.
13. Панин А.В., Каревская И.А. История формирования поймы р. Протвы в пределах Сатинского полигона МГУ // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2000. № 4. С. 55-62.
14. Панин А.В., Каревская И.А., Маркелов М.В. Эволюция долины ручья Язвицы (бассейн Средней Протвы) во второй половине голоцена // Там же. 1999. № 2. С. 63-72.
15. Прошкин О.Л. Археологический комплекс у деревни Маламахово // Боровский краевед. Боровск, 1992. Вып. 4. С. 7-12.
16. Рычагов Г.И. Геолого-геоморфологическое строение и история развития рельефа // Общегеографическая практика в Подмосковье. М., 2007. С. 30-81.
17. Судакова Н.Г., Ананьева Э.Г., Глушанкова Н.И., Немцова Г.М. Некоторые результаты комплексного литологиче-ского исследования плейстоценовых отложений Сатинского учебного полигона // Мат-лы геогр. исследований Сатин-ского учеб. полигона и смежных территорий в бассейне Средней Протвы. Вып. 2. Результаты палеогеографических иссл. 1974-1976 гг. // Деп. ВИНИТИ. 1977. С. 2-33.
18. Тарасов П.Е., Гунова В.С., Успенская О.Н. Уровни озер бассейна Волги как индикатор изменения климата в голоцене // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 1997. № 3. С. 36-41.
19. Хотинский Н.А. Голоцен Северной Евразии. М.: Наука, 1977. 197 с.
20. Хотинский Н.А. Дискуссионные проблемы реконструкции и корреляции палеоклиматов голоцена // Палеоклиматы позднеледниковья и голоцена. М.: Наука, 1989. С. 12-17.
21. Цветков М.А.. Изменение лесистости Европейской России с конца XVII столетия по 1914 г. М.: Изд-во АН СССР, 1957. 213 с.
22. Bork H.-R., Bork H, Dalchow C. et al. Landschaftsentwicklung in Mitteleuropa. Gotha (Perthes), 1998. 328 p.
23. Bronk R.C. Development of the Radiocarbon Program OxCal // Radiocarbon. 2001. Vol. 43 (2A). P. 355-363.
24. Panin A.V., Fuzeina J.N., Belyaev V.R.. Long-term development of Holocene and Pleistocene gullies in the Protva River basin, Central Russia // Geomorphology. 2009. Vol. 108, Iss. 1-2. P. 71-91.
25. Reimer P.J., Baillie M.G.L., Bard. E. et al. IntCal04 Terrestrial Radiocarbon Age Calibration, 0-26 Cal Kyr BP // Radiocarbon. 2004. Vol. 46. P. 1029-1058.
Поступила в редакцию 29.12.2008
A.V. Panin, I.A. Karevskaya, Yu.N. Fuzeina, E.D. Sheremetskaya
THE MIDDLE HOLOCENE STAGE OF RAVINE FORMATION IN THE SOUTH-WESTERN PART OF THE MOSCOW REGION
A period of intensive ravine erosion was revealed for a key area within the middle reaches of the Protva River (the south-western part of the Moscow region), i.e. 4500—6000 years BP (the end of the Atlantic period and the beginning of sub-boreal period of the Middle Holocene). Three of four Holocene ravine of the area under study were formed during this period on steep and high slopes of river valleys. The intensification of ravine erosion correlates in time with heavy floods in the valleys of small and medium rivers. The authors suggest a common hydroclimatic cause of these phenomena, namely the storm rains of high intensity. Forest fires also contributed to destabilization of slopes, while the anthropogenic influence was minor if any. Such linear erosion processes have no analogues in other epochs of the Holocene. Thus the intensity of rains during that period was probably the highest for the Holocene.
Key words: erosion, man-made and natural ravines, Holocene, thermal optimum, the Atlantic period, sub-boreal period, paleoclimate, anthropogenic factor.
