Лесные микрофрагменты сульфатно-карстовых ландшафтов степного Предуралья

УДК 551.4

ЛЕСНЫЕ МИКРОФРАГМЕНТЫ СУЛЬФАТНО-КАРСТОВЫХ ЛАНДШАФТОВ СТЕПНОГО ПРЕДУРАЛЬЯ

В.М.Павлейчик, А.А.Чибилев, Г.Д.Мусихин

В пределах Предуралья широко развиты процессы карстовой денудации в сульфатных отлохениях кунгурского возраста. Лесные урочища, фоомирующиеся в пределах сульфатно-карстовой систем, в условиях безлесности степной зоны Южного Предуралья (отсуютвия ландшафт-но-ииеелирующего влияния лесных ценозов) обладают высокой индикационной и ландшафтообразующей ролью. Большинство лесных урочищ расположено на своеобразном микророльефе, который мы называем сульфатно-карстовым бедлендом [5, 7]. В литературных источниках аналогов, подобных этим урочищам, нами не было встречено. что, видимо, свидетельствует об их слабой изученности и относительной редкости.

Эти урочища представляют собой обособленные участки карстующегося массива, характеризующиеся мелкой контрастной расчлененностью рельефа. Среди поверхностных форм выделяются замкнутые понижения проваль-но-карстового и карстово-суффозионного происхождения, короткие отрезки логов, разделенные остаточными буграми. Основой образования такого реловфа являются достаточно мощные (не менее 3-5 м) элювиалоно-делюви-альные отложения гипса, преимущественно в виде гипсовой муки, гипсового песка и несколько более крупных разностей. Значительна «консервирующая» роль древес-но-кустарникового покрова в сохранении гипсовых кор выветривания и элювиальных отложений от воздействия на них эрозионных процессов.

Среди замкнутых понижений наиболее характерны мелкие котлообразные воронки с крутыми, часто о гвесными бортами. Мелкие котлообразные формы имеют преимущественно небольшую амплитуду и объем обрушения (средний диаметр 3-5 м, при глубине 2-3 м). Коэффициент встречаемости данных форм достигает местами 55-60 шт/ га. Сложный лабиринт этих образований не имеет какой-либо видимой пространственной ориентации, по которой можно было бы судить о связи с подземными полостями в коренных отложениях. Данные морфологические признаки свидетельствуют о том. что эти формы возникают благодаря процессам растворения и механического выноса, протекающим в рыхлых отложениях, где образуются микрополосги, впоследствии интенсивно обрушивающиеся. Тем не менее, полностью отрицать их связь с системами подземных полостей, пожалуй, нельзя. Бопьшинство котлообразных воронок всдо-г.оглощающие, наиболее активно образуются в период снеготаяния, в результате инфильтрации с поверхности агрессивных слабоминерализованных вод. Определенная роль в переводе поверхностного стока в подземный принадлежит снегоаккумулирующим свойствам лесного покрова.

Помимо мелких форм в данных урочищах присутствую' широкие западины карстово-суффозионного происхождения, со следами эрозионного расчленения бсртов. Часть их заболочена, другие в той или иной мере полющают воду.

Линейно вытянутые отрицательные формы рельефа имеют вид рытвин, мелких овражков, ложков и могут быть различного генезиса: собственно эрозионного (участки

сноса рыхлого гипсового материала поверхностными ведами), карстового (проекция на поверхность через рыхлые отложения обрушеющихся подземных полостей), смешанного (карстово-эризионного) происхождения. На карстовый генезис логов указывает их замкнутость, ориентация согласно и в крест простирания гипсовых пачек, перпендикулярное сочлен эние их отрезков. Аналогичная ориентация наблюдается по взаиморасположении ходов подземных полостей (2. 4. Глубина расчленения поверхности карстовыми го~ами обычно не превышает 4 м, в плане они часто имеот л/нейно-вытянутые очертания, их протяженность достигает 3-8 м. Встречающиеся здесь эрозионные лога характеризуются четко выраженной ложбиной стока за пределы рассматриваемых урочищ, отсутствием осложняющих провальных образований.

Сулы}>атно-карс гевые бедленды могут занимать различное гипсометрическое положение. Оно зависит от взаиморасположения обнажен ий гипсовых пачек и эрозионно-дре-нирующих систем, уклона поверхности и ряда других факторов. Данные условия определяют, в свою очередь, характер образования рь хлых отложений (элювий, делювий).

Формирование рельзфа карстового бедленда происходит довольно динамично и в целом носит полигенетический характер. Выделение какого-либо из процессов (карстовая денудация суфрозия. эрозия, мерзлотные процессы), при описании отдельных форм, в качестве ведущего фактора образования часто не представляется возможным. Интенсивность, проявления этих процессов отражается в структуре карстовых бедлендов и указывает на условия формирования последних. В структуре данных урочищ возможно преобладание как мелких котлообразных форм (в сочетании с коупными воронками, если бедленд образуется на преимущественно элювиальных отложениях, т. е. над коренными гипсовыми выходами), так и эрозионных логов в со е' ании с редкими пологими карсто-во-суффозионными западинами (рис. 1).

На рисунке 1 показан ы эталонные участки развития карстовых бедлендов в различных условиях: А - лес Узкий (Кзыладырское карстовое поле) с активным развитием процессов карстэобрагювания в рыхлых делювиальных отложениях гипсовой па1-ки, преобпаданием мелко-контрастного ральефа с множеством котлообразных воронок. Б - урочище Березки (Надеждинско-Яковлевское карстовое поле) на границе карстовых вариантов склонового и пойменного типое местности с преобпаданием карстово-суффозионных заладим и карстово-эрозионных логов.

Преобладание мелкех форм в сочетании с единичными крупными воронками объясняется наличием близ повер-хнос" и грунтовых вод. дренирующих как коренные сульфатные отложения, так и непосредственно нижнюю часть рыхпой гипсовой гопщ/1. Близость к поверхности грунтовых аод в сочетании с микрорельефом является ведущим факторсм в формировании древесно-кустарниковой растительности на данных участках. На карстовых участках, расположенных в подзэне сухих степей, лесные колки на

Условные обозначения:

А - лес Узкий (Кзыпадырское карстозое поле); Б - урочище Березки (Надеждинскэ-Яковлевское карстовое поле); 1-пойменный, надпойменно-террасный тип местности; 2 - склоновь й тип местности, 3 - заросли чия блестящего (чиевни-ки); 4 - отрицательные формы карстовых бедлендоа (а - мелкие котлообразные тровальные воронки, б - широкие карстово-суффозионные западины с эрозионными логами); 5 - карстовые луг о&о-Золотистые балки; 6 - провальные воронки в коренных гипсовых отложениях; 7 - граница карстовых полей; 8 - лесолокрытая площадь.

В.М.ПАВЛЕЙЧИК, А.А.ЧИБИЛЕВ, ГД.МУСИХИН.

Лесные микрофрагменты сульфатно-карстовых ландшафтов степного Предура/ ья

/ * Чч/ /

№ /^v Ч

У

/ ¿ та ( /

✓ ' .Л

/ /

__¿L

/ / ' O 0 о/

/ У 0 /

rP /ШЬ ✓ 'о V

уг'ЛШ

\ s ' V 0 o^ "Vi

v ' / ' Vo;'/. *

^ /

• *

«r ПГ

карстовом бедленде часто оконтурены галофитными растительными комплексами в сочетании с зарослями чия блестящего (индикатора глубины залегания солонова~ых грунтовых вод, порядка 1.5 м).

Мозаичность почвенно-растительного покрова внутри данных урочищ вызвана значительные расчленением поверхности и различием микроклиматических и гидрологических режимов отдельных форм (ландшафтных фаций). Рассматриваемый тип урочищ можно отнести к так называемым ландшафтным рефугиумам - пандшафтным единицам, характеризующимся уникальным сочетанием ланд-шафтообразующих факторов, малой хозяйственной освоенностью и отличающихся широким диапазоном экологических условий, связанных с вертикальной дифференциацией ландшафтов, различиями в увлажненности, литологии, солевом режиме и т. ц. (11]. Ландшафтные ре-фугиумы являются, как правило, местами обитания характерных, эндемичных и реликтовых видов растений и животных самых различных экологических групп.

Почвенный покров в верхних часгях бугров незначительной мощности (в среднем 5-10 см) слабо закреплен растительностью. Эрозионная деградация почвенно-растительно-

го покрова v подстилающих рыхлых отложений заметно проявляется при антропогенном воздействии на данные урочища, которые используются как места прогона, водопоя и отдь :<а скота. Замкнутые понижения довольно быстро вы-лолажиг-аются и заполняются сапропелевыми отложениями с "орфянисто-намытыми почвами; древние заполненные формы местами обнажаются на свежих склонах более молодых провальных зорснок и эрозионных бортах ручьев.

Особенности структуры выделяемых урочищ отражаются в их экотопическом богатстве (борта провальных котлообразных воронок, бэрега ручьев, чаши родников, стволы v остатки деревьев), благоприятном для формирования своеобразного состава бриофлоры. Л.С.Благодатских (1] было опредзле ю 16 видов мхов, встречаемых в лесах провально-карстоиого енезиса (по территории Кзыладыр-ского карстового поля), среди которых: Amblystegiun serpens, Brachytheciurr rivulare, Brachytnecium saiehrosum, Ceratodon purpusens. Conardia compacta, Cratoneuron filicinum, Drepanocladus aduncus, Grimmia laevigata, Leptodycliurn hymile, Marchantía polymorpha, Plagiomnium ellipticim, Polylrichum strictum, Pottia trúncala. Pseudoleskeella toctorun, Tortula caninervis, Tortula ruralis.

78

ВОПРОСЫ СТЕПЕВЕДЕНИЯ, 1999

По составу растительного покрова данные лесные урочища схожи, видовой состав типичен для степной зоны. Преимущественно это осиново-березовые разнотравно-ежевичные колки. Мозаичность растительности выявляется на уровне травянисто-кустарникового яруса - проективное покрытие меняется от 5-10% на возвышенных участках до 80-90% в понижениях. На коренных гипсовых обнажениях отмечаются раритетные растительные группировки [5] с доминированием, в различных соотношениях, полыни солянковидной (Artemisia salsoloides)', копеечника Разумовского (Hedysarum razoumovianium)* тимьяна мугоджарского (Thymus mugodzaricus)*", копеечника серебристолистного (Hedysarum argyrophylium)", эфедры двухколосковой (Ephedra distachya), парнолистника перистого (Zygophyllum pinnatum), качима Патрена (Gypsophilla palrinii) (* редкие виды, включенные в Красную книгу РСФСР (12]: ** эндемики [8]).

Среди мелких млекопитающих в рассматриваемых урочищах наиболее характерны лесная мышь, рыжая полевка. бурозубка обыкновенная, в значительно меньшей степени отмечаются хомячок Эверсманна, мышь-малютка, белозубка белобрюхая [3]. Более крупные норные виды (байбак, обыкновенная лисица, корсак, барсук) обитают на карстовых полях в окружении открытых пространств, предпочитают селиться в расщелинах провальных воронок и узких подземных полостях.

Следует отметить, что лесной покров в степной зоне возникает не только на участках развития сульфатно-карстовых бедлендов, но и в отдельных закольматированных отрицательных формах, например по периферии озерных западин и в крупных провальных воронках.

В Оренбургском Предуралье лесные микрофрагменты на карстовом бедленде встречаются в пределах карстовых полей:

КЗЫЛАДЫРСКОЕ КАРСТОВОЕ ПОЛЕ. Расположено в зоне передовых складок Урала v в тектоническом отношении принадлежит к Кзыладырской моноклинальной складке с крутым (до 80°, чащо 40-50°, на ЮЗ) падением слоев. Мощность гипсовых пачек (их выделяется 3-4), разделенных терригенными отложениями, составляет около 500 м.

Здесь насчитывается порядка 15 лесных колков данного типа, площадью от 0,02 до 0,06 км2; местами в них наблюдаются выходы трещинно-карстовых вод. Лески имеют вытянутые очертания, вдоль гипсовых пачек, и преимущественно занимают возвышенное положение относительно окружающей поверхности - рыхлые гипсовые отложения состоят из элювия, сформированного над гипсовыми пачками, которые в свою очеред= возвышаются над поверхностью среди неустойчивых к смыву пород (аргиллиты. глины, песчаники).

Такое широкое распространение урочищ данного типа связано с благоприятными условиями для формирования карстовых бедлендов - слабым уклоном поверхности (2-5°. в среднем) и значительной обводненностью гипсовых пачек

НАДЕЖДИНСКОЕ КАРСТОВОЕ ПОЛЕ. В южной части поля расположен осиновый колок площадью 0,015 км1 на карстовом бедленде. сформированном на делювиальных отложениях у подножья гипсовой гряды.

УРОЧИЩЕ АСИКАЙ. В тектоническом отношении поле принадлежит к северной оконечности Алабайтальского поднятия куш урских отпожений. Два колка ппощадьюО.13 и 0,06 км2 расположены на элювиалы ых гипсовых отложениях: выделяются эрозионные лога (бывшие русла ручьев. питаемых трещинно-карстовыми водами) и крупные

лугозо-болотистых западины, количество мелких форм незначительно. У опушек обоих колков наблюдаются мало-дебетные выходе! сулэфатно-кальциевых вод с запахом сероводорода.

НАДЕЖДИНСКО-ЯКОВЛЕВСКОЕ КАРСТОВОЕ ПОЛЕ. Урочище Березки расположено в долине р. Верхняя Че-бенька з месте пересечения с карстующимся массивом, площадью около 0,04 км2. Рыхлые отложения представлены делювием, снос/мым с находящегося вблизи карстового по 1Я (в настоящее время колок отсечен от карстового поля дорогой, ранее, видимо занимал большую площадь вверх по склону) Развитие карстового бедг.енда происходит под действием т[>ещинно-карстовых вод карстующе-гося массива и, видимо, частично связано с гидрологическим режимом р. В. Чебенька - с поверхности это выражено в присутству й эрозионных логов, возникающих под действием паводковых вод. Данное урочище в ландшафтном отношении расположено на урозне надпойменной тероасы р. В. Чэбекька.

К той же тектонической структура относится Барский лес с единичными провал >ными воронками конусообразной формы, сосредоточенными преимущественно в основании и бортах эрозионных логов (возможно, последние являются вторичными. - результатом перераспределения поверхностного стока в связи с просадочными явлениями).

КАРСТОВЫЙ УЧАСТОК У ПОС РУДНЫЙ (Куплинский шток). Карстовый эедпонд занимает небольшую площадку • оставшийся участок пелогого склона ограниченный с юга карьерной выработкой, где обнажается слой сильно трещиноватого гипса видимой мощностью около 40 м. Гипсовая толща формирует нижнюю часть склона, верхняя ею часть сложена терригенными отложениями; водосборная площадь занимает 0.8-кипометровый участок до водораздела (вершины;. Крупные провальные воронки сочетаются с мелкими ,<отлообраз тыми формами. У подножья гипсовой [ряды - мощный родник, вскрывающий трещинно-кар-стоеые воды, дренирующие данный массив. Мелкие формы образуются за счет весеннего стока талых вод. подпитывающих рыхлый горизонт и, видимо, выходящих на поверхности обрыва воет ой в виде «висячих» малодебитных родников. Эрозионные процессы на данном участке, при уклоне '.0°-15°, ослабляются древесной растительностью, мощность рыхлых отложений незначительна.

НОВОМАТВЕЕВСКИЙ КАРСТОВЫЙ УЧАСТОК. Карстовый бедленд развивается в элювиальных гипсовых отложениях а западной части меридиональной гряды и занимает 0.01 км2. Имеются маподебитные выходы трещинно-карстовых вор

Выводы. Участки развития карстового бедленда формируются при сочетании определенных факторов: 1) наличии мощной толщи рыхлых гипсовых отложений, занимающих сравнительно большую площадь: 2) незначительный уклон поверхности, обуславливающий невысокую степень эрозионного размыва рыхлых отложений; 3) присутствие залегающего близко к поверхности зеркала грунтовых вод; 4] наличие сформированною древесно-кустарникового покрова, закрепляющего рыхлые гипсовые отложения.

Антропогенное зоздойствие на эти урочища (систематические рубки, деградация почвенно-растительного компонента в результате скотосбоя, а также пожары, возникающие при выжигании сухой ветоши на пастбищных участках) приводят к изменению их структуры. Эти изменения выражаются в усилении эрозионных явлений и про-

В.М.ПАВЛЕЙЧИК, А.А.ЧИБИЛЕВ, Г.Д.МУСИХИН.

Лесные микрофрагменты сульфатно-карстовых ландшафтов степного Предураяья

цессов кольматации поверхностных форм, ведут к пересыханию родников и другим негативным последствиям. В составе карстовых полей карстовые бецленды как формы проявления процессов карстовой денудации и леса, сформировавшиеся на них, включено! в кадастр объектов природного наследия Оренбургской области [10] и представляют особый интерес как ландшафтные рефугиумы.

ЛИТЕРАТУРА

1. БлагодатскихЛ.С. Материалы к флоре мохообразных Оренбуржья // Вопросы степной биоценологии. Сборник научных трудов. Екатеринбург, 1995. С.17-21.

2. Гаряинов В А., Аганин Ю.И. Пещеры Оренбургского Приуралья // Вопросы геологии Южного Урала и Поволжья, вып. 21, Изд-во Саратовского ун-та, 1980. С.89-104.

3. Классен Д.В.. устное сообщение

4. Павлейчик В.М., Самсонов В.Б. Особенности условий карстогенеза Кзыладырского погя // Геология и полезные ископаемые Западного Урала: Мат-лы регион, конф., Перм. ун-т. Пермь. 1997. С.226-227.

5. Павлейчик В.М. Структура степной растительности карстовых ландшафтов // Степи Евразии: сохранение природного разнообразия и мониторинг состояния экосистем. Мат-пы междунар.симпозиума. Оренбург, 1997. С.81-82.

6. Павлейчик В.М. Карстовые ландшафтные системы

79

оренбургского Предуоалья // Проблемы изучения природного и историко-культурного наследия Оренбургской области: Мат-пы научно-лракт. конф. Оренбург, 1997. С. 19-24.

7. Павлейчик В.М., Чибилев АА., Мусихин Г Д. Лесные урочища на карстово?* бедленде в степном Предуралье'// Геология и геоэкология Урала и Поволжья: Тезисы докл чаучн. конференции. Саратов: Изд-во ГосУНЦ «Колледж». 1998. С 48-49.

8. Рябинина З.Н Ред <ие виды растений Оренбургской области и их охрана: Материалы для Красной книги Оренбургской области. Екатеринбург. УИФ «Наука». 1995.105 с.

9 Чибилев АА., Павлейчик В.М. Особенности структуры карстовых лаьдшафтов степного Предуралья // Геология и полезные ископаемые Западного Урала: Мат-лы регион.конф., Перм ун-т, Пермь, 19D7. С.217-219.

10. Чибилев А.А., Мусихин Г Д.. Павлейчик В.М., Паршина В.П. Зеленая книга Оренбургской области: Кадастр объектов Оренбургского природного наследия // Оренбург, филиал РГО- Оренбур*: ДИМУР. 1996 - 260 с.

11. Чибилев А А. Ландшафтные рефугии степной зоны Урала v Приуралья (постановка пооблемы). См. статью в настоящем сборнике.

12. Красная книга РСФСР. Растения. М.: Россельхозиз-дат 1988.456 с.

Forest microfragments of sulphate-karst landscapes of steppe Preuralie V.M.Pavleichik, A.A.Chibllyov, G.D.Musikhin

Karst landscapes are widely advanced on territory of a regional deflection located to west from Ural mountains. In structure last we selected wood files on karst badlands generated on friable plaster adjourment. They are characterized by a fine contrast combination of microfunnels and broad gullies of various genesis and presens in conditions of a steppe zone of bush-wood vegetation. Their structure and distribution is analyzed within the limits ol Orenourg area in the article.