Песчаные покровы на территории Прикамья

ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 65

НАУКИ О ЗЕМЛЕ 2007. №11

ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ РЕГИОНА

УДК 551.435

Г.Ш. Валиуллина

ПЕСЧАНЫЕ ПОКРОВЫ НА ТЕРРИТОРИИ ПРИКАМЬЯ

Дается литологическая характеристика песчаных покровов Прикамья на территории Татарстана. Развиваются представления об их эоловом происхождении.

Ключевые слова: песчаные покровы, эоловые процессы.

Эоловый рельеф широко известен в перигляциальной зоне Европы. Он описан на территориях Литвы, Полесья [10], Мещеры [11], Польши [7], Северной Германии и Швеции [13].

Из американских авторов изучением минералогического и гранулометрического состава песков перигляциальной зоны на территории США и Европы занимался Райт; Торпом была создана и опубликована региональная карта песчаных дюн [1].

На востоке Русской равнины поверхность песчаных массивов повсеместно преобразована эоловыми процессами. Впервые об эоловом рельефе упоминал П.А. Тутковский (1910). Позднее его описывали рядом с г. Казань, по берегам р. Вятки - А.В. Хабаков (1926), Ветлуги, Вятки - К.К. Марков (1928,1955); на левобережье Средней Волги Б.Ф. Земляков (1925), А.И. Мо-сквитин (1958), Н.И. Ключарев (1975), по берегам рек Суры, Барыш, Свияги, Сызран А.П. Дедков (1970), Терешка, Иловля, Медведица Г.И. Лотоцкий (1977), в верховьях р. Иж и Кильмезь В. М. Лебедев (1978) [1].

Песчаные покровы Западной Сибири и Северного Казахстана описаны в работах И.А. Волкова [3], А.Г. Илларионова [8] и др.

На востоке Русской равнины Г.П. Бутаковым [1] выделены следующие основные песчаные массивы:

1) Сурский - начинается на правобережье нижней Суры и поднимается на водораздел, достигая верховьев левых притоков р. Свияги (рек Карлы, Булы, Кубни), Большой и Малый Цивиль;

2) Марийский - тянется по левобережью р. Волги от р. Ветлуги до р. Илети и по ее правобережью узкой полосой продолжается до правых притоков р. Вятки (рек Уржумки и Шошмы);

3) Ветлуго-Вятский - начинается на левобережье Средней Ветлуги и уходит на восток двумя полосами: южной - по правобережью р. Усты до р. Пижмы и далее до р. Вятки, северной - по долинам рек Какши и Ней через верховья р. Пижмы до р. Вятки;

4) Вятский - отходит на восток от Нижней Вятки, пересекает водораздел ее с р. Валой и раздваивается. Южная полоса достигает р. Иж в его среднем течении. Северная полоса занимает бассейны левых притоков Валы - рек Увы и Нылги, протягивается через верховья р. Иж до рек Вотки и Сивы (правых притоков р. Камы);

5) Кильмезский - широкой полосой от р. Кильмезь до р. Вои идет от р. Вятки по правобережью р. Кильмезь, пересекает водораздел ее с р. Чепцой и заканчивается в верховьях последней;

6) Кировский - протягивается вдоль северо-западного склона Вятского Увала от р. Вятки через бассейн р. Быстрицы до устья р. Чепцы;

7) Камско-Вятский массив наиболее крупный. Он идет по левобережью р. Вятки от устья Чепцы, пересекает водораздел рек Камы и Вятки у г. Кирса и прослеживается по правобережью Камы до р. Кондаса.

Помимо этих крупных песчаных массивов имеется еще ряд небольших участков на водоразделах с эоловыми образованиями. Они описаны А. П. Дед-ковым на правобережье р. Свияги в ее верховьях, по правобережью р. Барыш [5]. Имеются они и на правом берегу р. Камы в районе рек Шумбут и Берсут.

В настоящее время по генезису песчаных массивов собран огромный фактический материал, выдвинуто множество гипотез, многие из которых противоречивы. Достаточно полный анализ представлений ученых о происхождении песчаных массивов дан в работах Г.П. Бутакова [1] и А.П. Дедкова [5].

Большинство исследователей (И.П. Герасимов, Н.Н. Соколов, А.И. Моск-витин, О.Н. Малышева, А.И. Спиридонов и др.) вышеназванные песчаные равнины рассматривают как зандры днепровских флювиогляциальных потоков.

Однако высказывались и другие мнения. Еще в начале прошлого столетия А.П. Павлов Сурские пески считал древним аллювием р. Суры, подпру-женной в устье ледником. Позднее, в 70-е годы, А.П. Дедков на основании минералогического анализа доказал, что Сурские пески возникли за счет разрушения пород палеогена Приволжской возвышенности [5;6]. Г.И. Горецкий пески Марийского Полесья, залегающие на коренных породах, поднимающиеся выше 80 м над р. Волгой и имеющие небольшую мощность, рассматривал как перигляциальные склоновые [4].

По мнению Г.П. Бутакова наиболее достоверным представляется эоловый генезис песков [1]. В пользу этого свидетельствует следующее:

1) форма в плане, расширенная на западе и постепенно сужающаяся на восток или северо-восток. Она очень хорошо вырисовывается на обзорных геоморфологических картах, картах четвертичных отложений, а также средне- и мелкомасштабных космических снимках. Для зандров Вятско-Камского региона форма должна быть обратной;

2) залегание песков на значительных абсолютных высотах (до 270 м). Для объяснения такого высокого подъема флювиогляциальных потоков пришлось бы признать гигантское обводнение территории;

3) покровный, облекающий характер залегания песков, независимость их мощности от абсолютных и относительных высот;

4) гранулометрический состав - преобладание тонкозернистых фракций; хорошая отсортированность;

5) уменьшение крупности песка в восточном направлении и вверх по склонам;

6) пересечение единым песчаным массивом нескольких речных долин явно более древнего заложения;

7) отсутствие косой слоистости, типичной для потоковых отложений и изредка наблюдаемая пологая наклонная или облекающая слоистость;

8) широкое развитие на них эоловых форм рельефа.

Изучение дюнного рельефа имеет большое палеогеографическое значение, ибо позволяет определять направление ветров в момент формирования.

Изучаемые нами песчаные массивы, шириной около 5 км, вытянуты в виде дуги с севера на юго-запад вдоль право- и левобережья р. Камы. Они занимают части коренного берега и комплекса надпойменных террас р. Камы. Песчаные покровы имеют облекающий характер. Они перекрыты эоловыми отложениями с характерными формами рельефа: продольные гряды, параболические дюны, котловины выдувания, бугры, ямки. Повышенные части правобережного песчаного массива располагаются на отметках 85 - 95 м, пониженная часть - на отметках 75 - 80 м, а левобережного песчаного массива на отметках 100 - 120 м и 70 - 80 м соответственно.

Рассмотрим некоторые характеристики изучаемых нами песчаных покровов, такие как мощность песков и ее зависимость от рельефа, гранулометрический состав на всем протяжении массивов и его зависимость от высоты, а также наличие или отсутствие слоистости. Изучение перечисленных характеристик может помочь лучше понять механизм образования песчаных покровов.

Для начала попытаемся выявить закономерность в распределении мощностей песчаных покровов в восточном направлении и вверх по склонам. Это поможет понять, как происходило накопление песка. Ведь если песчаные отложения были принесены ледниковыми водами, то они наверняка бы в первую очередь заполняли более низкие гипсометрические отметки, а многие водоразделы остались бы нетронутыми осадконакоплением. Однако, анализируя геологические данные, мы видим, что мощность песчаных покровов не зависит от абсолютных и относительных отметок. Пески покрывают всю территорию сплошным плащом, мощность которого варьируется в небольших пределах. Для сравнения приведем данные, полученные в результате инженерногеологических изысканий по описанию разрезов песчаной толщи в контурах песчаных массивов (правобережье и левобережье р. Кама) [15; 16; 19; 20].

Описание песчаной толщи, вскрытой скважиной, на водоразделе рр. Тоймы и

Камы

№ слоя Глубина, м

1 Почвенно-растительный слой ,3 0, 1 ,0 0,

2 Песок желтовато-коричневый, средней плотности, мелкозернистый, маловлажный 0,3 - 2,0

3 Г лина коричневая, полутвердая, элювиальная, верхнепермская, известковистая, комковатая, трещиноватая, плотная 2,0 - 2,5

Описание песчаной толщи, вскрытой скважиной, на водоразделе рр. Шильны

и Камы

№ слоя Глубина, м

1 Почвенно-растительный слой 0,0 - 0,2

2 Супесь коричневая, твердая, средней плотности 0,2 - 1,0

3 Песок желтовато-коричневый, мелкозернистый, маловлажный, слабоглинистый, с редкими включением гравия, средней плотности 1,0 - 7,0

4 Песок светло-серый, пылеватый, маловлажный, слабоглинистый, средней плотности 7,0 - 9,0

5 Песок желтовато-коричневый, мелкозернистый, влажный, средней плотности 9,0 - 11,5

6 Г лина серая, полутвердая, плотная, с примесью растительных остатков 11,5 - 12,5

7 Песок серый, пылеватый, водонасыщенный, глинистый, средней плотности 12,5 - 15,0

Описание песчаной толщи, вскрытой скважиной, на водоразделе рр. Тоймы и Камы

№ слоя Глубина, м

1 Почвенно-растительный слой 0,0 - 0,2

2 Песок желтовато-коричневый, средней плотности, мелкозернистый, маловлажный 0,2 - 0,5

3 Песчаник коричневый, мелкозернистый, элювиальный, верхнепермский, на глинистом цементе, слабый, трещиноватый 0,5 - 4,0

4 Глина коричневая, полутвердая, элювиальная, верхнепермская, трещиноватая, с известковисты-ми прослойками, плотная 4,0 - 5,0

Описание песчаной толщи вскрытой скважиной на водоразделе рр. Тоймы и Камы

№ слоя Глубина, м

1 Почвенно-растительный слой 0,0 - 0,3

2 Песок желтовато-коричневый, мелкозернистый, средней плотности, маловлажный 0,3 - 0,7

3 Песчаник коричневый, мелкозернистый, элювиальный, верхнепермский, на глинистом цементе, трещиноватый ,5 1 ,7 0,

4 Г лина коричневая и красновато-коричневая, твердая, элювиальная, верхнепермская, известковистая, комковатая, трещиноватая ,0 5, 1 ,5

Описание песчаной толщи вскрытой скважиной на водоразделе рр. Тоймы и Камы

№ слоя Глубина, м

1 Почвенно-растительный слой 0,0 - 0,2

2 Песок желтовато-коричневый и коричневый, мелкозернистый, средней плотности, маловлажный 0,2 - 2,7

3 Г лина красновато-коричневая и коричневая, твердая и полутвердая, элювиальная, верхнепермская, известковистая, ожелезненная, комковатая, трещиноватая, очень плотная, с прослойками Алеврита ,0 5, 1 ,7 2,

На водоразделе рек Камы и Тоймы на высоте 98,12 м мощность слоя достигает 0,3 м, а на противоположном берегу р. Камы на той же высоте - 3,0 м, в бассейне левого притока р. Камы (р. Шильна) на высоте 93,7 м - 10,5 м [20], а на высоте 74,7 м - 5,1 м [19]. Чуть юго-западнее, на левом берегу р. Камы, мы видим обратную картину - на высоте 115 м мощность песка составляет 0,4 м, а на высоте 86 м - 1,2 м [16].

Таким образом, полученные данные подтверждают выводы А.П. Дед-кова об отсутствии корреляционной связи между мощностью песков и абсолютными отметками высот местности. Песчаные осадки покрывают сплошным плащом все формы рельефа, начиная от водоразделов и их склонов и заканчивая долинами рек и пониженными участками.

Что же касается упомянутого в предыдущих исследованиях уменьшения мощностей песчаных покровов в восточном направлении, то приведённые выше данные подтверждают эту закономерность. Анализ имеющегося

фактического материала показывает, что мощность песков обычно невелика и изменяется в незначительных пределах от десятков сантиметров до 2-4 м, а на западе песчаных массивов иногда доходит до 7-10 м [17]. Такие характеристики, как облекающий характер и независимость мощности песчаных покровов от высоты, а также закономерное ее уменьшение в восточном направлении являются доказательством эолового генезиса.

Очень важной литолого-фациальной характеристикой песчаных покровов, позволяющей судить о генезисе, а также об условиях формирования толщи, является гранулометрический состав песков, и наличие или отсутствие слоистости. Пески разного генезиса имеют свои структурные и текстурные особенности. Помимо этого важным так же является пространственное изменение механического состава песков, по которому с высокой степенью достоверности можно судить о направлении переноса материала.

Данные геологической съемки песчаного массива показывают преобладание частиц более мелкого механического состава на левобережье р. Камы по сравнению с песчаным массивом на правом берегу (табл. 2).

Таблица 1

Гранулометрический состав песков правобережья р. Камы по данным геологической съемки [14; 17]

Г ранулометрический состав,мм

1-0,5 0,5-0,25 0,25-0,1 <0,1

Запад 4,5% 45,4% 36,5% 13,6%

Восток 0,4% 22,5% 62,5% 14,6%

Таблица 2

Гранулометрический состав песков левобережья р. Кама по данным геологической съемки [15; 19]

Г ранулометрический состав, мм

>0,5 0,5-0,25 0,25-0,1 <0,1

Запад - 25% 67,0% 8,0%

Восток - 7,3% 73,7% 19,0%

Как видно из таблиц 1, 2, закономерное уменьшение крупности песка в восточном направлении можно объяснить его переносом западными и югозападными ветрами. При эоловом переносе происходит хорошая сортировка материала, и более мелкие частицы уносятся ветром дальше, нежели средне-и крупнозернистые. Таким образом, изучаемые песчаные массивы могли быть сформированы только эоловыми процессами. Помимо этого эоловое происхождение песчаных массивов подтверждается хорошей сортированно-стью песчаного материала (табл.1, 2).

Изменение гранулометрического состава песков вверх по склонам также свидетельствует скорее об их эоловом, нежели о флювиогляциальном генезисе (табл. 3,4).

Таблица 3

Изменение гранулометрического состава песков в зависимости от высоты по данным геологической съемки на правом берегу р. Камы [15]

Высота, м Г ранулометрический состав, мм

>0,5 0,5-0,25 0,25-0,1 <0,1

72,26 2,7% 37% 50% 10,3%

88,39 1,5% 32% 54% 12,5%

90,12 0,4% 22,5% 62,5% 14,6%

Таблица 4

Изменение гранулометрического состава в зависимости от высоты залегания по данным геологической съемки на левом берегу р. Камы [20]

Высота, м Г ранулометрический состав, мм

>0,5 0,5-0,25 0,25-0,1 <0,1

87,87 15,5% 35,8% 35,8% 12,9%

91,2 - 37% 43,6% 19,4%

103.1 1,0% 25,7% 51,5% 21,8%

В результате анализа материалов геологической съемки практически для всех песчаных покровов не выявилось наличия слоистости, которая является неотъемлемой частью геологического разреза отложений какого-либо флювиального генезиса. В некоторых случаях имеется лишь незначительная диагональная слоистость с наклоном слойков на северо-восток 15-20°, что не только не противоречит эоловому генезису, а напротив подтверждает его. Близкое значение имеет величина простирания большинства продольных дюн, сформировавшихся на песчаных покровах.

Минералогический состав песков позволяет судить об источнике песчаного материала. По мнению В.А. Полянина (1950), Камская провинция образовалась главным образом за счет размыва пород западного склона Урала. В составе ее преобладают кварцево-кремнистые, преимущественно полиф-ракционные пески, загрязненные примесями гидроокисей железа, марганца и глинистого материала. Пески четвертичных отложений Камы содержат всегда значительную примесь цветных кремней, глинистых сланцев, полевых шпатов, эффузивных пород, магнетита, титаномагнетита [12]. Полученные данные «ЦНИИгеонеруд» показали, что для правобережного песчаного массива доля кварца в легкой фракции составила 30-35%, а в левобережном песчаном массиве 35-40 %.

В составе минералов тяжелой фракции в аллювиальных песках Камской провинции преобладают, по данным В.А. Полянина (1954), минералы группы эпидот-цоизита и обломков разрушенных эпидот-хлоритовых пород, содер -жание которых в тяжелых фракциях составляет более 50%, незначительную примесь к ним всегда составляют дистен, циркон, рутил, турмалин [12]. Данный минералогический состав, по данным Г.П. Бутакова, сходен с минералогическим составом среднечетвертичного перигляциального аллювия р. Камы [1]. Сходство с камским древним аллювием подтверждает то положение, что именно среднечетвертичная терраса р. Камы и явилась источником материала для песчаных покровов Прикамья.

Что же касается времени образования песчаных покровов, то, основываясь на условиях распространения, связи с другими типами отложений, мы можем выделить два основных этапа формирования песков [1]. Тесная пространственная связь, сходный гранулометрический и минералогический состав с днепровским перигляциальным аллювием показывают, что значительный вынос песка из речных долин происходил в это время. Синхронность накопления аллювия и выноса материала объясняет, почему, несмотря на огромный объем вынесенного материала (по подсчетам А. П. Дедкова, например, объем Сур-ских песков около 15 км3, а аллювия террасы р. Суры всего 7-8 км3), террасы хорошо морфологически сохранились. Убыль материала с поверхности террасы компенсировалась привносом его за счет размыва коренных пород, а также среднечетвертичных моренных и флювиогляциальных осадков.

Вторым крупным этапом выноса песка был позднеосташковский. Это подтверждается наложением маломощных песчаных покровов на верхнюю генерацию склоновых суглинков раннеосташковского возраста, пространственной и генетической связью их со вторыми, а местами и первыми надпойменными террасами. К этому этапу относится нижний горизонт эоловых песков, описанных Н.И. Ключаревым [9], в долине р. Волги у г. Тольятти.

Вынос песка из речных долин в крупных масштабах закончился в самом конце позднего плейстоцена или в начале голоцена. Датирование по радиоуглероду поселений древнего человека в междюнных понижениях в бассейне р. Валы показало, что 7-8 тыс. лет назад эоловый рельеф был окончательно сформирован [2].

Все вышеприведенные доводы говорят в пользу эолового генезиса песчаных покровов. Таким образом, точка зрения об эоловом происхождении песчаных покровов востока Русской равнины подтверждается также фактическим материалом по аналогичным образованиям Прикамья.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бутаков Г.П. Плейстоценовый перигляциал на востоке Русской равнины. Казань, 1986.

2. Бутаков Г.П. Геоморфологическое положение стоянок древнего человека в бассейне р. Валы // Материалы археологических памятников Камско-Вятского междуречья. Ижевск, 1979 С. 19-32.

3. Волков И.А. Позднезырянский (сартанский) покров лессов, лессовидных суглинков и эоловых песков// Палеогеография Западно-Сибирской равнины в максимуме позднезырянского оледенения. Новосибирск: Наука, 1980. С. 66-73.

4. Горецкий Г.И. Формирование долины р. Волги в раннем и среднем антропогене. М.: Наука, 1966.

5. Дедков А.П. Экзогенное рельефообразование в Казанско-Ульяновском Поволжье. Казань, 1970.

6. Дедков А.П., Дистанов У.Г., Латыпов Н.Г. О происхождении песков лесного За-сурья // Тр. Геол. ин-та. Казань, 1971. Вып. 29.

7. Дылик Я. Деятельность ветра в последнюю ледниковую эпоху // Лесс-перигляциал-палеолит на территории Средней и Восточной Европы. М., 1969.

8. Илларионов А.Г. Происхождение и возраст рельефа Тургайского прогиба: Авто-реф. дис. ... канд. геогр. наук. Казань, 1972.

9. Ключарев Н.И. О рельефе и строении песков на Жигулевском левобережье Волги // Геоморфология. 1975. №3.

10. Лукашев К.И. Геология четвертичного периода. Минск: Вышэйш. школа, 1971.

11. Марков К.К., Лазуков Г.И., Николаев В.А. Четвертичный период. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1965. Т. 1.

12. Полянин В.А. Литологические исследования четвертичных отложений долин Волги и Камы на территории Татарии. Казань: Изд-во Казан. ун-та, 1957.

13. Щукин И. С. Общая геоморфология. М.: Изд-во Моск. ун -та, 1960. Т. 1.

14. Отчет об инженерно-геологических изысканиях по объекту на территории санатория «Тарловка». Казань: КазТИСИЗ, 1972.

15. Отчет об инженерно-геологических изысканиях на площадке второго варианта турбазы на 900 мест и по трассе подъездной автодороги к ней в г. Набережные Челны. Казань: КазТИСИЗ, 1974 г.

16. Отчет об инженерно-геологических изысканиях по объекту «Подъездная автодорога к санаторию “Тарловка”». Наб. Челны: КамТИСИЗ, 1980.

17. Отчет об инженерно-геологических изысканиях по объекту «Коровник на территории подсобного хозяйства санатория “Тарловка”, Тукаевского района». Наб. Челны: КамТИСИЗ, 1988.

18. Отчет об инженерно-геологических изысканиях по объекту « Малоэтажная застройка в с.Тарловка Тукаевского района». Наб. Челны: КамТИСИЗ, 1992.

19. Отчет об инженерно-геологических изысканиях по объекту: «ПДП жилого района “Прибрежный” в г. Набережные Челны РТ». Наб. Челны: КамТИСИЗ, 2004.

20. Отчет об инженерно-геологических изысканий по объекту «Разработка проекта планировки жилых районов “Прибрежный” г. Набережные Челны». Наб. Челны: КамТИСИЗ, 2006.

Поступила в редакцию 01.11.07

G.Sh. Valiullina

Sandy covers of the Kama region

Litho logic characteristics of the Kama sandy covers of the territory of Tatarstan is given. Its eolian origin is explained.

Валиуллина Г ульфия Шамсиевна Набережночелнинский государственный педагогический институт