Голоценовая история развития балочных форм

УДК 551.435.16 А.В. Сергеев

ГОЛОЦЕНОВАЯ ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ БАЛОЧНЫХ ФОРМ

Рассмотрена история развития балочных форм в течение голоцена на территории Вятско-Камского междуречья. На основе полевых материалов восстанавливаются этапы развития большинства балочных систем.

Ключевые слова: балочная форма, голоцен, Вятско-Камский регион.

Балочные формы рельефа (БФ) преобладают среди эрозионных форм на территории Вятско-Камского региона. Большинство крупных и средних балок и лощин возникло в течение неоплейстоцена. Позднее, в голоцене, эти балки трансформировались в результате эрозионно-аккумулятивных и гравитационных процессов, а также хозяйственной деятельности человека в балочные системы, осложненные многочисленными вторичными врезами и террасами. Кроме того, в районах с благоприятными ландшафтными условиями образовалась густая сеть первичных эрозионных врезов, созданных временными водотоками. В зависимости от климато-ландшафтных и антропогенных факторов голоценовый этап в развитии БФ можно подразделить на два периода - доагрикультурный, охватывающий практически весь голоцен вплоть до современной эпохи, и агрикультурный (современный), который начинается со времени активного хозяйственного освоения человеком территории Вятско-Камского междуречья.

Доагрикультурный период. В условиях гумидного климата голоцена происходило затухание делювиальной и эрозионной деятельности временных водотоков и как следствие накопление в днищах БФ аллювия, преимущественно на склонах - почвообразование, при близком залегании грунтовых вод

- заболачивание.

Раннеголоценовые БФ представлены крупными логовинами и логами [1]. Важнейшую роль в формировании их склонов играли меандрирующие потоки. Эти формы имеют задернованные прямые борта крутизной более 300, слабо округленные бровки и тыловые швы, широкое или узкое плоское дно. Очень крутые склоны (50-600) встречаются только в местах бокового подмыва постоянными или временными водотоками. Достаточно пологие слабовогнутые борта (10-15°) наблюдаются у логовин, врезанных в глинистые породы, поэтому сильно подверженных оползанию.

Голоценовые балочные системы обычно накладываются на систему не-оплейстоценовых БФ. Лишь часть логов и логовин расчленяет склоны пер-

вично, большинство же развивается унаследованно. Переуглублению способствовало относительно сухое бореальное время раннего голоцена - годовое количество осадков уменьшилось до 450-600 мм [2].

Выше всего по неоплейстоценовой сети поднимаются логовины. Они осваивают балки, лощины, иногда нижние части ложбин. Особенно наглядно высокое продвижение логовин наблюдается на юге Вятско-Камского региона. Этому способствует главным образом значительная глубина местного базиса эрозии из-за усиленного врезания р. Камы в результате донной эрозии (вследствие понижения уровня Каспия) и боковой эрозии Сарапульской возвышенности (вследствие действия силы Кориолиса).

В среднем голоцене наступил «климатический оптимум». Избыточное увлажнение и сплошная залесенность способствовали развитию БФ с постоянным водотоком. При достижении тальвегом местного базиса эрозии усиливается боковой подмыв бортов, что способствует накоплению довольно мощных толщ транслювия - пролювиально-аллювиальных отложений (балочного аллювия) и препятствует почвообразованию вследствие меандрирования русла по всему днищу (рис. 1 А).

Однако у большинства БФ строение и состав днища формируются временными водотоками. Тальвег или неглубокое русло временного ручья при прекращении деятельности водотока нередко зарастали (рис. 1 Б). В таких условиях врезание потоков в днища сводилось к минимуму, о чем свидетельствует незначительная мощность гумидного балочного аллювия. Продольные профили днищ балок очень далеки от кривой равновесия, а в нижних частях они нередко бывают выпуклыми, а не вогнутыми.

Периоды оживления эрозии сопровождались более засушливым климатом. Во время засух создавались условия, благоприятные для пожаров. Задымление способствовало конденсации влаги, приводившей к интенсивным ливням. Послепожарными ливнями сносился верхний слой почв (5-10 см) со склонов, то есть был, скорее всего, плоскостной смыв. Об этом свидетельствуют многочисленные углистые остатки в почвенно-делювиальных отложениях.

Делювиальные слои нередко чередуются с погребенными почвами, что говорит о неоднократной смене этапов стабилизации рельефа этапами усиления бассейновой эрозии (рис. 1 В). В периоды некоторого увлажнения при буйном развитии древесно-луговой растительности начиналось почвообразование на склонах и в днищах БФ, способствующее их консервации. Однако в течение этих довольно коротких отрезков времени не успевал сформироваться нормальный почвенный профиль. Последующие этапы некоторого уменьшения влажности и как следствие усиления бассейновой эрозии приводили к размыву и перемыву маломощных гумусовых горизонтов. В разрезах донных

балочных осадков довольно часто встречаются гумусовые прослойки намытой и перемытой почвы.

Активизация бассейновой эрозии вызывала формирование донных оврагов, перешедших в лога, базисом эрозии которых является современная пойма (рис. 1 Г). В результате нижняя часть многих балок имеет незначительную ширину днищ, крутые склоны. Продольный профиль их низовьев тоже выпуклый.

В случае наличия в балках в настоящее время или в прошлом постоянных водотоков достаточной мощности строение балочного аллювия примерно такое, как в долинах малых рек (рис. 2) [3]. Их разрез изобилует косо- и горизонтально-слоистыми линзами и прослоями полуокатанного крупнообломочного материала и крупнозернистого песка в суглинистой массе. Русло и балочная пойма всегда хорошо выражены. Русловые пролювиально-аллювиальные осадки (фация ручьев) заметно отличаются от пачки, залегающей выше русла. В ряде случаев на дне русла даже угадываются слабо выраженные зачатки перекатов и отмелей. На балочной пойме также выделяются аналоги высокой и низкой речных пойм.

В конце суббореального времени происходит похолодание, расширение темнохвойной тайги и торфяников на юг [4]. Высокая залесенность, заболоченность территории препятствовали овражной эрозии, способствовали почвообразованию и формированию плоских широких днищ логовин, балок и лощин (рис. 1 Д, Е). В разрезах балочных осадков атлантическая (?) почва фиксируется достаточно хорошо, что позволяет использовать ее в качестве маркирующего горизонта.

Климатические тенденции позднего голоцена напоминают рубеж термо-гигротической и криогигротической фаз с неустойчивым режимом. В последние 3200 лет проявляется тенденция в сторону похолодания и увеличения влажности. Подобные условия сами по себе могли бы способствовать незначительной активизации эрозии, но постепенно на передний план выходит антропогенный фактор, играющий в настоящее время главную роль в протекании эрозионно-аккумулятивных процессов.

T30 2006. № 11

Рис. 1. Типовые разрезы голоценовых балочных форм:

А - балка с постоянным водотоком в 1 км к юго-востоку от д. Киенгоп (точка наблюдения (т.н. №192); Б - балка с временным водотоком в 3 км к югу от урочища Пантюхино (т.н. №496); В - балка с погребенными почвами в 0,5 км к югу от д. Варни (т.н. №388); Г - балка с донным логом в 1 км к западу от с. Чутырь (т.н. №712); Д - плоскодонная балка в 3 км к западу от с. Сосновка (т.н. №473); Е - плоскодонная лощина в 1 км к северо-востоку от д. М. Билиб (т.н. №340);

- коренные горные породы; - дочетвертичная глина;

- овражный аллювий; - балочный аллювий,

- речной аллювий; - делювиально-солифлюкционные суглинки;

- делювиальные супеси и суглинки; - почва; - наилок

Рис. 2. Дно балки с постоянным водотоком в 1,5 км к северу от д. Варни (т.н. №372):

1. - почва; - - пролювиально-аллювиальные суглинки;

5. - аллювиально-пролювиальные супеси и суглинки;

- аллювиальные гравий и галька; - пролювиально-делювиальные

средние и тяжелые суглинки; - линзы песка; - прослои дресвы

Агрикультурный период. Оживление овражной эрозии в современных условиях происходит в результате активной деятельности человека (вырубка лесов, распашка склонов). Активизация эрозионных процессов на территории Вятско-Камского междуречья приурочена к раннему железному веку (около 2800 лет назад), с которым связывают начало земледелия в регионе. Наибольшей интенсивности они достигают в период русской колонизации (XII-XV вв.), привнесшей паровую систему земледелия и вызвавшей массовое переселение коренного населения (в верховья Вятки и Чепцы, Иж, Сива). Значительное расширение посевных площадей продолжалось до конца XIX в. За 100 лет на территории Удмуртии площадь пашни увеличилась с 6% до 40% [5; 6]. Кроме того, с начала XVIII в. основываются металлургические заводы, что сопровождалось вырубкой лесов до 20-х гг. XX в. Поскольку основное расселение по Вятско-Камскому региону происходило с юга, следовательно, переход оврагов в лога и логовины и трансформация реликтовых БФ начались с юга. Это предположение подтверждается натурными данными. Густо-

та и плотность современных логов и логовин максимальна на юго-западе и крайнем юге региона.

Современные (агрикультурные) лога и логовины отличаются от ранне- и среднеголоценовых отсутствием почвенного покрова на склонах и днище. Делювиальные, коллювиальные и пролювиальные осадки голоцена бывают лишь прикрыты растительным дерном.

Вырубки изменяют водный баланс территории. На незалесенных участках таяние снега весной проходит намного интенсивнее, сток весеннего половодья в 2-3 раза выше, чем в лесах. Относительно быстрое таяние снега усиливает эрозионные процессы, ухудшает инфильтрацию вод, сокращает запасы подземных вод и приводит к отмиранию родников и небольших речек. Возникают первичные и вторичные овраги, а также суходолы, характерные именно для юга Вятско-Камского региона (рис. 3).

В пределах Вятско-Камского междуречья первичные овраги преобладают над вторичными. Первичные склоновые овраги составляют 73,6%, вторичные донные - 19,4%, вершинные - 7% [7]. Неоднократное оживление антропогенной овражной эрозии вызвало формирование ступенчатых, террасированных днищ балочных систем и переуглубление их вершин.

Донные овраги развиты обычно в средних частях глубоких БФ, поскольку именно здесь накопление балочного аллювия проходило наиболее интенсивно. При возобновлении эрозии сильнее проявлялись тенденции восстановления продольного профиля. В нижних частях балок донные овраги возникают в том случае, когда имеется резкий перепад высот от поверхности террасы к речной пойме или руслу. Однако эрозионные процессы, возобновившиеся в результате хозяйственной деятельности человека, еще не привели к выработке вогнутого продольного профиля на всем протяжении балок.

Вершинные овраги формируются в результате антропогенного изменения условий стока на водосборе. В подавляющем большинстве случаев вершины овражно-балочных систем представляют собой ложбины без современных форм эрозии.

Современные ложбины возникли благодаря заполнению современным делювием вершинных оврагов и промоин, в результате мелиоративных мероприятий (выполаживание поперечной распашкой, выравнивание бульдозерами и т.д.). Подобные погребенные вершины овражно-балочных систем не имеют развитых почв и образованы мощным комплексом наилка (антропогенного делювия) на современных делювиальных отложениях (рис. 4 А).

Рис. 3. Районы развития суходолов на территории Вятско-Камского междуречья: 1 - район слабого развития

Рис. 4. Типовые разрезы современных мульдообразных балочных форм:

А - агрикультурная ложбина в 4,5 км к востоку от д. Киенгоп (т.н. №296);

Б - агрикультурная

Последние 20-30 лет отмечается ослабление овражной эрозии [8; 9]. Бывшие пахотные угодья покрываются растительностью, закрепляя водосборы. Значительная часть оврагов и промоин переходит в стадию логов и ложков.

При снижении залесенности до 60-75% сток наносов резко возрастает [10]. Этот процесс в Вятско-Камском регионе начался, вероятно, с 60-90-х гг. XIX в., возможно, после 1861 г., во время отмеченной многими авторами антропогенной активизации эрозионных процессов. Погребение русла под толщей наносов превращает верховья долины в плоскодонную балку (рис. 4 Б). Постоянная русловая сеть сменяется временной. В разрезах таких БФ снизу вверх хорошо заметен переход от руслового аллювия к типичному балочному разрезу, состоящему из пролювиально-делювиальных осадков, перекрытых пролювиальным наилком.

Однако в целом для Вятско-Камского региона масштабы деградации речной сети не так велики по сравнению со степной зоной. Сравнительно высокая залесенность водосбора (более 30%) и характер расчленения территории способствуют переотложению значительной части наносов в пределах склонов, повышая устойчивость малых рек к заилению. Суходолы встречаются в наиболее старо освоенных районах юга региона, где ландшафты приобрели лесостепной облик.

Таким образом, в историческую эпоху складываются разнообразные овражно-балочные комплексы, состоящие из вложенных овражно-балочных форм разного возраста. Благодаря переуглублению овражно-балочных систем часто вскрываются водоносные горизонты, поэтому они отличаются наличием постоянного водотока.

Современная эрозия на склонах не соответствует естественным условиям умеренно-гумидной зоны. Следовательно, человек своей деятельностью может изменить скорость процессов и перестроить фазы в цикле «межледнико-вье - перигляциал», то есть эрозия на склонах будет продолжаться. Она не достигла максимального развития, так как вершины реликтовых БФ расположены ближе к водоразделам, чем современные овраги [11].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Сергеев А.В. Балочная сеть Вятско-Камского междуречья // Вестн. Удм. ун-та. 2003. № 8. С.149-167.

2. Савина С.С., Хотинский Н.А. Зональный метод реконструкции палеоклиматов голоцена // Развитие природы территории СССР в позднем плейстоцене и голоцене. М.: Наука, 1982. 272 с.

3. Величко А.А. К вопросу о последовательности и принципиальной структуре главных климатических ритмов плейстоцена // Вопросы палеогеографии плейстоцена ледниковых и перигляциальных областей. М.: Наука, 1981. С.220-246.

4. Хотинский Н.А. Голоценовые хроносрезы: дискуссионные проблемы палеогеографии голоцена // Развитие природы территории СССР в позднем плейстоцене и голоцене. М.: Наука, 1982. 272 с.

5. Егоров И.Е., Илларионов А.Г., Рысин И.И., Стурман В.И. Влияние антропогенного фактора на эрозионно-аккумулятивные процессы в бассейнах малых рек Вятско-Камского региона // Г еоморфологические процессы и окружающая среда. Казань, 1991. Ч. 1. С. 38-40.

6. Перевощиков А.А. Закономерности формирования антропогенно-обусловленного пойменного аллювия в долинах малых рек Удмуртии: Дис. ... канд. геогр. наук. Казань, 1997. 217 с.

7. Овражная эрозия востока Русской равнины/Под ред. А.П. Дедкова. Казань: Изд-во Казан. ун-та, 1990. 143 с.

8. Бутаков Г.П., Двинских А.П., Назаров Н.Н., Рысин И.И. Современная овражная эрозия на востоке Русской равнины // Геоморфология. 1987. № 2. С. 43-46.

9. Рысин И.И. Овражная эрозия в Удмуртии. Ижевск: Изд-во Удм. ун-та, 1998. 275 с.

10. Дедков А.П., Мозжерин В.И. Эрозия и сток наносов на Земле. Казань: Изд-во Казан. ун-та, 1984. 264 с.

11. Бутаков Г.П., Серебренникова И. А. Природные и антропогенные факторы развития эрозии в плейстоцене и голоцене // Процессы и экологическая обстановка в бассейнах малых рек. Ижевск: Изд-во Удм. ун-та, 2000. С. 73-80.

Поступила в редакцию 11.09.06

A. V. Sergeev

Holocene’s history of developing balka forms

The history of Ьа1ка forms development during Holocene on the territory of the Vyatka-Kama interstream was considered in this article. The development of the majority balks is restored on the base of field materials.

Сергеев Александр Владиславович Удмуртский государственный университет 426034, Россия, г. Ижевск, ул. Университетская, 1

E-mail: alex@ugc.nivad.ru; geo@uni.udm.ru