Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1: СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ
Термин «ложбина» в геоморфологии 9
Морфогенетические типы ложбин 16
Глава 2: МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Методологическая основа исследования 27
Подготовительный этап
Анализ топографических карт " 29
Анализ космических снимков 31
2.3 Полевые исследования
Описание морфологии ложбин 33
Описание геологического строения днищ и склонов ложбин 35
2.4 Аналитические методы
Гранулометрический анализ 36
Валовый химический анализ 39
Спорово-пылъцевой анализ 42
Радиоуглеродный анализ 43
Глава 3: МОРФОЛОГИЯ И ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ
РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЛОЖБИННОГО МЕЗОРЕЛЬЕФА
Морфологические типы ложбинного мезорельефа 44
Географическое распространение разных типов ложбинного мезорельефа 51
Глава 4: СТРОЕНИЕ И ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ЛОЖБИННОГО МЕЗОРЕЛЬЕФА (на примере ключевых объектов)
4.1 Ключевой участок «Сатино» (Угорско-Протвинская низменность)
Геолого-геоморфологическое строение территории 69
Распространение и морфология ложбинного мезорельефа 76
Строение и история развития Сенокосной ложбины 83
Строение и история развития Каменной ложбины 110
4.2 Ключевой участок «Петрин» (центр Среднерусской возвышенности)
Геолого-геол юрфологическое строение района 116
Морфология ложбинного мезорельефа территории 121
Строение и эволюция Петринской ложбины 123
4.3 Ключевой участок «Казгулак» (северо-восток Ставрополья)
Геолого-геоморфологическое строение территории 133
Морфология и особенности распространения ложбин 142
Строение и история развития Казгулакской ложбины 147
Глава 5: ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ЛОЖБИННОГО МЕЗОРЕЛЬЕФА ЦЕНТРАЛЬНЫХ И ЮЖНЫХ РАЙОНОВ ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОЙ РАВНИНЫ 163
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 181
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 185
ПРИЛОЖЕНИЯ 194
Введение к работе
Актуальность темы. Ложбина - широко используемый в геоморфологии термин. Ложбинами называют отрицательные формы рельефа разного размера и генезиса, обладающие сходными чертами морфологии (главным образом, формой поперечного профиля). На Восточно-Европейской равнине встречаются ложбины, различающиеся по размеру, происхождению и возрасту. Являясь отрицательными линейньши формами рельефа, ложбины играют важную роль в функционировании геоморфологических систем. Концентрируя сток воды и наносов с водосбора, они представляют собой связующее звено между водосборами и долинно-балочной сетью. Однако, несмотря на широкую распространенность ложбин, их морфологическое разнообразие и большую роль в функционировании геоморфологических систем, до сих пор не проводилось систематического изучения их морфологии, механизма образования и истории развития. Кроме того, несмотря на более чем вековую историю употребления термина «ложбина», до сих пор не существует единой классификации ложбин, а также остается неопределенным место ложбин в генетических классификациях рельефа. Сложилась парадоксальная ситуация: один из наиболее распространенных элементов морфоскульптуры практически не участвует в палеогеоморфологических реконструкциях и не вписан в общий контекст истории развития рельефа Восточно-Европейской равнины.
Особое значение имеет изучение ложбин для рационализации природопользования. В частности, небольшая глубина этих форм и плавность их очертаний позволяют активно использовать поверхности, осложненные ложбинной сетью, в сельском хозяйстве как пашни, пастбища и пр. Различия в степени увлажненности днищ и склонов ложбин, а также прилегающей поверхности водосбора отражаются в изменениях плодородия почв. В засушливых условиях относительное переувлажнение днищ ложбин часто приводит к формированию в них более плодородных почв, а в гумидных условиях, напротив, нередко способствует заболачиванию днищ. Для участков, осложненных ложбинной сетью, характерна вариабельность степени смытости и намытости почв. Для разработки схемы рационального использования земельных ресурсов конкретной территории требуется знание механизма образования ложбин и возможных путей их дальнейшего развития в условиях антропогенного вмешательства.
Цель работы - выявить морфологическое разнообразие, закономерности географического распространения и происхождение ложбинного мезорельефа центральных и южных областей Восточно-Европейской равнины. Изучаемая территория охватывает часть Восточно-Европейской равнины, располагающуюся южнее максимальной границы распространения покровного оледенения в валдайское время (изотопно-кислородная стадия 2 (ИКС 2)) (Lowe,
Walker, 1998; Динамика ландшафтных компонентов..., 2002; Судакова и др., 2008). Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:
проанализировать существующие в геоморфологии определения термина «ложбина» и систематизировать представления о генезисе и морфологии ложбин, построить на их основе единую морфогенетическую классификацию этих форм, а также определить место изучаемого объекта (ложбинного мезорельефа) в ее структуре;
разработать морфологическую типизацию ложбинного мезорельефа территории по материалам дистанционного зондирования (космическим снимкам), выявить основные закономерности его географического распространения и составить схему районирования территории по структуре ложбинного мезорельефа;
детально изучить морфологию и геологическое строение типичных ложбин на ключевых участках в различных районах изучаемой территории, определить механизм их формирования и реконструировать историю развития;
выявить различия в происхождении ложбин разных районов Восточно-Европейской равнины и определить их причины.
Объекты и состав исследований. На начальном этапе исследования был проведен анализ космических снимков высокого разрешения изучаемой территории и выявлены закономерности географического распространения различных типов ложбинного мезорельефа в ее пределах. Была составлена схема районирования территории по структуре (плановому строению) ложбинного мезорельефа. Далее в пределах выделенных районов были выбраны ключевые объекты - ложбины, по структуре наиболее типичные для крупных подрайонов.
В северной части изучаемой территории изучены два ключевых объекта - ложбины Сенокосная и Каменная (Калужская область, бассейн р. Протвы). По морфологии эти формы являются типичными для краевой зоны московского оледенения. Рельеф территории представляет собой моренно-эрозионную равнину с участками зандровых и озерно-ледниковых поверхностей, переработанную флювиальными, криогенными и склоновыми процессами в поздне- и послеледниковое время.
В центральной части изучаемой территории в качестве ключевого объекта была выбрана ложбина Петринская (Курская область, бассейн р. Сейм). Данная форма расположена в центральной части Среднерусской возвышенности, которая не охватывалась покровными оледенениями в плейстоцене. В настоящее время территория представляет собой крупно увалистую возвышенность, расчлененную долинно-балочной и овражной сетью. В течение ледниковых эпох здесь господствовали перигляциальные условия рельефообразования, накапливались мощные толщи лессов и лессовидных суглинков.
В южной части Русской равнины детально изучена ложбина Казгулакская (Ставропольский край, бассейн р. Айгурка), представляющая собой структурный элемент
наиболее распространенных в пределах данного участка территории древовидных ложбинных систем. Изученная форма располагается в пределах северной периферии Ставропольской эрозионно-денудационной пластово-моноклинальной возвышенности. Наибольшее влияние на развитие рельефа территории в плиоцен-плейстоцене оказали тектонические поднятия, сопровождавшиеся углублением эрозионной сети и формированием моноклинального рельефа с длинными пологими склонами, а также интенсивное лессонакопление в течение криохронов.
На каждом из ключевых объектов проводились детальные геолого-геоморфологические исследования. На полевом этапе изучалась морфология ключевых объектов, проводилась тахеометрическая и GPS-съемка. Геологическое строение днищ и склонов ложбин изучалось в траншейных разрезах, шурфах и скважинах по поперечным и продольным профилям ложбин. В камеральных условиях проведен дробный гранулометрический анализ отложений, слагающих склоны и днища ложбин. Дополнительно использовались данные радиоуглеродного и спорово-пыльцевого анализа, анализа валового химического состава отложений. Для некоторых генетических типов отложений исследовалось содержание органического вещества путем определения потерь при обработке раствором перекиси водорода. Научная новизна:
Разработаны морфогенетическая классификация ложбинных форм и морфологическая типизация ложбинного мезорельефа центральных и южных областей Восточно-Европейской равнины;
Установлено повсеместное развитие ложбинного мезорельефа на Восточно-Европейской равнине к югу от границ валдайского оледенения. Проведено районирование территории по структуре ложбинного мезорельефа;
На трех ключевых участках детально исследовано геолого-геоморфологическое строение ложбин, относящихся к разным типам ложбинного мезорельефа. С привлечением результатов анализа вещественного состава отложений, реконструирован механизм формирования ложбин;
Выявлено происхождение ложбинного мезорельефа центральных и южных районов Русской равнины и реконструированы основные этапы его развития.
Защищаемые положения:
1. В центральных и южных районах Восточно-Европейской равнины ложбинный мезорельеф
имеет практически повсеместное распространение и является одним из ведущих
морфоскульптурных элементов междуречий.
2. Предлагается морфологическая типизация ложбинного мезорельефа территории и ее
интерпретация с точки зрения происхождения ложбин.
В пределах территории наблюдается закономерное изменение структуры ложбинного мезорельефа в юго-восточном направлении, отражающее историю развития рельефа и доминирующую структуру природной зональности, по крайней мере, с конца среднего неоплейстоцена.
Флювиальный ложбинный мезорельеф представляет собой реликтовое образование -древнюю эрозионную сеть, частично заполненную склоновыми отложениями. Практическая значимость: Ложбины являются широко распространенными формами рельефа в пределах равнинных территорий, в т.ч. используемых в сельском хозяйстве. Полученные данные об их происхождении необходимо учитывать при планировании антропогенной деятельности на водосборах для повышения эффективности использования земельных ресурсов. Поскольку ложбинный мезорельеф — характерный элемент геоморфологических систем, изучение его происхождения - необходимый шаг в реконструкции ландшафтно-климатических условий рельефообразования на разных этапах развития рельефа Восточно-Европейской равнины в плейстоцене и голоцене. Выявленные в настоящем исследовании закономерности развития рельефа междуречий в разных ландшафтно-климатических обстановках плейстоцена будут полезны для долгосрочного прогноза реакции верхних звеньев флювиальной сети на текущие изменения ландшафтно-климатических условий рельефообразования. Полученные данные о происхождении и истории развития ложбинного мезорельефа краевой зоны московского оледенения используются при проведении полевой учебной практики студентов 1-го курса географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.
Апробация результатов исследования. Результаты проведенных исследований докладывались на международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам - Ломоносов-2002, 2003 (Москва); на научных семинарах молодых ученых ВУЗов, объединяемых научно-координационным советом по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов (Пермь, 2002; Брянск, 2004; Курск, 2008); на пленарном совещании Межвузовского научно-координационного совета по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов (Калуга, 2008); на IV и V Всероссийских совещаниях по изучению четвертичного периода (Сыктывкар, 2005; Москва, 2007); на XXX Пленуме геоморфологической комиссии РАН (Санкт-Петербург, 2008), а также на IV и VI Межвузовских научно-практических конференциях (Москва, 2004, 2007).
По теме диссертации опубликовано 18 научных работ, в том числе 7 статей (из них 2 -в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК) и 11 тезисов докладов.
Результаты исследований вошли в отчеты по ряду проектов Российского Фонда Фундаментальных Исследований:
- проект 00-05-64514 «Голоценовая история балок Русской равнины» (руководитель к.г.н. А.В.Панин);
- проект 03-05-64021 «Развитие речных долин России и Европы за последние 15000 лет:
синтез накопленных данных и существующих концепций» (руководитель к.г.н.
А.В.Панин);
проект 04-05-64660 «Ложбинная сеть лесостепной зоны центра Русской равнины» (руководитель к.г.н. Н.Н.Иванова);
проект 06-05-65218 «Изменчивость процессов флювиального морфолитогенеза в позднем голоцене по геолого-геоморфологическим, палеопочвенным и археологическим данным (на примере юга лесной зоны Русской равнины)» (руководитель к.г.н. А.В.Панин);
проект НШ 790.2008.5 (грант для государственной поддержки ведущих научных школ РФ) (руководитель д.г.н. Р.С. Чалов).
Структура и объем работы. Работа состоит из 5 глав, введения, заключения (139 страниц машинописного текста), списка литературы (247 наименований) и трех приложений, включает 58 рисунков и 5 таблиц.
Диссертационная работа выполнена на кафедре геоморфологии и палеогеографии географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.
Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю к.г.н. А.В. Панину за внимание и поддержку в ходе выполнения работы; д.г.н. СИ. Болысову за постоянное участие и консультации на этапе подготовки работы; к.г.н. И.А. Каревской за проведение спорово-пыльцевого анализа образцов; к.г.н. Н.Н. Ивановой и д.г.н. В.Н. Голосову за предоставление возможности проведения совместных полевых исследований; к.г.н. Г.М. Седаевой (геологический факультет МГУ) за помощь в проведении шлифового анализа; к.г.н. И.В. Ковде за проведение шлифового и радиоуглеродного анализа образцов, к.г.н. А.А. Деркач, Е.Д. Шеремецкой, к.г.н. М.В. Маркелову, к.г.н. В.Р. Беляеву и к.г.н. А.К. Ильясову за помощь в подготовке работы; студентам и сотрудникам географического факультета МГУ, принимавшим участие в полевых исследованиях и обработке фактического материала в разные годы.
