Размеры речных долин часто оказываются несопоставимо большими по сравнению с современными потоками, протекающими в пределах их дна. Извилины долин в плане также обычно оказываются более крупными, чем извилины современного русла. По этому поводу И.С. Щукин в 1934 году писал: «Неясным остается вопрос, почему при повторных периодах эрозии каждая новая долина является более узкой, чем предшествующая ей. Можно, однако, полагать, что это отнюдь не является правилом. В тех случаях, когда долина оказывается одинаковой ширины или шире предшествующей, дно последней уничтожалось без всякого остатка и никакой террасы не могло возникнуть. Напротив, последняя образовалась в том случае, если новая долина была уже старой» [16], с 125.
Рассмотрению предположений причин сужения долин книзу и соответственно образования террас, то есть, формирования ступенчатого поперечного профиля долин, было затем уделено достаточное внимание, но так окончательно и не определены. Н. И. Маккавеев большую ширину днищ долин в прошлом, огромные следы меандр на террасах и большие продольные профили террас объясняет так: «Вопреки теории Девиса, устойчивость русла возрастает по мере врезания и уменьшения уклона реки, вследствие чего дно долины становится уже» [9], с.85.
Наиболее детально данная проблема рассмотрена в «Русловом процессе» [13]. Его авторы сначала (с.57) предполагают следующий ответ на вопрос И. С. Щукина: сужение полосы меандрирования по мере врезания русла в основном объясняется тем, что по мере того, как растет высота откосов берегов русла, а затем и склонов долины, у их подножия скапливается все большее количество материала в виде отвалов от оползней и в виде конусов выноса, сильно ограничивающих возможность плановых перемещений русла. Следует также учесть, что по мере врезания русла уклоны потока уменьшаются, следовательно, ослабевает и его способность перемывать грунты дна долины. Однако в зависимости от особенностей природных условий, говорится далее в «Русловом процессе», постепенное сужение полосы перемещения русла в пределах дна долины может быть объяснено и другими факторами. Одним из основных факторов этого явления могут быть вековые изменения твердого и жидкого стока.
Дэвис в 1909 году объяснял сокращение полосы меандрирования уменьшением стока в связи с окончанием таяния материковых ледников. Одновременно с Девисом к аналогичным выводам пришел А. С. Козменко, который считал, что современная гидрографическая сеть Центра России создана потоками, значительно более мощными, чем современные. По Козменко [8], процесс формирования гидрографической сети и склонов имел место в какой то предшествующий период, и этот процесс совершенно не сравним с каким – либо даже самым интенсивным современным размывом, проявляющимся при том в виде изолированных размывов в берегах и днищах уже существующей гидрографической сети. Непосредственный же размыв древнего днища бывает или весьма слабым, или совершенно отсутствует, что объясняется переуглублением этого дна стекавшими по нему водами после третичной эпохи, и так как эти послетретичные воды были более значительной силы и массы, то современные воды при создавшейся пологости дна могут направлять свою энергию лишь на боковой подмыв древнего донного русла.
Разделяя вышеприведенные взгляды Дэвиса и А. С. Козменко, а также ряда зарубежных исследователей, авторы «Руслового процесса» делают следующие выводы: «Таким образом, в соответствии со взглядами А.С. Козменко [7], все звенья современной гидрографической сети — от ложбин, лощин и суходолов до речных долин – были созданы потоками, значительно большими, чем современные и, следовательно, являются унаследованными последними. К таким же выводам относительно сроков формирования современной гидрографической сети, приходит и Е.В. Шанцер на основе исследований аллювия» [14], с. 66.
А к чему же, вспомним, приходит Е. В. Шанцер, крупнейший знаток аллювия: «Талые воды материковых четвертичных ледников были главными источниками питания рек, отложившими песчаные толщи древнего аллювия. Если вспомнить, что площадь четвертичного материкового оледенения достигала минимум 6,5 млн. км 2 , то станет ясным, какое огромное количество талых вод поставлял он в реки и как многоводны они должны были быть. У былых ледниковых рек Русской равнины паводковое состояние было, по существу говоря, нормальным для всего периода от вскрытия до ледостава, когда река вообще только в состоянии только производить работу по перестройке русла. Поэтому руслообразующие расходы должны были очень близкими к максимальным. Очевидно, и русла должны были иметь такие площади поперечного сечения, что обычный паводок целиком вмещался в них» [14], с.182, 183, 187.
В «Русловом процессе» вышеприведенные мысли Е. В. Шанцера экстраполируются далее следующим образом: «В дальнейшем сформировавшиеся толщи аллювия начали разрабатываться потоками, близкими по своим гидрологическим характеристикам к современным, и постепенно сформировались поймы. Таким путем поймы современных рек сформировались в голоценовом (послеледниковом) периоде и имеют возраст 8-10 тыс. лет, а большинство средних и крупных рек имеют долины, унаследованные от прежней деятельности других, более многоводных потоков. Такая схема развития достаточно хорошо объясняет «загадку И. С. Щукина о причинах сужения дна долины по мере ее разработки потоком—первоначально долина была выработана крупным потоком, а в последующем разрабатывалась менее мощным» [14], с.67.
Добавим, А. С. Козменко считает, что бровки склонов большинства речных долин в послеледниковый период почти не изменили своего положения, то есть долины с того времени не расширились сколько-нибудь значительно. Об устойчивости коренных склонов говорит и Н.И. Маккавеев: «Многочисленные находки культурных слоев эпохи палеолита ( По Громову В.И.,1948) свидетельствуют о том, что со второй половины ледникового периода очертания коренных берегов больших и даже многих средних равнинных рек существенно не изменились. На некоторых участках рек (например, средний Днепр) стоянки обнаружены на обоих берегах, что является уже бесспорным доказательством стабильности основных очертаний долин» [9], с.179. И далее, что тоже самое: «Большинство верхнепалеолитических памятников открытого типа приурочено к отложениям низких надпойменных террас рек и балок. Пещерные же местоположения часто находятся в пещерах низкого яруса, мало возвышающихся над днищами современных долин. Анализ геолого-геоморфологических особенностей залегания верхнепалеолитических стоянок свидетельствует о том, что рельеф того времени мало чем отличался от современного. В ряде районов даже небольшие балки были уже сформированы» [10], с.395. Интересно, что сам Е. В. Шанцер отрицает толкование причин сужения долин книзу убывающей водностью и объясняет большую ширину долин результатом проявления боковой эрозии. «Боковой подмыв, как бы медленно он не протекал, за длительные промежутки времени приводит к впечатляющим результатам. Если в распоряжении реки было достаточно много времени, то даже при медленном и постепенном подмыве склонов очень глубокой долины, она успевает выработать широкое дно». Наличие же палеолитических стоянок на склонах долин, особенно когда эти стоянки на обоих склонах (что должно быть доказательством устойчивости склонов), Е. В. Шанцер объясняет тем, что на одном из склонов стоянки располагаются, вероятнее всего, не на террасе главной реки, а на террасе ее протоков, «…что в корне меняет дело» - из писем Евгения Виргильевича автору этих строк. Т. о., можно сказать. что вопрос о том, как последовательно шло формирование поперечного профиля долины реки при образовании нескольких террас, остается неясным Здесь возможно рассмотреть несколько вариантов:
1. Последовательное чередование глубинной и боковой эрозии русла, при котором русло в плане постоянно (для упрощения схемы) смещается только в одну сторону. Причем, необходимо именно чередование глубинной и боковой эрозии русла, поскольку как говорит А.В Поздняков (1988), при врезании реки и одновременном боковом смещении формируется наклонная к руслу эрозионно-аккумулятивная поверхность без террас. Образование террас он связывает с прерывистым горизонтальным смещением реки, количество террас при этом соответствует числу остановок бокового смещения; тектонические движения, не сопровождаемые боковым смещением реки, не приводят к формированию террас.
2. Образование террас происходит в результате неоднократной смены этапов врезания и аккумуляции реки, т.е. в результате вреза в ранее накопленную толщу аллювия (и других генетических типов отложений) по формуле: терраса = аккумуляция + врез. Причем, здесь может участие и боковой эрозии. Так, Б.В. Мизеров (1988) говорит, что в некоторый этап происходили накопление сложнопостроенной толщи осадков, формирование озерно-аллювиальных равнин, врез рек и образование 111 и 1V надпойменных террас. Затем накапливались отложения 1 и 11 террас, причем, отмечается усиление глубинной эрозии и ослабление боковой (1 и 11 террасы значительно уже 111 и 1V).
3. Самая же простая схема образования террас—последовательное уменьшение водности реки и соответственно последующий врез русла в более узкой полосе дна долины.
Строению, возрасту отложений, порядковым номерам, морфометрии, рельефу террас посвящено огромное количество работ. Происхождение же террас, в частности, механизм превращения поймы в надпойменную террасу затрагивается или в общих чертах, или вообще не рассматривается. Поэтому следует считать беспрецедентным заявление Г.В. Обедиентовой:
«Происхождение речных террас — основная проблема геоморфологии… Без решения вопроса о происхождении террас счет их не имеет смысла» [11], с. 156.
Ведущий фактор эрозионно-аккумулятивной деятельности реки: тектоника или климат? Например, Н. И. Маккавеев о причинах образования террас на Русской равнине говорит: «Анализ особенностей строения террас не подтверждает, что данная территория испытала ряд чередующихся поднятий и опусканий» [ 9 ], с.220. Вместе с тем, о механизме образования террас Н.И. говорит только следующее: «На участках озеровидных расширений поймы врезание долины происходит таким образом, что амплитуда боковых блужданий русла в пределах расширения несколько убывает по мере углубления долин» там же, с.285. Примерно такими же видит условия образования террас В.И. Кленов (1989): Образование в днище долины участков расширений и сужений и смена их на конкретном участке расширения днища его сужением есть одним из главных механизмов формирования речных террас.
Развитие речных долин в условиях единого восходящего движения территории рассматривают О.А. Борсук, Р.С. Чалов [1]. Происходящее в течение геологического времени врезание рек и, соответственно, углубление речных долин, характеризуется общим замедлением темпов развития речной эрозии (глубинной и боковой) . И данное замедление приводит к уменьшению расстояния по вертикали между образующимися в ходе врезания террасами. Одновременно, увеличение общей глубины вреза вызывает и увеличение поступления в русло твердого материала, что обусловливает уменьшение размаха блужданий русла в горизонтальной плоскости. Таким образом, ширина дна речной долины при прочих равных условиях по мере углубления русла уменьшается.
В связи с данными противоречиями и неопределенностями, наиболее интересной представляется точка зрения на формирование поперечного профиля речной долины в результате циклического развития в результате проявления тектонического и климатического факторов. Последовательно развивает идеи чередования этапов эрозии и аккумуляции, в частности, Ю. М. Васильев [2, 3, 4]. В перигляциальных условиях четвертичного времени в глубоко врезанных в предшествующий этап долинах, происходила усиленная аккумуляция, когда разветвленные на рукава русла поднимались на более высокий гипсометрический уровень, расширялась зона аккумуляции. Одновременно шло отступание коренных склонов долин. В результате образовывались грандиозные по ширине днища долин. При новом этапе глубинной эрозии реки врезались в гораздо более узкой полосе днищ долин, образуя в стороне террасы. Таким образом, цикличность развития речных долин с образованием террас, представляет собой неоднократную смену глубинного врезания русла его аккумуляцией.
История развития долин с образованием террас отчетливо представлена А.А. Величко [5] на основании строения долины р. Десны. В нижнечетвертичное время рекой была выработана долина глубиной на
15-18 м ниже современного меженного уреза и шириной по днищу 1,5-2 км. Затем в днепровско-валдайское время долина была заполнена до уровня на 10-15 м выше современного уреза толщей аллювия, представленного промытыми песками серого и серо-зеленого цвета с галькой осадочных и кристаллических пород. При новом этапе вреза русла в этом аллювии было выработано новое углубление, при этом глубинный врез русла не достиг глубины предшествующего вреза: толща аллювия мощностью в 13-15 м сохранилась на дне долины. Во время валдайского оледенения территория испытала влияние перигляциальных условий; поверх данных отложений накапливались однородные серо-желтые песчано-глинистые образования, происходило постепенное повышение русла реки до уровня, соответствующего 11 надпойменной террасы, имеющей высоту 20-22 м. Во вторую половину валдайского времени вновь последовал врез реки, а затем и аккумуляция отложений 1 надпойменной террасы (высотой 10-12 м), аналогичных отложениям 11 террасы. Обе террасы врезаны в более древний аллювий, в него же врезана и современная пойма.
Современному руслу Десны свойственно развитое меандрирование, пойма имеет соответствующее строение и рельеф. Вместе с тем, долине присуща ярко выраженная асимметрия: правый склон крутой, а 1 и 11 надпойменные террасы широкими полосами протягиваются вдоль левобережья. Можно полагать, что меандрирующее русло не могло обусловить данную асимметрию долины на значительном ее протяжении. Это могло быть лишь результатом общего смещения русла в западном направлении, например, под действием сил Кориолиса. Террасы Десны сложены однородными супесями и песками; в разрезах террас трудно выделить горизонты пойменной и русловой фаций, кроме того, на поверхности террас отсутствуют следы деятельности русла. Следовательно, террасы обязаны своим происхождением аккумуляции рекой отложений в перигляциальных условиях с последующим врезом в более узкой полосе.
В настоящее время в литературе укрепляется мнение, что ведущим фактором эрозионно-аккумулятивной деятельности рек является климат—климатические ритмы, которое, в частности, развивают М.П. Гричук,[ 6 ] и Г.А. Постоленко [13]. Кроме того, Г.А. Постоленко говорит, что степень разработанности геоморфологических критериев остается довольно слабой. Считается, что чем ниже расположена терраса, тем моложе ее аллювий. В тоже время, для многих регионов флювиальный тип осадконакопления является ведущим, и на изучении именно этого генетического комплекса осадков построены в основном стратиграфические схемы четвертичных отложений. Террасы используются как маркеры при корреляции разрезов. Вместе с тем, в террасовой лестнице морфологически не представлены некоторые эрозионные циклы, аллювий которых находится в погребенном состоянии. Использование представлений о непрерывной последовательности террас привело к наличию большого количества невалидных стратиграфических подразделений. В более поздней работе c соавторами [8] аллювию террас присвоен более высокий ранг — ранг стратиграфических реперов.
Как известно, в формировании террас существенную роль играют тектонический и климатический факторы, но оценки характера и силы влияния этих факторов понимаются различными авторами порой прямо противоположно. Одни полагают, что периоды аккумуляции совпадают с оледенениями, когда и образовались террасовые уступы. Другие авторы считают - врезание русла происходит в периоды нарастания влажности из-за увеличения массы и скорости потока. Существует и точка зрения, целиком объясняющая формирование террас результатом проявления тектоники. Г.В. Обедиентова [11,12], например, ведущую роль в формировании речных долин отдает тектоническому фактору, представив данный взгляд как учение об эрозионных циклах., и далее: «После блестящих работ Г.И. Горецкого
(имеются в виду работы Г.И. Горецкого по бассейнам Волги и Днепра 1966 и 1970 годов – П.А.) не остается места для существования «климатической» ритмичности эрозионного процесса. И тем более не может быть принято представление о двухярусном строении террасовых толщ, соответствующих по времени образования холодным и теплым эпохам» [11], с. 97.
Условия образования террас на Русской равнине в долинах даже соседних регионов могут существенно различаться. Например, долины рек Среднерусской возвышенности—с врезанными излучинами, с попеременной асимметрией. В каждой излучине русло смещается в сторону коренного склона долины, образуя на противоположной стороне разобщенные по простиранию долины участки террас, обычно первой и второй надпойменных. В виду устойчивости коренных пород—девонских известняков боковой эрозии, террасы имеют незначительную ширину. Формула: терраса = аккумуляция + врез проявляется слабо. Также в долинах здесь активно развиваются процессы склоновой денудации, что приводит к нивелированию и маскировке террас. Поэтому в таких геоморфологических условиях использование террас в стратиграфических условиях весьма затруднено.
Заключение. Цикличность развития речных долин с образованием террас, вызванная сложным сочетанием тектонического и климатического факторов, представляет собой неоднократную смену глубинного врезания русел их аккумуляцией.
ЛИТЕРАТУРА
1. Борсук О.А., Чалов Р.С. О механизме формирования речных террас. Продольный профиль рек и их террасы. МФГО СССР, М.1978.
2. Васильев Ю.М. Формирование антропогеновых отложений ледниковой и внеледниковой зон. Изд-во «Наука» . М. 1969.
3. Васильев Ю.М. Отложения перигляциальной зоны Восточной Европы. Изд-во «Наука». М. 1980.
4. Васильев Ю.М. Отложения различных природных зон и их соотношение. Проблемы геологии и истории четвертичного периода (антропогена) . Изд-во «Наука», М, 1982.
5. Величко А.А. Геологический возраст верхнего палеолита центральных районов Русской равнины. Изд-во АН СССР, М. 1961.
6. Гричук М.П. О ритмах накопления аллювия в долинах рек и ритмах изменений климата в плейстоцене и голоцене. Продольный профиль рек и их террасы. МФГО СССР. М. 1978.
7. Козменко А.С. Основы противоэрозионной мелиорации. Сельхозгиз. М. 1954.
8. Макарова И.В. Постоленко Г.А., Макаров В.И . Аллювиальные комплексы речных террас как стратиграфические репера четвертичных отложений. Материалы V1 Всероссийского совещания по изучению четвертичного периода. Новосибирск. Изд-во СО РАН, 2009. с.388-391.
9. Маккавеев Н.И. Русло реки и эрозия в ее бассейне. Изд-во АН СССР, М, 1955.
10. Марков К. К. и др. Четвертичный период. Т. 11. Изд-во МГУ. 1965
11. Обедиентова Г.В. Формирование речных систем Русской равнины. М. «Недра».1975.
12. Обедиентова Г.В. Эрозионные циклы и формирование долины Волги. Изд-во «Наука». 1977.
13. Постоленко Г.А. Геоморфологические критерии стратиграфического расчленения четвертичных отложений и некоторые проблемы россыпеобразования. Стратиграфия и корреляция четвертичных отложений Азии и Тихоокеанского региона: Междунар. симп., Находка, 9-16 окт. 1988. М. 1991.
14. Русловой процесс под ред. Н.Е. Кондратьева. Гидрометеоиздат. Л. 1959.
15. Шанцер Е.В. Аллювий равнинных рек умеренного пояса и его значение для познания закономерностей строения и формирования аллювиальных свит. Тр. ин-та геол. наук, вып. 135, геол. сер. № 55, М. 1951.
16. Щукин И.С. Общая морфология суши. Т. 1. М-Л. 1934.