Статья: Региональные особенности литоландшафтогенеза Центрального Черноземья

Региональные особенности литоландшафтогенеза

Центрального Черноземья

В.Б. Михно, О.П. Быковская, А.С. Горбунов

Воронежский государственный университет

Аннотация

Литоландшафтогенез играет важную роль в формировании, трансформации и дифференциации ландшафтов. Несмотря на свою ландшафтообразующую значимость, этот процесс изучен недостаточно, что предопределило необходимость рассмотрения ландшафтообразующей роли литогенной основы Центрального Черноземья. В связи с этим авторами обосновано выделение карбонатного и силикатного типов литоландшафтогенеза, показана их специфика и пространственная дифференциация. Проведено картографирование основных морфологических типов литогенных ландшафтов. Установлены их площадные соотношения. Рассмотрена структурно-генетическая организация литогенной основы, выполнена классификация ее структурных элементов. Показаны некоторые особенности формирования региональных и типологических ландшафтных комплексов при различных физико-механических и химических свойствах горных пород. Подчеркнута ведущая роль литогенной основы в формировании ландшафтного разнообразия и поддержании оптимального ландшафтноэкологического состояния, что важно учитывать при решении задач, связанных с природопользованием в Центральном Черноземье.

Ключевые слова: ландшафтогенез, литоландшафтогенез, литогенная основа, литогенные ландшафты, классификация, дифференциация ландшафтов, Центральное Черноземье.

Abstract

Regional features of lithological genesis of landscapes of the Central Chernozems region

Vladimir B. Mihno, Ol'ga P. Bykovskaya, Anatoliy S. Gorbunov

Voronezh State University

The lithological genesis of landscapes plays an important role in the formation, transformation and differentiation of landscapes. The purpose of the study is to analyze the role of the lithogenic basis in formation of landscapes of the Central Chernozemic Region. The major factor in formation of the lithogenic basis is a process of lithogenesis. It's associated with marine transgressions, cover glaciations, river activity and physical and chemical weathering. The carbonate and silicate types of lithological genesis of landscapes is substantiated. Its specificity and spatial differentiation are shown. The main morphological types of landscapes with different lithogenic basis are mapped. The area of landscapes with clay-loamy, sandy, chalky, limestone and sandstone have been established. The dominant influence of the silicate type of lithological genesis of landscapes in the formation of the region's geosystems is shown (the proportion of landscapes with clay-loamy and sandy lithogenic base is 93.3 %). The structural genetic organization of the lithogenic basis of landscapes is considered, and the classification of its structural elements is created. The division, classes, types, orders, variants and species of lithogenic basis of landscapes are identified. Some features of the formation of regional and typological landscapes with various physical, mechanical and chemical properties of rocks are shown. The attention is focused on the major role of the lithogenic base in the formation of landscape diversity and the maintenance of the optimal landscape-ecological condition. This is important in solving problems to nature management in the Central Chernozemic Region.

Keywords: landscape genesis, lithological genesis of landscapes, lithogenic basis, lithogenic landscapes, classification, landscape differentiation, Central Chernozems Region.

картографирование литогенный ландшафт

Введение

Происхождение, развитие, структурно-динамическая организация и устойчивость ландшафтов Центрального Черноземья во многом зависят от литогенной основы, которую обычно понимают как комплекс геолого-геоморфологических особенностей территории, включая стратиграфию и литологию горных пород, древнюю и новейшую тектонику, современные тектонические движения, рельеф поверхности.

Ландшафтообразующая роль литогенной основы региона в зависимости от ее горных пород, положения в рельефе и соотношения с интеграциями основных источников развития современных ландшафтов изменяется в широких пределах - от ведущей до подчиненной. В том случае, когда литогенный фактор предопределяет происхождение и развитие ландшафтных комплексов, формируются своеобразные литогенные (петрогенные) ландшафты [Мильков, 1977].

Основным звеном этого процесса выступает литоландшафтогенез, созидательная роль которого тесно зависит от геолого-геоморфологических условий территории, литологических особенностей, физико-механических и химических свойств горных пород, образующих литогенную основу ландшафтов.

Анализ строения литогенной основы свидетельствует о ее достаточно сложной структурно-генетической организации. Свойственный ей карбонатный и силикатный ли- толандшафтогенез выступает важнейшим фактором формирования, дифференциации и разнообразия ландшафтных комплексов, оказывает мощное воздействие на ландшафтноэкологическую обстановку. Учет этого приобретает особую значимость в связи с необходимостью совершенствования системы природопользования, осуществления территориального планирования и оптимизации ландшафтов.

Установление структурно-генетической организации литогенной основы и ее ландшафтообразующей роли может представлять интерес с точки зрения физикогеографического районирования и ландшафтного картографирования, прогнозирования и управления развитием природной среды Центрального Черноземья.

Литоландшафтогенез играет важную роль в формировании, трансформации и дифференциации ландшафтов Центрального Черноземья. Несмотря на свою ландшафтообразующую значимость, этот процесс изучен недостаточно. В результате затруднено решение ряда задач, связанных прежде всего с совершенствованием системы природопользования и оптимизации ландшафтно-экологической обстановки региона. В связи с этим авторами поставлена цель проанализировать особенности литоланд- шафтогенеза в Центральном Черноземье.

Объекты и методы исследования

При осуществлении исследований литоландшафтогенез рассматривался как процесс, предопределяющий происхождение и развитие ландшафтных комплексов под воздействием литогенных факторов [Михно, 1999]. Вместе с тем учитывались наиболее устоявшиеся взгляды на ландшафтообразующую роль литогенной основы [Мильков, 1986; Солнцев, 2001], а также принимались во внимание данные, полученные в результате анализа литоландшафтогенеза ледниковых отложений и мело-мергельных горных пород [Быковская и др., 2015; Михно, Горбунов, 2019].

Получение необходимой информации о литологических особенностях, физикомеханических и химических свойствах горных пород, образующих литогенную основу ландшафтов, осуществлялись на основе полевых исследований с применением крупномасштабного ландшафтного картографирования, использования материалов геологогеоморфологических изысканий и ландшафтно-индикационных исследований.

В качестве базовой методологической основы был избран геосистемный подход со свойственными ему методами исследований - картографическим, системным, балансовым, моделирования и др. Особое значение придавалось установлению взаимодействия литогенного фактора на физико-географические процессы и компоненты ландшафтных комплексов, выявлению структурно-генетических элементов литогенной основы, определению их роли в формировании ландшафтов Центрального Черноземья.

Результаты и их обсуждение

Строение и ландшафтообразующая роль литогенной основы. Литогенная основа ландшафтов Центрального Черноземья включает верхнюю толщу горных пород - современную кору выветривания. Мощность ее варьирует в широких пределах: от нескольких сантиметров в местах обнажающихся плотных горных пород до 30-40 м на территории, перекрытой рыхлыми преимущественно песчано-глинистыми отложениями. Условно нижнюю границу современной коры выветривания (литогенной основы) совмещают с водоупорным горизонтом грунтовых вод. По существу литогенная основа - это зона наиболее активного гипергенеза. В условиях наземного варианта ландшафтной сферы она включает биопедогенный (биокосный), литогенный и литогидрогенный геогоризонты [Николаев, 2006].

Современная кора выветривания Центрального Черноземья неоднородна в литологическом отношении. Своим происхождением она обязана преимущественно литогенезу - совокупности природных процессов образования и последующих изменений осадочных горных пород. Связь литогенеза с физико-географической обстановкой на широком региональном фоне детально раскрыта в специальной литературе [Страхов, 1960]. Распространение осадочных горных пород, принимающих участие в строении и развитии ландшафтов Центрального Черноземья, связано с морскими трансгрессиями, покровными оледенениями, деятельностью рек, физическим и химическим выветриванием.

В строении фундамента ландшафтных комплексов региона принимают участие две основные группы осадочных горных пород: карбонатные и силикатные. Первые из них включают известняк, доломит, мел, мергель; вторые представлены глинами, суглинками, песками, песчаником и гранитом. Карбонатные и силикатные породы предопределили особенности строения и ландшафтообразующей роли литогенной основы, обусловили формирование и дифференциацию ландшафтов (рис., табл. 1.).

Ландшафтогенез карбонатной литогенной основы. Ландшафтогенез Центрального Черноземья тесно связан с широким распространением карбонатных горных пород, образующих литогенную основу значительной части данного региона. По своему литологическому составу карбонатные породы неоднородны. Доминируют известняки и меломергельные породы.

Литогенная основа ландшафтов Центрального Черноземья: 1 - водораздельные и склоновые ландшафты с глинисто-суглинистой литогенной основой; 2 - водораздельные, пойменные и надпойменно-террасовые ландшафты с песчаной и песчано-суглинистой литогенной основой; 3 - склоновые ландшафты с мело-мергельной литогенной основой; 4 - склоновые ландшафты с известняковой литогенной основой; 5 - водораздельные и склоновые ландшафты с песчаниковой литогенной основой; 6 - склоновые ландшафты с доломитовой литогенной основой; 7 - пойменные ландшафты с гранитной литогенной основой

Lithogenic basis of landscapes of the Central Chernozems Region: 1 - interfluve and slope landscapes with clay-loamy lithogenic basis; 2 - interfluve, floodplain and terrace landscapes with sandy and sandy-loamy lithogenic basis; 3 - slop landscapes with a cretaceous lithogenic basis; 4 - slope landscapes with limestone lithogenic basis; 5 - interfluve and slope landscapes with sandstone lithogenic basis; 6 - slope landscapes with dolomite lithogenic basis; 7 - floodplain landscapes with granite lithogenic basis.

Известняки в пределах Центрального Черноземья обнажаются или близко залегают от поверхности на территории Среднерусской возвышенности севернее линии Курска и Воронежа. Своим происхождением они обязаны существовавшему здесь в палеозое морскому режиму, отмиранию морских растений и животных. Обнажающиеся отложения верхнедевонского возраста представлены франским и фаменским ярусами, в структуре которых принимают участие слои известняков, отличающихся литологическим составом, характером структуры и текстуры. Общая мощность их возрастает от нескольких метров на юге до 80-100 м на севере региона. Химический состав пород близок к теоретическому составу кальцита (56 % CaO и 44 % CO2).

Таблица 1

Площади ландшафтов с различной литогенной основой

Table 1

Landscapes areas with different lithogenic basis

Мело-мергельные породы распространены в южной части Среднерусской возвышенности и на Калачской возвышенности - к югу от линии Курск - Воронеж - Лиски - Таловая. Обнажения мело-мергельных пород особенно часты по крутым побережьям Дона, Тихой Сосны, Потудани, Оскола, Сейма, Псёла, Северского Донца и других рек. Многочисленные меловые обнажения также приурочены к балкам, оврагам и карьерам. Общая площадь обнажающихся мело-мергельных пород в пределах Среднерусской и Калачской возвышенностях составляет около 1,5 млн га.

Происхождение мело-мергельных пород региона тесно связано с верхнемеловой трансгрессией. Карбонатные породы верхнемелового возраста приурочены к туронскому, коньякскому, сантонскому, кампанскому и маастрихскому ярусам Воронежской антекли- зы, образуя самостоятельный структурный этаж, мощность которого возрастает от нескольких метров у северной границы распространения мело-мергельных пород до 200250 м на юге Центрального Черноземья. Литология, стратиграфия, тектоника и особенности формирования меловых отложений региона нашли отражение в ряде работ [Савко и др., 2001; Дмитриев и др., 2004; Иванова, Савко, 2011].

Ландшафтообразующая роль карбонатной литогенной основы на территории рассматриваемого региона проявляется неодинаково и зависит прежде всего от физикомеханических и химических свойств ее горных пород, обуславливающих своеобразие энерго- и массообмена, лежащих в основе ландшафтогенеза. Карбонатные породы здесь обладают достаточно высокой интенсивностью ландшафтообразования. Об этом свидетельствует сильная подверженность их физической и химической денудации (эрозия, карст), изменяющей рельеф местности и трансформирующей ландшафты, а также усиливающей контрастность сред и процессы переноса вещества, в том числе типоморфного элемента кальция в виде СаСОз.

Интенсивная миграция и значительная аккумуляция кальция свойственна всем ландшафтным комплексам региона, имеющим карбонатную литогенную основу. Это позволяет отнести их к классу кальциевых ландшафтов [Перельман, 1975].

По соотношению химической и механической денудации, разнообразию и контрастности, устойчивости ландшафты, сформировавшиеся на известняках и меломергельных породах, отличаются, образуя два типа ландшафтов: известняково-карстовые и карстово-меловые [Известняковый..., 1978; Михно, 1990]. В целом кальцефитным ландшафтам Центрального Черноземья присущи ослабленное проявление зональных признаков, морфолого-генетическое разнообразие, повышенная динамичность, подверженность карстовой денудации.