[Главная]

Четвертичный период на юге России

Природа, явления, обитатели

В этом очерке я попробую дать краткую характеристику процессов, происходивших в четвертичном периоде на территории юга России. Даже люди, интересующиеся природой, иногда имеют слабое представление о событиях, происходивших тогда. Большинство доступной литературы либо предназначено и понятно только специалистам, либо уходит в другую крайность со степенью подробности изложения «был ледник – бродили мамонты – на них охотились первобытные люди в шкурах»... Вот между этими полярными тенденциями мы и постараемся пройти. С одной стороны, базируясь на научные данные (несмотря на дискуссионность многих вопросов), с другой – стараясь не делать изложение скучным. А четвертичная природа и геология этого более чем заслуживают.

Во-первых, почему «четвертичный», откуда такое название? Все просто – когда ученые-геологи начинали исследовать отложения, то выделили первичные, вторичные, затем третичные и наконец четвертичные. Термины «третичные», «третичный период» из употребления практически вышли. Теперь вместо «третичного периода» используют разделение на «палеоген» и «неоген». Ну а термин «четвертичный период» используется широко. Он же известен как антропоген (название связано с появлением человека), он же квартер.

Это самый близкий к нам отрезок геологического времени. Время, когда природа одновременно и близка к нашей – и разительно отличается, являясь ареной чрезвычайно драматических событий. Время, когда над территорией, например, сегодняшней Москвы всей чудовищной массой давит вниз белый сверкающий на солнце ледяной щит – покровное оледенение, сходное с сегодняшним антарктическим. Ледник накрывает собой значительную часть территории европейской части страны. Поверхность его представляет собой ледяную пустыню. Время, когда массы движущегося льда переносят миллионы тонн грунта и внутри себя, и двигая грунт перед собой, как отвалом бульдозера. А речные долины заполняются мутными потоками воды из таявших ледников.

Основные крупные элементы рельефа Юга России к этому времени уже сложились. Существовали все известные возвышенности, низменности, моря. Текли в общем-то те же крупные реки, что и сейчас (хотя верховья их в дальнейшем, на протяжении четвертичного периода, зачастую подвергались существенным изменениям). Существовал Кавказ, уже прошедший определеный путь развития, и рельеф его был уже весьма зрелым – обширные долины с ровными днищами, выровненные поверхности.

Тектонические процессы четвертичного периода оказали самое значительное влияние именно на Кавказ. Остальная интересующая нас территория испытывала намного меньшие колебания - поднятия и опускания без смятия в складки.

Длительность четвертичного периода составляет 1,6 - 1,8 миллиона лет, и начало его соответствует первому крупному похолоданию, когда в средиземноморском бассейне появляются арктические виды моллюсков и фораминифер.

Самым древним разделом четвертичной системы является эоплейстоцен, с 1,6 до 0,8 миллионов лет назад. На юге России тогда господствовали ландшафты саванного типа. Но изменения в климате уже появились и накапливались, чтобы дать в последующем ошеломительный эффект.

Ярко выраженные похолодания, сопровождавшиеся обширными материковыми оледененими, происходили во время следующего отрезка времени четвертичного периода – плейстоцена или, как его иногда называют, неоплейстоцена (деление плейстоцена на эоплейстоцен и неоплейстоцен является более современным). Неоплейстоцен начался 800 тысяч лет назад. Материковые оледенения представляют собой характернейшие процессы в природе четвертичного периода. Механизм продвижения льда таков. Лёд под действием больших и длительных по времени нагрузок обладает свойством текучести. Ледяная шапка в центре оледенения, нарастая от снегопадов, давит на окружающую массу льда, вынуждая лёд расползаться. А из областей, окружающих центр оледенения, происходит так называемая экзарация, то есть выпахивание – явление, обусловленное эродирующей деятельности ледников. Она появляется благодаря давлению люда, его движению, и воздействию на подстилающие породы (ложе ледника) включенных, вмерзших в лед снизу валунов, обломков, гравия и песка.

Наконец, следующий раздел четвертичного периода, голоцен, наступивший 10 тысяч лет назад, длится и до настоящего времени.

Большая часть территории Юга России не покрывалась расползавшимися из Скандинавии и Полярного Урала ледниками, однако оледенения оказывали огромное влияние на природу. Влияние проявлялось и в изменении климата и живой природы соответственно, и изменении течения рек и образовании речных террас, и в наступлении и отступлении морей.

К 70-м годам двадцатого века трудами исследователей картина оледенений Европейской части России сложилась в ту, что мы видим на рисунке 1. Выделяли 4-5 крупных оледенений. Рисунок этот и сейчас приводится в различной литературе.

Рис.1. «Классические» границы распространения древних покровных оледенений на территории Восточно-Европейской платформы: Ок - окского, Д - днепровского, М - московского, К - калининского, Ост - осташковского.

В последующие годы на основе более углубленного анализа всех имеющихся данных учеными была выработана новая схема оледенений, по видимому, более отвечающая реальному положению дел. Трудности с интерпретацией данных связаны с мозаичностью строения ледниковых отложений, сложностью и неоднородностью их состава, а также широким распространением так называемых гляциотектонических нарушений и гляциоэрозионных явлений. Представьте действие бульдозера и представьте, во что превращается сдвинутый им несколько раз грунт... Вот такую же мешанину иногда представляют собой ледниковые отложения. Тем более впечатляет проделанная учеными работа. Современные представления о плейстоценовых оледенениях, их границах и последовательности приведены на рис. 2.

Итак, самым древним покровным оледенением, охватывающем европейскую часть России, сейчас считается сетуньское. Оно датируется временем около 850 тысяч лет назад. Межледниковье (в межледниковья ледники исчезают или уменьшаются в площади), наступившее после сетуньского оледенения, называют акуловским.

За ним последовало так называемое донское оледенение. Оно было максимальным по площади и имело две стадии (липецкая и донская). Возраст его оценивается приблизительно интервалом 670 - 620 тысяч лет назад. Неспешно, метр за метром, где-то сглаживая поверхность, где-то наоборот, принося массы грунта, песка и обломков, ледник заполнил Окско-донскую низменность между Среднерусской и Приволжской возвышенностями. Ледник продвинулся до устья Медведицы, притока Дона. К этому времени основное течение вод тогдашнего Дона шло по маршруту «река Становая Ряса - река Воронеж - отрезок сегодняшнего Дона - обход с севера Калачской возвышенности - река Хопер» - и дальше, южнее, совпадал с сегодняшним направлением. После стаивания ледника долина Дона выше Медведицы постепенно приняла очертания, близкие к современным; только Калачская возвышенность оставалась не полностью отрезанной Доном до окончания московского оледенения.

Как раз при таянии донского ледника вблизи него образовалось зандровое поле - Арчединские пески. Зандры образуются при выносе из толщ тающего ледника обломочного материала (песка). Зандровое поле - это ложбины стока, их своеобразный рельеф образуется чередованием ложбин с широкими днищами и крутыми склонами. Они создаются постоянно меняющими свои русла ручьями и речками при таянии тела ледника.

Западнее донской ледник доходил до Львова и в долине Днепра до Канева.

Беловежское межледниковье, начавшееся после исчезновения донского ледника, отделяло донское и окское оледенения.

Последующее крупное оледенение (окское или березинское) произошло 470 - 420 тысяч лет назад. Граница ледника проходила по линии Ярославль-северное Подмосковье-Рославль, возможно, ледник доходил до Оки у Коломны и Серпухова.

За окским оледенением последовало лихвинское межледниковье. Теплое и влажное время способствовало широкому распространению к северу пихтово-грабовых лесов с участием бука, тсуги.

По окончанию лихвинского межледниковья наступила ледниковая эпоха, которую называют сейчас и днепровской, и московской. Это было сложное и многостадийное оледенение, возможно с днепровским и московским эпизодами, разделенными одинцовским межледниковьем. Начало этого века относят к 280-210 тысяч лет назад. Фаза московского оледенения, возможно, отвечает периоду 155-140 тысяч лет назад.

На этот раз ледник максимально продвинулся в основном по долине Днепра, до современного Днепропетровска. Оттуда граница уходила на Севск-Калугу-Москву-Галич.

Сброс вод от его ледников в долину Дона, видимо, происходил, хотя граница льда лежала довольно далеко к северу, в Московской области. Когда оно закончилось, Дон за счет врезания своей долины окончательно отрезал Калачскую возвышенность.

Микулинское межледниковье 140-100 тысяч лет назад, отделяет московское оледенение от нижневалдайского (калининского). Возраст нижневалдайского предполагают в 75 тысяч лет назад, после чего наступило молого-шекснинское межледниковье, 50-30 тысяч лет назад. Следующее оледенение, верхневалдайское или осташковское, было 30-20 тысяч лет назад, после чего ледник стремительно отступил. Между прочим, именно в то время на Русской равнине и существовала историко-культурная общность охотников на мамонтов, которая оставила стоянки Костёнки, Сунгирь, Зарайск и другие. Однако большую часть ранней поры верхнего палеолита (45-20 тысяч лет назад) люди, живущие на Среднерусской равнине, охотились в основном на диких лошадей.

Рис.2. Предполагаемые границы ледниковых щитов плейстоцена в Западной Евразии( по В.А. Зубакову): 1- сетуньское оледенение; 2 - липецкое; 3 - донское; 4 - окское; 5 - днепровское (московское); 6 - калининское; 7 - ермаковское; 8 - валдайское; 9- поздний дриас.

Ледники оказывали существенное влияние как на территории, до которых они доходили, так и на те, над которыми ледяного щита (а толщина его достигала 1,5-2 км, 500-700 метров у краев) не было.

При отступлении ледники оставляли огромные пространства, заполненные глинистой с валунами, обломками, и песком массой – мореной. Эту массу ледники растаскивали от центров своего распространения и вообще с тех мест, над которыми двигались. Глинистую массу высушивали, подхватывали и разносили теплые ветры, дующие вниз с ледников (воздух сжимался и поэтому подогревался) – так называемые фёны Тутковского. В дальнейшем эта пылевидная масса оседала на огромных пространствах юга России в виде лёсса. Толща лёсса местами достигает десятков метров (до 50-60, самые большие отложения лёсса находятся на Ергенинской возвышенности). Часть лёсса образовывалась из выветренного материала пустынь Средней Азии.

Лёсс является основой, подложкой, для образования почв, в том числе наиболее плодородных степных чернозёмов.

С изменением климата в широких пределах, как это было в плейстоцене, связано образование речных террас, являющихся характерной особенностью рельефа речных долин.

Формирование цикловой (то есть характерной для всей реки; такая терраса образуется в климатическом цикле, отсюда название) террасы включает следующие стадии: врезание, расширение долины, аккумуляция, динамическое равновесие.

Врезание происходило в периоды межледниковий, что связано с увеличением водности реки (видимо, выпадает больше дождей). Река не аккумулирует, а только переносит обломочный материал. В конце стадии, когда сила потока падает и врезание ослабевает, часть несомого материала осаждается на дно, заполняя тальвег (тальвег - самая глубокая линия русла). Этот осевший материал называется «инстративный аллювий».

Следующая стадия жизни реки – стадия расширения долины, когда энергии потока недостаточно для врезания, но достаточно для переноса обломочного материала. Русло меандрирует, река расширяет свою долину. Плоское дно долины выстилается субстративным, или подстилающим аллювием – базальным горизонтом. У равнинных рек он представлен песчано-гравийным или галечно-гравийным материалом.

Схема развития эрозионно-аккумулятивного цикла и стадии формирования долины (по Н.В. Макаровой, Т.В. Сухановой). I - врезания, II - расширения долины, III - аккумуляции, IV - динамического равновесия (завершающая); 1-5  - аллювий, 6- покровные отложения, 7 - коренные породы, 8- контуры первоначального вреза.

Стадия аккумуляции наступает, когда энергия потока не обеспечивает транзитный перенос обломочного материала, и избыток его осаждается. Это происходило в конце ледниковых эпох при таянии больших масс льда и снега на склонах и при тянии самого ледника с поступлением огромного количества обломочного материала. Река поднимает поверхность долины. В эту стадию образовывались (точнее, начали образовываться), например, Цимлянское пески. Потоки воды таявшего донского ледника выносили на террасу песок.

В стадию динамического равновесия, когда уменьшается водность или поступает мало обломочного материала, аккумуляция прекращается, но для эрозии энергии потока недостаточно. В эту стадию формируется пойма.

В наступающее опять межледниковье, с увеличением водности, река опять начинает врезаться, углублять русло, и все стадии повторяются вновь. Врезанию рек в межледниковья способствует также восстановление растительного покрова на склонах. Растительный покров резко сокращает сток наносов и смыв почв со склонов.

Число террас рек во внеледниковой зоне примерно одинаково – 5-6. У Волги в среднем и нижнем течении всего 3-4 террасы, что связано с низким уровнем Каспийского моря (являющегося базисом эрозии) в раннем и начале среднего плейстоцена. Река тогда врезалась на значительную глубину (этот венедский аллювий располагается на глубине 70 метров под уровнем реки), и  в дальнейшем эти террасы были перекрыты сверху более молодыми отложениями Каспия.

Вообще же Волга за четвертичный период сместилась вправо (на запад) под действием сил Кориолиса на 80 километров.

Каспийское море-озеро в начале четвертичного периода (с 1,7 до 1 миллионов лет назад) было обширным апшеронским бассейном. Воды его доходили до г. Камышина на Волге и до Уральска по реке Урал. По широкому проливу оно соединялось с Аралом. Мощность апшеронских отложений лежит в диапазоне от 100-150 метров до 1000-1500 метров.

Границы распространения морских трансгрессий в Прикаспийской впадине: 1 - новокаспийской; 2 - позднехвалынской; 3 - раннехвалынской (максимальной); 4 - позднехазарской; 5 - раннехазарской

Около 1 млн. лет назад назад Каспий превращается в регрессивный тюркянский водоем (с уровнем -27 м) и в таком виде существует 100 тысяч лет.

В интервале 600-500 – 400-350 тысяч лет назад воды бакинской трансгрессии превышают (в своем максимуме) современный на 5-10 метров, вновь доходя до Камышина и Уральска. По Манычу бакинский бассейн соединялся с Черным морем. Во время последующего окского оледенения уровень моря упал на 30-50 метров ниже современного – это была венедская регрессия.

В среднем плейстоцене, в промежутке где-то 300-200 тысяч лет назад на месте Каспия существет раннехазарское море, размерами немногим уступавшее бакинскому (соответственно, также с наличием Манычского пролива). Уровень моря в эту эпоху постепенно понижался.

В интервале 120-80 тысяч лет назад была позднехазарская трансгрессия, с небольшим повышением уровня.

40-15 тысяч лет назад (ранее приводились и значения 70-50 тысяч лет назад) наступает самая значительная трансгрессия – раннехвалынская, с подъемом уровня воды как минимум на 70 метров выше современного. Интересно отметить, что хвалынские трансгрессии происходили в периоды наступления ледников (калининского и осташковского, включаемых в состав валдайского) и сильного похолодания климата. Предыдущие трансгрессии имели место в межледниковья. А оледенения понижали уровень(окское, вызвавшее венедскую регрессию, днепровское и московское, слегка прерывавшие раннеехазарскую трансгрессию). Таким образом, ученые констатируют, что простые схемы корреляции оледенений и уровня Каспийского и Черного морей не работают. Ни, как предполагали первоначально, «тают ледники – повышается уровень Каспия», ни «наступает холод – уменьшается испаряемость – опять-таки растет уровень». В то время как Мировой океан довольно четко понижался (на величину порядка ста метров) в периоды оледенений (в ледяных щитах связывалось огромное количество воды), особенности замкнутого Каспийского и терявшего связь с Мировым океаном Черного значительно усложняют поведение уровня этих морей…

Позже, около 7-9 тысяч лет назад, происходила значительно менее крупная позднехвалынская трансгрессия – уже без образования Манычского пролива. Её сменила мангышлакская регресия с последующей новокаспийской трансгрессией (до -20 метров абсолютной высоты, 6-4 тысячи лет назад).

Черное море начинает свой путь в четвертичном периоде в виде гурийского водоема (1,7 – 1 млн. лет назад), по-видимому, изолированного от остальных бассейнов. Уровень его был на 10 метров ниже современного. В период 700-400 тысяч лет назад в Черноморском бассене происходит чаудинская трансгрессия (достигла максимума с превышением над современным уровнем 2-5 метров 500-400 тысяч лет назад; возможно, тогда происходит сброс вод в Средиземноморский водоем через Босфор).

В начале среднего плейстоцена, 350-300 тысяч лет назад на месте Черного моря располагается древнеэвксинский водоем. От предшествующего чаудинского он отделен глубокой венедской регрессией с падением уровня моря на 30-50 метров ниже современного.

В начале позднего плейстоцена, 120-80 тысяч лет назад, происходит обширная раннекарангатская трансгрессия, уровень моря на 6-8 (иногда приводятся величины 20-25) метров выше современного. 50-30 тысяч лет назад - позднекарангатская трансгрессия. Дальше после некоторой регрессии наступает небольшая тарханкутская трансгрессия (40-15 тысяч лет назад) с уровнем на 20 метров ниже нынешнего.

В конце позднего плейстоцена, 15-10 тысяч лет назад падает уровень тарханкутского полуморского (связь его с Средиземным морем и Каспием прекращается) водоема. Минимальный уровень его ниже современного на 90-110 метров, и был достигнут в максимальную фазу последнего оледенения.  Азовское море высохло, превратилось в прибрежную равнину, по которой текли воды Дона, образуя устье в 50 километрах южнее Керченского пролива. Устья Днепра и Дуная располагались в 200 километрах от нынешнего положения.

В начале голоцена, то ли 12-15, то ли 7-8 тысяч лет назад произошел прорыв через Босфор средиземноморских вод. Эта фландрская трансгрессия привела Черное море в состояние, близкое к современному. Надо сказать, что повышение уровня Черного моря не приводило к существенным увеличениям площади моря (в отличие от Каспия) - вследствие высоких берегов.

В четвертичный период благодаря новым поднятиям Кавказских гор испытал резкое омоложение рельеф Большого Кавказа и Закавказского нагорья. Древние выровненные поверхности и днища широких долин были высоко приподняты и расчленены врезавшимися в них ущельями. Амплитуда четвертичного поднятия Кавказа во внутренней части Кавказа достигала 2500 метров. К периферии она уменьшалась, а предгорные и межгорные впадины испытывали погружение, которое компенсировалось аккумуляцией продуктов разрушения гор.

На Кавказе многократно возобновлялась вулканическая деятельность. Пепел, выброшенный вулканами, оседал в том числе на территории Русской равнины, и его слои обнаруживают сейчас. Предполагают, что последние извержения Эльбруса были, вероятно, менее 2 тысяч лет назад.

Рост Кавказских гор продолжается в настоящее время.

Чрезвычайно кратко о растительности можно сказать следующее.  В межледниковья расширялись площади лесной зоны, с растениями умеренного пояса и даже теплолюбивыми (граб, дуб, вяз, липа, бук, тис). Отсюда видна парадоксальность применявшегося наименования «Ледниковый период» – в отдельные эпохи было теплее, чем сейчас... Во времена оледенений вблизи ледников возникал уникальный, практически не существующий сейчас тип ландшафта – тундростепь с сочетнием лесных (сосна, лиственница, береза), тундровых (карликовые березы, полярные ивы) и степных (полынь, эфедра) видов, а также кустарниками в долинах рек.

Какие животные бродили по просторам Юга России тогда, на протяжении четвертичного периода? В то время, как растения в основном меняли ареалы обитания, расширяя и сжимая его в зависомости от климата, видовый состав животного мира изменялся.

Для эоплейстоцена характерны так называемые одесский и таманский комплексы животных. Это южные слоны, носороги, более холодолюбивые виды слонов, бизоны, волки, ну и из мелких – некорнезубые полевки. Жили тогда и в последующие времена пещерные и бурые медведи, лисицы, ослы, антилопы, дикие свиньи, суслики, хомячки, пеструшки, зайцы и другие знакомые нам животные. Можно представить себе стада бизонов и лошадей, пасущиеся в тогдашних степях. С ними соседствовали страусы.

Южный слон

Около 800 тысяч лет назад образуется тираспольский комплекс. Это древние слоны (слон Вюста), этрусский носорог, бизоны, лошади.

Сингильский комплекс существует в периоде 380-280 тысяч лет назад и представлен древним лесным слоном, носорогом Мерка, гигантским оленем.

Хазарский комплекс (280-225 тысяч лет назад). На открытых пространствах с резко континентальным климатом бродили  шерстистый носорог, верблюд Кноблоха, хазарская лошадь, длиннорогий бизон, сибирский носорог-эласмотерий, трогонтериевый слон (от него произошли мамонты).

Носорог-эласмотерий

Мамонтовый, или верхнепалеолитический комплекс, охватывает период от 225 до 10 тысяч лет назад Это мамонты, олени, лоси, овцебыки, зубры, лошади, шерстистые носороги, пещерные львы (сейчас чаще употребляется название «тигролев»). Арктические животные (песец, лемминг, овцебык) в это время проникают далеко на юг, и сосуществуют со степными (сайгак, суслик, байбак) и лесными (бобр).

Современный же фаунистический комплекс Евразии сложился в течение последних 10 тысяч лет. Он представляет собой обедненную и перераспределенную по новым ландшафтным зонам фауну плейстоцена.

Наконец, в четвертичном периоде на просторах юга России появляется человек. Первые выходы человека на Восточно-Европейскую равнину были редки, но следы их обнаружены, по современным данным, начиная с эоплейстоцена (который окончился, напомним, 800 тысяч лет назад). Когда вновь наступали холода, они уходили в горные районы Кавказа. Это были так называемые архантропы, люди ашельской культуры обработка камня. Они знали огонь, ручные рубила. Находки их орудий, кроме Кавказа, известны на Северском Донце и в районе северного побережья Азовского моря.

Примерно 100 тысяч лет назад мустьерский человек, он же неандерталец или палеоантроп (он сменил ашельскую культуру и вымер 35 тысяч лет назад), совершает рейды на север, до Десны (стоянка Хотылево).

Середина Валдайской ледниковой эпохи, начиная с 45 тысяч лет назад являлась фазой относительного потепления - средневалдайский или брянский интерстадиал. В первой его половине, 40-35 тысяч лет назад, возрастает роль древесной растительности. А криоаридные условия благоприятствовали развитию растительных сообществ, на которых паслись животные, на которых могли охотиться люди. Именно в это климатическое окно кроманьонец, а это уже современный человек, совершает рывок к северу Русской равнины. После этого, несмотря на кризисы (например, связанный с исчезновением мамонтовой фауны), человек Русскую равнину, в том числе ее юг, уже не покидал.

Использованная литература:

А.А. Чистяков, Н.В. Макарова, В.И. Макаров. Четвертичная геология. М. 2000.

А.А. Свиточ, А.О. Селиванов, Т.А. Янина. Новейшая история трех морей. Природа. №12. 1999.

Н.В. Макарова, Т.В. Суханова. Геоморфология. 2007.

Е.Н. Курочкин, А.Н. Сичкарь. Атлас динозавров и других ископаемых животных. М. 2003.

В.А. Зубаков. Глобальные климатические события плейстоцена. 1986 г.

И. А Стародубцева, А.Г. Сенников, И.Л. Сорока и др. Геологическая история Подмосковья в коллекциях естественнонаучных музеев Российской академии наук. М. 2008 г.

Рисунки из сети Internet.

Степной Следопыт

2009.