Крупные речные долины. Палеореки

Во взглядах исследователей на развитие долинной сети Восточно-Европейской равнины существуют большие расхождения. По мнению одних ученых, долинные системы в новейший (неоген-четвертичный) этап развития рельефа коренным образом перестраивались (Мирчинк, 1933; Масляев, 1955; Квасов, 1963, и др.), а по мнению других, развивались в основном унаследованно, претерпевая лишь частичные перестройки.

Как было отмечено выше, морфоструктурный план Русской равнины на протяжении длительного геологического времени, включая новейший тектонический этап, развивался преимущественно унаследованно с господством прямых мегаморфоструктур. Это способствовало столь же унаследованному развитию систем основных рек, на что указывали Б. Л. Личков (1934, 1936), К. И. Геренчук (1960), Е. Ф. Станкевич (1962) и другие исследователи. Сказанное можно проиллюстрировать на примерах долин Волги, Дона, Днепра, основных рек Севера Русской равнины.

Бассейн Волги выше Горького почти полностью совпадает с площадью Московской синеклизы, а генеральное направление реки между Калининым и Рыбинском отчетливо контролируется осью этой структуры (Зеккель, 1948; Спиридонов, 1954, 1957). Нижнее течение Волги приурочено к осложненной глубинным Волгоградским разломом наиболее прогнутой части Прикаспийской впадины. Между Горьким и Саратовом река пересекает Волго-Камскую антеклизу, причем использует для этого поперечные структурные понижения, ослабленные разломами: Марийскую и Казанскую седловины, отделяющие Токмовский свод от Котельнического и Татарского сводов, Мелекесскую впадину, восточную переклиналь Жигулевско-Пугачевского свода, Узени-Иргизскую мульду.

В структурной характеристике Волги представляется немотиви­рованным ее резкий поворот на восток-юго-восток ниже Рыбинска, где ее бассейн отделен Северными Увалами от бассейнов Северной Двины и Мезени, расположенных на северном продолжении Московской синеклизы. По-видимому, водораздел по Северным Увалам возник в послемезозойское время как результат интенсивной эрозионной деятельности, подчиненной Прикаспийской впадине которая в мезо- и кайнозое испытывала значительные прогибания Как отмечает Г. В. Обедиентова, юго-восточное направление стока сложилось уже в позднем протерозое и в дальнейшем оно восстанавлива­лось и развивалось в эпохи континентального развития платформы в связи с усиленной тенденцией к прогибанию ее юго-восточной окраины. Столь же очевидна структурная обусловленность очертаний Камы и Оки.

Следы наиболее древнего речного рельефообразования в бассейне Волги из-за последующего размыва плохо сохранились. Наиболее полно и достоверно они установлены А.В. Востряковым, Г.И. Горецким,  А.Н. Мазаровичем, Г.В. Обедиентовой и другими только с плиоцена. В балаханское время (средний плиоцен) произошло прогибание Южнокаспийской котловины, вызвавшее резкое сокращение площади Каспийского водоема и падение его уровня на 500-600 м ниже уровня мирового океана (Милановский, 1963). Столь значительное понижение базиса эрозии вызвало интенсивную глубинную эрозию, в результате которой образовались глубокие, ныне погребенные долины Волги, Камы, Белой, Урала, Эмбы и их притоков (см рис.).

Основной тальвег погребенной долины протягивается вдоль Белой, нижней Камы и далее вдоль Волги на расстоянии до 100 км и более влево от русла названных рек. Лишь в районе Жигулевских ворот современный тальвег сближается с древним. Выше Казани погребенная долина прослеживается почти до Горького. Ее дно вскрыто на абсолютных отметках от плюс 17 у Балахны до минус 800 м у Астрахани (Обедиентова, 1956, и др.). Устье реки в балаханское время располагалось в районе Апшеронского полуострова, где накапливались дельтовые отложения продуктивной нефтеносной толщи (Батурин, 1937).

Погребенная долина выполнена кинельской свитой. Ее формиро­вание связано с деятельностью крупной реки, которую Г. И. Горецкий назвал Кинель-рекой. Свита состоит из переслаивающихся аллювиальных, озерно-аллювиальных, озерных и озерно-болотных отложений, общей мощностью до 300 м и более на юге Среднего Поволжья. Столь значительная мощность и состав осадков объясняются подпруживанием Кинель-реки наступающим акчагыльским морем, осадки которого почти повсеместно перекрывают кинельскую свиту.

Акчагыльская ингрессия распространялась на север до нижней Камы, глубоко проникая узкими заливами вверх по долинам Волги (до устья Ветлуги), нижней Вятки, Камы, предуральских отрез­ков Белой, Уфы, Урала и вдоль других более мелких долин, уже существовавших в доакчагыльское время.

В акчагыльское море впадали реки, в долинах которых сохранился плиоценовый аллювий, не перекрытый морскими осадками. Безусловно, существовала средняя Кама и ее приток Чусовая с акчагыльской надпойменной террасой, описанной Д. В. Борисевичем. Плиоценовая долина самой Волги прослежена до Горького Ее размеры были не так значительны, как ниже по течению. Это доказывается маломощностью верхнеплиоценового аллювия обнаруженного в окрестностях Йошкар-Олы, Чебоксар и в других пунктах. Существование плиоценовой Волги выше Горького еще не доказано Не исключено, что ее верхнее течение в плиоцене уже дренировало центральную часть Московской синеклизы.

После небольшой регрессии акчагыльского бассейна в конце позднего плиоцена наступила апшеронская трансгрессия, применительно к которой в границах ранее созданных долин формировалась слабо врезанная гидрографическая сеть. В это время можно более достоверно предполагать существование палеодолины верхней Волги, так как остатки сильно размытого ледниками апшеронского аллювия, по данным Г. В. Обедиентовой, сохранились в Кинешмском Заволжье, выше Калинина.

Погребенные долинные врезы (по Г. В. Обедиентовой с дополнениями): 1 — позднепалеозойские, 2 — раннемезозойские,  3 — среднемиоценовые, 4 — раннеплиоценовые. 5 — среднеплиоценовые,  6 — раннечетвертичные,  7 — водораздел (окско-донской) современный, 8 — водораздел раннеюрский, 9 — береговая линия в раннем плиоцене.

О раннечетвертичных долинах бассейна Волги можно судить по распространению пятой надпойменной террасы, а также впервые выделенной Г. И. Горецким (1964, 1966) погребенной венедской свиты  сопоставляемой им с низким уровнем бакинского бассейна.

Венедский аллювий Г. И. Горецкий проследил вверх по Волге до впадения Унжи. Состав и размеры погребенного аллювиального тела свидетельствуют о том, что истоки пра-Волги лежали на несколько сот километров выше. По Г. И. Горецкому, это были верховья пра-Унжи. Однако, на наш взгляд, есть основание считать, что в раннем плейстоцене верхняя Волга уже существовала. Вдоль нее глубоким бурением и геофизическими методами установлен долинообразный врез, по отношению к которому современная Волга несколько смещена в ту или другую сторону. И хотя в этом врезе пока не обнаружен нижнеплейстоценовый аллювий, а морфологически врез сильно преобразован последующей ледниковой и водно-ледниковой эрозией, все же его основу, надо полагать, составляет погребенная речная долина.

Как убедительно показали исследования Г. И. Горецкого (1964, 1966), в венедское время заведомо существовала Кама, продолжением которой вверх по течению служили Вишера и Колва, Белая, Вятка (ниже Котельнича). Заслуживает внимания присутствие венедской свиты в долинах притоков нижней Камы (Ика, Ижа, Мензели) и даже в долинах крупных речек, впадавших в эти притоки. Следовательно, по Г. И. Горецкому, уже в венедское время были обозначены основные черты плейстоценовой сети камского бассейна.

В долине Оки венедский аллювий прослежен от низовьев до г. Калуги и выше. Тем самым решен вопрос о раннеплейстоценовом возрасте этой реки. Об этом ранее писали А. А. Асеев, В. Г. Лебедев, А. И. Спиридонов и др. Находки венедского аллювия в долине реки Москвы заставляют предполагать, что и другие притоки Оки, верхней и средней Волги того же размера могли существовать в это время, т. е. верхневолжский бассейн, как и камский, в раннем плейстоцене был уже достаточно развит (см. рис).

В еще большей степени это подтверждается изучением лихвинского (кривичского, по Г. И. Горецкому) погребенного аллювия, который сформировался во время первого среднеплейстоценового межледниковья и сопоставляется с регрессией нижнехазарского бассейна. Даже очертания пра-Волги, пра-Камы, пра-Оки пра-Москвы и других рек в это время были очень близки к их современным очертаниям.

 Венедская и лихвинская погребенные долины как правило протягиваются на левобережье современных рек причем русло то приближается к ним, то несколько удаляется, но в общем располагается значительно ближе по сравнению с расстоянием до плиоценового русла палео-Волги. Как отметил Г. И. Горецкий, сближения приурочены, в основном, к тектонически активным положительным структурам типа брахиантиклиналей.

Отдаленным родоначальником долины верхнего — среднего Дона Ю. А. Мещеряков, Г. В. Обедиентова считают эрозионное понижение, которое формировалось в Рязанско-Саратовском прогибе на протяжении верхнего протерозоя и палеозоя. Согласно Н. И. Марковскому (1964), в ранневизейское время крупная долина простиралась с северо-запада между Саратовом и Волгоградом, где открывалась на юго-восток к морскому водоему.

В настоящее время серия глубоких эрозионных врезов неогенового возраста установлена в пределах Окско-Донской равнины, причем наблюдается закономерное смещение тальвегов более молодых погребенных долин к западу, как бы продолжающих тенденцию правостороннего смещения палеозойской реки. В этом, кроме проявления силы Кориолиса, можно видеть также влияние миграции оси наследуемых рекой тектонических прогибов

Система неогеновых тальвегов палео-Дона расположена в Окско-Донской неотектонической впадине, а современный Дон и Воронеж протекают по границе впадины со Среднерусской антеклизой. К настоящему времени средний Дон сильно сместился на юго-восточное крыло древней Воронежской антеклизы, а ниже устья Тихой Сосны течет в направлении на восток-юго-восток по простиранию оси антеклизы, отвечающему, в общем, простиранию мел-палеогеновой моноклинали. Ниже устья Иловли Дон резко поворачивает на юго-юго-запад, принимая ориентировку Прикаспийской моноклинали (флексуры) и осложняющих ее локальных структур.

Наконец, в нижнем течении Дон делает еще один поворот — на запад-юго-запад в сторону Азовского моря. Очертания Дона в крупном плане — это как бы огромная лука, огибающая с севера, востока и юга Воронежскую антеклизу, но относительно структуры сильно смещенную к югу.

Долина палео-Дона заложилась в позднеолигоценовое — раннемиоценовоевремя. Ее последующее развитие изучали М. Н. Грищенко, Ю. И. Иосифова, М. И. Лопатников, Ю.А. Петрокович и др. В начале среднего миоцена произошло интенсивное эрозионное углубление долины. Оно было вызвано регрессией Эвксино-Каспия и поднятиями, которые в начале миоцена охватили, по-видимому, большой район от средней Оки до Ергеней. В настоящее время эта среднемиоценовая долина Дона погребена. Она начинается севернее средней Оки, пересекает Оку и далее протягивается на юг вдоль восточного края Окско-Донской равнины, Хоперско-Бузулукской депрессии и Ергеней до Элисты, где среднеплиоценовый Дон впадал в Понто-Каспий (Иосифова, 1961). Протяженность долины превышает 1000 км. Абсолютные отметки тальвега уменьшаются от плюс 70 м у Сапожка до минус 8 м у Серафимовича.

Долина выполнена среднемиоценовыми отложениями,  представленными в основании аллювием, сменяющимся вверх по разрезу озерно-болотными, а затем ингрессивными лимано-морскими отложениями.

Наличие в среднемиоценовой долине палео-Дона морских осадков является следствием тортонской трансгрессии, которая проникала на север до современной средней Оки и превратила большую часть древней долины в лиман. В конце тортонского времени осадконакопление прекратилось, начался новый этап эрозионной деятельности, результатом которого было образование менее глубокого, чем в среднем миоцене, долинного понижения. Это понижение выполнено мелководными морскими отложениями, накопившимися в обширном неглубоком заливе Эвксино-Каспия, ингрессировавшем в конкско-сарматское время.

К миоценовым аллювиальным и морским отложениям с запада прислонены аллювиальные отложения плиоценового палео-Дона. В раннем и частично в среднем плиоцене Дон формировал гигант­скую дельту в районе Ергеней, отлагая на побережье Эвксино-Каспия мощную толщу водораздельных ергенинских песков. Со средним плиоценом связан важный этап в жизни Дона и Эвксино-Каспийского бассейна. В результате усиления поднятий в альпийской геосинклинали этот бассейн распался на несколько самостоятельных водоемов, в том числе Эвксинский и Каспийский. Это привело к обособлению речных систем Дона и Волги, которые дальше развивались неодинаково.

Как уже отмечалось, Каспий в среднем плиоцене сильно регрессировал, а затем в акчагыле вновь трансгрессировал. Эвксинский бассейн в среднем плиоцене регрессировал менее резко, чем Кас­пий. Поэтому в долинах рек, впадающих в этот бассейн, значительные среднеплиоценовые переуглубления отсутствуют. Позднеплиоценовые трансгрессии также были незначительны. Для позднеплиоценового Дона характерны неглубокий врез, значительно уступающий среднемиоценовому, отсутствие морских фаций и неширокое распространение осадков акчагыльского возраста.

Судя по находкам аллювия, плиоценовый Дон начинался где-то в бассейне современной средней Оки, пересекал Окско-Донской водораздел и далее тек вдоль Западной окраины Окско-Донской низменности, огибал Калачскую возвышенность и направлялся вдоль нижнего Дона в позднеплиоценовый морской бассейн. В конце плиоцена, т. е. значительно раньше, чем полагал Г. Ф. Мирчинк произошло заложение долины Оки и образование Окско-Донского водораздела.

В долине Дона развит нижне- и среднечетвертичный аллювий сопоставляемый с венедским и лихвинским аллювием бассейна Волги. Он строго приурочен к современной долине и протягивается чаще всего вдоль левобережья на некотором расстоянии от русла. Следовательно, раннеплейстоценовый Дон от верховьев до устья приобрел современные общие очертания. Это касается и отрезка Дона выше впадения Воронежа, который в дочетвертичное время лежал в стороне от магистрального направления стой в раннечетвертичное время существовали также Воронеж, Хопер, Медведица и другие притоки Дона. Ложа венедской и лихвинской свит располагаются ниже уровня реки, свидетельствуя, как и на Волге, о более глубоком врезе долины по сравнению с современным и менее глубоком по сравнению с позднеплиоценовым врезом.

Долина Днепра заложилась после ухода палеогеновых морей. Верховья реки проникают в тектонически погруженную юго-запад­ную окраину Московской синеклизы. Отсюда река течет на юг, используя Гомельскую (Жлобинскую) седловину, разделяющую Воронежскую и Белорусско-литовскую антеклизы, затем поворачивает на юго-запад согласно простиранию Днепровско-Донецкого прогиба. Река приближается здесь к Украинскому кристаллическому щиту. Однако древние размывы прослеживаются далеко на левобережье вдоль осевой зоны прогиба. Ниже Днепропетровска Днепр пересекает зону Украинского и Приазовского кристаллических щитов, используя разделяющую их Запорожскую седловину. В низовьях, резко повернув на юго-запад, река течет по Причерно­морской впадине. В крупных чертах течение Днепра (как и Дона) образует большую луку, огибающую с севера, востока и юга Украинскую антеклизу.

Структурно обусловлены и течения основных притоков Днепра. В частности, Припять заложилась в Брестском и Припятском прогибах и разделяющей их Полесской седловине, а Десна — по наклону осевой зоны наложенного Днепровско-Деснинского прогиба мел-палеогеновой моноклинали.

Основной размыв Днепра был приурочен к Днепровско-Донецкому прогибу и, как уже отмечалось, он первоначально возник с отступанием харьковского и полтавского морей. Дальнейшую историю Днепра изучали Д. К. Биленко, Н. И. Дмитриев, Б. Л. Личков, А. П. Назаренко, И. Н. Ремизов, Д. Н. Соболев и др.

Формирование долины Днепра в миоцене сопровождалось чере­дованием фаз эрозионной и аккумулятивной деятельности реки и частичным захоронением долины под морскими осадками раннетортонской и сарматской трансгрессией. В раннем и среднем миоцене верховья Днепра лежали в Припятском прогибе, и лишь в позднем миоцене прослеживается долинный врез вдоль основного ствола реки до Орши. С регрессией плиоценовых морей река освоила и нижний отрезок долины, где образовала обширную дельту. В позднем плиоцене Днепр принимал некоторые крупные притоки: Сейм, Ворсклу и др.

Изучение венедского аллювия (Горецкий, 1970) показало, что в раннем плейстоцене Днепр (в эпоху регрессии Чаудинского бас­сейна) существовал уже на всем протяжении, включая отрезок долины под Смоленском, так называемые «Смоленские ворота». В это же время существовали притоки Днепра: Припять, Березина, Сож, Десна, Сейм и др., причем тальвеги погребенных долин протягивались, как правило, левее современных рек.

При чередовании этапов размыва, речной и морской аккумуляции в бассейне Днепра на протяжении неогена и раннего плейстоцена отмечается общая тенденция к увеличению глубины эрозионного расчленения рельефа. Только в раннем плейстоцене, в венедское время, эрозионный врез был на 20-55 м ниже современного уровня Днепра. До этого времени даже в этапы усиленного размыва, предшествовавшие раннетортонской и сарматской трансгрессиям, он располагался значительно выше.

В отличие от Днепра на Дону этапу раннеплейстоценового врезания рекипредшествовали этапы более глубокого эрозионного расчленения в раннем тортоне и в середине позднего плиоцена  когда тальвег палео-Дона располагался, соответственно, на 100 и 50 м ниже современного уровня Дона.

Наконец, на Волге где следы развития долины в миоценовое время не сохранились, венедскому врезанию долины на 35—65 м и более ниже уровня реки предшествовал еще более глубокий среднеплиоценовый врез палео-Волги — до 300-500 м ниже ее современного уровня, за которым следовал этап мощной речной и морской аккумуляции в позднем плиоцене.

Отмеченные различия в эрозионной и аккумулятивной деятельности рек обусловлены прежде всего изолированностью Каспийского водоема, уровень которого в плиоцене и плейстоцене более резко реагировал на тектонические движения и изменения климата, чем уровень Черного моря.

Здесь уместно подчеркнуть своеобразие условий развития палео-Волги: уже отмеченные выше падение уровня балаханского бассейна, акчагыльскую и апшеронскую трансгрессии, последующую регрессию в раннебакинское время. Соответственно и глубоко расчлененный рельеф в среднем плиоцене и начале позднего плиоцена был свойствен не всей Русской равнине, как нередко изображают, а только бассейну Волги, особенно в ее среднем течении. В это время палео-Днепр был врезан даже менее глубоко, чем теперь. Последующее все более глубокое врезание Днепра до раннего плейстоцена включительно было вызвано общим прерывистым поднятием юго-западной части Русской плиты. Лишь на Дону был кратковременный этап усиленной глубинной эрозии в середине позднего плиоцена, которому предшествовал более глубокий врез в раннем тортоне.

На севере Русской равнины рисунок речной сети сложился под значительным воздействием древних материковых оледенений. Но и здесь структурная обусловленность рек и их бассейнов достаточ­но очевидна. Бассейн Печоры располагается в пределах Печорской синеклизы и прилегающей части Предуральского прогиба; бассейн Северной Двины и Мезени приурочен к северной части Московской синеклизы (включая Мезенскую синеклизу) и к Предтиманскому прогибу. В течении Сухны, Вычегды, Северной Двины сказываются два преобладающих простирания древних и унаследованных новейших тектонических структур — северо-западное и северо-восточное.

Долины названных рек сложились уже в среднем плиоцене Базисом эрозии для них служил уровень моря, регрессировавшего на север за пределы баренцевоморского шельфа. Долины частично или полностью (Печора) были затоплены во время позднеплиоценовой трансгрессии но затем, несмотря на эрозионную и аккумулятивную деятельность древних ледников, реки неизменно восстанавливали свое течение в основном по ранее проложенному пути.

В Прибалтике течение рек определяется Белорусско-литовской антеклизой. Балтийской синеклизой, южным склоном Балтийского кристаллического щита и осложняющими их структурами более мелкого порядка. Общее северо-западное направление стока сложилось в доледниковое время и было подчинено впадине Балтийского моря.

Делаются попытки реконструкции долинной сети, существовавшей в области древнего материкового оледенения Русской равнины в дочетвертичное время. Особое внимание привлекают обнаруженные при бурении долинообразные понижения ложа четвертичного покрова, дно которых располагается на 50—100 м и более ниже уровня моря. Их поперечный профиль обычно каньонообразный. При глубине до 200—220 м и более ширина каньонов составляет в среднем 1—2 км, а крутизна стенок достигает 30—35°.

Многие авторы интерпретируют эти формы как звенья глубоко врезанной долинной сети, которая образовалась к началу плейстоцена вследствие поднятия Восточно-Европейской платформы или понижения уровня Мирового океана. Предполагается, что особенности морфологии погребенных долин, сохраняющиеся даже там, где они врезаны в песчано-глинистые породы, невыработанность их поперечного и, видимо, продольного профилей свидетельствуют о том, что речной врез был интенсивным и кратковременным.

Согласно Д. Д. Квасову, Д. Б. Малаховскому и др. (1975), подобные долины расчленяли весь север Европы и западной Сибири. А. А. Асеев (1974) предполагает, что в дочетвертичное время главный водораздел Русской равнины проходил значительно южнее, чем теперь. Он пересекал современную Волгу между Унжой и Костромой, отрезая ее верхнее течение от всего остального бассейна. Река текла вдоль подножия северного склона Клинско-Дмитровской возвышенности, где бурением установлена глубокая узкая долина (Главная Верхневолжская ложбина, по А. А. Асееву) с отметками дна до минус 40—50 м. Она прослеживается до района Костромы, где ее тальвег опускается на 110 м ниже уровня моря, т. е. почти на 200 м ниже уреза реки. Отсюда древний сток шел по Костромской низине и далее на север по Вологодской равнине, где обнаружены глубокие депрессии поверхности коренных пород (до минус 101 м в верховьях пра-Вохтомы).

С подобными представлениями о значительных перестройках и большой глубине долинной сети севера Русской равнины трудно согласиться. Для подтверждения этих взглядов материалов бурения еще далеко не достаточно. Там же, где фактического материала больше, он обычно не подтверждает существования непрерывно прослеживающихся сильно переуглубленных долин.

Как отметил Г. И. Горецкий, каньонообразная форма древних переуглублений, к тому же лишенных древнего аллювия, совершенно не свойственна нормальным долинам равнинных рек. Их ложе располагается значительно ниже постели венедского аллювия, фиксирующего наиболее глубокое раннеплейстоценовое врезание рек. Трудно представить, чтобы глубокое эрозионное расчленение за короткий срок – с конца плиоцена до начала плейстоцена – охватило север и центр Русской равнины. Д.Д. Квасов, Д.Б. Малаховский и другие связывают этот врез с понижениями уровня мирового океана. Действительно, исследования ряда авторов показывают, что в начале плейстоцена уровень Мирового океана был на 200-240 м ниже, чем теперь. Но этого  понижения все же было недостаточно, чтобы столь глубокие долины могли возникнуть на Русской равнине и притом только в северной ее половине, так как во внеледниковой ее части подобные раннеплейстоценовые врезы заведомо отсутствуют.

Можно лишь констатировать, что в области древнего материкового оледенения Русской равнины к началу плейстоцена несомненно уже была развита густая долинная сеть, но ее тальвеги в раннеплейстоценовое время располагались не более чем на 60-80 м ниже уровня рек Что же касается отмеченных переуглублении коренного ложа четвертичного покрова, то их происхождение следует объяснить частично неотектоническим прогибанием (Южная Прибалтика) и в основном деструктивной деятельностью древних ледниковых покровов.

Из книги: А.И. Спиридонов. Геоморфология Европейской части СССР. М. Высшая школа., 1978 г.