Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Изучение природных и антропогенных особенностей формирования ландшафта
1.1. Эволюционная география и ее роль в познании закономерностей эволюции природы
1.2. Основные ландшафтные компоненты и структура ландшафта 14
1.3. Методы исследований 27
1.3.1 Ландшафтные исследования 27
1.3.2. Геолого-геохимические исследования ландшафтных систем
1.4. Типология ландшафтов северо-запада Ленинградской области 32
Глава 2. Эволюция литогенной основы ландшафта в фанерозое
2.1. Эволюция окружающей среды, как взаимодействие природных и антропогенных процессов
2.2. История геологического развития. Стратиграфия и литология фанерозоя
2.3. Четвертичные отложения 5
Глава 3. Четвертичный этап естественной истории 77
3.1. Предчетвертичный ландшафт 72
3.2. Эволюция географической среды квартера
3.2.1. Покровные оледенения 72
3.2.2. Валдайская дегляциация 78
3.2.3. История послевалдайских бассейнов 80
3.2.4. Возраст и условия образования р.Нева з
3.3. Геоморфология 92
3.3.1. Основные особенности геоморфологии рассматриваемой территории
3.3.2. Частично погребенный рельеф поверхности дочетвертичных пород
3.3.3. Рельеф современной поверхности 108
Глава 4. Ландшафты урбанизированных территорий
4.1. Города и городские ландшафты 110
4.2. Инженерно-геологические и геоэкологические проблемы подземного пространства Санкт-Петербурга
4.3. Антропогенный ландшафт и ландшафтная архитектура 129
4.4. Ландшафтное проектирование и строительство 131
Заключение 142
Список литературы
- Методы исследований
- История геологического развития. Стратиграфия и литология фанерозоя
- Валдайская дегляциация
- Инженерно-геологические и геоэкологические проблемы подземного пространства Санкт-Петербурга
Методы исследований
Существенной особенностью современного развития системы наук о Земле является как продолжающейся процесс ее дальнейшей дифференциации, так и формирование интегрирующих областей знаний. Это в полной мере характерно и для эволюционной географии.
Концепцию эволюционной географии как самостоятельной науки обосновал А.А. Величко (Величко, 1985, 1992 и др.). Согласно этой концепции задачей эволюционной географии является разработка общей теории, закономерностей и тенденций развития географической оболочки, ее истории, современного положения на линии общего развития природы, что является обязательным условием разработки прогнозов. Выполнение этих задач возможно лишь при изучении развития географической оболочки от момента ее зарождения до наших дней.
Эволюционной географии, как, впрочем, и другим наукам в ее развитии присущи процессы дальнейшей дифференциации и интеграции. В настоящее время вполне правомерно говорить о новом направлении в эволюционной географии - эволюционном ландшафтоведении - науке, занимающейся комплексным исследованием развития ландшафтов (в региональном значении этого термина) от момента их зарождения до настоящего времени -времени и условий их становления, изменений, происходящих в них с увеличением возраста, важнейших этапов и закономерностей эволюции, соотношение естественноисторических и антропогенного факторов в их развитии.
Современная концепция эволюционной географии была сформулирована А.А. Величко. Однако некоторые положения этой науки были заложены значительно раньше. Особую роль в этом направлении сыграли геоморфологи и почвоведы, способствовавшие развитию временных представлений в науке о ландшафте, поскольку вопросы эволюции природно-территориальных комплексов неразрывно связаны с представлением об их возрасте, изменениях, происходящих в них с увеличением возраста, длительности их эволюционирования и переходе в качественно иное состояние.
Возрастные особенности рельефа территорий в разное время освободившихся от ледниковых покровов отмечали многие исследователи (Н.Н. Соколов, 1946, 1980; А.И. Спиридонов, 1984; Л.Р. Серебряный, 1969, 1973; Н.С. Чеботарева и др. 1965, 1982; Ф.Н. Мильков, 1986). Все эти представления, безусловно, способствовали формированию и развитию эволюционной географии и эволюционного ландшафтоведения.
Важнейшей задачей эволюционной географии и эволюционного ландшафтоведения является выявление и изучение факторов и закономерностей развития географической оболочки и составляющих ее ПТК разного порядка величин и сложности, в том числе ранга «ландшафт» и его топологических единиц. Это одновременно и наиболее сложная задача. До настоящего времени закономерности эволюции, как природных компонентов, так и природно-территориальных комплексов изучены явно недостаточно. Это подтверждается многочисленными примерами не продуманных мелиоративных мероприятий и их планированием, не обоснованными прогнозами изменения природных условий в результате естественноисторических процессов и под влиянием антропогенного фактора и др.
Изучением других закономерностей эволюции природы и ПТК занимались А.А. Григорьев (Григорьев, 1970), К.К. Марков (Марков 1931,1986), СВ. Калесник (Калесник, 1970), А.А. Величко (Величко, 1972, 1992), А.А. Свиточ (Свиточ, 1987), Г.И. Юренков (Юренков, 1990, 1997) и другие, В работе, посвященной общим географическим закономерностям Земли СВ. Калесник (Калесник, 1970) рассматривает 35 таковых. Но только 3 из них являются закономерностями эволюции: периодическая и циклическая повторяемость различных процессов и явлений во времени (закон ритмики), направленность изменения и гетерохронность развития. К.К. Марков (Марков 1986) к важнейшим закономерностям развития природы в четвертичном периоде, помимо ритмичности, дополнительно относит повсеместность, а также направленность и местную индивидуальность. Закономерности: направленность развития, колебательность (цикличность), метахронность, гетерохронность более обстоятельно изучаются А.А. Величко (Величко, 1992). В частности, автор рассматривает цикличность в сменах зональных и гиперзональных природных условий, начиная с эоплейстоцена, направленности изменений климатических условий в сторону похолодания, начиная с палеогена, гетерохронность элементов в составе природно-территориальных комплексов, почвенном профиле и т.п.
Ряд авторов рассматривают вопросы унаследованности (преемственности) в современных ландшафтах (Солнцев, 1963; Мильков ,1970; Борисов, 1985).
Одной из актуальнейших задач эволюционной географии является исследование соотношения естественноисторических и антропогенного факторов эволюции географической оболочки, ее геосистем н природных компонентов. Это важно как для современного рационального природопользования, так и для прогнозирования будущего состояния геосистем.
История геологического развития. Стратиграфия и литология фанерозоя
После некоторого перерыва в осадконакоплении на их размытой поверхности началось накопление палеозойских отложений. Нижние слои палеозоя, относимые к Ломоносовской свите, представлены переслаиванием тонкозернистых кварцевых песчаников, алевролитов и глин общей мощностью около 30 м. В них найдены органические трубчатые скелеты Sabellidites cambriensis, принадлежавшие, вероятно, древнейшим погонофорам и комплекс акритарх. Указанные органические остатки сопоставимы с фауной нижней части немакит-далдынского горизонта Сибирской платформы, который рассматривается российскими геологами в качестве древнейшего регионального подразделения палеозоя.
Отложения Ломоносовской свиты перекрываются толщей «голубых глин», объединяемых в сиверскую свиту. На самом деле «голубые глины» представляют собой глинистые алевриты с прослоями алевритистых глин; валовое содержание глинистых минералов в целом не превышает 30%. Из органических остатков присутствуют Sabellidites cambriensis и сегментированные мелкие кремнёвые трубки неизвестных животных -Platysolenites antiquissimus, P.lontova, а также диагностический комплекс акритарх. Органические остатки свидетельствуют об одновозрастности «голубых глин» с отложениями немакит-далдынского горизонта и томмотского яруса (нижняя часть нижнего кембрия). Глинистые частицы возникли за счёт выветривания силикатных минералов, главным образом, полевых шпатов в условиях холодного или умеренного климата. Накопление «голубых глин» происходило в неглубоком, но обширном бассейне, в гидродинамически спокойных зонах, на значительном удалении от берегов.
Мощность сиверской свиты на рассматриваемой территории достигает 120 м. После формирования толщи «голубых глин» площадь бассейна осадконакопления начала сокращаться. Отложения атдабанского яруса нижнего кембрия известны лишь на крайнем западе Ленинградской области и в Эстонии, здесь они представлены толщей глин, кварцевых песков и a. песчаников небольшой мощности. На ботомский и тойонский века, т.е. на вторую половину раннего кембрия приходится региональный перерыв в аккумуляции бассейновых осадков. Значительная территория превращается в ровную холодную пустыню. Имеются данные о локальном развитии на её поверхности небольщих участков перевеваемых ветрами песков.
В среднем кембрии море вновь наступает, возобновляется накопление осадков. Стратиграфический интервал от среднего кембрия до тремадокского яруса ордовика включительно представлен кварцевыми песками и песчаниками, которые больше известны под устаревшим названием «оболовые песчаники». Современные исследования показали, что «оболовые песчаники» состоят из нескольких самостоятельных, пространных разновозрастных тел, разделённых более или менее отчётливо выраженными поверхностями несогласия. Накопление этих песчаных тел, выделяемых в качестве местных стратиграфических подразделений - свит и подсвит, на отдельных крупных участках глинта начиналось в разные моменты широкого временного интервала, охватывающего средний и поздний кембрий, а также тремадокский век. Наиболее полные разрезы «оболовых песчаников» расположены восточнее С.-Петербурга.
Песчаники среднего и нижней части верхнего кембрия содержат бедные ассоциации примитивных конодонтов и, местами, редкие створки органико-фосфатных беззамковых брахиопод, обеспечивающие лишь весьма приблизительную корреляцию разрезов внутри региона. Во второй половине позднего кембрия и начале ордовика разнообразие беззамковых брахиопод возрастает, увеличивается и их содержание в песчаниках, появляются сложные конодонты. Последовательная смена конодонтов рода Cordylodus позволяет произвести наиболее дробное расчленение верхнего кембрия -нижнего ордовика на ряд зон и определить положение границы кембрий -ордовик в любом разрезе. Эта граница в последнее время принимается соответствующей основанию конодонтовой зоны Cordylodus lindstroemi. Кварцевые пески и песчаники накапливались в условиях мелководья, при достаточно высокой подвижности воды, о чём свидетельствует распространение косой слоистости, как плоскопараллельной, так и жёлобообразной, а также примесь гравия, местами, гальки и валунов. Характерные особенности разновозрастных песчаных тел, известных в восточной половине российской части Балтийско-Ладожского глинта, рассмотрены ниже.
Средний кембрий. Отложения среднего кембрия известны, главным образом, восточнее С.-Петербурга и представлены саблинской свитой, которая подразделяется на 3 части. Нижняя подсвита, сложена светлыми тонко - грубозернистыми песчаниками, реже - песками. Характерно чередование песчаных пластов с разнонаправленной косой слоистостью, пластов с горизонтальной слоистостью и прослоев песчанистых глин и алевролитов. Мощность до 3 м. Средняя подсвита представлена окрашенными в жёлтые пастельные и розовые тона, местами - белыми, средне- тонкозернистыми песками, слагающими невыдержанные по простиранию серии разнонаправленной плоскопараллельной косой слоистости, мощностью 5 - 35 см каждая. Местами косые серии разделены тонкими линзовидными прослоями бордовых глин. Из органических остатков в нижней и средней подсвитах обнаружены только акритархи. Мощность до 10 м. Верхняя подсвита характеризуется первым появлением редких крупных створок беззамковых брахиопод, преимущественно принадлежащих роду Obolus и преобладанием жёлобообразной косой слоистости. Мощность до 5 м.
Валдайская дегляциация
Геологическое развитие описываемого района в четвертичное время, в первую очередь, связано с деятельностью покровных материковых оледенении, главным образом, с обусловленными ими процессами экзарации, аккумуляции и абразии. В его пределах в настоящее время достоверно установлены следы трех покровных оледенении среднего и верхнего неоплеистоцена, одной межледниковой эпохи и одного мегаинтер-стадиала. Следы ранненеплейстоценовых ледников встречаются только в скважинах гораздо южнее и восточнее данной территории, что подтверждает представление о полном ее перекрытии материковыми льдами того времени. Их деятельность сводилась к превалированию процессов денудации (экзарация, эрозия и абразия), которые в раннечетвертичное время контролировали начальные этапы окончательного формирования облика дочетвертичного субстрата. Под воздействием ледниковых покровов его поверхность моделировалась, существующие эрозионные врезы углублялись и расширялись, в отдельных фрагментах придавало им характерную трогообразную форму, менялась конфигурация и местоположение глинта. Кроме того, вследствие разной устойчивости пород к экзарационному и абразионному воздействию на поверхности дочетвертичного субстрата сформировалось большое количество мелких как отрицательных, так и положительных останцовых форм.
Забегая вперед, отметим, что подобная работа ледников продолжалась и впоследствии вплоть до последнего их распространения, особенно в южной части территории с малыми мощностями четвертичных отложений. Аккумулятивные же ранненеплейстоценовые ледниковые и межледниковые образования уничтожались каждым вновь наступившим ледником, вследствие чего четвертичная толща территории сложена, в основном, отложениями московского и валдайского оледенении.
Наиболее ощутимые следы деятельности древних ледников оставлены в зоне глинта, где широко представлены проявления гляциотектоники, выразившиеся как в нарушении залегания палеозойских пород в их поверхностной части (в районе Павловска, поселков Саблино, Колпино, Глядино, Ропши, Пулково и т.д.), так и в формировании резко выраженных в современном рельефе морен напора - ледниковых наволоков с крупными отторженцами коренных пород в ядрах последних, наиболее выразительными из которых являются Дудергофские высоты вблизи Красного Села.
Самые древние отложения квартера, залегающие в днищах наиболее глубоких древних долин материковой части района, представлены водноледниковыми образованиями, накопление которых предположительно происходило во время наступления днепровского оледенения. Предположительно данный криомер соотносится с 8-ой кислородно-изотопной стадией (примерно 290-250 тыс.лет назад). Оставленная последним морена вскрыта в тех же погребенных врезах, а также спорадически в основании мощной четвертичной толщи Карельского перешейка. Отступление днепровского ледника сопровождалось активной деятельностью водноледниковых потоков, постепенно сменившейся широким развитием озерно-ледниковых бассейнов. На это указывает наличие в разрезах суши, а предположительно и в эрозионных врезах акватории Финского залива довольно мощных толщ соответствующих отложений. Окончательная деградация ледника привела к гляциоэвстатической трансгрессии в результате чего Финский залив и прилегающие пониженные континентальные участки оказались в пределах обширного морского хо-лодноводного бассейна (Баранова, 1967), однако на рассматриваемой территории его осадков не обнаружено, а возможно они вообще не сохранились.
Новое похолодание, наступившее за этой трансгрессией, обусловило развитие московского оледенения, льды которого вновь полностью покрыли весь описываемый район. Отложения московского оледенения - морена и водноледниковые образования, - формировавшиеся в период его дегляциации, слагают мощный горизонт площадного распространения на Карельском перешейке и в Приневской низине. Московская ледниковая эпоха достаточно надежно сопоставляется с 6-ым продолжительным (в интервале от 200 до 130-140 тыс.лет назад) изотопно-кислородным ярусом.
Начало позднего неоплейстоцена ознаменовалось крупным потеплением - микулинским межледниковым, которое по представлениям большинства отечественных и зарубежных исследователей последнего времени сопоставляется с нижней частью 5-го изотопно-кислородного яруса (стадия 5е), что по геохронологической шкале соответствует интервалу примерно от 140-130 до 115-110 тыс.лет назад Приводившаяся ранее в работах И.Ш. Краснова(1995) и Е.П.Зариной (1974), а затем и Д.Б.Малаховского и др. (1976) термолюминесцентная датировка, полученная И.К.Пуннингом (1980) г. и составляющая 71 тыс.лет, по всей видимости, является недостоверной. После полного исчезновения ледникового покрова, приведшего к значительному повышению уровня мирового океана, данная территория являлась частью обширного морского бассейна, возникшего в результате мгинской трансгрессии. Границы его были значительно шире, чем границы современных бассейнов (Финский залив. Ладожское озеро). По представлениям большинства исследователей южным берегом мгинского моря служил Балтийско-Ладожский уступ, а его глубина в максимальную фазу трансгрессии была на 80-100 м выше современного уровня Финского залива. Таким образом, Предглинтовая и Приневская низины, впадина Финского залива и Карельский перешеек, за исключением возвышенного Котовского (Лемболовского) плато, остававшегося островом, являлись морской акваторией. На Карельском перешейке, помимо разрезов описанных в соответствующем разделе мгинские морские осадки вскрыты и изучены еще в ряде скважин гораздо севернее рассматриваемого района (пос.Красносельское, Кирилловское, р-н г.Приозерска, оз.Суходольское, нос.Вещево и др.)
Инженерно-геологические и геоэкологические проблемы подземного пространства Санкт-Петербурга
Большую часть территории севернее ордовикского уступа, включая и впадину Финского залива, занимает Предглинтовая и Приморская низины, сложенные в южной части кембрийскими, а севернее - вендскими терригенными отложениями. Сравнительно плоская и полого-волнистая поверхность низин разделяется на две части полосой эрозионного рельефа вдоль р.Невы и Северного побережья акватории Финского залива, куда низины наклонены с севера и юга. От глинта поверхность низины постепенно понижается к северу и в придолинной части р. Невы и Финском заливе погружается под уровень современного моря до абсолютных отметок соответственно минус 20 и 60 м и далее к северу вновь повышается до положительных абсолютных высот.
Равнинный рельеф Предглинтовой и Приморской низин нарушается уступами и склонами, сформировавшимися, в основном уже в четвертичное время, а также локальными останцовыми относительно возвышенными участками. Среди первых весьма примечательны районы Пулково и южного побережья Финского залива. Здесь в рельефе хорошо выражены абразионные уступы озерно-ледниковых и морских бассейнов, высотой соответственно 25-35 и 10-18 м, выработанные в кембрийских глинах .
Останцовые возвышенности выделяются как в южной, так и в северной частях низин, где они сложены соответственно кембрийскими и вендскими глинам. На юго-западе района в Предглинтовой низине, а также на склоне глинта останцы кембрийских глин с относительными превышениями до 20 м образуют выходы коренных пород на поверхность, а также цоколи конечно-моренных гряд. Здесь их возникновение очевидно связано с двумя факторами воздействия ледника на подстилающие породы, при этом ведущую роль того или другого оценить трудно: ледниковой экзарацией с дифференцированной степенью выпахивания; напорным их смещением (ледниковые наволоки). На правобережье р. Невы и в северной части территории на общем фоне отрицательных абсолютных отметок локальные останцовые возвышенности с относительными превышениями до 20-30 м и абсолютными высотами до +3 +13 м составляют основание Юкковской, Колтушской, Парголовской возвышенностей и ряда конечно-моренных гряд.
Центральную северную часть территории на Карельском перешейке с преобладающими положительными абсолютными отметками рельефа (максимально до 50 м), сложенную вендскими терригенными породами, занимает южный склон Лемболовского (Котовского) плато, границы которого несколько шире современной Лемболовской возвышенности (южнее окончание проходит в северо-северо-западном направлении от Кавголовских озер к самой северо-западной части территории с широким до 15 км «разрывом» вдоль долины р.Великая, где абс.отметки снижаются до минус 30-50 м). Абсолютные высоты ровной поверхности склона в центральной части района возрастают к северу от О до 50 м и до 22 м - в северо-западной.
Неотъемлемой особенностью дочетвертичного рельефа территории являются, так называемые, «древние доледниковые долины», представляющие собой сравнительно узкие (шириной в верхней части редко более 1 км, обычно 200-500 м) и крутосклонные (до 30 ) ; эрозионные врезы от нескольких до 100 и более метров (рис.4.3.1). На отдельных участках (под озерами Полянским и Подгорным, в верхнем течении р. Приветная, на р. Черной у пос. Молодежное, в районе г. Зеленогорска и в акватории Финского залива) они прорезают всю толщу вендских песчано-глинистых отложений, достигая кристаллических пород фундамента.
Фрагменты линейных врезов, нередко прослеженные на значительные расстояния зафиксированы на всей рассматриваемой территории (за исключением ордовикского плато): в пределах суши - буровыми скважинами и геофизическими исследованиями (ВЭЗ, НТЗ), а в акватории Финского залива - на основе интерпретации сейсмоакустических данных (Геология СССР Т.1). Географическая реконструкция пространственного положения древних долин позволяет установить, что система погребенной гидрографической сети в городе и окрестностях тяготеет к Финскому заливу.
Следует отметить, что достоверность показанного на схеме планового ее рисунка неодинакова по площади и всецело зависит от степени изученности территории скважинами, вскрывающими коренные породы, и геофизическими исследованиями.
Анализ рисунка этой эрозионной сети свидетельствует о ее связи с основными структурно-тектоническими элементами. Многие современные водотоки (р.Нева в восточной части района, рр.Приветная, Гладышевка, Черная, Нижняя и др.), крупные и проточные ложбинные озера (Полянское, Гладышевское, Симагинское, Рощинское, Длинное) приурочены к ним.
Генезис и возраст палеоврезов различными исследователями трактуется неоднозначно, однако большинство авторов (Д.Б.Малаховский 1995, Д.Д.Квасов 1970, А.Л.Асеев, С.М.ДНик 1993, А.В.Раукас, В.Г.Ауслендер 1998 и др.) придерживаются точки зрения о том, что они представляют собой фрагменты древней речной сети доледникового времени, погребенные более молодыми отложениями, связанными с деятельностью ледников, Г.И.Горецкий (1972) и ряд других исследователей считают палеоврезы ложбинами ледникового выпахивания и размыва, часть из которых углубила доледниковые речные долины. Безусловно, участие ледниковой экзарации и размывов как второстепенных факторов изменения первоначального облика эрозионных палеоврезов, ориентированных как по движению ледника, так и против, с их углублением и расширением имело место, в т.ч. и на данной территории. В частности, только таким воздействием можно объяснить образование широких (до 2-2,5 км под озерами Полянским, Подгорным, Гладышевским и до 4 км в акватории Финского залива) корытообразных фрагментов палеодолин рассматриваемого района.
