Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 . История и методы исследования озерных водоемов Восточного Предкавказья 9
1.1 История исследования озер 9
1.2 Методы исследования 18
ГЛАВА 2 . Особенности распространения, морфологические и морфометрические характеристики озер Восточного Предкавказья 21
2.1 Общие сведения об озерах и распределение их по территории 21
2.2 Морфометрия и морфология озер Восточного Предкавказья 31
ГЛАВА 3. Формирование озерных котловин 39
3.1 Основные понятия и положения теории озерного морфолитогенеза 39
3.2 Морфолитологические условия 42
3.2.1 Стратиграфические особенности территории 42
3.2.2 Гидрогеологические условия территории 50
3.3 Морфолитодинамические условия 51
3.3.1 Неотектонические и современные движения 51
3.3.2 Экзогенные процессы 55
3.3.3 Гидролого-морфологические процессы формирования озерных котловин и факторы их определяющие 64
3.4 Климатические условия и факторы 83
3.5 Генетическая классификация озерных котловин Восточного Предкавказья 96
ГЛАВА 4. Эволюция и динамика озерного морфолитогенеза в Восточном Предкавказье 106
4.1 Трансгрессивная фаза 106
4.2 Регрессивная фаза 116
4.3 Осадконакопление в озерах различного генезиса 123
4.4 Антропогенное воздействие на озерные водоемы 137
4.5 Водохранилища и пруды 140
ГЛАВА 5. Современное состояние озер Восточного Предкавказья и дальнейшие тенденции их развития 145
5.1 Гидрологические особенности озерных водоемов 145
5.2 Гидротермический режим озер . 148
5.3 Гидрохимические особенности озер 150
5.4 Дальнейшие тенденции изменения озерных водоемов 158
5.5 Районирование озер Восточного Предкавказья 159
Заключение 166
Список литературы 169
- Морфометрия и морфология озер Восточного Предкавказья
- Стратиграфические особенности территории
- Неотектонические и современные движения
- Генетическая классификация озерных котловин Восточного Предкавказья
Морфометрия и морфология озер Восточного Предкавказья
Форма озерной котловины играет важную роль в жизни озера. Как отмечают многие исследователи, она не только определяет площадь и конфигурацию озера, его максимальную и среднюю глубину, объем водной массы, но и влияет на происходящие в озере процессы. С формой и размерами озерных котловин связано распределение температуры, минеральных и органических веществ, а также амплитуда и характер колебаний уровня водоемов. С изменением формы котловины меняются гидрологический и термический режимы озер, а также условия жизни в них (Муравейский, 1960). Для характеристики конфигурации водоемов в плане в работе исполь зовались показатели, широко применяемые в лимнологии (Григорьев, 1959): показатель удлиненности или вытянутости, определяемый как отношение длины озера к его средней ширине (l/Вср); показатель компактности, опреде ляемый как отношение средней ширины озера к максимальной {BCpfBm(0 ; показатель развития береговой линии (V) - отношение длины береговой ли нии (L) к длине окружности (С) равновеликого по площади озера круга: V-0,28 (1) Показатель развития береговой линии дает возможность понять в общих чертах о характере и направленности современных геоморфологических процессов в акватории озер. Для различных озер этот показатель изменяется от 1,1 до 4,3. Минимальные значения показателя развития береговой линии характерны для суффозионных и пойменных озер, максимальные - для дель товых водоемов, но в целом для исследуемого региона средняя величина данного показателя (1,2-2,5), что свидетельствует о сглаженности береговых линий озер (таблица 6). Связь между водосбором и озером устанавливается показателем удельного водосбора к, т. где F- площадь водосбора, /- площадь зеркала озера. Показатель удельного водосбора для озер рассматриваемого региона изменяется от 1 до 1237. По градации С. В. Григорьева (1959) выделяются 3 группы озер в зависимости от показателя к. 1) озера с малым удельным водосбором (к 10), к которым относится значительная часть всех озер Восточного Предкавказья: суффозионные и оползневые озера (Малое Тамбуканское, Соленое, Большое и Малое Убе жинские и др.); # » Таблица 6. Основные морфометрические характеристики некоторых озер Восточного Предкавказья Озеро Бассейн реки Высота над уровнем моря, м 4sГ ево, о ел О л9аоЁ Площадь водосбора, F, км2 ее о. 4 елоecjXSа Св"о. ч елоевX S О,Sа Средняя ширина озера, Вср, км Показатель удлиненности Показатель компактности Показатель удельного водосбора, К Показатель развития Береговой линии, V
Большая часть тектонических водоемов относится к двум последним категориям. Наименьший показатель удельного водосбора характерен для дельтовых и приморских озер, наибольший - для водораздельно-западинных.
Схема некоторых озер Восточного Предкавказья в плане Большинство озер на исследуемой территории по форме водной поверхности близко к кругу или овалу и имеет показатель удлиненности 1,0-8,22. Дельтовые, лиманные и лагунные водоемы в основном имеют овальную и овально-удлиненную форму (показатель удлиненности 2,0-4,5); округлую форму имеют водораздельно-западинные озера. По форме озер в плане можно судить о геоморфологических процессах, участвующих в формировании озер. Так овальная форма дельтовых озер Терека с направлением длинных осей от вершины дельты в сторону Каспийского моря свидетельствует об об разовании их путем расчленения залива при выдвижении конусов выноса к морю.
Среднее значение показателя компактности составляют 0,6-0,9. К наиболее компактным относятся суффозионные озера и часть тектонических (Лушниково, Барсуки, Большое Убежинское). Их коэффициент компактности составляет более 0,9. Тектонические и водно-эрозионные можно отнести к группе овально-удлиненных с показателями компактности менее 0,6.
Итак, все озера Восточного Предкавказья разделяются на две категории. К первой относятся озерные водоемы округлой и овальной формы (суффозионные, оползневые, часть тектонических) - Барсуки, Соленое, Там-букан и др. Ко второй категории относятся тектонические, водно-эрозионные, отличающиеся сложной конфигурацией, значительными показателями развития береговой линии, удлиненности и малой компактностью (Вшивое, Подманки, Дадынское, Довсун, Птичье и др.).
К морфометрическим показателям, характеризующим форму озерных водоемов по вертикали, относятся наибольшая (/wc) и средняя (hcp) глубина, показатель открытости (РИср), показатель емкости (С):
Стратиграфические особенности территории
В пределах этого обширного и сложного по геоморфологическим условиям региона широко распространены лёссовые породы. Они встречаются почти повсеместно, независимо от геоморфологических форм и высот релье фа. Однако геоморфологические условия влияли на их распределение.
Лессовые породы. По В.Е. Волянику и др. (1960) на равнинах лёссовые породы образуют мощный сплошной покров, отсутствуя лишь на пойменных террасах и небольших участках обнажений коренных пород, приуроченных к крутым склонам рек и балок. Мощность лёссовых пород на водораздельных участках измеряется десятками метров и возрастает в восточном направлении от 30-40 м до 50-80 м. К подножиям склонов мощность лессовой толщи уменьшается.
На Ставропольской возвышенности лёссовые грунты не имеют сплошного распространения: они разделены выходами коренных пород (рисунок 7). Мощность лессовых грунтов редко достигает здесь 10-20 м. (фото автора) В долинах мощные (до 30-40 м) лёссовые породы лежат на древних бакинской и древнеэвксинской террасах. На более молодых террасах мощность лёссов уменьшается до нескольких метров, а на поймах, как указано выше, лёссовые породы не встречаются. Отсутствуют лёссовые породы всюду и в Прикаспийской низменности. В северной части Восточного Предкавказья, в районе Манычей, лёссовые породы подстилаются скифскими глинами, южнее — различными верхнеплиоценовыми и древнечетвертичными отложениями (рисунок 8).
Разрез отложений на озере Дадынском (фото автора) На возвышенных участках под лёссовыми грунтами местами лежат и более древние породы, а в долинах — пески, песчано-глинистые отложения и галечники четвертичного возраста. Почти на всей территории Восточного Предкавказья лессовые породы представлены лёссовидными суглинками, и только на юго-востоке, наряду с лёссовидными суглинками, встречаются и лессовидные супеси.
Строение лёссовой суглинистой толщи неоднородное. На водоразделах Ставропольской возвышенности в ее разрезе выделяются три яруса, разделенные погребенными горизонтами. Лёссовые суглинки верхнего яруса светлых желтовато-бурых тонов, чаще легкие по составу, не имеют слоистости и обладают ярко выраженной макропористостью. Нижний ярус лёссовой толщи представлен более глинистыми разностями, имеющими темно-бурую красноватую окраску; макропористость этих грунтов незначительна. Суглинки среднего яруса имеют промежуточные характеристики. У подножий склонов лёссовидные суглинки грубее по составу, неравномерно отсортированы, пятнисто окрашены и представляют собой делювиальные разности водораздельных лёссовых грунтов. В местах выхода дочетвертичных пород они содержат продукты их разрушения.
В юго-восточной части Восточного Предкавказья строение лёссовой толщи иное. Здесь под небольшим слоем лессовидных легких суглинков лежит толща лёссовидных супесей, мощность которой достигает нескольких десятков метров.
В естественном состоянии лёссовые грунты являются сплошной агрегатной массой, которая при воздействии воды разрушается с образованием монозерен и агрегатов; последние при дальнейшей обработке подогретой или подкисленной водой могут еще более дробиться. А. К. Ларионов (1970) выделяет три типа лёссовых структур: зернистую, зернисто-агрегативную и агрегативную, указывая, что агрегативность отложений уменьшается с запада на восток.
В гранулометрическом составе лессовидных грунтов преобладает пы-леватая фракция (0,05-0,005 мм), содержание которой, по данным микроагрегатного анализа, достигает 44-76 %. Содержание песчаной и глинистой фракции, имеющих подчиненное значение, в различных районах меняется. На ис следуемой территории в составе лессовых грунтов песчаная фракция преобладает над глинистой. В районе Ставрополя встречаются средние и тяжелые лёссовидные суглинки, на северных склонах Ставропольской возвышенности, обращенных к Манычской долине, распространены средние лессовидные суглинки, содержащие отдельные крупные зерна кварца. В районах Благодарного, Буденновска, Арзгира преобладают легкие лессовидные суглинки. На междуречье Кумы и Терека распространены легкие лёссовидные суглинки, а под ними — лёссовидные супеси (Воляник и др., 1960).
Формирование лёссовых грунтов Северного Кавказа происходило в течение всего четвертичного периода и, как отмечает большинство исследователей, эоловым путем. При этом большая роль в лёссообразовании отводится делювиальным, аллювиальным и другим факторам. Образование озерных котловин в лессах связано с суффозионными и просадочными процессами, которые рассматриваются автором далее.
Палеогеновые и неогеновые глины приурочены к понижениям, характеризуются довольно сильным уплотнением, значительным содержанием глинистой фракции (80-90 %) и водорастворимых солей. Например, на низких берегах Большого Яшалтинского озера обнажаются темно-серые с большим содержанием гипса в виде прожилок глины, под которыми лежат рыхлые гипсовые пески. Там же, где озеро «срезает» бугры, обнажаются желто-бурые суглинки последних (Гатуев, 1933). Линзы глин палеогенового и неогенового возрастов являются водоупором, задерживающим грунтовые и поверхностные воды.
Неотектонические и современные движения
Интенсивность и характер процессов рельефообразования наряду с климатическими условиями определяют амплитуда и направленность неотектонических и современных движений. Тектоника достаточно разнооб Ф разно проявляет себя при возникновении озерных ванн и в дальнейшем их развитии. В пределах Восточного Предкавказья выделяются разнородные тектонические элементы. На севере и северо-востоке протягивается эпигер-цинская Скифская плита; западную часть занимает Ставропольское поднятие; южный участок представлен Терским (Терско-Каспийским) передовым прогибом альпийской геосинклинальной зоны, который на контакте с мега-антиклинорием Большого Кавказа осложнен антиклинальными складками щ Терского, Кабардино-Сунженского и других хребтов. Общий структурный план Восточного Предкавказья находит прямое отражение в крупных формах его рельефа: тектоническим поднятиям соответствуют возвышенности (Ставропольское плато), а к впадинам приурочены низменные равнины (Терско-Кумская, Приманычская) (Сафронов, 1969). В связи с тем, что в Предкавказье, начиная с олигоцена, дифференциальные движения заметно ослабевают, комплекс осадков олигоцена, неогена и антропогена образует Терско-Кумскую (Прикаспийскую) впадину, в пределах которой выделяются неотектонические элементы нескольких типов с разными тенденциями вертикальных тектонических движении, имеющие прямое современное геоморфологическое выражение (Милановский, 1968). В северной части платформенной зоны Восточного Предкавказья рас положен Манычский прогиб, связанный с одноименной зоной продольных глубинных разломов, и приуроченная к нему долина реки Маныч. Маныч ский прогиб, расположенный между Ставропольским и Ергенинским подня тиями, является остаточной, постепенно отмирающей депрессией, которая N вовлечена в слабое «пассивное» воздымание в течение новейшей стадии. Прогиб имеет ассиметричное строение с пологим южным и крутым северным бортом, и Сальским поднятием делится на западную и восточную части. С новейшими периодическими поднятиями в Манычском прогибе связано формирование эрозионно-аккумулятивного рельефа (вложенные морские террасы). В восточной части Манычской депрессии - в областях четвертич ных погружений - получают развитие аккумулятивные равнины (Григорьев, Ф 1962). Поднятия представляют собой морские террасы древнего пролива, к которым приурочены реликтовые лиманные озера, генезис которых связан со сменой морского и речного режима во время хвалынской трансгрессии Каспийского моря в верхнем плейстоцене. В современном рельефе Манычскому прогибу соответствует Приманычская низменность (Лурье и др., 2001).
В свете современных представлений Ставропольская возвышенность в генетическом отношении обусловлена крупным сводовым поднятием палео у зойского фундамента, и ее можно рассматривать как область возрожденного поднятия. Формирование современных типов рельефа началось в плиоцене и продолжалось в четвертичное время под влиянием восходящих движений и локальных поднятий (антиклинальных структур). Это обусловило широкое развитие в южной, наиболее приподнятой части возвышенности, глубоко расчлененного рельефа с обращенными формами. В центральной и северной частях Ставропольского плато на крыльях антиклинальных поднятий отчетливо выражены структурно-останцовые возвышенности и пластово-структурные эрозионные равнины, в понижениях которых встречаются озерные водоемы. На периферии Ставропольской возвышенности формируются эрозионно-аккумулятивные равнины (Григорьев, 1962).
Районом устойчивого, постепенно усиливающегося поднятия является Ергенинская возвышенность, которая вовлекают в него и платформенное крыло Терско-Кумской депрессии. Скорость современного понятия по И.Н. Сафронову варьирует от 1,2 до 2,0 мм/год (Сафронов, 1969). В условиях медленного поднятия территории развиваются процессы боковой эрозии рек и формируются пойменно-старичные водоемы. Этот район орографически выражен большей частью Терско-Кумской равнины с плоским аккумулятивно-эрозионным рельефом с абсолютными высотами, близкими к нулю, со слабой покатостью к востоку и юго-востоку.
Орогенически часть Терско-Кумской впадины соответствует Терскому прогибу, выполненному мощными молассовыми толщами мезозойского, третичного и четвертичного возраста, полностью нивелирующими рельеф. В тектоническом отношении это глубокая (до 12-13 км) мульда с крутым южным и пологим северным бортами. Осевая линия прогиба предположительно проходит от гор. Георгиевска по направлению к гор. Кизляру. Падение пород на бортах этой структуры обычно пологое (1-5) (Григорьев, 1962).
Генетическая классификация озерных котловин Восточного Предкавказья
На территории Восточного Предкавказья распространены озера различного происхождения. Как уже отмечалось ранее, генетическое разнообразие озер обусловлено различием механизмов их формирования на рассматриваемой территории в результате действия определенных геоморфологических процессов. Генетическая классификация озерных котловин Восточного Предкавказья слабо освещена в научной литературе и практически не разработана. Ряд сведений о генезисе озер содержатся в работах М.А. Манько и В.Д. Панова (1986), Н.Ф. Блохина и Т.И. Блохиной (2001), П.М. Лурье и др. (2001), Запад но-Каспийского бассейнового водохозяйственного управления (Водные ре сурсы Дагестана, 1996), Н.А. Григорьева (1962). Принимая за основу общеизвестные генетические классификации М.Л. Первухина (1937), Б.Б. Богословского (1960), Ю.П. Пармузина (1975) а также используя результаты исследования сотрудников кафедры геологии и геомор фологии КубГУ (Ефремов, Макарь, 2002) в пределах рассматриваемой терри тории нами выделяются следующие генетические типы озерных котловин (таблица 13). За высшую таксономическую единицу нами принимается класс. Классы принципиально отличаются друг от друга причинностью созидающих факто ров. Главными движущими силами возникновения озерных котловин являют ся эндогенные, экзогенные и антропогенные. Причем, участие человека как ф озерообразующей силы, постепенно нарастает, что позволило нам выделить в отдельный класс озера, созданные в результате антропогенного фактора. ТаблицаіЗ. Генетическая классификация озерных котловин Восточного Предкавказья Класс Тип і Подтип ! Вид Характерные озера Эндогенный ; Тектонический Синклинальных мульд Озеро Тамбукан Восходящих і источников ! Гидротермальный Озеро Тупсус, озеро Берикей Озера Кумо-Манычской впадины Экзогенный Гидрогенный Приморский Реликтово-лиманный 1і Лагунный Озеро Аджи, озеро Большие Турали Лиманный Озера на южном берегу Кизлярского залива Речной Пойменно-старичный Озеро Шайтан-Казак 1 Остаточно-дельтовый Богатыревские Разливы 1II Просадочно-суффозионный Водораздельно-западинный Озера Ставропольской возвышенности Карстовый Провально-карстовый Озеро Провал Эоловый Дефляционный Озера Терско-Кумской низменности Антропогенныйі Подпрудныи 1 Водохранилища Сенгилеевское вдхр. і Пруды Пруд Комсомольский На территории Восточного Предкавказья выделяется 3 класса. Следует также отметить, что почти все озерные котловины испытывают влияние сразу нескольких факторов и поэтому подавляющее большинство их нужно отнести к гетерогенным. Предлагаемая нами генетическая классификация основана на выявлении главного озерообразующего фактора.
Следующей таксономической единицей классификации является генетический тип, который выделяется по главному типу рельефообразующих процессов (Пармузин, 1975). По мере необходимости эта ступень классификации может подразделяться на подтипы.
Наиболее практическое значение представляет вид озерных котловин, диагностический признак которого заключается в конкретном механизме формирования и созданной им форме озерных котловин. Именно вид заключает весь перечень генетических озерных форм. Для территории Восточного Предкавказья нами выделено 12 видов озерных котловин различного происхождения. Однако по мере дальнейшего исследования этот список разновидностей может расширяться.
Тектонические озера распространены сравнительно редко. В данном типе озер на исследуемой территории нами выделены гидротермальные озера и озера синклинальных мульд. Гидротермальные озера мелководны (1-2 м) и невелики по размерам. К этому виду относятся озера Тупсус и Берикей, расположенные на Приморской низменности Дагестана. Своему образованию они обязаны естественным подземным источникам термальных вод. Донные отложения представляют собой высокоценные лечебные грязи, состоящие из смеси торфа с песчано-глинистыми частицами. Озера синклинальных мульд имеют более крупные размеры. Типичными представителями этого вида на территории Восточного Предкавказья являются Большое и Малое Тамбукан-ские озера (рисунок 24), расположенные в мульде майкопских глин мощностью до 1000 м (Иовдальский, Ганенков, 1977).
Гидрогенные озера возникли путем эрозионного, аккумулятивного, растворяющего, волнового и других видов действия движущейся воды на горные породы. Гидрогенный тип озер является самым распространенным на исследуемой территории и подразделяется на приморский, речной, карстовый и просадочно-суффозионный.
Озеро Тамбукан (фото Ю.В. Ефремова) Приморские водоемы в пределах Восточного Предкавказья распространены на побережье Каспийского моря и в Кумо-Манычской впадине, которая в недавнем геологическом прошлом представляла собой морской про лив между Каспием и Черным морем. Образование приморских озер связано с наносотранспортирующей деятельностью морских вод. К водоемам приморского генезиса нами отнесены три вида: лагунный, лиманный и реликтово-лиманный (манычский).
Лагунный вид озер встречается на побережье Каспийского моря. Это озера Аджи, Большие и Малые Турали, Акгель, Алтаусское. Происхождение озер-лагун связано с отделением от Каспия небольших заливов вследствие понижения его уровня. Их питание осуществляется с помощью атмосферных осадков, поверхностных вод, а также путем просачивания морских вод сквозь пересыпи.
