Литогенная основа ландшафта как объект геоэкологических исследований Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

ЛИТОГЕННАЯ ОСНОВА ЛАНДШАФТА КАК ОБЪЕКТ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

В. Н. Масляев, кандидат географических наук

Актуальность темы исследования определяется тем, что оценка экологического потенциала ландшафта, организация геоэкологического мониторинга, ландшафтное планирование территории для целей геоэкологического обоснования регионального природопользования требуют в первую очередь детального исследования литогенной основы ландшафта. Цель исследования — картографирование и типизация литогенной основы лесостепных ландшафтов Мордовии.

Термин «литогенная основа» предложен в 1914 г. И. И. Аболиным [5]. Позднее Н. А. Солнцев показал ее ведущую роль в формировании ландшафта и наполнил этот термин внутренним содержанием [7]. К литогенной основе ландшафта относят: 1) тектоническую структуру территории; 2) характер новейших и современных движений земной коры; 3) литологический состав коренных и четвертичных отложений; 4) доледниковый и современный рельеф (морфоструктура и мор-фоскульптура); 5) мощ-ность дочетвертичных и четвертичных рельефообразующих пород (особенно покровных отложений); 6) гидрогеологические особенности территории [6].

Интерес к исследованию литогенной основы определяется тем, что литогенная основа, представляя собой совокупность абиотических условий территории, во многом предопределяет морфологическую структуру и многочисленные процессы функционирования ландшафта. Структурные элементы литогенной основы (мощность и литологический состав зон аэрации и водонасыщения, положение уровня грунтовых вод, области питания, транзита и разгрузки грунтовых вод, положение и характер нижней границы ландшафта) определяют такие важные геоэкологические характеристики геосистем, как тип водного режима, естественная дренированность и характер увлажнения, условия накопления и химический состав грунтовых вод, потенциал самоочищения, активность геодинамических

и геохимических процессов и др. В этой связи, на наш взгляд, представляет интерес опыт I исследования литогенной основы лесостепных ландшафтов Мордовии, проведенный нами.

Прежде чем приступить к выделению типов литогенной основы, определили нижнюю границу геосистем. Единого методического подхода к выделению нижней границы геосистем пока не существует [1 — 3]. В пределах Мордовии сезонная динамика почвогрун-тов сказывается до глубины 20 — 30 м, пределы проникновения свободного кислорода в литогеннной основе обычно совпадают с верхним потоком грунтовых вод. Основная масса живого вещества сосредоточена в пределах нескольких десятков сантиметров коры выветривания, в той же зоне протекают основные биогеохимические процессы. Таким образом, нижние пределы процессов функционирования в геосистемах Мордовии сравнительно близки, хотя и не совпадают между собой.

Для геосистем различного таксономического ранга нижняя граница, по нашему мнению, может определяться следующим образом: для ландшафта — первым региональным водо-упором, для местности и урочища — по нижней части потока грунтовых вод (или первым местным водоупором, условно совпадающим с базисом эрозии местных эрозионных врезов), для фаций — критической глубиной залегания грунтовых вод.

Нами на территории республики выделены четыре типа нижней границы ранга «местности» [5]. Наиболее распространенным является тип, характеризующийся наличием регионального водоупора, залегающего под слоем сравнительно однородных водопроницаемых горных пород. В таких условиях формируется, как правило, хорошо выраженный горизонт грунтовых вод. Связь ландшафтных вод с артезианскими водами отсутствует или сильно затруднена. Нижняя граница определяется по литологическому признаку и картируется по

© В. Н. Масляев, 2008

кровле первого регионального водоупора, который является, как правило, поверхностью коренных пород мела и юры. В том случае, если поверхность дочетвертичных пород представлена толщей переслаивающихся песков и глин, и по литологическому признаку определить кровлю водоупора очень трудно, нижнюю границу геосистемы определяют по величине (глубине) местного базиса эрозии. Такой тип нижней границы характерен для типов местностей средних и нижних участков склонов ландшафтов эрозионно-денудационных равнин, водораздельных междуречий ландшафтов вторичных моренных равнин.

Второй тип нижней границы геосистем во многом похож на первый. Его отличительной особенностью являются наличие глубокой зоны аэрации и значительного по мощности мертвого горизонта. Гидравлическая связь почвенных и грунтовых вод полностью отсутствует. Нижняя граница проводится по литологическому признаку — толще значительного ослабления трещиноватости горных пород. Грунтовые воды сильно минерализованы. Связь ландшафтных вод с артезианскими затруднена. Такой тип границы свойственен для хорошо дренированного останцово-водо-раздельного типа местности ландшафтов эрозионно-денудационных равнин.

Для третьего типа нижняя граница геоси-

гут служить водоупорным горизонтом, поэтому происходит смешение ландшафтных и артезианских вод. В этом случае нижняя граница геосистем проводилась по гидродинамическим показателям. Таким образом, нижняя граница геосистем определяет характер водообмена между ландшафтными и артезианскими водами. Геосистемы, имеющие дополнительное увлажнение артезианскими водами, могут быть источником загрязнения последних.

Мощность литогенной основы геосистем в пределах лесостепных ландшафтов Мордовии неоднородна. В ландшафтах эрозионно-денудационных равнин максимальная мощность характерна для останцово-водораздельного типа местности (до 50,0 м). При этом геосистемы, сформировавшиеся на писчем меле, имеют значительно большую мощность, чем менее дренируемые геосистемы, залегающие на терригенных породах. Характерно общее сокращение мощности литогенной основы от приводораздельных к придолинным типам местностей (от 7,5 до 15,0 м).

Для ландшафтов вторичных моренных равнин закономерно сокращение мощности литогенной основы от приводораздельных к придолинным типам местностей. Литологиче-ские и гидрогеологические особенности строения литогенной основы ландшафтов водно-

стем проводилась по днищу речных долин, гра- ледниковых равнин обусловливают простран-

ница которого условно совпадает с кровлей водоупорного горизонта коренных пород, перекрытого сверху толщей водопроницаемых горных пород. В этом случае формируется хорошо выдержанный и неглубоко залегающий горизонт грунтовых вод. В таких геосистемах существует постоянная или периодическая гидравлическая связь почвенных и грунтовых вод. Отличительной особенностью является то, что в «гидрогеологических окнах», состоящих из водопроницаемых горных пород, существует постоянная гидравлическая связь ландшафтных и артезианских вод. Этот тип характерен для пойменно-лугового типа местности долинных ландшафтов.

Четвертый тип нижней границы выделен в геосистемах, залегающих на карбонатных породах. В ландшафтах водно-ледниковых равнин, надпойменно-террасовых и пойменно-лу-говых местностях долинных ландшафтов, трещиноватые известняки и доломиты не мо-

ственные различия в распределении мощностей литогенной основы геосистем. Глубина залегания нижней границы весьма различна. Характерно общее закономерное уменьшение мощности литогенной основы геосистем от приводораздельных к придолинным типам местностей.

Глубина залегания нижней границы долинных геосистем также неоднородна. Как правило, ее значения увеличиваются в долинах крупных и средних рек республики и сокращаются в долинах малых и очень малых рек. При этом сохраняется общая закономерность увеличения мощности геосистем от поймен-но-луговых к надпойменно-террасовым геосистемам.

Мощность зоны аэрации в пределах ландшафтов Мордовии изменяется от 0,1 до 43,5 м. Сокращение мощности зоны аэрации происходит от водоразделов к долинам рек и ручьев. Литологический состав пород зоны аэра-

120

ВЕСТНИК Мордовского университета | 2008 | № 1

ции пестр и фациально изменчив. На территории республики можно выделить пять лито-логических типов зоны аэрации: 1 — песчаный (пески, супеси); 2 — суглинистый (суглинки с прослоями глин); 3 — слоистый (переслаивание песков, суглинков, глин и других пород); 4 — торфо-минеральный (торф, нераз-ложившиеся растительные остатки); 5 — тре-щинно-щебнистый (щебень мергеля, опок, трепелов с прослоями суглинков).

Песчаный тип наиболее распространен в ландшафтах водно-ледниковых равнин, суглинистый — чаще встречается в придолин-ных типах местностей ландшафтов вторичных моренных и эрозионно-денудационных равнин. Широко представлен слоистый тип зоны аэрации. Он чаще всего встречается в долинных ландшафтах. Торфо-минеральный тип имеет локальное распространение в болотных геосистемах. В останцово-водораз-дельном и приводораздельном типах местностей ландшафтов эрозионно-денудационных равнин развит трещинно-щебнистый тип зоны аэрации.

Мощность и литология горных пород зоны аэрации, степень эрозионной расчлененности рельефа определяют характер естественной дренированности ландшафта. По этому показателю нами выделены четыре категории геосистем: интенсивно дренируемые, дренируемые, слабодренируемые и весьма слабодрени-руемые.

Сравнительный анализ механического состава почв, литологии горных пород зоны аэрации, положения уровня грунтовых вод, степени дренированности, ландшафтно-геохими-ческих условий, мощности зоны водонасыще-ния позволил нам выделить пять типов водного режима геосистем Мордовии: пермацид-ный, полупермацидный, импермацидный, периодически водозастойный и водозастойный. Для каждого типа характерна своя водообес-печенность ландшафта и характер водной миграции веществ. При геоэкологическом анализе различных типов водной миграции химических веществ в геосистемах республики выявлено, что наибольшая опасность накопления продуктов техногенеза в ландшафте характерна для импермацидных геохимических ландшафтов. Здесь вследствие низкой водопроницаемости происходит аккумуляция загрязняющих веществ в верхних горизонтах

почв. Благоприятные условия для накопления | токсичных веществ наблюдаются также в пой- I менно-луговых ландшафтах с водозастойным и периодически водозастойным водным режимом. Наибольшая опасность вероятного накопления продуктов техногенеза установлена в водопроницаемых песчано-супесчаных почвах ландшафтов водно-ледниковых равнин.

Для изучения вертикального строения ли-тогенной основы геосистем нами использова- | лись три блока информации: 1) аэро- и космо-фотоснимки; 2) картографический материал (серия среднемасштабных карт); 3) фондовый материал по геолого-геоморфологическим и гидрогеологическим условиям.

Методика картографирования вертикальной структуры литогенной основы достаточно проста. На ландшафтную карту республики масштаба 1 : 200 ООО были вынесены данные по буровым скважинам [8]. Для каждой ландшафтной местности проведен анализ фондового материала по вертикальному строению литогенной основы. Выделены средние значения мощности литогенной основы, глубина залегания уровня грунтовых вод, набор структурных геогоризонтов и др. Горизонтальные границы литогенной основы корректировались по картам коренных и четвертичных отложений, глубины залегания уровня грунтовых вод, инженерно-геологической, по материалам дешифрирования аэро- и космофото-снимков. По результатам картографирования была составлена картосхема основных типов литогенной основы геосистем Мордовии.

Для исследованной территории составлена классификация типов литогенной основы. Наиболее крупной единицей этой классификации является группа типов литогенной основы. В основу их выделения положен орографический признак, которому подчинены экзогенные процессы. В соответствии с пятью родами ландшафтных местностей, каждый из которых характеризуется своими ландшафтными особенностями обмена веществом и энергией как по горизонтали, так и по вертикали, можно выделить в пространстве пять групп типов литогенной основы.

Границы подгрупп типов литогенной основы проводились с учетом особенностей коренных горных пород, являющихся региональным водоупором и определяющих характер инженерно-геологических процессов, положе-

ние и взаимосвязь грунтовых и артезианских вод. В пределах каждой группы выделены следующие подгруппы типов литогенной основы: а) на карбонатных породах верхнего мела; б) на терригенных породах нижнего мела и юры; в) на карбонатных породах карбона. В пределах подгрупп по характеру и интенсивности водного режима геосистем обособляются ряды типов литогенной основы: с пер-мацидным, периодически пермацидным, импер-мацидным, периодически водозастойным и во-дозастойным режимами.

Наименьшим подразделением вертикальной структуры литогенной основы геосистем является тип литогенной основы. Основные критерии его выделения: 1) литолого-генети-ческое строение и инженерно-геологические свойства горных пород; 2) геоморфологические условия; 3) естественная дренирован-ность и положение уровня грунтовых вод; 4) гидрохимические условия грунтовых вод. Различное сочетание названных выше факторов определяет многообразие типов литогенной основы геосистем. Всего на территории Мордовии нами были выделены 64 типа. В пределах ландшафтных местностей в соответствии с делением местностей на доминантные и субдоминантные урочища могут различаться один доминирующий и несколько сопутствующих ему типов литогенной основы.

Геоэкологическая устойчивость литогенной основы лесостепных ландшафтов определяется взаимодействием целого комплекса экзогенных геоморфологических процессов: овражная эрозия, карст, суффозия, оползнеоб-разование, заболачивание, плоскостной смыв, подтопление, заиление водных объектов. По степени устойчивости литогенной основы выделены три группы геосистем:

1. Относительно устойчивые — отсутствуют массовые деформации литогенной основы. Это земледельчески древнеосвоенные

земли (освоены до середины XIX в.) со слабым развитием деструктивных процессов. К данной группе относятся геосистемы придо-линных пространств вторичных моренных и эрозионно-денудационных равнин, геосистем надпойменно-террасовых поверхностей с тем-но-серыми лесными почвами, черноземами оподзоленными и выщелоченными черноземами долинных ландшафтов.

2. Малоустойчивые — существенные деформации литогенной основы вследствие активизации эрозионных, оползневых и других экзогенных геоморфологических процессов. К этой группе относятся ландшафты водно-ледниковых равнин, геосистемы средних склонов ландшафтов вторичных моренных и эрозионно-денудационных равнин, практически все долинные ландшафты.

3. Неустойчивые — крупные и массовые деформации литогенной основы, интенсивное оползне- и оврагообразование, карстовые и суф-фозионные процессы, приводящие к необратимым модификациям или деформациям геосистем. Эти ландшафты были вовлечены в земледельческое освоение с середины XIX в., дальнейшее их освоение должно быть направлено на расширение лесных массивов и луговых угодий, использование под особо охраняемые природные территории (геосистемы останцово-водораз-дельных и приводораздельных пространств ландшафтов эрозионно-денудационных равнин, геосистемы приводораздельных пространств ландшафтов вторичных моренных равнин).

Проведенный геоэкологический анализ и оценка устойчивости литогенной основы лесостепных ландшафтов Мордовии являются составной частью общей оценки устойчивости геоэкосистем Республики Мордовия и уже сейчас на данном этапе исследований позволят судить о территориально-дифферен-цированном подходе к их освоению и прогнозированию неблагоприятных геоэкологических процессов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Беручашвили Н. Л. Геофизика ландшафта: учебн. пособие / Н. Л. Беручашвили. М.: Высш. шк., 1990. 278 с.

2. Глазовская М. А. Геохимические основы типологии и методики исследования природных ландшафтов / М. А. Глазовская. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1964. 230 с.

3. Дьяконов К. Н. Изучение вертикального строения ландшафта / К. Н. Дьяконов / / Методика ландшафтных исследований. Л., 1971. С. 67 — 73.

4. Масляев В. Н. Структура геосистем Мордовии и ее анализ для целей водных мелиораций: автореф. ... канд. геогр. наук / В. Н. Масляев. М., 1994. 24 с.

5. Мильков Ф. Н. Физическая география: современное состояние, закономерности, проблемы / Ф. Н. Мильков. Воронеж: Изд-во Воронеж, ун-та, 1981. 395 с.

6. Родзевич Н. Н. История формирования ландшафтов краевой зоны Московского оледенения / Н. Н. Родзевич, С. Г. Любушкина, И. В. Васильева [и др.] / / Ландшафтоведение. М., 1974. С. 4 — 32.

7. Солнцев Н. А. О морфологии природного географического ландшафта / Н. А. Солнцев / / Ландшафтоведение. М., 1949. С. 61 — 86.

8. Ямашкин А. А. Физико-географические условия и ландшафты Мордовии / А. А. Ямашкин. Саранск, 1998. 156 с.

Поступила 14.02.07.

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ

АСПЕКТЫ

ИССЛЕДОВАНИЯ

СТРУКТУРЫ

ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ

НА

ТЕРРИТОРИИ

РЕСПУБЛИКИ МОРДОВИЯ

П. И. Меркулов, кандидат географических наук, С. В. Меркулова, кандидат географических наук, А. Ф. Варфоломеев, кандидат географических наук

Экологическое состояние любой территории определяется множеством процессов взаимодействия природы и общества в пространственно-временном аспекте. При этом чаще всего оперируют количественными показателями загрязнения отдельных сред (воздуха, воды, почв) различными ингредиентами, поставляемыми в природную среду как правило отраслями хозяйства. Источники эмиссии в подобных случаях представлены точечными объектами, от которых продукты загрязнения в результате действия природных агентов (ветра, воды) рассеиваются соответствен-

Структура землепользования — категория пространственно-временная и историческая. Для каждой территории исторически складывались свои особые условия использования земель. Основными при этом являлись природные и социально-экономические факторы.

Исторически на территории Мордовии важнейшей функцией земельных ресурсов являлось их сельскохозяйственное назначение, за исключением периодов развития культур собирателей и охотников. По мере роста численности и соответственно плотности населения площади сель-

но относительно равномерно вокруг источников скохозяиственных земель увеличивались, менялась

структура землепользования в сторону сокращения естественных ландшафтов. Историко-геогра-

загрязнения.

Подобного рода характеристики важны и требуют пристального внимания со стороны соответствующих служб, поскольку во многом определяют здоровье населения. При исследовании загрязнения природы промышленными предприятиями используются свои методы. Однако подобными показателями далеко не всегда исчерпывается экологическая характеристика отдельных территорий. Необходима оценка природо-пользовательской деятельности населения, которая характеризуется структурой землепользова- сопользовательскои деятельности населения в ния, складывающейся на протяжении всего ос- самом широком смысле. Это заготовка древеси-военческого периода. ны для строительства жилища и топлива. Кроме

© П. И. Меркулов, С. В. Меркулова, А. Ф. Варфоломеев, 2008

фический обзор сельского хозяйства свидетельствует о наличии ряда этапов его развития, характеризующихся спецификой воздействия на при-

т

родную среду, доминированием определенных типов сельского хозяйства, отражающих разные ступени научно-технического и социально-экономического развития.

Другой важной функцией земель на рассматриваемой территории является обеспечение ле-

О