Палеогидросеть Таманского полуострова по материалам дистанционного зондирования

1 Исследование выполнено при поддержке гранта РНФ № 22-27-00591. Авторы выражают благодарность Центру коллективного пользования МГУ «Геопортал» за предоставление материалов космической съемки.

Таманский полуостров известен множеством археологических памятников различных культур и эпох, их изучению посвящена обширная историография. Согласно «Географии» Страбона ( Strab . XI. 2. 1–11), Азиатский Боспор (земли к востоку от Керченского пролива) являлся архипелагом островов, разделенных морскими проливами или речными рукавами. На рубеже VII–VI вв. до н. э., в ходе Великой греческой колонизации, началось активное освоение архипелага переселенцами из городов Средиземноморья и Малой Азии. Плотность расположения новых поселений местами достигала более 0,07 на кв. км ( Гарбузов, Завойкин , 2011. С. 216; Паромов, 1992), такая многочисленность подразумевает наличие достаточного количества источников пресной воды. При этом ныне даже около Фанагории и Гермонассы, крупнейших городов Азиатского Боспора, постоянные водотоки отсутствуют.

Несмотря на обширную историографию вопроса, идентификация поселений Таманского полуострова с топонимами, известными из древних письменных источников, в ряде случаев остается спорной. Причинами того являются почти полное отсутствие посвятительных надписей с упоминаниями названий поселений, где они были найдены; отсутствие или минимальные объемы крупносерийного гончарного производства и монетной чеканки. Попытки использовать для идентификации прибрежных поселений данные из периплов – лоций каботажного плавания, последовательно перечисляющих порты и расстояния между ними, также не увенчались успехом, так как содержащиеся там описания явно не соответствуют современному контуру береговой линии. Между тем, в акватории Таманского залива вблизи современных поселков Сенной, Приморский, Юбилейный, Гаркуша, Береговой, Тамань выявлены участки затопленного культурного слоя, в том числе – колодцы, верхние венцы которых ныне находятся под водой, на глубине 1–1,5 м ниже уровня ( Никонов , 1998. С. 61; Паромов , 2015. С. 142, 143). Несомненно, что подобные поселения существовали и на восточном побережье Керченского пролива (вблизи современных Тузлинской косы и косы Чушка), но ввиду гидрологической обстановки их убедительная локализация и идентификация пока представляются затруднительными.

Несовпадение периплов с современным контуром берега и полузатоплен-ность ряда прибрежных поселений целый ряд авторов объясняет колебаниями уровня моря. На протяжении последних 4000 лет для морей, окружающих полуостров, зафиксированы как трансгрессивные (новочерноморская, нимфейская, средневековая, современная), так и регрессивные (фанагорийская, раннесредневековая, позднесредневековая) эпохи ( Беренбейм , 1959. С. 42–44; Никонов , 1998; Паромов , 2015. С. 138; Дикарев , 2018. С. 64–66. Табл. 1). Разногласия этих авторов по большей части касаются оценок высоты уровня подъема воды в тот или иной период.

По нашему мнению, при обосновании палеогеографической реконструкции очертаний региона следует учитывать как высоту уровня моря, так и то, что главенствующая роль в процессе перестройки местного рельефа принадлежит тектоническому фактору. Активность новейших движений определена в результате 7-летних геодезических наблюдений с применением системы GPS ( Юбко и др. , 2016. С. 301. Табл. 3), зафиксировавших на берегах Таманского полуострова разноамплитудные скорости вертикальных движений от -2 до +12 мм/год.

Наличие более 20 грязевых вулканов разной степени активности ( Шнюков и др. , 2005. С. 16–38) подтверждает интенсивную новейшую тектонику Таманского полуострова.

Целью данного исследования является локализация контура древней гидросети и определение ее информативности для задач палеогеографической реконструкции очертаний Азиатского Боспора.

Под термином «гидросеть» мы понимаем древние и современные тальвеги водотоков и проливов. Под «водотоками» подразумеваются различные генетические типы (долины, балки, промоины и т. д.) современных и древних флюви-альных форм рельефа.

В ходе работы использованы спутниковые снимки Corona, SPOT и Landsat (с 1960-х гг. по настоящее время), материалы аэрофотосъемки периода Второй мировой войны, топографические карты различного масштаба, цифровая модель рельефа, построенная по радарным данным SRTM с разрешением 30 м (EarthExplorer…). Также изучены космические снимки с онлайн-сервиса «Landsat Explorer» с фильтром «Agricalture», где синие и темно-синие тона соответствуют обводненным участкам почв (Landsat Explorer…).

Для локализации гидросети Таманского полуострова нами выполнено визуальное дешифрирование собранных материалов дистанционного зондирования (ДДЗ) с учетом морфологических и топографических особенностей региона. Дешифровочными признаками современных водотоков являются (рис. 1: А1‒ А3 ): затемнение тона изображения относительно общего фона на космических изображениях и материалах аэрофотосъемки; неправильная, линейно-извилистая или древовидная форма контуров, выраженная также и на топографических картах в виде понижения в рельефе; достижение водотоками местного базиса эрозии; наличие растительности на склонах и дне (для балок).

Основным дешифровочным признаком при локализации древних водотоков на космо- и аэрофотоснимках является (рис. 1: Б1, Б2 ) изменение цвета изображения на более темные тона относительно фона на освоенных участках территории (распаханные поля, постройки и т. д.). Изменение фототона в этом случае объясняется особенностями разреза водотоков, который представлен легко проницаемыми породами-коллекторами грунтовых вод (галечниками, песками, супесями). Вода, скопившаяся в этих горизонтах, перекрытых проницаемыми породами, поднимается к поверхности за счет капиллярных сил, в результате чего участки почв, перекрывающих древние водотоки, имеют более темный тон на изображении. Таким образом, обводненные участки почв, особенно после интенсивных осадков, соответствуют контурам древних водотоков ( Петрусевич , 1961). Также для древних водотоков характерна линейная, иногда древовидная структура линий, которая местами выражена на топографических картах в виде понижения в рельефе (рис. 1: Б3 ). Контуры древних водотоков обычно не доходят до современного местного базиса эрозии – они либо резко обрываются, либо переходят в современные водотоки.

Отметим, что в ходе дешифровочных работ нами вначале выделены тальвеги современных постоянных и временных водотоков Таманского полуострова, затем – следы древних водотоков, после чего проведено сравнение особенностей локализации современной и древней гидросети.

Рис. 1. Отображение водотоков

А1‒А3 – современные водотоки ( линии синего цвета ) на космическом снимке Landsat ( А1 – исходное изображение; А2 – после дешифрирования) и на топографической карте – ( А3 ); Б1‒Б3 – древние водотоки ( линии красного цвета ) на космическом снимке Landsat ( Б1 – исходное изображение; Б2 – после дешифрирования) и на топографической карте ( Б3 )

Для построения карт локализации, выделенных водотоков в работе использована статистическая обработка полученных данных в ПО ArcGIS. Для корректного расчета плотности разных типов водотоков (современные, унаследованные, древние) на территории исследования была построена сетка. Размер ячейки составляет 300 × 300 м и выбран с учетом средней длины всех водотоков района исследования. Для каждой ячейки рассчитан коэффициент плотности водотоков по формуле:

к ^'^ h'~s~

, где l с,у,д – суммарная длина в каждой ячейке современных (с), унаследован ных (у) и древних водотоков (д) в метрах; S – площадь ячейки (кв. м).

Значение, полученного коэффициента, относилось к центру ячейки. Затем проводилось построение карт локализации водотоков. Интерполяция значений по площади выполнена методом «Естественная окрестность». Дальнейшая разбивка на классы (количество классов – 9) осуществлялась методом квантилей, который отражает статистическое распределение параметра.

Для верификации результатов камеральных наблюдений летом 2022 г. мы провели полевые геоморфологические исследования: изучили геоморфологические особенности водотоков Фанагорийской гряды, береговой зоны и лиманов северо-западной и южной частей Таманского залива, участков предполагаемых древних проливов «Субботин ерик» и «Шимарданский рукав».

Комплексный анализ ДДЗ Земли и топографии, а также результаты геоморфологических наблюдений позволили составить схемы современной (рис. 2) и древней (рис. 3) гидросети Таманского полуострова.

Современные водотоки представлены двумя типами – постоянным и временным. К постоянным водотокам относятся реки: расположенные в восточной части региона (рр. Кубань, Гостагайка) и менее крупные, берущие свое начало в Кавказских горах (рис. 2: 1 ). Временные водотоки представлены следующими генетическими типами: эрозионные борозды, промоины, балки и «висячие» долины (долины, устья которых в настоящее время находятся выше современного базиса эрозии). Эти флювиальные формы рельефа сформировались в основном за счет дождевого питания, выхода грунтовых вод на поверхность и таяния сезонных снегов.

Эрозионные борозды и промоины приурочены к холмистым грядам (Центральная, Фонталовская, Фанагорийская и др.), некоторые из них заканчиваются у подошвы гряд. Эти водотоки образуют древовидный, перистый и местами решетчатый рисунок (рис. 2: 2 ). Эти же флювиальные формы рельефа отмечены на склонах конусовидных грязевых вулканов (сопки Горелая, Карабетова и др.) с крутизной от 6–9° у их вершин и до 3–4° у основания. Они образуют характерный радиально расходящийся (центробежный) рисунок от вершины грязевого вулкана к его подошве, где выполаживаются и обычно заканчивают свое развитие (рис. 2: 3 ). Согласно геоморфологическим наблюдениям, глубина этих эрозионных борозд и промоин в среднем изменяется от 0,5 м до 2–3 м, при ширине от 0,3 м до 10–16 м.

Вдоль береговой линии отмечены промоины (рис. 2: 4 ), в основном – вблизи м. Каменный, Кизилташского (северный берег) и Ахтанизовского (южный берег) лиманов. Они расположены параллельно друг другу в основном с шагом 10–20 м на протяжении 100–400 м. Их длина в среднем составляет 7–10 м, а глубина соответствует высоте клифа (~5–10 м). Кроме того, промоины приурочены к участкам проявления оползневых процессов – в юго-восточной части Курчанской гряды, от северного склона гряды Разнокол до Витязевского лимана, в южной и юго-восточной части Старотитаровской гряды. Здесь они расположены параллельно друг другу с шагом 25–50 м на протяжении от 0,4 до ~3 км.

При слиянии некоторых эрозионных борозд и промоин, берущих свое начало на склонах гряд, образуются балки (рис. 2: 5 ). Для них характерен в основном одиночный четко выраженный тальвег. Балки начинают свое развитие у подножия

,03„St                                                         ,00oSV

,02oStz                                                              ,00oSt холмистых гряд (в том числе и грязевых вулканов) и по пологим поверхностям с углом наклона 1–2° доходят до местного базиса эрозии. По полевым наблюдениям, глубина балок в среднем составляет 2–4 м при ширине от 50 до 250 м. Местами к балкам примыкают тальвеги древних водотоков. Исходя из этого, некоторые современные балки могут быть унаследованными, т. е. развиваться на месте древних водотоков.

К современным унаследованным водотокам также можно отнести «висячие» долины (рис. 2: 6 ). Они имеют древовидный, или, местами, неветвящийся рисунок. Их глубина составляет 2–5 м при ширине от 10–20 до 50–90 м. Такие долины отмечены на южном склоне Курчанской гряды, на северном склоне гряды Разнокол в районе с. Джигинка и далее на восток, на северо-восточном склоне Бугазской гряды (на стыке лиманов Цокур и Кизилташский). Образование этих элементов рельефа может быть связано с тектоническим подъемом отдельных участков района исследования. Также единичные «висячие» долины отмечены вдоль береговой линии. Например, вблизи подножия г. Горелая и, местами, от оз. Тузла до оз. Соленое. Их образование связано или с резким тектоническим подъемом участка, или с процессом, при котором разрушение берега происходит раньше, чем водоток успевает достигать местного базиса эрозии.

На схеме палеогидросети Таманского полуострова (рис. 3) показаны древние водотоки, не выраженные в современном рельефе в результате антропогенной деятельности, а также современные водотоки (балки и «висячие» долины), развивающиеся по древним долинам, т. е. унаследованные. К древним флюви-альным формам рельефа мы относим тальвеги постоянных и временных водных потоков. Их формирование, вероятно, происходило в условиях более влажного климата ( Болиховская , 2002. С. 268, 269. Рис. 4; Bolikhovskaya at al. , 2018. P. 31– 34. Fig. 8. Tab. 2), чем образование современных водотоков.

Для древних водотоков характерен слабоветвящийся, местами древовидный рисунок, при этом разветвленная его часть обычно тяготеет к водоразделу. Длина их тальвегов изменяется от 0,3 до ~ 5,5 км. Напомним, что для древних водотоков характерен более темный тон изображения на материалах аэрофотосъемки, а также синий и темно-синий тона на космоснимках, так как они фиксируют сильно увлажненные участки поверхности земли. Схожими дешифровочными признаками обладают и древние дороги ( Гарбузов , 2020. С. 57), но для них характерен рисунок в виде единичной прямой или слабоизогнутой линии, которая пересекает склоны почти независимо от их рельефа (рис. 3: 6 )

На схеме палеогидросети нами выделены два объекта: «Субботин ерик» – «северный пролив» (рис. 3: а ) и «Шимарданский рукав» – «южный пролив»

Рис. 2 (с. 462). Схема современных водотоков Таманского полуострова

1 – постоянные водотоки; 2–4 – временные водотоки ( 2 – эрозионные борозды и промоины, развитые на поверхности гряд; 3 – эрозионные борозды и промоины, приуроченные к склонам грязевых вулканов; 4 – промоины); 5, 6 – временные унаследованные водотоки ( 5 – балки; 6 – «висячие» долины); 7 – лиманы; 8 – соленые озера; 9 – ставки; 10 – грязевые вулканы; 11 – восточная граница района исследования

.OZoSV                                                           .OOoSfr

Рис. 3. Схема палеогидросети Таманского полуострова 1 – постоянные и временные древние водотоки; 2, 3 – современные унаследованные водотоки, развивающиеся по древним долинам ( 2 – балки; 3 – «висячие» долины); 4 – лиманы; 5 – соленые озера; 6 – древние дороги (по: Гарбузов , 2020); 7 – восточная граница района исследования

■OZoSt                                                      ,00oSt

(рис. 3: b ). В рельефе эти объекты проявлены в виде понижений, а их генезис стал темой продолжительной научной дискуссии ( Гарбузов , 2016, С. 34, 35). Аномальные дождевые осадки, выпавшие на Таманский полуостров в августе 2021 г., резко и на достаточно долгое время повысили уровень грунтовых вод, благодаря чему появилась возможность зафиксировать некоторые особенности этих объектов. На рисунке (рис. 4: А1, А2, Б1, Б2 ) показаны космические снимки с онлайн-сервиса «Landsat Explorer» с фильтром «Agricalture» от 25 августа 2021 г., где красной линией отмечена граница обводненного контура, ромбиками – точки геоморфологических наблюдений лета 2022 г., в которых на поверхности зафиксирована вода (рис. 4: А3 ) или выявлены сильно увлажненные участки почв (рис. 4: Б3 ). Отметим, что все точки наблюдений расположены в пределах красного контура, что подтверждает постоянную обводненность этой зоны.

На космических снимках видно, что обводненный контур «Субботина ерика» непрерывной линией протягивается от Таманского залива до древнего контура Ахтанизовского лимана, расширяясь к побережьям и сужаясь в средней части (рис. 4: А2 ). Обводненный контур «Шимарданского рукава» примыкает к Ахтанизовскому лиману и имеет очень сложную разветвленную конфигурацию, его непосредственное соединение с Таманским заливом ныне прервано лишь на одном небольшом участке (рис. 4: Б2 ). Схема расположения древних поселений, приведенная в статье (Там же. С. 37, 38. Рис. 4, 5), не противоречит подобной конфигурации пролива (рис. 4: Б2 ).

В результате проведенных геоморфологических исследований нами определены точки, бурение серии скважин в которых позволит сделать окончательные выводы о существовании «Субботина ерика» и «Шимарданского рукава» в историческое время.

При анализе карт локализации современных, древних и унаследованных водотоков на территории Таманского полуострова удалось выделить четыре области, отличающиеся густотой современных и древних (с учетом унаследованных) водотоков, их распределением и направлением стока (рис. 5).

Первая область (рис. 5: І ) расположена в северо-северо-западной части полуострова. Здесь древние водотоки равномерно распределены по площади, а их густота значительно преобладает над современными. Сток древних водотоков в основном направлен к Динскому заливу, а современных – к Таманскому заливу. Возможно, это свидетельствует о тектонической перестройке в этой части полуострова.

Вторая область (рис. 5: ІІ ) – западно-центральная, где наибольшая концентрация современных водотоков приурочена к склонам холмистых гряд и грязевым вулканам, что указывает на современную тектоническую активность этих участков. Древние водотоки, в том числе и унаследованные, равномерно распределены по этой территории, начинают свое развитие в основном у подножий холмистых гряд и расположены на более пологих участках. Стоки для древних и современных водотоков сонаправлены. Это свидетельствует о том, что в этой области направление стока в течение последних 2500 лет существенно не изменилось.

Третья область (рис. 5: ІІІ ) расположена на севере и северо-востоке полуострова. Здесь развиты в основном древние и унаследованные водотоки, среди

200 м                                         0        2        4 м которых преобладают «висячие» долины. Водотоки располагаются в основном на южном и юго-западном склоне Курчанской гряды, на правом берегу р. Кубань.

Левый берег р. Кубань относится к четвертой (юго-восточной) области (рис. 5: ІV ), здесь также присутствуют «висячие» долины, что может свидетельствовать об одновременном тектоническом поднятии блоков с долинами этого типа. В целом в пределах четвертой области в основном развиты унаследованные водотоки (балки и «висячие» долины). Стоки современных и древних водотоков, расположенных в пределах двух последних областей в районе долины р. Кубань направлены встречно, а на остальной территории – в сторону местного базиса эрозии.

При сопоставлении карты палеогидросети ( Гарбузов , 2013) с картой поселений 2-й пол. VI в. до н. э. – 1-й четв. V в. до н. э.) отмечается их корреляция (рис. 6). К участкам с высокой плотностью поселений (более 0,05 поселений на кв. км) приурочен максимум древних водотоков. Они могли служить источником пресной воды для этих поселений.

Выводы

В результате проведенного визуального дешифрирования ДДЗ с учетом топографии рельефа и геоморфологических наблюдений впервые локализована сеть древних водотоков и составлена схема их расположения. Также на Таманском полуострове выделены четыре области, различающиеся густотой современных и древних водотоков, распределением и направлением их стока. Установлено, что в границах первой (северо-северо-западной) области в последние 2500 лет изменилось направление стока – древние водотоки направлены в сторону Динского залива, а современные тяготеют к Таманскому заливу. В работе показано, что территории с высокой плотностью поселений 2-й пол. VI в. до н. э. – 1-й четв. V в. до н.э. соответствуют районам максимумов древних водотоков.

Рис. 4 (с. 466). Древние водотоки (сильно увлажненные участки поверхности), показанные на космических снимках синим и черно-синим тоном

А1‒А3 – «Субботин ерик»; Б1‒Б3 – «Шимарданский рукав»

А1, Б1 – исходные космические снимки Landsat с фильтром «Agriculture»; А2, Б2 – космические снимки после дешифрирования; А3, Б3 – фотографии обводненных участков почв, местоположение которых соответствует фиолетовым ромбикам

Красная линия – контуры обводненных участков почв; ромбики – точки геоморфологических наблюдений лета 2022 г., зафиксировавших сильно увлаженные участки почв; черная линия – контуры некоторых древних поселений (по: Гарбузов , 2016)

Рис. 5. Карта областей ( I–IV ), отличающихся густотой древних ( зеленые оттенки ), современных ( синие оттенки ) и унаследованных ( фиолетовые оттенки ) водотоков, их распределением и направлением стока

о га