Реконструкция формирования озер и болот виштынецкой возвышенности (калининградская область) и их седиментационных процессов

Кублицкий Ю.А., Харин Г.С., Субетто Д.А., Арсланов Х.А. Реконструкция формирования озер и болот Виштынецкой возвышенности (Калининградская область) и их седиментационных процессов // Общество. Среда. Развитие. – 2016, № 1. – С. 100–105.

Общество. Среда. Развитие ¹ 1’2016

Изучение изменений природных обстановок прошлого является актуальным, поскольку знания о том, как будут трансформироваться те или иные геосистемы, могут быть получены только в результате исследования их изменений в прошлом. Данные о литологическом строении донных отложений озер позволяют выполнять палеогеографические реконструкции, а также изучать процессы седиментогенеза и изменения гидрологических режимов водных объектов в прошлом [5, c. 27–28]. В исследовании палеогеографии региона особое место занимает территория Виштынецкой холмисто-моренной гряды, как наиболее слабо изученной. Для реконструкции процессов осадконакопления были выбраны озера и болото, расположенные на разных гипсометрических уровнях (рис. 1.). В статье впервые представлены: литологическое описание озера Чистого и болота Шомбрух, цифровая гипсометрическая модель Виш-тынецкой возвышенности и реконструкция формирования палеобассейнов.

Методы исследования

Полевые исследования проводились с 2011 по 2015 год. Отбор кернов донных отложений осуществлялся торфяным буром (диаметр пробоотборника 7,5 см для верхних горизонтов и 5 см для более плотных нижних горизонтов и болота). На месте проводилось первичное визуальное литостратиграфическое описание, после чего каждая метровая колонка отложений помещалась в специальную пластиковую полутру-

Исследования проводятся при финансовой поддержке РФФИ Мол_нр 15-35-50721; РГО-РФФИ 13-05-41457.

Рис. 1. Местоположение объекта исследования и стадии последнего оледенения [8, с. 4; 11, с. 42].

Таблица 1

литостратиграфия изученных объектов

Оз. Чистое		Оз. Камышовое		Оз. Проточное		бол. Шомбрух
Мощность	литология	Мощность	литология	Мощность	литология	Мощность	литология
378–397	гиттия	225–350	гиттия	119–420	гиттия	0–454	верховой торф
397–405	глинистая гиттия	350–365	глинистая гиттия	420–424	глинистая гиттия	454–456	темный прослой
405–418	гиттия	365–845	гиттия	424–456	гиттия	456–608	разложившийся торф
418–426	гиттиевая глина	845–1010	глинистая гиттия	456–460	глинистая гиттия	608–614	пневый горизонт
426–460	гиттия	1010–1035	гиттиевая глина	460–664	гиттия	614–660	разложившийся торф
460–472	глинистая гиттия	1035–1075	глинистая гиттия	664–668	глинистая гиттия	660–663	прослой песка
472–636	гиттия	1075–1199	гиттиевая глина	668–772	гиттия	663–698	разложившийся торф
636–640	глинистая гиттия			772–776	глинистая гиттия	698–699	сцементированный прослой
640–649	гиттия			776–868	гиттия	699–719	песок
649–689	глинистая гиттия			868–930	глинистая гиттия	791–740	глина
689–700	гиттия			930–934	гиттиевая глина
700–704	детритовая гиттия			934–946	глинистая гиттия
704–742	гиттиевая глина			946–950	гиттия
				950–960	торф
				960–962	гиттиевая глина
				962–965	торф
				965–983	песок

Среда обитания

бу для транспортировки. В лабораторных условиях проводилось детальное описание, отбор проб, радиоуглеродный анализ и анализ потерь при прокаливании (ППП) по стандартным методикам [12, с. 290–291]. Для определения типа донных отложений была применена классификация по содержанию органического вещества: при ППП менее 2% – глина, 2–6% – гиттиевая глина, 6–20% – глинистая гиттия и более 20% – гиттия [9, с. 3]. Цифровая модель рельефа создана с использованием программ Global Mapper 16 и Golden Software Surfer 13.

Результаты исследования

Литостратиграфия. Визуальное литологическое описание и хронологическая привязка донных отложений озер Камышового и Проточного опубликованы ранее [2, с. 181–183; 3, с. 3; 4, с. 248–250]. Литологическая классификация типов донных отложений, основанная на содержании органического вещества в осадках рассматриваемых озер и визуальное описание вскрытой толщи болота Шомбрух представлены в табл. 1.

Геохронология. Подробная хронологическая привязка осуществлена только для оз. Камышового [2, с. 183]. Для оз. Проточного существует одна радиоуглеродная дата нижнего горизонта, позволяющая установить время начала формирования озерных отложений (табл. 2). Донные отложения озера Чистого пока не датированы, однако сопоставление его литологического строения с литологией отложений оз. Камышового, позволяет утверждать, что они имеют схожие черты (рис. 2), что позволяет сделать предварительный вывод о формировании бассейнов в одно и то же время.

По результатам датирования были рассчитаны средние скорости осадконакопления табл. 2.

Рис. 2. Фотографии корреляция кернов донных отложений оз. Камышового (А) и оз. Чистого (Б).

Обсуждение результатов

Исследуемые объекты находятся на разных гипсометрических уровнях (табл. 2) в непосредственной близости друг от друга. Расстояние между наиболее удаленными объектами (оз. Проточное и оз. Чистое) не превышает 8 км. Тем не менее, нижние части разрезов донных отложений различаются между собой, что говорит о различии в их формировании. Озера Камышовое и Чистое, расположенные на высоких гипсометрических отметках 192 и 207 соответственно, имеют схожее строение: нижняя часть кернов донных отложений представлена серой гиттиевой глиной, с темно-бурым прослоем гиттии на глубинах 1060–1064 см (оз. Камышовое) и 689–704 см (оз. Чистое). Данный прослой гиттии имеет возраст 13714 кал. л.н. и его формирование соотносится с потеплением аллерёда [6, с. 128], из чего следует, что озера сформировались раньше 14000 л.н., т.е. в раннем дриасе (рис. 3). Исследуемая

Таблица 2

Общество. Среда. Развитие ¹ 1’2016

Сводные данные изученных объектов

Объект и координаты точек пробоотбора	абсолютная высота, м	Мощность отложений, см	датированный горизонт, см	лабораторный номер	возраст, C14 л.н.	возраст, кал. л.н.	Средняя скорость осадконакопления, мм/год
Оз. Проточное 52° 24 122` N 22° 36 458` E	153	864	831–841	SPb_1223	10300±100	12101	0,71
Оз. Камышовое 54° 22 605` N 22° 42 790` E	192	975	838–839	POZ-60940	11600±60	13417	0,62
Оз. Чистое 54° 38 834` N 22° 72 679` E	207	372	340–344	–	–	13417 ?	0,25 ?
Бол. Шомбрух 54° 24 207`N 22° 40 622` E	187	740	720–730	LU-7260	8620±210	9774	0,71

территория освободилась ото льда порядка 16,5 тыс. кал. л.н. [8, с. 28], что позволяет нам предположить, что начало седиментации началось в период 16,5–14 тыс. л.н.

Однако условия осадконакопления рассматриваемых озер отличаются: позднеледниковые отложения оз. Камышового обогащены гидротроилитом (темные прослои на рис. 2), а отложения озера Чистого обогащены карбонатными включениями. Указанные отличия связаны с различными условиями седиментации: карбонатные отложения, которые можно наблюдать в нижней части керна оз. Чистое, как правило, формируются при слабо щелочных условиях, гидротроилит формируется при низких значения pH и в анаэробных условиях. Таким образом, озеро Камышовое и озеро Чистое образовались после отступания ледника в понижениях моренных гряд, с момента их возникновения и до наступления аллередского потепления в озерах преобладал аллохтонный тип седиментации, для которого характерно преобладание минерагенного осадконакопления над органогенным в условиях холодного климата и перигляциальной растительности. С наступлением аллереда происходит изменение в строении донных отложений с гиттиевой глины на гиттию, что связано с увеличением роли органического вещества в формировании донных отложений. Формирование отложений с большим содержанием огранического вещества связывают с улучшениями климатических обстановок. Около 12700 кал. л.н. [6, с. 129] происходит смена в строении отложений с более органогенной гиттии на более минеральную гиттию, что говорит об усилении роли аллохтонного вещества в процессе осадконакопления, связанного с похолоданием позднего дриаса. В начале голоцена (11700–11000 кал. л.н.) в составе донных отложений начинает увеличиваться доля органического вещества и с бореального периода накапливаются преимущественно гиттии.

Оценка скорости осадконакопления в оз. Чистом показала, что она примерно в 2,5–3 раза ниже, чем в оз. Камышовом. Данный факт может быть объяснен следующими причинами: 1) пробоотбор проводился в

Рис. 3. Литология, хронология и скорость седиментации донных отложений озер Виштынецкой возвышенности.

Среда обитания

непосредственной близости от берега, в то время как максимальная мощность отложений, как правило, располагается на максимальных глубинах, на которых по техническим причинам не смогли совершить пробо-отбор; 2) с увеличением абсолютной высоты уменьшается площадь водосборного бассейна, вследствие чего происходит уменьшение привнесенного в водоем материала.

Болото Шомбрух расположено в 2 км к западу от оз. Виштнынецкое, на высоте 180 м над у.м. Нижняя часть разреза донных отложений болота Шомбрух представлена глиной, что говорит о принадлежности исследуемой котловины к озерно-ледниковому бассейну в позднеледниковье. Учитывая тот факт, что во время формирования глин гипсометрический уровень болота был на 7–8 м ниже современного (если вычесть мощность торфа, накопленного в голоцене), то можно предположить, что котловина болота могла быть затоплена водами пра-

♦"З!^-

Общество. Среда. Развитие ¹ 1’2016

Мертвый лед Озеро Болото Погребенный лед

Рис. 4. Реконструкция формирования изученных озер Виштынецкой возвышенности. А – 14000–16000 кал. л.н.; Б – 12700–14000 кал. л.н.; В – 11700– 12200; Г – 9774 кал. л.н. – настоящее время.

• 1.    Оз. Чистое

• 2.    Оз. Камышовое

• 3.    Бол. Шонбрух

• 4.    Оз. Проточное Направление потока

Виштынецкого озера, гипсометрический уровень которого в настоящий момент составляет 172 м над у.м. [1, с. 4], а во время позднеледниковья мог его превышать и достигать отметки более 180 м (рис. 4 Б). Уровень воды Виштынецкого озера мог понизиться около 11690 кал. л.н. во время спуска Балтийского ледникового озера (Jakobsson et al. 2007), после чего в уже изолированном небольшом озерце начали формироваться гиттии и торф (рис. 4 В). Прослой песка, залегающий на гиттиях и встречающийся также в нижних торфяных горизонтах, связан с этапами процесса дренирования и изоляции котловины болота от вод Вишты-нецкого озера. Выше прослоя песка по разрезу залегает семиметровая толща торфа, выходящая на дневную поверхность, сформировавшаяся за последние 9500 л.н.

Озеро Проточное расположено на высоте 153 м над у.м. Отложения нижней части разреза представлены торфом, залегающим на песках с гравием, размерность которого увеличивается с глубиной. Подобная стратиграфия позволяет предположить два сценария образования озера: первый – объект образовался в результате таяния погребенного льда – подобный генезис озер распространен для рассматриваемого региона [10, с. 193], второй – объекты образовались в долине стока вод, образованных в результате таяния погребенногольда. Для рассмотрения второго сценария была создана цифровая модель рельефа (рис. 4), анализ которой позволяет предположить, что депрессия, расположенная южнее озера могла быть занята мертвым льдом (рис. 4, А). Потоки талой воды протекали в северном направлении как раз через котловину озера (рис. 4, Б), так как таяние льда идет от периферии к центру, а озеро расположено как раз на периферии, то можно предположить, что песок с гравием, вскрытый нами, представляет собой аллювиальные отложения. После того, как мертвый лед растаял окончательно, начался постепенный процесс таяния погребенного льда, первая фаза которого обусловила формирование и заболачивание котловины озера (рис. 4, В) около 12101 кал. л.н. (10300 C14 л.н.), то есть на рубеже позднего плейстоцена и голоцена [6, с. 129]. Зная, что мощность торфа составляет всего 15 см, можно предположить, что болото существовала не продолжительное время – приблизительно, не более 50–100 лет. По мере таяния погребенного льда увеличивается глубина водоема, в результате чего происходит смена болотного типа осадконакопления на озерный. Таким образом, подтверждаются оба сценария генезиса озера.

Итак, все рассмотренные объекты Виш-тынецкой возвышенности возникли в поз- днеледниковье. По происхождению упомянутые объекты можно разделить на три группы: непосредственно ледниковые озера (образованные в межморенных и межка-мовых понижениях в результате их затопления талыми водами); озера, образованные в результате термокарстовых процессов и озера, образованные в долинах палеостоков. Озера первой группы расположены на высоком гипсометрическом уровне. Начало седиментогенеза у этой группы озер началось с момента отступания ледника, в осадках раннего дриаса преобладает минеральная фракция – глины и гиттиевые глины. Отличительной особенностью наиболее древних озер является прослой гиттии возраста аллереда, залегающий в толще глин. Объекты, относящиеся ко второй и третьей группе расположены на высотах ниже 170 м, начало озерного седименто-генеза относится к переходу от плейстоцена к голоцену, отложения нижней части вскрытой колонки представлены торфом, залегающим на песках.