Современное лёссообразование как отражение ландшафтно-климатических условий переходной зоны в Селенгинском среднегорье

Проблема генезиса лёссов как одного из самых специфичных образований четвертичного периода является объектом многолетних научных дискуссий. Основные направления этой проблемы представлены ведущей ролью эоловых процессов в формировании лёссов; лёссов, отложившихся в водной среде; и, наконец, третьим направлением, связывающий генезис лёссов с совокупностью различных геологических и почвообразовательных процессов, происходящих в тесной взаимосвязи с географической средой (полигенетическая, или почвенно-элювиальная). Геохимическая гипотеза лёссообразования, исследованная в трудах Б. Б. Полы-нова, И. П. Герасимова, К. К. Маркова, рассматривает особенности коры выветривания и почвообразования в условиях сухого континентального климата пустынь.

В настоящее время нет единой общепризнанной теории лёссообразования. В этом процессе выделяют две составляющие — седиментационную (перенос и отложение мелкозема) и гипергенную (преимущественно сингенетическое облёс-сование мелкозема). Основной транспортирующий агент — эоловый, проявлению которого способствовали перигляциальные условия. При формировании типичных лёссов отложенный ветром мелкозем практически оставался на месте, в отличие от лёссовидных осадков, при формировании которых мелкозем подвергался переотложению другими процессами — плоскостным смывом, русловым стоком, вследствие чего лёссовидные образования практически в большинстве случаев являются полигенетическими.

Для образования больших скоплений пылеватого материала необходимы особые ландшафтно-климатические условия, какие были в ледниковые эпохи. Далее превращение мелкозема в лёссовую породу происходило в сухие эпохи (аридный климат межледниковий и интерстадиалов). Холодный аридный климат, низкая обводненность речных систем конца плейстоцена, когда накапливался перигляциальный аллювий, были важными факторами для формирования лёссовых пород. В межледниковье богатый карбонатами ил, отложившийся на дне речных озер, под влиянием выветривания и почвообразовательных процессов давал начало лёссу [Берг, 1960].

Главным в характеристике лёссов является формирование своеобразного гранулометрического состава с накоплением фракции 0,01–0,05 мм. Были предложены гипотезы сортировки, агрегации и разрушения частиц под влиянием температурных колебаний, в том числе криогенного выветривания, эоловой и флювиальной сортировки, почвообразовательных процессов [Герасимов, 1962; Макеев, 2012].

Сформулирована концепция криогенного (криогидратационного) преобразования минерального вещества. Показано, что под воздействием многократного циклического промерзания-оттаивания в различных породах накапливаются частицы лёссовой фракции за счет разрушения более крупных (кварцевых, полевошпатовых и др.) частиц и агрегации частиц глинистого размера [Попов, 1967; Конищев, 1981; Куликов и др., 1997].

Г. Ф. Мирчинк [Гербова, 1972], как и В. А. Обручев [Обручев, 1951], главным в проблеме лёсса рассматривал не способ седиментации и последующий эпигенез осадка, а географическую обстановку, которая определяет основные свойства породы. Климат должен был быть резко континентальным, сухим, где главная роль принадлежит процессам морозного выветривания. Позже Н. И. Кригер [Кригер, 1965] также рассматривал лёсс как образование перигляциальных и аридных условий. Все эти гипотезы рассматривают лишь процесс накопления пылеватых отложений, но не отвечают на главный вопрос, как пылеватый осадок превращается в лёсс с характерным набором признаков и свойств. В соответствии с этими гипотезами пылеватые отложения могут накапливаться любым путем, а их превращение в лёсс со всеми специфическими признаками этой породы происходит в результате почвообразования и выветривания, т. е. в тесной взаимосвязи с условиями ландшафтно-геохимической среды [Полынов, 1956; Pecsi, 1990; Sprafke, Obreht, 2016; Smalley, Obreht, 2018].

Генезис лёссовых отложений Западного Забайкалья освещался в трудах Е. И. Равского, В. Н. Олюнина, Д. Б. Базарова и др. Согласно Е. И. Равскому лёссовые отложения принадлежат либо формациям пролювиально-делювиаль-но-солифлюкционного, либо овражно-делювиально-аллювиального генезиса, не исключая возможности эоловой аккумуляции [Равский, 1972]. Автор считает, что атмосферная вода принимала участие в образовании лесса, прибивая частицы эоловой пыли к земле и перемещая их вниз по склону. Далее в нижних частях склонов к чисто эоловому материалу присоединялся материал, непосредственно вымываемый потоками дождевых и снеговых вод от продуктов разрушения коренных пород. Согласно Д. Б. Базарову источником пыли являются эоловые пески, образовавшиеся за счет мощных толщ полигенетических песков кривоярской свиты, в долинах крупных транзитных рек Западного Забайкалья [Базаров и др., 1974]. Далее фракции, выдуваемые из этих песков, уносились северными и северо-западными ветрами и пыльными бурями, проникая в глубь хребтов и оседая на водоразделах. Эоловые процессы в Западном Забайкалье проявлялись повсеместно и имели глобальный характер, которые усиливались во время горных оледенений, когда создавался мощный барический градиент — причина сильнейших ветров [Тайсаев, 2007].

Цель работы — изучить генетические особенности лёссовых пород в условиях современной ландшафтно-геохимической среды переходной зоны Селенгинского среднегорья.

Объекты и методы

Ландшафты Селенгинского среднегорья в Западном Забайкалье расположены на границе южносибирских лесов и северо-монгольских степей (рис. 1). Такая переходная зона занимает экотонное положение между аридными и гумидными областями Палеарктики, где проявления природных зон сглажены и смягчены. Ведущая роль в переходных зонах принадлежит климату, который контролирует общий ход эволюции природной среды [Иметхенов, 1997].

Селенгинское среднегорье расположено в переходной климатической зоне между прохладным континентальным климатом (Dwc) и холодным полуаридным климатом (Bsk) (обновленная карта мира климатической классификации Кеп-пена — Гейгера) [Peel et al., 2007]. Зимой с установлением антициклональной атмосферной циркуляции происходит сильное похолодание и иссушение почв. Для межгорных впадин характерно развитие зимних температурных инверсий, где устанавливается более суровый микроклимат. Летом в котловинах воздух значительно теплее, чем на прилегающих склонах и водоразделах. Больше всего осадков выпадает летом. Малый снежный покров и низкие зимние температуры воздуха способствуют длительному сезонному промерзанию почв.

Согласно геокриологическому районированию Селенгинское среднегорье находится в Забайкальской геокриологической области южной геокриологической зоны. Криолитозона здесь имеет островное, прерывистое и спорадическое распространение и занимает до ~60 % территории [Heginbottom et al., 1993;

Экологический атлас... 2015; Gonchikov et al., 2021]. Состояние мерзлых грунтов сказывается на разных стадиях осадочного процесса и обусловливает некоторые важные особенности литологического состава мелкоземистого материала. Под влиянием криогенеза в слое сезонного промерзания-протаивания протекает процесс выветривания, в результате чего возникают своеобразные криоэлювиаль-ные образования — лёссовидные покровные суглинки [Данилов, 1983]. Условия их залегания тесно связаны с мерзлотными формами рельефа. В Селенгинском среднегорье эти формы широко представлены делювиально-солифлюкционными шлейфами, буграми и западинами водоразделов и приводораздельных позиций.

Рис. 1. Карта-схема территории исследования

Рельеф представлен среднегорной частью с высотами от 700 до 1 600 м над уровнем моря. Хребты и межгорные впадины Западного Забайкалья ориентированы с запада-юго-запада на восток-северо-восток. Основные хребты представлены куполообразными формами, сглаженными денудацией.

Территория исследования сложена в основном интрузивными и эффузивными породами разного возраста. Почвообразующие породы представлены продуктами выветривания этих пород, поэтому их состав и свойства в первую очередь обусловлены литологией коренных пород.

Гранулометрический состав определялся пипеточным методом по Н. А. Качин-скому [Полевые и лабораторные методы... 2001]. Для выяснения современной ландшафтно-климатической обстановки Селенгинского среднегорья был применен метод морфоскопии песчаных кварцевых зерен, разработанный в лаборатории эволюционной географии ИГ РАН под руководством доктора географических наук А. А. Величко [Величко, Тимирева, 2005]. Применение сканирующего электронного микроскопа позволяет обследовать окатанность, текстуру поверхности зерна, что характеризует условия формирования осадка и его генезис. Исследования проведены на растровом электронном микроскопе Hitachi TM 1000.

Результаты и обсуждение

Лёссовидные суглинки водораздела хр. Цаган-Дабан в Селенгинском среднегорье характеризуются высокой однородностью, мощность которых составляет на междуречьях 2–3 м, а на склонах увеличиваются до 10–15 м, залегая на высотах от 725 до 920 м на ур. м. и выше. Источником эоловой пыли являются эоловые пески, образующиеся за счет мощной толщи полигенетических песков кривоярской свиты в долинах крупных рек Западного Забайкалья. Далее фракции, выдутые из этих песков, переносятся северо-западными ветрами и пыльными бурями в глубь хребтов и осаждаются на водоразделах.

Наши исследования показали, что лёссовидные суглинки формируются на водоразделе, верхних, средних и нижних частях северного макросклона хр. Цаган-Дабан [Сымпилова и др., 2015, 2025; Сымпилова, Бадмаев, 2019; Сымпилова, 2025]. Представлены они преимущественно алевритовой породой, не слоисты, имеют темно-серый, местами желтовато-бурый цвет, легко- и среднесуглинистый гранулометрический состав. Содержание крупного и среднего песка — 0–1 %, мелкого песка — 14–57 %. Лёссовая фракция 0,05–0,01 мм составляет 18–55 %; фракция 0,01–0,005 мм — 2–11 %; менее 0,005 мм — 4–24 % (табл.).

Таблица

Гранулометрический состав лёссовых пород

Глубина, см	Содержание фракций в %, размер частиц в мм
	1,0–0,25	0,25–0,05	0,05–0,01	0,01–0,005	0,005–0,001	< 0,001
Элювиальная позиция хр. Цаган-Дабан, 960 м над ур. м.
13,5–20/25	0	21	55	9	10	5
20/25–41	0	19	54	10	11	6
41–60	0	14	43	8	11	24
60–86	0	22	42	7	9	20
> 85	0	28	46	5	11	10
Элювиальная позиция хр. Цаган-Дабан, 913 м над ур. м.
9/11–20/23	0	20	55	8	10	7
20/23–49	0	31	42	3	11	13
49–78	1	17	45	9	11	17
78–100	1	19	51	8	9	12
Трансэлювиальная позиция северного макросклона хр. Цаган-Дабан, 904 м над ур. м.
2–6/10	0	35	43	11	7	4
6/10–37	1	32	45	6	3	13
37–65	6	54	20	3	5	12
65–90	31	50	4	3	2	10
Трансаккумулятивная позиция северного макросклона хр. Цаган-Дабан, 720						м над ур. м.
2–8	0	57	18	4	11	10
8–21/25	0	30	43	5	7	15
21/25–75	0	47	31	4	7	11
75–120	0	53	23	2	9	13

Для реконструкции условий лёссообразования в Селенгинском среднегорье проведено исследование образцов песчаных кварцевых зерен из лёссовых горизонтов. Для элювиальных и трансэлювиальных позиций водораздела хр. Цаган-Дабан характерно преобладание зерен полуокатанной формы с высокой степенью матовости (рис. 2в, е, з), что свидетельствует об эоловом переносе материала. На зернах прослеживается эоловая обработка поверхности — микроямчатость (рис. 2г, ж), которая возникает при сальтации и соударении песчаных зерен. В трансаккумулятивных позициях преобладают зерна как полуокатанной, так и угловатой формы (рис. 2з). Зерна с выбоинами, раковистыми сколами указывают на формирование их в условиях криогенного выветривания (рис. 2а, б). Зерна со следами химического выветривания представлены в виде следов травления (рис. 2д, и). Текстуры химического растворения свидетельствуют о длительности и интенсивности процессов химического выветривания.

Заключение

Лёссовидные суглинки Селенгинского среднегорья формируются в условиях криогенеза, где процессы выветривания протекают в слое длительно-сезоннопро-мерзающих грунтов. По составу и свойствам они близки к лессам, в них преобладают пылеватые частицы, высокая макропористость. Характеризуются легко- и среднесуглинистым гранулометрическим составом с преобладанием крупной пыли и мелкого песка, имеют однородное строение, желтовато-бурую окраску.

Морфоскопический анализ песчаных кварцевых зерен выявил особенности генезиса лёссовидных суглинков на исследованной территории. Наблюдается преобладание полуокатанных зерен с высокой степенью матовости. На зернах прослеживается эоловая обработка поверхности — микроямчатость, которая возникает при сальтации и соударении песчаных зерен. Зерна с раковистым сколом и выбоинами указывают на формирование их в условиях криогенного выветривания.

Таким образом, форма кварцевых зерен показывает, что современное осадконакопление в Селенгинском среднегорье происходит при участии криогенных процессов. Основным источником поступления материала служат аллювиальные отложения р. Селенги и ее крупных притоков с последующим субаэральным переносом.