Геоморфология и палеогеография, 2020, № 3, стр. 56-71

ВВЕДЕНИЕ

Для долины реки Оки в ее среднем течении характерно чередование суженных до 1.5–4.0 км и расширенных до 6.0–12.0 км участков поймы, существенно различающихся по своему морфологическому облику, особенностям строения толщи голоценовых и подстилающих их плейстоценовых отложений, особенностям развития [1, 2]. На суженных участках, где русло преимущественно прямолинейное и практически не меандрирует, преобладают массивы параллельно-гривистой поймы, в меньшей степени для них характерны участки сегментно-гривистой и наложенной поймы. На расширенных участках, в пределах которых русло активно меандрирует, напротив, широко распространены сегментно-гривистые поймы разных генераций, чередующиеся с обширными массивами наложенных выровненных пойм, обычны для них и останцы надпойменных террас [2]. Одно из таких расширений – Спасское – включает участок поймы Оки и двух ее притоков – рек Истьи и Прони – общей площадью около 120 км² (рис. 1). Ширина окской поймы увеличивается от 4.2 км на входе реки в Спасское расширение до 11 км совместно с поймами рек Истьи и Прони в их низовьях, на выходе за пределы расширения Окская пойма у села Старая Рязань сужается до 1.4 км. Абсолютные отметки поверхности поймы изменяются вниз по течению Оки от 97.8–97.5 м до 96.0–95.6 м на повышенных участках и от 95.0–94.0 м до 94.1–93.3 м по понижениям. Ширина русла Оки в Спасском расширении изменяется от 150 до 300 м, в среднем она составляет около 250 м. Ниже устья р. Прони русло Оки спрямлено и на шестикилометровом отрезке до села Старая Рязань отжато к правому коренному борту долины, где река размывает юрские отложения.

Рис. 1.

Спасское расширение в центральной части бассейна р. Оки. 1 – населенные пункты; 2 – расположение Спасского расширения.

Спасское расширение неоднократно привлекало внимание специалистов разного профиля. Пойменный рельеф и аллювиальные отложения здесь в разное время изучали Е.В. Шанцер [3], А.А. Лазаренко [4], А.Л. Александровский и М.П. Гласко [5, 6].

В береговом уступе высокой поймы Оки (по левому берегу) в 3 км выше впадения в нее реки Прони под трехметровой толщей пойменного аллювия в верхней части толщи старичных отложений Е.В. Шанцер обнаружил битые кирпичи, желваки фосфоритов из юрских отложений, вскрывающихся в основании коренного склона долины Оки (на правобережье). По его мнению, из них была сооружена гать для проезда через заболоченное понижение. На соседнем участке, где старичные отложения с обломками кирпича выклиниваются, появляется погребенный почвенный горизонт, перекрытый толщей пойменного аллювия мощностью до 1.2 м, в пределах которого Е.В. Шанцер также обнаружил обломки неравномерно обожженных кирпичей.

А.А. Лазаренко проанализировал особенности аккумуляции аллювия на участках поймы, в разной степени удаленных от русла. В Спасском расширении поймы р. Оки на ее левобережье им подробно охарактеризованы пойменные отложения, в т.ч. их вещественный состав.

А.Л. Александровским и М.П. Гласко при изучении опорного разреза Климентовская-1 [5], расположенного на левом берегу Оки в 1.5 км ниже впадения в нее р. Прони, в толще пойменного аллювия выделены четыре погребенные почвы с гумусовыми горизонтами на глубинах 0.4–0.6 м, 1.2–1.5 м, 2.05–2.15 м и 3.3–3.7 м и соответствующие им четыре периода почвообразования (тыс. л. н.): П1 0 (0.1)–0.3; П2 0.8–2.3; П3 2.7–4.0; П4 4.5–6.0.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В 2015–2016 годах нами было предпринято комплексное полевое обследование Спасского расширения как одного из ключевых участков в пойме р. Оки в ее среднем течении, где, с учетом полученных ранее материалов, имелась возможность проследить особенности строения и формирования толщи рыхлых отложений и существующего ныне пойменного рельефа.

Нами были изучены все естественные обнажения аллювиальных и подстилающих их отложений разного генезиса, вскрывающиеся в эрозионных уступах высокой поймы и на подмываемых участках надпойменных террас; заложена серия шурфов на участках сегментно-гривистых и выровненных пойм, удаленных от современного русла, вскрывших пойменные и русловые отложения, а также отложения иного генезиса; установлены особенности строения толщи аллювиальных отложений на участках пойм разных типов (сегментно-гривистых разных генераций и наложенных), наличие в них погребенных почвенных горизонтов. В результате выделены массивы сегментно-гривистых пойм разных генераций и наложенные поймы двух типов [7], составлена геоморфологическая карта участка масштаба 1:100 000 (рис. 2).

Рис. 2.

Геоморфологическая карта Спасского расширения. Пойма: 1 – сегментно-гривистая (а – современных генераций, б – древних генераций), 2 – практически снивелированная, с выровненным гривистым рельефом, 3 – наложенная (а – на песках надпойменной террасы, б – на озерных алевритах); 4 – массивы поймы относительной высотой, м (а – <2.5, б – 2.5–6.5, в – >6.5); 5 – эрозионные уступы на подмываемых участках поймы (а – с погребенными почвами в разрезе, б – без них); 6 – отдельные точки отбора образцов на радиоуглеродный анализ; 7 – прирусловые отмели шириной >50 м; 8 – русло р. Оки и ее притоков; 9 – староречья (а – с водой, б – сухие); 10 – останцы надпойменных террас в контурах поймы; 11 – дренажные каналы и канавы в пойме; 12 – положение геологических профилей, приводимых в тексте; 13 – буровые скважины и их номера; 14 – шурфы в пойменных рыхлых отложениях; 15 – номера разрезов в пойменных отложениях; 16 – разрезы (а – “Климентыˮ, описанный А.Л. Александровским, б – с гатью из кирпича, описанный Е.В. Шанцером).

Был осуществлен сбор геологической информации, в т.ч. данных по бурению в региональном геологическом фонде при Управлении Росприроднадзора по Рязанской области. На основании полученных данных с учетом результатов собственных материалов был построен геолого-геоморфологический профиль через пойменную часть Окской долины (рис. 3).

Рис. 3.

Геолого-геоморфологический профиль по линии IV–IV (через Спасское расширение). Фации аллювия: 1 – пойменная (суглинки с прослоями супесей), 2 – русловая (пески разнозернистые), 3 – старичная (алевриты темно-серого цвета); 4 – грубозернистые пески с галькой конца позднего плейстоцена–начала голоцена; 5 – озерно-аллювиальные горизонтально-слоистые пески, местами с галькой в основании толщи, осташковский горизонт; 6 – покровные лёссовидные суглинки; 7 – озерные илы, молого-шекснинский горизонт; 8 – озерно-аллювиальные горизонтально-слоистые пески с прослоями алевритов, московский горизонт; 9 – озерно-аллювиальные пески и алевриты, одинцовский горизонт (?); 10 – ледниковые отложения, днепровский горизонт (?); 11 – меловые песчаники; 12 – юрские глины; 13 – каменноугольные известняки и доломиты; 14 – скважины и их номер.

Для определения времени формирования толщ пойменных рыхлых отложений применялся метод радиоуглеродного датирования. Из органогенных горизонтов погребенных почв, обнаруженных в толще пойменных отложений, из торфа, залегающего в старичных линзах, перекрытых пойменным аллювием, из слоя торфа, перекрытого песками первой надпойменной террасы, было отобрано 18 образцов разного генезиса (древесина, уголь, торф, органическое вещество почв) на радиоуглеродный анализ (рис. 2). Еще один образец погребенной почвы (точка 6 на рис. 2) был отобран на Старорязанском городище. На составленной геоморфологической карте разрезы, имеющие несколько дат и несущие больше информации, чем прочие, выделены особым значком и вынесены на отдельные схемы (рис. 4). Для остальных радиоуглеродных датировок на геоморфологической карте показаны места расположения точек отбора. Датирование образцов проводилось в ЦКП “Лаборатория радиоуглеродного датирования и электронной микроскопииˮ Института географии РАН (табл. 1). Радиоуглеродное датирование было приведено с использованием жидкосцинтилляционного метода (LSC), определение активности образцов производилось на альфа-бета спектрометре-радиометре Quantulus 1200. Подготовка образцов к датированию и выделение датирующих фракций было выполнено с применением общепринятых методик, в модификации лаборатории [8]. Калибровка полученных результатов была проведена в программе Calib (http://calib.org/calib/), с использованием калибровочной кривой Intcal 2013 [9].

Рис. 4.

Положение некоторых радиоуглеродных датировок в разрезах пойменных рыхлых отложений. 1 – суглинок; 2 – супесь; 3 – песок; 4 – погребенная почва; 5 – алеврит; 6 – торф; 7 – древесина в рыхлых отложениях; 8 – уголь в рыхлых отложениях; 9 – календарный возраст, ВР, медиана.

ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

Спасское расширение, также как другие участки пойменной части долины средней Оки, изученные нами ранее, представляет совокупность пойменных генераций, различных по морфологии рельефа и строению толщи рыхлых отложений [7, 10, 11]. В пойменной фации аллювия в пределах массивов сегментно-гривистой поймы разных генераций было выявлено 1–2, а в аллювии наложенных пойм – 3–4 погребенных почвенных горизонта. Было установлено, что вторая от поверхности погребенная почва, имеющая признаки лесного происхождения, соответствующая выделенной ранее А.Л. Александровским и М.П. Гласко на стоянке Клименты-1 и именуемая ими [5], а впоследствии и нами, Климентовской [7], имеет региональное распространение. Отсутствует соответствующая почва лишь в пределах массивов сегментно-гривистой поймы последней генерации, располагающихся в вершинах шпор современных излучин Оки.

В подмываемых рекой уступах высокой поймы под толщей супесчано-суглинистого пойменного аллювия мощностью от 2 до 5.5 м нами были выявлены многочисленные линзы старичных образований, представленных алевритами и глинами с обломками древесины, в том числе стволами дубов, а также залежами торфа мощностью от 0.5 до 2.5 м (в верхней их части). Отложения такого же типа заполняют и погребенное русло реки Истьи, впадавшей ранее в Оку в 12 км ниже по течению относительно современного ее устья (рис. 2).

Анализ имеющихся данных бурения показал, что мощность четвертичных отложений в пойменной части долины Оки в ее Спасском расширении на разных участках изменяется от 12 до 28 м. Подстилаются они здесь глинами, алевритами, реже песчаниками келловейского яруса средней юры (рис. 3). В восьми из девяти скважин, пробуренных в пределах Спасского расширения (рис. 2), на глубинах от 5.5 до 15 м под голоценовым аллювием вскрывается толща тонкослоистых светло-серых (в сухом состоянии) озерных алевритов с редкими органическими остатками, иногда с тонкими прослоями глин и супесей, залегающих на размытой поверхности юрских глин. Мощность озерных отложений изменяется от 10 до 15 м (в эрозионных понижениях, выработанных в толще юрских отложений) (рис. 3). Было установлено также, что озерные алевриты подстилают не только голоценовый аллювий, причем на обширных площадях только его пойменную фацию, но и отложения первой надпойменной террасы в пределах эрозионных останцов, располагающихся в пределах Спасского расширения между современными руслами Оки и Прони (рис. 2, 3). Кровля озерных отложений во всех отмеченных случаях вскрывается на высоте 1.5–1.8 м над урезом, на абсолютной отметке около 90 м. В 2 км выше устья р. Истьи, впадающей в Оку справа, под частично размытой толщей горизонтально слоистых песков первой надпойменной террасы, вскрытой в эрозионном уступе Оки, озерные алевриты оказались перекрыты слоем торфа мощностью до 0.8 м (разрез IV на рис. 2).

Участки выровненной поймы, в пределах которых пойменная фация аллювия мощностью от 0.5 до 4.5 м наложена на размытые в той или иной мере отложения первой надпойменной террасы (9% всей площади Спасского расширения), мы отнесли к наложенной пойме 1-го типа, а массивы выровненной поймы с толщей пойменного аллювия, подстилаемой озерными алевритами (36% всей площади расширения), – к наложенной пойме 2-го типа [11].

Результаты радиоуглеродного анализа образцов из Спасского расширения позволили более достоверно определить время формирования толщ рыхлых отложений, а соответственно и рельефа в пойменной части долины на данном участке.

Учитывая результаты радиоуглеродного датирования торфяника (разрез IV, образец № 2, IGAN 5525, median 34063 cal BP), перекрывающего озерные алевриты и подстилающего отложения первой надпойменной террасы, можно заключить, что накопление толщи горизонтально слоистых песков мощностью до 20 м, слагающих останцы первой надпойменной террасы в пределах Спасского расширения, относится к осташковскому времени. Поскольку выработанная в микулинское время и заполненная озерно-аллювиальными отложениями в калининское время долина Оки располагается в 15–20 км севернее ее современного днища [12], формирование эрозионной ложбины, в которой располагалось озеро, очевидно, относится к концу калининского – началу молого-шекснинского времени. Соответственно, озерные алевриты, по-видимому, относятся к молого-шекснинскому горизонту (из-за незначительного содержания в них органического углерода радиоуглеродный возраст озерных отложений определить не удалось). Значительная мощность озерных отложений, заполнивших эрозионные врезы Оки и ее притоков в Спасском расширении, свидетельствует о длительном существовании здесь в молого-шекснинское время обширного проточного озера.

Озерные алевриты, как отмечалось нами ранее [11], подстилают голоценовые аллювиальные отложения Оки и на ряде участков в Рязанском расширении пойменной части ее долины. Выявлены они нами в 2016 г. и в Санском расширении. В этой связи можно высказать предположение об “озерномˮ этапе развития пойменной части долины средней Оки в молого-шекснинское время. Следует отметить, что озерные фазы в развитии речной долины известны не только для средней Оки [2], но и для других частей бассейна Волги [13, 14].

В осташковское время все Спасское расширение, как и другие участки долины средней Оки, сформированные в течение молого-шекснинского межстадиала, примерно до уровня в 110 м (отметки поверхности первой надпойменной террасы на лево- и правобережье Оки) были заполнены толщей горизонтально слоистых кварцевых песков с прослоями алевритов. Соответственно, начало формирования существующей ныне пойменной части долины Оки относится ко времени первого этапа образования пойм Восточно-Европейской равнины 16–10 тыс. л. н. [15], когда произошло врезание Оки в толщу осташковских и подстилающих их отложений в контурах ее молого-шекснинской долины. На данном этапе река Ока и ее притоки, как и другие реки Восточно-Европейской равнины, из-за значительно большей, чем в настоящее время, водности полностью или частично размыли не только отложения первой надпойменной террасы (за исключением ряда участков, занимающих сейчас 2% площади Спасского расширения), но и сформировали относительно глубокие эрозионные врезы в подстилающих их молого-шекснинских озерных алевритах (рис. 3).

К первому этапу накопления голоценовых отложений в пойменной части долины Оки в Спасском расширении относятся алевриты и глины с остатками древесины, вскрытые в эрозионном уступе наложенной поймы 2-го типа относительной высотой около 7.4 м (разрез I на рис. 3, 4), в старичной линзе, вложенной в толщу молого-шекснинских озерных алевритов. Возраст древесины из погребенных старичных отложений (IGAN-5512, образец № 11) 11 784 л. н. (median cal BP). Мощность пойменной фации аллювия, перекрывающего старичные отложения, здесь достигает 5.5 м. В 0.4 км выше по течению, в пределах относительно более молодого массива поймы, в слабо выраженной в рельефе ложбине меридионального простирания шириной до 200 м под 2–3-метровой толщей пойменного аллювия располагается старичная линза с обломками кирпичей, описанная ранее Е.В. Шанцером [3].

Полученные нами данные о времени формирования старичных отложений, перекрытых толщей пойменного аллювия, и гумусовых горизонтов погребенных почв показывают, что образование их относится к суббореалу (образцы № 9, 10, 17, 18, 19, 26, а также образцы № 27 и № 28 из разреза II) и субатлантике (образцы № 4, 6, 8, 21, 22, 24, а также образцы из разрезов I, III, VI). Погребенные почвы, формировавшиеся в позднеатлантическое время, датированы лишь в разрезе Клименты-1 [1], на участке с наложенной поймой второго типа. Соответственно, толщи пойменного аллювия, наложенные на размытые в разной мере отложения первой надпойменной террасы (массивы наложенной поймы первого типа) и на поверхность молого-шекснинских озерных отложений (массивы наложенной поймы второго типа), с перерывами накапливались лишь с конца позднеатлантического времени. То же относится и ко времени образования массивов сегментно-гривистой поймы разных генераций. В атлантическое время поемность в долине Оки, очевидно, была существенно снижена, а русло Оки в это время, по всей видимости, оставалось в контурах, заложенных в бореальное время, а возможно – и еще раньше, что согласуется с данными А.Ю. Сидорчука и др. [16], относящих к соответствующему временному интервалу второй этап эволюции рельефа пойм Восточно-Европейской равнины, который отличался меньшей, чем в настоящее время, водностью рек.

Первая от поверхности погребенная почва аллювиального (дерново-аллювиального) облика на разных участках вскрывается на глубинах 0.25–1.0 м. Как правило, выделяется маломощный, 0.1–0.15 м, слабо гумусированный суглинистый или супесчаный горизонт серого цвета, обычно с признаками слоистости. Местами, в частности на высоких гривах в массивах сегментно-гривистой поймы, соответствующий почвенный горизонт не выражен. Возраст этой почвы в разрезе VI (образец № 13) на глубине 0.25 м составил около 400 лет (median 396 cal BP), что соответствует такой же почве, как и на стоянке Клименты-1 [5].

Вторая от поверхности погребенная почва – Климентовская – отличается наличием более мощного 0.3–0.5 м гумусового суглинистого горизонта темно-серого (до черного) цвета с зернистой структурой. Глубина ее залегания составляет 0.3–0.6 м на относительно приподнятых гривах в пределах массивов сегментно-гривистой поймы более ранних генераций (образцы № 5, 29, 30 из разрезов I и III) до 0.9 м на удаленных от современного пояса меандрирования участках выровненной поймы (образец № 21). На участках наложенной поймы 1-го и 2-го типов, примыкающих к Оке, Климентовская почва располагается на глубине 1.3–2.6 м (образец № 22, образец № 27 из разреза II) (рис. 4). Время ее формирования в Спасском расширении – укладывается в интервал от 2800 (образец № 27, рис. 3) до 1116 л. н. (образец № 22, рис. 2). В разрезе III (образцы № 29 и 30) гумусовый горизонт соответствующей почвы вскрыт шурфами в осевой части гривы относительной высотой 7.0 м на глубине 0.6–0.9 м (рис. 4). Возраст органического вещества почвы (ОВП) на глубине 0.65 м оказался равным 2159 (cal BP, median) лет, на глубине 0.75 м – 2591 (cal BP, median) году (рис. 3). Погребенная Климентовская почва также вскрыта в северной части Спасского расширения (образец № 21) в стенке траншеи на глубине 0.95–1.2 м на протяжении 200 м. Возраст ОВП здесь – 1631 (cal BP, median) лет. В горизонте “Вˮ этой почвы, сложенном палевыми суглинками, на глубине 1.6–1.8 м отмечаются многочисленные карбонатные стяжения. Климентовская почва выявлена и за пределами поймы Оки на Старорязанском городище под оборонительным валом на глубине 2.0 м (образец № 6 на рис. 2). Возраст ее здесь составляет 1085 (cal BP, median) лет.

Региональный характер распространения Климентовской погребенной почвы зонального типа в долине реки Оки и наличие ее в поймах других рек Русской равнины [1, 16] указывают на снижение поемности рек и скорости накопления пойменного аллювия в это время. Хорошая сохранность в аллювиальных отложениях археологических материалов, датируемых первым тысячелетием нашей эры, на некоторых других участках поймы средней Оки (в частности, у г. Коломна) также свидетельствует об отсутствии постоянного затопления поймы [17].

У третьей от поверхности погребенной суглинистой почвы мощность гумусового горизонта темно-серого цвета обычно не превышает 0.2–0.3 м. В эрозионном уступе наложенной поймы 1-го типа (образец № 28) данная почва вскрывается на глубине 3.5 м (рис. 4). Возраст ОВП здесь составляет 3506 (cal BP, median) лет (на стоянке Клименты-1 – 3420–4164 (cal BP, median) года) (даты были откалиброваны авторами статьи) [5]).

Учитывая, что время формирования пойменной фации аллювия даже в пределах массивов наложенных пойм не превышает 6000 лет и что активная седиментация проявлялась циклически, вероятно, в связи с похолоданием климата, суммарная ее продолжительность, с учетом наших и полученных ранее данных [5], не превышает 2000–2500 лет. Несколько дольше, в условиях относительно более теплого климата, на фоне резкого снижения поемности происходило формирование ныне погребенных почв. По мнению ряда авторов, для формирования зрелой почвы в пойме требуется ослабление или прекращение седиментации на протяжении 500–1000 лет [5, 6, 18]. При мощности пойменной фации аллювия в пределах массивов наложенных пойм второго типа от 3.5 до 5.5 м средняя скорость седиментации за 2500 лет составляет от 1.4 до 2.2 мм/год, что сопоставимо со скоростями накопления пойменного аллювия за последние 30 лет, определенными нами на ряде участков в Рязанском расширении поймы Оки [11].

Производя соответствующие оценки, мы учитываем, что заключения о скоростях накопления аллювия можно делать лишь для конкретных участков, поскольку буквально в нескольких сотнях, а то и десятках метров от конкретной точки наблюдения и глубина залегания почвенных горизонтов, и мощность разделяющих их пачек пойменного аллювия может быть или больше (вблизи от современного или древнего русла), или существенно меньше (вдали от него). На отдельных участках погребенные почвенные горизонты и вовсе будут наложены один на другой (часто первая погребенная почва накладывается на вторую, а вторая – на третью) [10].

Накопление древесины и торфа в старичных линзах в пределах сегментно-гривистой поймы разных генераций приходится в основном на периоды активных русловых деформаций и седиментации пойменного аллювия в суббореальное время (образец № 10 – около 4500 л. н., образец № 26 – около 3100 л. н., образцы № 9, 19, 18 около 3000 л. н., образец № 17 – 2600 л. н.) и на время после формирования второй погребенной почвы (образец № 24 – около 700 л. н.), за вычетом непродолжительного (около 100–200 лет) периода, когда формировалась первая от поверхности погребенная почва. Следует понимать, что радиоуглеродные даты, полученные по древесине, маркируют время смерти самого дерева, а в условиях поймы древесина могла переоткладываться несколько раз.

ВЫВОДЫ

1. Пойма Оки в ее Спасском расширении сформирована в пределах ложбины, занятой в молого-шекснинское время озером, в осташковское время заполненной толщей озерно-аллювиальных песков, слагающих останцы надпойменных террас.

2. Формирование пойменной фации аллювия в пределах массивов наложенной поймы шло с перерывами с конца атлантической эпохи голоцена до настоящего времени. Частичное или практически полное прекращение седиментогенеза во время фаз относительно более теплого климата, на фоне резкого снижения поемности, приводило к формированию погребенных почв.

3. Образование массивов сегментно-гривистой поймы разных генераций, в т.ч. практически выровненной, приходится на суббореальное и субатлантическое время.