Воробьева Г.А., Бердникова Н.Е. Картография для археологов

Подождите немного. Документ загружается.

Овраг - глубокая рытвина, промоина.

Отвершек — самые верхние ответвления овражных систем.

Делли - слабо выраженные в рельефе линейные субпараллель-

ные понижения глубиной 0,2-0,5 м. Выделяются на безлесных

склонах по более яркому цвету травянистой растительности, ха-

рактерны для склонов крутизной 10-25°. Приурочены к средней

части склона, не выходя на подножье. Рытвины, промоины часто

развиваются по деллям, в этом случае они изображаются на кар-

тах.

4.4. Речные долины и элементы их рельефа

Русло речное - наиболее углубленная часть долины, по кото-

рой протекает речной поток в межень (т.е. при низком уровне во-

ды в реке). Элементы русла: перекаты - участки, где глубина

русла уменьшается за счет аккумуляции здесь рыхлых наносов в

виде подводной поперечной косы; плёсы - глубокие участки ре-

ки, расположенные между перекатами.

Приплесок - узкая песчаная или галечная полоса по берегово-

му склону, заливаемая даже при небольших подъемах уровня во-

ды.

Бечевник - узкая полоса берега, расположенная между поймой

и урезом реки, представлена откосом крутизной 10-30°. Обнажа-

ется в межень, растительность часто отсутствует, по бечевнику

люди и животные обычно прокладывают тропинки.

Тальвег - (в переводе с нем. - путь по долине) линия, соеди-

няющая наиболее низкие точки русла реки от ее истоков до устья

и других звеньев гидрографической сети (пади, ложбины, сухо-

долы).

Пойма — дно речной долины (часто плоское), периодически за-

топляемое водой во время половодий и паводков. Элементы пой-

мы: бечевник, пойма прирусловая, центральная, притеррасная.

Пойма часто имеет 2 (иногда 3) высотных уровня, называемые

низкой (средней) и высокой поймой.

Пойма низкая - ежегодно заливается водой, представлена

прирусловыми песчаными участками, задернованные участки

часто заболочены.

Пойма средняя - уровень ступенчатой поймы, промежуточ-

ный между низкой и высокой поймой. Представляет собой ти-

пичную луговую террасу с пойменными озерками и участками

поемных лесов.

Пойма высокая - высокая ступень поймы, наиболее припод-

нятая над уровнем воды, заливается далеко не каждый год, по-

крыта травянистой или лесной растительностью зонального типа.

Части поймы: прирусловая, центральная, притеррасная (рис.

3.2).

Пойма прирусловая - более возвышенная по сравнению с

другими частями поймы, сложена наиболее грубым, часто песча-

ным аллювием, иногда подвергается развеванию.

Пойма центральная - часть поймы, лежащая вне прирусло-

вых валов и несколько ниже их уровня, характеризуется довольно

ровной поверхностью, обычно занята луговой растительностью.

Пойма притеррасная — пониженная часть поймы, вытянутая

вдоль тылового шва поймы у подошвы террасы или коренного

берега долины; часто закустарена, характерны старицы и низин-

ные болота.

Террасы речные - выровненные площадки в виде ступеней по

бортам долины, представляющие прежнее дно долины, бывшую

пойму. Обычно террасами называют уровни, не заливаемые во-

дой даже при очень высоких паводках (надпойменные террасы).

Элементы террас: площадка, тыловой шов, бровка, уступ

(рис.3.3).

Площадка террасы - довольно ровная, полого наклонная, ре-

же - горизонтальная поверхность террасы.

Тыловой шов террасы - место причленения террасы к склону

или к уступу более высокой террасы.

Бровка террасы - край террасы, обращенный в сторону пой-

мы, линия перегиба склона, отделяющая площадку террасы от

уступа.

Уступ террасы - крутой склон, отделяющий террасу от поймы

или одну террасу от другой.

Террасы надпойменные - обычно это серия или лестница

террас, отделенная от поймы и других террас уступами. Количе-

ство надпойменных террас различно у разных рек. Уровни отсчи-

тываются вверх от поймы, различают 1-ю, П-ю, Ш-ю, IV-ю, V-ю

надпойменные террасы. 1-ю надпойменную террасу часто назы-

вают надлуговой.

5. СОЗДАНИЕ КАРТОСХЕМЫ ПЛАСТИКИ РЕЛЬЕФА

Закономерности строения и состава культуровмещающих толщ

во многом обусловлены особенностями рельефа, который под

воздействием гравитации распределяет и направляет потоки пе-

реноса веществ с более высоких отметок рельефа на более низ-

кие. В составе этих веществ могут быть: обломки пород, артефак-

ты, биогенные остатки, минералы разной размерности (песчаные,

пылеватые, глинистые фракции), органическое, органо-

минеральное и растворимое минеральное вещество. Транспорти-

ровка веществ осуществляется в процессе плоскостного и линей-

ного смыва и зависит от уклона поверхности и количества влаги,

являющейся главным агентом транспортировки. Выделение на

топографической карте контуров, различающихся по интенсив-

ности и направленности потока веществ, а, следовательно, и по

характеру культуровмещающих толщ, составляет суть картосхе-

мы пластики рельефа.

Существуют разные варианты построения карт пластики рель-

ефа (Корсунов и др., 2002; Степанов, 2006). Ниже приведена уп-

рощенная технология создания картосхем пластики рельефа, ко-

торая используется с 1978 г. Г.А.Воробьевой при геоархеологи-

ческих исследованиях и в учебных целях для студентов-

почвоведов в курсе «Картография почв». Предлагаемый вариант

картосхемы пластики рельефа легко осваивается студентами и

резко повышает информативность и наглядность отображения

рельефа. Созданная по этой технологии картосхема позволяет

увидеть разные узоры земной поверхности, созданные деятельно-

стью поверхностных вод в виде ложбин, падей и собирающих их

речных долин. Именно по этим линейным понижениям наиболее

активно идет направленный и концентрированный транзит ве-

ществ (в том числе артефактов) - литодинамический поток, не

заметный глазу наблюдателя.

Картосхемы пластики позволяют увидеть пространственную

целостность рельефа, получить новые знания и важную инфор-

мацию, о существовании которой многие исследователи и не по-

дозревали.

Изучение рельефа при создании картосхемы пластики сопро-

вождается выделением на топокарте его элементов (вершин,

склонов, террас, пойм, ложбин и др.) и их морфометрической ха-

рактеристикой (относительные высоты, уклоны поверхности в

градусах, протяженность склонов и т.д.) (рис. 4).

Качество информации, получаемой с помощью картосхемы

пластики рельефа, во многом определяется масштабом топоосно-

вы. Наглядный пример этому - картосхемы, составленные на то-

пооснове М 1:25 000 и М 1:10 000 (рис.5). Чем детальнее топоос-

нова, тем более интересна получаемая с ее помощью информа-

ция. Так, на карте М 1:25 000 (рис.5.1) выделяются только склоны

и уровни террасовых поверхностей, тогда как на карте М 1:10 000

выявляются необычные и интересные формы рельефа, представ-

ленные тремя ярусами ложбин, многие из которых являются

«слепыми» (рис. 5.2). В местах слияния ложбин 2-го и 3-го уров-

ня нередко встречаются карстовые воронки. На карте М 1:10 000

(рис.5.2) более детально прорабатывается и рельеф поймы. Еще

более детальная диагностика элементов рельефа поймы пред-

ставлена на космических снимках (рис. 5.3; 5.4).

Для создания картосхемы пластики рельефа следует провести

ряд последовательных действий, среди которых первыми явля-

ются выделение наиболее высоких и наиболее низких элементов

рельефа, т.е. вершин и пойм. Это облегчит дальнейшие действия

по созданию схемы пластики. Каждый тип контуров картосхемы

окрашивается определенным цветом. Составляется легенда кар-

тосхемы пластики рельефа. Легенда карты - это перечень ус-

ловных знаков и пояснений к карте, раскрывающий ее содержа-

ние.

5.1. Выделение вершин водоразделов

Выделение вершин выпуклых форм рельефа (холмов, увалов)

позволяет наглядно увидеть расположение тех исходных поверх-

ностей, с которых происходит перемещение веществ вниз по

рельефу местности.

Наиболее высокие поверхности (вершины) на топокартах

обычно бывают оконтурены замкнутыми горизонталями с

бергштрихами, направленными за пределы контура. Многие вер-

шины на картах имеют абсолютные высотные отметки. Эта от-

метка ставится рядом с точкой, которая показывает местополо-

жение верхней точки горы.

Задание 1. Выявить вершины, имеющие высотные отметки и

оконтуренные первой замкнутой горизонталью. Закрасить розо-

вым цветом внутреннюю часть контура, отграниченную замк-

нутыми горизонталями. На топокарте появятся разрозненные

или выстроенные в цепочку розовые контуры.

Задание 2. Поскольку вершины обычно бывают представлены

не плоскими, а выпуклыми поверхностями, то следует продол-

жить их выделение. Если величина горизонтального проложения

между первой замкнутой горизонталью и следующей за ней

(второй) горизонталью свидетельствует о небольшом (пологом)

уклоне поверхности, то расширяем окрашенный контур вершины

до второй горизонтали. При этом ранее выделенная цепочка ро-

зовых контуров часто оказывается объединенной и обозначает

вытянутую вершину увала.

Задание 3. Выделенный контур вершины является основным

для данного участка местности, но от этой вершины могут от-

ходить отроги. Для выделения отрогов необходимо выявить на-

личие вершин на более низком уровне, окрасить их в розовый

цвет более светлого тона, чем ранее выделенные контуры.

Оконтурить отроги, объединив цепочку их вершин, в виде лопа-

сти. Выделенный контур отрога (лопасть) присоединить к ос-

новному вершинному контуру.

Задание 4. Указать на карте относительные высотные от-

метки вершины и отрогов. Например: на контуре основной вер-

шины —115-122 м; на контуре отрога —110-85 м.

5.2. Выделение речных пойм

Пойма представляет собой плоское днище речной долины,

окаймляющее русло.

Поверхность поймы покрыта растительностью и периодически

затопляется водой. Высота подъема вод на реках существенно

различается и обусловлена водосборной площадью, климатом,

рельефом, характером питания реки. Например, в Прибайкалье

левые притоки Ангары, берущие начало в горах Восточного Сая-

на, имеют обширную водосборную площадь и поймы высотой до

5-7 м, а реки, протекающие по Предбайкальскому прогибу, име-

ют малую водосборную площадь и поймы высотой до 1,5-2 м.

На топооснове внешний контур поймы на некоторых участках

бывает хорошо выражен в рельефе и ограничен уступом. Этот

участок выбирается в качестве эталона для определения высоты

поймы данной реки. По этой относительной высотной отметке

оконтуривается и вся пойма. Далее, пойму необходимо разделить

на 2 уровня - низкую и высокую пойму. Иногда возможно выде-

ление трех уровней - низкой, средней и высокой поймы.

При разграничении поймы на уровни учитывается рельеф пой-

мы, ее залесенность и заболоченность. Лесная растительность и

пахотные угодья свидетельствуют, что этот уровень поймы редко

заливается водой и может быть отнесен к высокой пойме. Только

притеррасная часть высокой поймы может быть заболочена.

Низкую пойму выделяют, учитывая заболоченность местности.

Причем заболоченность отмечается уже вблизи русла реки. На

средней пойме развивается луговая или лугово-болотная расти-

тельность. Границы между уровнями высокой, средней и низкой

поймы иногда маркируются на карте промежуточными (пунктир-

ными) горизонталями.

Задание 1. Оконтурить внешний край поймы.

Задание 2. Разделить пойму по уровням (высокая, средняя, низ-

кая пойма или высокая и низкая пойма). Выделенные контуры ок-

расить в зеленую гамму тонов: низкая пойма голубовато-зеленая,

средняя — светло-зеленая, высокая — желтовато-зеленая.

Задание 3. Указать высотные отметки каждого уровня. На-

пример: на контуре низкой поймы — н.п. 1-2 м; на средней пойме

- с.п. 3-4 м; на высокой пойме - в.п. 6-7м.

5.3. Выделение контуров линейного потока веществ

на склонах

Перемещение веществ с высоких элементов на более низкие

направляется силами гравитации, при этом влага, выпадающая на

землю в виде атмосферных осадков, является наиболее распро-

страненной и динамичной средой для транзита веществ. Переме-

щение веществ идет путем линейного и плоскостного смыва.

Зоны линейного смыва на склонах хорошо выражены в рельефе

и представляют собой днища падей и распадков. Именно вдоль

них идет наиболее быстрый транзит атмосферной влаги, раство-

ренных веществ и продуктов разрушения пород и почв - глини-

стых, пылеватых, песчаных и более крупных частиц (дресвы,

щебня). Таким образом, линейный смыв локализован и приуро-

чен к линейным понижениям в рельефе.

Вектор потока веществ направлен по уклону тальвега - линии,

соединяющей наиболее низкие отметки вдоль линейного пони-

жения. Локализация зоны линейного смыва дает возможность

выделить контуры, отличающиеся от контуров окружающего

пространства, как по энергии транспортировки веществ, так и по

особенностям почвообразования (дополнительный приток влаги

и транспортируемых ею веществ). Контуры линейных понижений

имеют, как правило, разветвленную (древовидную) форму.

Задание 1. Карандашом провести линию тальвега наиболее

крупной пади, ее крупных боковых ответвлений и распадков.

Задание 2. По перегибу горизонталей по обе стороны от линии

тальвега оконтурить днище пади, распадков. Устье пади дове-

сти до поймы реки, или до озера, или до подножья склона, учи-

тывая при этом, что одни пади открываются в русло реки или в

озеро, а другие, выходя на пойму или подножье склона, заканчи-

ваются слабо выпуклым конусом выноса.

Задание 3. Стрелкой показать направление уклона тальвега,

над стрелкой обозначить угол уклона тальвега в градусах. Если

угол на протяжении линейного понижения заметно меняется,

обозначения уклона поставить на каждом из различающихся

участков.

Затем продолжить работу с топоосновой, выделив все имею-

щиеся системы линейных форм рельефа. Выделенные контуры

падей окрасить в серовато-зеленый цвет, что позволит наглядно

увидеть и оценить густоту и степень расчлененности рельефа,

создаст эффект объемности рельефа на карте.

5.4. Выделение контуров на склонах

по условиям плоскостного смыва

Пади расчленяют склоны на изолированные сегменты, в преде-

лах которых доминирует плоскостной смыв. В отличие от линей-

ного смыва плоскостной смыв имеет меньшую энергетику, кото-

рая во многом зависит от крутизны склона, его протяженности,

характера пород, климатических параметров и растительности.

Плоскостной смыв идет повсеместно. Он приводит к плавному

перераспределению вещества и энергии сверху вниз по склонам,

в результате чего материал, смытый с вершин и верхних частей

склонов, накапливается в нижних частях склонов и у их подно-

жий.

Постепенные изменения мощности и характера осадков за-

трудняют выделение на картосхеме пластики рельефа границ

контуров разных склонов. Для выделения границ контуров ис-

пользуют линии перегибов рельефа, где склон меняет свою кру-

тизну.

Работа с крутыми склонами. В условиях Прибайкалья, где

рельеф глубоко расчленен падями, энергичный плоскостной смыв

идет по крутым склонам и крутым бортам падей. На этих участ-

ках мощность рыхлых отложений обычно мала (часто менее 1 м),

нередко здесь обнажаются коренные породы. В связи с особенно-

стями осадконакопления и почвообразования на картосхеме пла-

стики рельефа крутые участки склонов и крутые борта падей вы-

деляются самостоятельными контурами. На крутых участках ве-

личина горизонтального проложения между горизонталями со-

ставляет на топооснове менее 1,5 мм.

Задание 1. Оконтурить крутые борта падей. Оконтурить

другие крутые участки склонов.

Задание 2. Указать крутизну бортов падей и склонов в граду-

сах. Контуры склонов не раскрашиваются, но крутые склоны и

без особой окраски отличаются от остальных склонов за счет

густоты горизонталей.

Работа с надпойменными террасами. Надпойменная терраса

имеет вид слабо наклонной полосы, тянущейся вдоль реки на од-

ном и том же относительном уровне и рассеченной падями на от-

дельные участки. Надпойменных террас может быть несколько. В

рельефе это ровные пологие площадки, располагающиеся по одну

или симметрично по обе стороны от русла реки. Одна терраса от

другой может отделяться уступами или плавно переходить одна в

другую. Величина горизонтального проложения между горизон-

талями на надпойменных террасах составляет на топооснове

обычно более 4-5 мм.

Задание 1. Выделить контуры надпойменных террас.

Задание 2. Определить их относительные отметки и нанести

на карту, например: обозначить 10-12-метровую надпойменную

террасу (10-12-м н.т.).

Задание 3. Раскрасить контуры надпойменных террас жел-

тым цветом, подбирая разную тональность или интенсивность

окраски для террас разной относительной высоты.

Работа с пологими и покатыми склонами. Оставшиеся уча-

стки склонов после всех ранее выполненных процедур становятся

хорошо заметными на карте. Их не имеет смысл раскрашивать,

поскольку это сделает менее заметными остальные элементы

рельефа, занимающие относительно небольшие площади. Работа

со склонами сводится к следующим действиям:

Задание 1. На сегментах склонов, разделенных падями и

имеющих существенную разницу по уклону, выделить и оконту-

рить участки примерно одинаковой крутизны. При этом не сто-

ит проводить много контуров, а лишь отделить преимущест-

венно пологую часть склона (горизонтальное приложение более 3

мм) от преимущественно покатой (горизонтальное проложение

менее 3 мм).

Задание 2. Стрелкой указать на каждом выделенном участке

направление плоскостного смыва, над стрелкой указать крутиз-

ну склона, под стрелкой — протяженность участка склона дан-

ной крутизны.

Задание 3. В наиболее значимых местах склонов (в первую оче-

редь на их перегибах) проставить относительные отметки.

ЧАСТЬ 2.

ПРОЦЕССЫ ФОРМИРОВАНИЯ

РЫХЛЫХ НАНОСОВ

И СОСТОЯНИЕ КУЛЬТУРНЫХ СЛОЕВ В НИХ

При археологических раскопках очень важно знать, в толще

каких отложений находятся культурные слои, какова вероятность

смещения, переотложения археологического материала и одно-

возрастности находок, обнаруженных в культурном слое. Очень

большое значение для дальнейшей археологической деятельности

и поиска новых объектов имеет практический опыт, основанный

на анализе ситуации, в которой обычно находятся геоархеологи-

ческие объекты определенного возраста. Можно сказать, что в

толще рыхлых отложений зашифрована и запечатана обширная

информация о древнем человеке и условиях его обитания, только

нам надо научиться расшифровывать эту многотысячелетнюю

информацию. Отсюда становится понятно, насколько большое

значение для археолога имеет понимание состава и строения

культуровмещающих толщ. Культуровмещающие толщи почти

всегда представлены рыхлыми отложениями. Чехлом рыхлых от-

ложений, мощностью п*1м - п*10м, покрыты практически все

формы рельефа, за исключением скал.

При расчлененном рельефе, какой, в частности, характерен для

Прибайкалья, на глубине несколько метров (1-5 м и больше, ино-

гда меньше 1 м) мелкоземистые образования (глины, суглинки,

супеси, пески) постепенно сменяются более или менее плотными

скальными породами. Эти породы называются коренными. Меж-

ду мелкоземистыми отложениями и плотными породами обычно

располагаются щебнистые образования. И мелкоземистые, и

щебнистые отложения являются обычно продуктами разрушения

коренных пород ~ их дериватами (за исключением рыхлых отло-

жений дальнего переноса - эолового или аллювиального).

В горных районах коренные породы подходят очень близко к

поверхности или выходят на нее. На низменностях, напротив,

мощность рыхлого чехла отложений может достигать десятков и

даже сотен метров.

Вне зависимости от мощности чехла рыхлых пород, подсти-

лающие плотные (коренные) породы бывают представлены ме-

таморфическими, магматическими или осадочными образова-

ниями.

В горных районах доминируют метаморфические и магматиче-

ские породы. Метаморфические породы - это породы, преобра-

зованные в глубинах земли (п«10 км) под воздействием очень вы-

соких давлений и температур. Примеры распространенных мета-

морфических пород: гнейсы, сланцы, мраморы, кварциты. Маг-

матические породы — это породы, образованные при переплавке

каких-либо пород в глубинах земли (п*10 км) при температуре

более 1000°. Примеры распространенных магматических пород:

граниты, сиениты, диориты, габбро, а также базальты и другие

излившиеся (вулканогенные) породы.

На плоскогорьях, равнинах и низменностях метаморфические и

магматические породы слагают фундамент. Фундамент перекрыт

толщами (п*100 м - п*1 км) осадочных пород. Осадочные породы

накапливались преимущественно на дне морей в виде обычных

песков, суглинков, илов. По мере погребения под толщей новых

осадков они уплотнялись, отжимали из себя воду и постепенно

«окаменевали»- литифицировались (от лат. litos - камень). Лити-

фикация осадков длится многие десятки миллионов лет. В ре-

зультате пески постепенно превращаются в песчаники, суглинки

в алевролиты, илы - в аргиллиты, т.е. образования, не размокаю-

щие в воде.

В течение десятков и сотен миллионов лет облик Земли посте-

пенно меняется: «захлопываются» древние океаны, «открывают-

ся» новые, изменяются очертания материков, исчезают моря,

превращаясь в сушу, а морские осадочные породы оказываются

на поверхности суши. Здесь они начинают разрушаться, и из про-

дуктов их разрушения образуется чехол рыхлых отложений.

На территориях, где развитие получают горообразовательные

процессы, происходит разрушение осадочных пород и удаление

их рыхлых дериватов за счет высокой энергии склоновых про-

цессов. Уничтожение осадочных толщ, перекрывавших метамор-

фические и магматические породы, приводит к тому, что породы,

сформированные в глубоких недрах земли, выходят на поверх-

ность. А здесь они, как и осадочные породы, начинают активно

разрушаться.

1 .КАК ОБРАЗУЮТСЯ РЫХЛЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ

На поверхности земли любые плотные породы (метаморфиче-

ские, магматические, осадочные) подвергаются процессу разру-

шения под воздействием перепада температур, давления замер-

зающей в трещинах влаги, химических веществ, просачивающих-

ся сверху вниз по их трещиноватой толще. Этот комплекс про-

цессов называется выветриванием, или гипергенезом.

Выветривание (от неудачно используемого нем. термина -

Verwittemng) - под термином «выветривание», широко распро-

страненном в геологии и почвоведении (англ. Weathering), пони-

мается разрушение горных пород на поверхности земли или

вблизи от нее. Созвучность термина «выветривание» с русским

словом ветер нередко вносит путаницу в его понимание. В связи

с этим важно отметить, что деятельность ветра определяется со-

всем другим понятием - «эоловые процессы».

Гипергенез (от греч. hyper - сверху, над и genesis -

происхождение) - геохимическое понятие разрушения горных

пород (термин введен в науку геохимиком А.Е.Ферсманом в

1922 г.).

Разрушение плотных пород начинается с их растрескивания.

Тенденция к растрескиванию обусловлена разуплотнением пород

при выходе их на дневную поверхность. Она объясняется сняти-

ем ранее существовавшего напряжения, которые испытывали по-

роды в недрах земли. Различают два основных типа выветрива-

ния: физическое и химическое. Выделяют также биологическое

выветривание, но оно обычно действует совместно с основными

типами. Любой тип выветривания, как правило, начинается с фи-

зического.

1.1. Физическое выветривание

Суть физического выветривания - механическое разрушение

породы с образованием частиц меньшего размера, т.е. дезинте-

грация породы. Различают несколько разновидностей физическо-

го выветривания, среди которых основными являются темпера-

турное и морозное выветривание.

Температурное выветривание. На поверхности земли под влия-

нием колебания суточных и сезонных температур породы то на-

греваются, то охлаждаются. Темные породы и минералы актив-

нее поглощают тепло, лучше нагреваются и сильнее расширяют-

ся, чем более светлые породы и минералы. Различие коэффици-

ентов линейного расширения разноокрашенных компонентов по-

роды приводит к усилению ее растрескивания. Процесс растрес-

кивания ускоряется при быстрых перепадах температур, поэтому

суточные колебания дают больший эффект, чем сезонные. Осо-

бенно активно растрескивание развивается, когда поверхность не

защищена растительностью. Температурному выветриванию осо-

бенно податливы породы, состоящие из довольно крупных раз-

ноокрашенных минералов, хорошо различимых визуально. Осо-

бенно активно процессы температурного выветривания протека-

ют в условиях аридного (сухого, пустынного) климата.

Морозное выветривание, В раскрывающиеся в породе трещины

проникает атмосферная влага. При замерзании она увеличивает

объем примерно на 9%, что создает высокое давление, приводит

к расклинивающему эффекту и вызывает ускоренное дробление

пород на обломки различной величины. Так, при морозном вы-

ветривании формируются обломочные коры выветривания, сло-

женные глыбово-щебнистым и дресвяно-песчаным материалом.

Крайняя степень дробления пород при физическом выветрива-

нии - крупнопылеватые частицы размером 0,05-0,01 мм. На этом

дезинтеграция прекращается, т.к. трещинки в крупнопылеватых

частицах очень малы, вода в них находится в особом прочносвя-

занном состоянии - она в 2 раза плотнее обычной воды и может

замерзать только при температуре -78°С и ниже.

В ледниковья в перигляциальных областях физическое вывет-

ривание сопровождалось образованием значительного количества

крупнопылеватого материала. Эти частицы разносились ветром

на огромные расстояния. Оседая у высоких препятствий, они ста-

новились главным компонентом лессовых пород (лессы в пред-

горьях Средней Азии, Лессовое плато в Китае, лессовидные суг-

линки по долинам многих магистральных рек). Особенно активно

процессы морозного выветривания протекают в условиях холод-

ного климата.

На протяжении ледниковых эпох плейстоцена в Байкальском

регионе доминировал криоаридный климат (крио - от греч.

kryos- холод, мороз, лед). В этой связи интересно отметить, что

нижнеплейстоценовые отложения на побережье Байкала пред-

ставлены в основном обломочной песчано-дресвяной корой вы-

ветривания и продуктами ее переотложения.

К физическому выветриванию также относится механическое

истирание обнажений и обломков горных пород песчаными и

другими частицами, транспортируемыми водой (волны, потоки

воды, реки), ветром (песчаные и пыльные бури) и движущимся

льдом (льдины, ледники).

Биологическое выветривание также может являться разновид-

ностью физического выветривания. Под биологическим физиче-

ским выветриванием понимается способность растений, посе-

лившихся на скалах, расширять трещины и расщеплять породу

растущими в толщину корнями. Подобную роль могут играть не

только деревья и кустарники, но даже многолетние травы и кор-

ковые лишайники. Последние проникают своими гифами в тон-

чайшие капиллярные трещинки в породе, способствуют их рас-

ширению и вызывают отслоение чешуек породы. Растущие вверх

растения могут выламывать отдельные глыбы из породы и при-

поднимать значительные плиты (так же, как ростки тополя взла-

мывают асфальт).

1.2. Химическое выветривание

Химическое выветривание во времени следует за физическим, а

далее они развиваются совместно. Физическое выветривание, спо-

собствуя дезинтеграции пород, приводит к резкому увеличению по-

верхности, соприкасающейся с влагой и воздухом, что облегчает

развитие химического выветривания. Изменение химического со-

става пород происходит за счет действия различных химических

процессов, главными из которых являются: окисление, растворение,

гидратация и гидролиз. Все эти процессы часто развиваются одно-

временно. Они идут в водной среде при участии различных химиче-

ски активных веществ и микроорганизмов. Поэтому правильнее бы-

ло бы называть это выветривание биогеохимическим. Конечными

продуктами химического (биогеохимического) выветривания явля-

ются глинистые минералы, оксиды и гидроксиды, карбонаты, раз-

личные гелеобразные и водорастворимые вещества.

Атмосферные осадки впитываются в почвы и рыхлые породы. В

процессе фильтрации они насыщаются многими органическими и

минеральными веществами и становятся довольно агрессивными.

Агрессивная водная среда в первую очередь воздействует на по-

верхность минералов, а затем по микротрещинам проникает вглубь

минералов, реагируя с химическими элементами, выщелачивая их и

тем самым разрушая кристаллическую решетку минералов. Процес-

сы химического выветривания действуют медленно, избирательно и

зависят от минералогического состава пород, длительности процесса

выветривания и климата. Наиболее интенсивно химическое вывет-

ривание идет во влажном жарком климате.

Процессы растворения всем известны и не требуют существенных

пояснений. Одним из примеров этого процесса является растворение

и вынос из пород легкорастворимых солей, гипса - CaSO^t^O,

карбонатов - СаСОз, CaMg(CO

)2- На их месте в породах остаются

полости. Если растворимых минералов много, то происходит раз-

растание пустот вплоть до пещер разного размера. Обвалы кровли

полостей приводят к образованию карстовых воронок. Процессы

растворения доминируют при выветривании карбонатных осадоч-

ных и метаморфических пород. При выветривании силикатных по-

род процессы растворения являются в основном вторичными, т.е.

действующими на фоне гидролиза.

Процессы гидролиза развиваются в условиях кислой или щелоч-

ной реакции (соответственно, различают кислотный и щелочной

гидролиз). Щелочной гидролиз имеет локальное распространение.

На поверхности суши он характерен только для тех пород, где среди

минералов присутствует сода - NaHCO

, реже Na

. В рельефе

это бессточные котловины, сложенные рыхлыми озерными и болот-

ными осадками и занятые содовыми солончаками.

В отличие от щелочного гидролиза, кислотный гидролиз на суше

имеет очень широкое распространение. Кислотность природных вод

обычно бывает обусловлена органическими веществами, образую-

щимися в почве при разложении растительных остатков, углекисло-

той и другими соединениями, выделяемыми корнями растений и

различными организмами. Более редким вариантом и очень сильной

кислотностью обладают воды, дренирующие породы, богатые суль-

фидами. В таких водах может присутствовать серная кислота -

Вода с растворенной в ней даже слабой кислотой (углекислотой

или органической кислотой) является довольно агрессивной средой.

Она может взаимодействовать не только с карбонатами и другими

солями, но и с нерастворимыми минералами, выщелачивая из них

многие элементы и разрушая кристаллическую решетку минералов.

По мере продвижения в толще выветривающихся пород кислотность

воды нейтрализуется за счет реакции с катионами, освобожденными

из минералов при кислотном гидролизе. В результате фильтрации

влаги через толщу трещиноватых пород кислая среда в приповерх-

ностной зоне гипергенеза с глубиной сменяется нейтральной, а еще

глубже - даже щелочной.

Наиболее подвижные продукты кислотного гидролиза по трещи-

нам вмываются в глубину или вымываются из пород и поступают в

грунтовые и речные воды. Из продуктов кислотного гидролиза, ос-

тавшихся в зоне гипергенеза, формируются новые минералы. Среди

них особое значение имеют карбонаты и глины.

Образование карбонатов сопровождает гипергенез в зонах сухого

климата. Глинообразование в наглядно выраженном варианте фик-

сируется при химическом выветривании магматических пород, осо-

бенно в условиях теплого и влажного (тропического и субтропиче-

ского) климата. Породообразующие минералы магматических пород

(амфиболы, пироксены, слюды, плагиоклазы, калиевые полевые и

другие силикаты) почти полностью разрушаются, а из остаточных

продуктов их разрушения синтезируются глинистые минералы (гид-

рослюда, каолинит, монтмориллонит и др.).

Такие же процессы происходят при химическом выветривании

метаморфических и осадочных пород. Но при разрушении этих по-

род не все глинистые минералы можно считать новообразованными,

поскольку в осадочных и некоторых метаморфических породах в

различном количестве могут содержаться древние глины. При вы-

ветривании происходит дезинтеграция глинистых агрегатов за счет

растворения связывающего их цемента. В качестве такого цемента

могут выступать карбонаты, гипс, гидроксиды железа, кремнекисло-

та в виде аморфного или окристаллизованного вещества (опала, хал-

цедона, кварцита).

Процессы окисления разрушают минералы, в составе которых на-

ходятся элементы с переменной валентностью. Среди них самым

распространенным элементом является железо. В минералах-

силикатах железо присутствует преимущественно в двухвалентной

форме, тогда как трехвалентное железо встречается довольно огра-

ниченно. Силикаты очень распространены в земной коре. Магмати-

ческие породы в своей основе являются силикатными, а в метамор-

фических и осадочных породах силикаты чаще всего являются пре-

обладающими минералами.

Процесс окисления развивается при участии микроорганизмов и

длительном соприкосновении минерала с кислородом, растворен-

ным в воде. При окислении двухвалентное закисное железо силика-

тов переходит в трехвалентное окисное, что нарушает прочность

кристаллической решетки минерала. Окисленное железо выталкива-

ется из решетки и образует на поверхности минералов и пород ржа-

вые разводы и пленки.

В условиях, различающихся по увлажненности, процессы окисле-

ния приводят к образованию разных оксид-гидроксидов железа. В

результате этого глины, суглинки, пески могут быть окрашены в

желтый, бурый или красный цвет. Разнообразие окрасок может на-

блюдаться даже на небольших участках (п-10 см) в виде ярких раз-

ноцветных пятен, линз и полос. Чем меньше содержание железа, тем

слабее окраска. Белые участки - результат перераспределения желе-

за, миграции его из одних зон в другие.

В тропиках и субтропиках процессы гидролиза и окисления при-

водят к освобождению из минералов большого количества железа.

Обилие железистого пигмента придает глинистому веществу очень

яркую окраску: желтую, бурую, красную. В умеренном климате вы-

ветрелые породы приобретают более слабую охристую и буроватую

окраску.

Наиболее активно процесс окисления идет в почвах, поэтому в

умеренном климате срединные горизонты почв имеют охристый или

бурый цвет. В жарком климате почвы ярко окрашены, т.к. содержа-

ние подвижного железа в них в 3-10 раз больше, чем в почвах уме-

ренного климата. В тропиках и субтропиках часто встречаются

красноцветные почвы. В них оксиды - гидроксиды железа

(FeOOH-nH

O) в сухой жаркий сезон превращаются в гематит -

. Порошок гематита имеет красный цвет. Название минерала

дано по цвету его порошка (от лат. Нета - кровь). Глины и суглин-

ки, пропитанные гематитом, придают почвам устойчивую красную

окраску различных оттенков.

Интересно отметить, что этот минерал широко известен археоло-

гам. В археологии его называют «кровавик». Он широко использо-

вался человеком древнего мира для различных ритуальных целей. В

Прибайкалье кровавик не связан с гипергенезом. Его образование

есть результат окисления железистых соединений под воздействием

высокотемпературных водных растворов, поднимающихся из недр

земли. Древний человек, вероятно, добывал кровавик из трещин в

коренных породах.

Процесс гидратации - это химическое присоединение воды к ми-

нералам. В результате гидратации оксиды переходят в новые мине-

ралы гидроксиды. При гидратации слюды расщепляются на листоч-

ки, листочки деформируются и легче подвергаются гидролизу. Гид-

ратация развивается в различных породах, но масштабы процесса по

сравнению с гидролизом невелики.

2. МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ НАНОСОВ *

В процессе выветривания плотные компактные породы перехо-

дят в рыхлые образования. Возникает возможность переноса рых-

лых масс под действием силы тяжести с более высоких элементов

рельефа на пониженные. Таким образом, выветривание является

подготовительным этапом для транспортировки рыхлых осадков.

Главными факторами транспортировки являются энергия грави-

тации, энергия движущейся воды и энергия воздушных масс. При

этом энергия гравитации является всеобъемлющей.

Механизмы транспортировки и аккумуляции рыхлых осадков

различаются по скорости движения, по текучести среды, по рас-

стоянию, на которое осуществляется перенос. При одних процес-

сах перемещение происходит непрерывно, при других периодиче-

ски, при третьих - спонтанно и катастрофически.

Для обозначения процессов сноса и накопления используются

следующие термины.

Денудация (от лат. denudo - обнажать, оголять) — комплекс

процессов выветривания горных пород (разрыхления, превраще-

ния в обломки и далее в мелкозем), удаления и переноса продук-

тов разрушения с высоких элементов рельефа на более низкие.

Эрозия (от лат. erodere - съедать) - часть денудации, ограничи-

вающаяся разрушением отложений и сносом. Различают водную

и ветровую эрозию.

Аккумуляция - процесс накопления материала, снесенного со

склонов.

2.1. Гравитационный перенос

Основу почти всех механизмов транспортировки осадков со-

ставляет гравитационный процесс, т.е. смещение продуктов вы-

ветривания пород вниз по рельефу под действием силы тяжести.

При гравитационном переносе рыхлый материал может переме-

щаться как вместе со слоем, так и разрозненно путем падения,

скатывания, скольжения и пластического течения. Действие силы

тяжести затормаживается силой трения, которая возникает между

склоном (или любой поверхностью с заметным уклоном) и дви-

жущимся материалом. Причем, чем круче склон, тем энергичнее

развивается гравитационный процесс. Гравитационный снос спо-

собствует трансформации крутого склона в более пологий и бо-

лее устойчивый.

В зависимости от скорости и механизма перемещения можно

выделить три главные категории гравитационного переноса: па-

дение, крип, скольжение, а также быстрое течение переувлаж-

ненного грунта, где одновременно действуют два главных про-

цесса - гравитационный перенос и энергия движущейся влаги.

Падение. Падение глыб и других обломков пород особенно ха-

рактерно для скальных склонов. Обломки, падающие с высоты,

разбиваются при ударе о землю и далее могут катиться, сползать,

скользить, пока не иссякнет энергия движения. В результате у

подножий скал и обрывистых склонов формируются скопления

несцементированных обломков. Если древний человек использо-

вал подножья скал для укрытия от ветра или иных факторов, то

следы его пребывания здесь могут быть погребены под много-

метровой толщей обломочных скоплений.

Крип (от англ. creep - ползти, сползать) - это медленное и не-

прерывное перемещение чехла рыхлых отложений вниз по скло-

нам под действием силы тяжести. Крип настолько медленный

процесс, что он обнаруживает себя в лучшем случае через десят-

ки лет (наклон изгородей, телеграфных столбов, искривление

вертикальных стенок канав за счет оползания почвы).

Крип облегчается присутствием воды, чередованием увлажне-

ния и высыхания, замерзания и оттаивания и различными нару-

шениями сползающего слоя за счет криогенного растрескивания

или деятельности землероев. Наиболее заметную выраженность

крип имеет в глинистых грунтах, способных впитывать большое

количество влаги и таким способом «утяжелять» себя. В лессо-

вых отложениях, где доминирует система изолированных замк-

нутых пор, крип развивается значительно медленнее. Этим объ-

ясняется то хорошо знакомое всем археологам явление, что стен-

ки раскопов в лессовых отложениях очень устойчивы и сохраня-

ют свою вертикальность даже через десятки лет, тогда как на не-

лессовидных суглинистых и особенно глинистых породах стенки

раскопов очень быстро оплывают.

Скорость смещения почвогрунтов за счет крипа на поверхно-

сти составляет 1-3 мм/год, часто менее 1 мм/год. С глубиной ско-

рость снижается. Разница скоростей крипа приводит к тому, что

некогда вертикальные криогенные трещины становятся наклон-

ными за счет более быстрого смещения вниз по склону Их верх-

ней части по сравнению со средней и нижней. Наглядно это явле-

ние иллюстрируют наклонные криогенные трещины в разрезе

Макарово-V (рис. 8.3). Нередко происходит даже «захлопыва-

ние» древних криогенных трещин. Такое явление хорошо выра-

жено для нижней генерации криогенных трещин в разрезе геоар-

хеологического объекта Макарово-IV (Воробьева, 1995).

Крип - это повсеместно действующий процесс. Он приводит к

смещению толщ рыхлых отложений без видимого нарушения их

сложения. Вместе с отложениями вниз по уклону местности пе-

ремещается и включенный в него археологический материал. При

ненарушенном археологическом контексте мы считаем этот ма-

териал инситным (от in situ - в своем естественном положении

или на первоначальном месте).

Скольжение. Ускоренная транспортировка склоновых отло-

жений (до катастрофически быстрой) становится возможной в

случае появления внутри грунта поверхности скольжения - водо-

упорной поверхности, обильно смоченной влагой. Влага в этих

случаях играет роль смазки. При появлении поверхности сколь-

жения сила сцепления грунта резко снижается, и происходит

стремительное смещение верхней части грунта по поверхности

скольжения. Результатом этого процесса являются оползни.

Верхняя часть грунта, находящаяся выше поверхности сколь-

жения, может переместиться на более низкие отметки рельефа

блоками без существенного нарушения археологического контек-

ста внутри каждого блока. При этом некогда единый культурный

слой может оказаться разорванным и разложенным на двух-трех

гипсометрических уровнях.

Быстрое смещение переувлажненного грунта происходит

при совместном воздействии гравитационного процесса и энер-

гии движущейся воды. Благодаря совместному действию этих

процессов на склонах могут формироваться грязевые, грязека-

менные и каменные потоки. В горах это - грозные явления при-

роды, называемые селями. При выходе на равнину сель теряет

свою энергию и сгружает транспортируемые им наносы у подно-

жья гор. Мощность таких наносов нередко составляет десятки

метров. При этом сель может стремительно похоронить под со-

бой целые поселки.

На территории Прибайкалья в разрезах геоархеологических

объектов нередко встречаются грубообломочные наносы ситуа-

ции, погребающие культуровмещающие слои. В частности, такое

явление очень характерно для геоархеологического объекта Са-

ган-Заба, расположенного в Приольхонье на конусе выноса из

глубокой узкой пади. Механизм формирования этих грубообло-

мочных отложений мы называем селеподобным. В строении раз-

реза Саган-Заба прослеживается несколько прослоев селеподоб-

ных образований позднеголоценового возраста. Мощность каж-

дого каменистого прослоя составляет 10-30 см.

Ежегодно при оттаивании почв и грунтов на разделе талой и

мерзлой толщи могут развиваться поверхности скольжения. Та-

лая влага выполняет роль смазки, облегчая скольжение верхней

части слоя по мерзлой нижней. Однако количество влаги бывает

настолько значительным, что она переувлажняет надмерзлотную

часть грунта и придает ей текучесть. В результате развивается

солифлюкция - процесс перемещения приповерхностного слоя

отложений в вязкопластичном состоянии. Скорость солифлюк-

ции может быть различной. Более подробно о солифлюкции бу-

дет сказано ниже при рассмотрении генетических типов отложе-

ний.

2.2. Перенос осадков движущейся водой

Сила трения, или сила сцепления рыхлых отложений со скло-

ном может существенно снижаться с увеличением влажности от-

ложений. Это способствует развитию плоскостного и линейного

смыва рыхлых частиц со склонов.

В результате действия воды продукты разрушения горных по-

род подвергаются постоянному сносу с высоких элементов рель-

ефа (денудация) на низкие. Промежуточная аккумуляция снесен-

ных отложений происходит при уменьшении уклона поверхности

в нижней части склона, у его подножья и на террасах. Именно к

этим элементам рельефа приурочено большинство археологиче-

ских объектов. Пониженная скорость сноса благоприятствует со-

хранению археологического контекста, а повышенная скорость

аккумуляции новых осадков защищает культурный слой от раз-

рушения.

Максимальной энергией для транспортировки отложений в ви-

де взвешенных и влекомых по дну наносов обладают речные по-

токи. Конечная аккумуляция речных наносов происходит в мор-

ских бассейнах. Более подробно особенности транспортировки

частиц в речном потоке и характер речных (аллювиальных) от-

ложений будет рассмотрен в генетических типах отложений.

В данном учебном пособии нас интересует аккумуляция отло-

жений на суше, т.к. эти процессы больше всего связаны с про-

блемой захоронения и переотложения археологического материа-

ла.

.2.3. Эоловый перенос

Ветровая деятельность тоже сопровождается транспортировкой

продуктов выветривания. Однако, в отличие от гравитационной и

водной транспортировки, перенос частиц ветром возможен как

вниз, так и вверх по рельефу, а также в различных направлениях

на горизонтальной поверхности. В зависимости от действия вет-

рового потока различают дефляцию, перевевание и аккумуляцию.

Дефляция (от лат. deflare — выносить) - вынос, выдувание

твердых частиц ветром. В результате дефляции происходит по-

нижение уровня поверхности. В локальном проявлении результа-

том дефляции являются хорошо выраженные в рельефе очаги

выноса и котловины выдувания.

Перевевание - это основной эоловый процесс в песчаных пус-

тынях и на других поверхностях, сложенных песками. Перевева-

ние складывается из развевания понижений и навевания этого

материала на повышения: гряды, дюны, барханы. При этом про-

цессе происходит смещение зон развевания и навевания, что соз-

дает эффект движущихся песков, гряд, барханов и дюн.