Структурная обусловленность орогидрографических элементов и распределения стока

Русская равнина в структурном отношении неоднородна. Тектоническую основу ее составляют дислоцированный разбитый на отдельные блоки фундамент докембрийских кристаллических пород — Балтийский щит, Русская платформа, а также складчатые зоны — байкальская Тимано-Печорская область и герцинская Скифская плита.

Русская платформа (как и Восточно-Европейская платформа) простирается на востоке до Предуральского краевого прогиба, на севере она продолжается под уровнем морей, на юге ограничена позднепалеозойским краевым прогибом, протянувшимся от дельты Волги к Донбассу. Далее граница проходит по южному краю Азовского и Украинского кристаллического массивов — в северной части Азовского моря, через Сиваш и Черное море к Придобруджинскому прогибу. К Скифской плите приурочен крайний юг Русской равнины — Предкавказье и Степной Крым.

Бассейны главных рек расположены в основном в платформенной части равнины. Длительность формирования осадочного чехла платформы обусловила заложение здесь речных систем. Окружающие платформу геосинклинальные зоны вмещали лишь приемные бассейны.

Основными структурными элементами Русской платформы являются заложенные в позднем протерозое и раннем палеозое Балтийский щит, Азово-Украинский кристаллический массив, Литовско-Белорусская, Воронежская (Средне-Русская) и Волго-Камская антеклизы, Московская, Печорская, Балтийская и Прикаспийская синеклизы, а также линейно вытянутые прогибы: Днепровско-Донецкий, Рязано-Саратовский, Восточно-Русский (рис. 2).

Рис. 2. Основные структурные элементы Русской платформы (по А. Я. Дубинскому А. И. Зоричевой, М. М. Толстихиной и др.) I— Балтийский щит, II — Азовско-Украинский кристаллический массив, III — Литовско-Белорусская антеклиза, IV — Воронежская антеклиза; V—VIII — Волго-Камская антсклиза: V — Токмовский свод, VI — Татарский свод, VII — Котельнический выступ, VIII — Жигулевско-Пугачевский свод; синеклизы; IX — Московская, X — Балтийская, XI — Верхне-Камская (Глазовская) впадина, XII — Печорская, ХIII — Прикаспийская; XIV — Днепровско-Донецкий прогиб, XV — Рязано-Саратовский прогибе, XVI — Восточно-Русский прогиб: 1 — изогипсы поверхности кристаллического фундамента; 2 — то же предполагаемые; 3 — крутые склоны фундамента

Общее направление стока Русской равнины подчинено уклонам в пределах древних палеозойских отрицательных структур. Лишь некоторые притоки главных рек подчиняют течение молодым кайнозойским структурам. К осевым частям прогибов приурочено положение основных речных магистралей, а очертания их бассейнов совпадают с крыльями структур. В сторону Балтийской синеклизы направлены в верхнем течении Зап. Двина и Неман.

В осевой зоне Московской синеклизы протекает Верхняя Волга, а истоки притоков западной половины ее бассейна образуют полукольцо, совпадающее с крыльями синеклизы. К Оршанскому прогибу, разделяющему Литовско-Белорусскую и Воронежскую антеклизы, приурочен Белорусский отрезок среднего течения Днепра. Нижнее его течение совпадает с Днепровско-Донецким прогибом. К этому же прогибу приурочен Северский Донец. Дон течет в пределах Воронежской антеклизы, проложив путь параллельно Рязано-Саратовскому прогибу. Средняя и Нижняя Волга совпадает в плане с осевой зоной Восточно-Русского прогиба.

Соответствие гидрографического плана Русской платформы палеозойской структурной поверхности было отмечено целым рядом исследователей (Геренчук, 1950, 1955, 1960; Зеккель, 1947; Личков, 1934, 1936; Обедиентова, 1970, 1971; Спиридонов, 1957). Развивая мысль о тектонической обусловленности рельефа Русской равнины, К. И. Геренчук пришел к заключению о приуроченности всех рек к отрицательным структурам, а водораздельных областей — к положительным. «Речные долины, как правило, приурочены к тектоническим нарушениям: синклинальным прогибам, сбросам, флексурам, разломам, трещинам и т. п.

Эта связь речных долин как больших, так и малых с тектоническими нарушениями настолько выражена и распространена, что несомненно имеет характер закономерности» (Геренчук, 1960, стр. 167).

Дальнейшие исследования выявили значительную сложность соотношений структурного и гидрографического планов. Реки или отдельные отрезки их приурочены к структурам разного возраста. Верхняя и Нижняя Волга течет в пределах древних структур рифейского возраста.

В среднем течении ее вмещает карбоновый Восточно-Русский прогиб или соответствующий ему Заволжский прогиб (Обедиентова, 1966). Днепр, приуроченный на разных отрезках к прогибам разного возрасту и простирания, наиболее четко подчинен Днепровско-Донецкому прогибу. Однако в районе Днепропетровска он пересекает кристаллический массив и устремляется к Черноморскому плиоценовому прогибу, резко изменив юго-восточное направление на запад-юго-западное.

Перестройка стока внутри отдельных бассейнов рек в течение дальнейшего геологического развития платформы связана со сложным чередованием зон погружений и поднятий в связи с колебательным характером движений платформы. Наибольшей степенью дифференцированности отличаются движения новейшего времени, обусловившие сложность морфоструктурного плана, отраженного в чередовании возвышенностей и низин Русской равнины.

По первоначальному определению И. П. Герасимова (1946), которому принадлежит введение терминов «морфоструктура» и «морфоскульптура», морфоструктурами являются целостные орографические и структурно-геологические образования. В настоящее время понятие морфоструктуры определяется по-разному.

Так на «Карте морфоструктур территории СССР» (автор И. Э. Веденская), приложенной к 1-му тому «Геоморфологии СССР» (1974), морфоструктуры классифицируются в зависимости от возраста пород, слагающих их с поверхности, и их гипсометрического положения. В результате такие целостные геологические структуры, как Приволжская и Средне-Русская возвышенности, оказались разделенными каждая на три отдельных морфоструктуры. А. И. Спиридонов (1974) считает, что инверсионные морфоструктуры могут быть созданы не только эндогенными, но и экзогенными процессами.

В данной работе морфоструктуры рассматриваются согласно определению Ю. А. Мещерякова (1965, стр. 17) «как выраженные в рельефе геологические структуры, или как комплексные орографические и тектонические образования». Морфоструктурная поверхность отражена в орографическом плане Русской равнины. Внешние силы лишь подчеркнули границы между возвышенностями и низменностями. Как правило орографические единицы соответствуют одному морфоструктурному образованию. Так, инверсионно растущие Волыно-Подольское плато и унаследованно развивающийся Украинский кристаллический массив объединены в единое орографическое образование.

Анализируя связь плановых очертаний структурных и орографических элементов рельефа, Ю. А. Мещеряков выделяет три основные группы морфоструктур: согласные, или прямые, несогласные, или обращенные и переходного типа. Нарушение согласованности орографических элементов с древней геологической структурой определилось в ходе длительного развития последней,

В зависимости от связи с древней палеозойской структурой па Русской равнине можно выделить четыре группы орографических единиц.

1. Древние орографические элементы, соответствующие древней структуре с устойчивым знаком движений: Прикаспийская и Днепровско-Донецкая низменности, а также Тиманский и Донецкий кряжи.

2. Возвышенности и низменности, испытавшие инверсию в ходе геологического развития, по сохранившие подобие древним структурам. Это возвышенности и понижения Кольского полуострова и Карелии, Валдайская. Вятско-Камская, Средне-Русская и Украинская возвышенности. Окско-Донская низина.

3. Молодые орографические элементы, возникшие в ходе новейшего, обычно инверсионного развития структур. Это Приволжская, Ставропольская, Ергенинская и Бугульминско-Белебеевская возвышенности, Северные Увалы и Двинско-Мезенская равнина, Заволжская и Мещерская низины, а также зоны современного погружения — Терско-Каспийская, Азово-Кубанская, Прибалтийская и Печорская приморские низины.

4. Комплекс орографических элементов с незавершенным развитием, где резкие орографические рубежи отсутствуют. Пример — юго-западная часть Московской синеклизы.

В процессе развития бассейнов рек Русской равнины возникло два парадокса стока: вся центральная часть равнины дренируется реками бассейна Волги, впадающей в изолированный от Мирового океана Каспий, а Волго-Балтийский участок Главного водораздела при отсутствии приемных бассейнов на востоке, расположен в западной части. Сток с территории Русской равнины происходит в южном, северном и западном направлениях.

Наибольшая площадь дренируется реками южного направления, наименьшая — бассейна Балтийского моря. Водораздел рек северного и южного направлений проходит близко к 60-й параллели. Устья северных рек расположены между 65° и 68° сев. широты. Устья южных рек — вблизи 46-и параллели. Таким образом, северный скат вытянут но меридиану на 5—8°, а южный на 14°.

Наиболее древний участок Главного водораздела приурочен к Валдайской возвышенности, возникшей на месте рифейской Крестцовско-Валдайской впадины (авлакогена). Заложение его относится к карбону — времени обособления Московской и Балтийской синеклиз. Характерно, что истоки Волги приурочены к Латвийской седловине, соединявшей ранее две синеклизы.

Северный участок Главного водораздела, приуроченный к Северным Увалам, образовался не раньше конца мезозоя на месте «порога» кристаллического фундамента, разделявшего осевую зону Московской синеклизы на северную и подмосковную впадины. Таким образом, отдельные части Главного водораздела приурочены к отрицательным структурам разного генезиса (разломы кристаллического фундамента, синеклиза), в разное время превратившимся в положительные структуры.

От части Главного водораздела, совпадающего с Белорусско-Смоленской и Валдайской возвышенностями, преимущественно к востоку и юго-востоку текут реки бассейнов Черного и Каспийского морей. К этой полосе приурочены истоки рек бассейнов Припяти, Верхнего Днепра, Оки, Верхней Волги. В пределах Валдайской возвышенности берут начало крупнейшие реки южной покатости — Днепр и Волга.

В западной половине юга Русской равнины преобладающим является юго-восточное направление стока. В этом направлении, как бы повторяя изгиб Карпатской дуги, текут Прут, Днестр, Южный Буг, Днепр, имеющий в истоках и на участке г. Орша — устье Припяти меридиональное направление, а в среднем течении юго-восточное. Притоки Днестра и Днепра, за исключением широтно вытянутой Припяти, имеют меридиональное или юго-западное направление.

Левобережные притоки Днепра, берущие начало на Средне-Русской возвышенности, отличаясь значительной длиной, придают его бассейну в плане асимметричное строение. Аналогичное строение имеет бассейн Дона: его левобережные притоки отличаются большей длиной. Истоки Дона и его правобережных притоков расположены в центральных частях Средне-Русской возвышенности.

Общее направление стока в бассейне Дона юго-восточное. Сходство Днепра и Дона по положению в плане дополняют коленообразные изгибы их в нижнем течении: юго-восточное направление рек резко изменяется на юго-западное. В этом же направлении вытянуты принимающие их заливы Черного и Азовского морей.

Общая конфигурация рек бассейна Дона обнаруживает более тесную связь с новейшими структурными элементами, нежели с древними. С Днепровско-Донецким прогибом совпадает лишь направление Северского Донца.

Левобережные притоки Дона дренируют молодые, инверсионные наложенные структуры — Окско-Донскую низменность и поднятия Приволжской, Ергенинской и Ставропольской возвышенностей. Дон, омывая с востока Среднерусскую возвышенность, течет в верховьях навстречу падению пластов северного крыла Воронежской антеклизы, размывает осевую зону последней и, подойдя близко к западному шву Прикаспийской синеклизы, резко отклоняется на юго-запад, пересекая древний прогиб Большого Донбасса. Очевидно Дон утратил былую зависимость течения от древних структур, подчинив его более молодым.

Более ярко проявляется связь рек с древними геологическими структурами в бассейне Днепра. Зарождаясь в южной части Валдайской возвышенности, Днепр течет между Литовско-Белорусской и Воронежской антеклизами и далее вступает в Днепровско-Донецкий прогиб. В этом прогибе развиты современные террасы Днепра, а русло подмывает склон Украинского кристаллического массива. В районе г. Днепропетровска Днепр, устремившись в сторону Причерноморской впадины, пересекает сниженный участок кристаллического массива, образовав огромную излучину.

Структурной поверхности подчинено направление таких левобережных притоков Днепра, как Десна с Сеймом, Сула, Псел, Ворскла. Истоки их находятся в зоне Воронежской антеклизы, а низовья — в Днепровско-Донецкой впадине. Река Припять — широтный правый приток Днепра — в верховье дренирует Белорусско-Польскую впадину, затем по седловине пересекает Полесский мост и вступает в Припятский прогиб, как бы продолжающий Днепровско-Донецкий.

Истоки Дона далеко к югу отстоят от Главного водораздела. Центральная часть Русской равнины дренируется реками бассейна Верхней Волги и Оки. Отдельные отрезки этих рек вытянуты широтно или в северо-восточном направлении. От истока до устья Унжи Волга течет в осевой зоне Московской синеклизы и направление ее притоков соответствует падению пород от крыльев к оси (Геренчук, I960; Спиридонов, 1954).

Подчиняя течение направлению разломов в зоне Воротиловского выступа фундамента (Нечитайло, 1959), Волга вступает в зону Волго-Уральской антеклизы, следуя молодому Заволжскому прогибу. Ниже г. Казани она принимает субмеридиональное направление и образует ряд излучин, крупнейшая из которых — Самарская Лука — достигает 100 км в длину. Между устьями Камы и Еруслана левобережные притоки Волги направлены к Заволжскому прогибу, перпендикулярно основной реке; правобережные крупные притоки Сура, Свияга, Терешка, Терса, Балыклейка текут параллельно, подчиняясь структурному плану Приволжской возвышенности. В нижнем течении Волга не имеет притоков.

В низовьях Волга вступает в наиболее глубоко прогнутую часть Прикаспийской синеклизы, через которую транзитом несет свои воды в мелководье Северного Каспия. У Волгограда прямолинейное русло реки, в противоположность нижнему течению Дона, отклоняется резко к юго-востоку.

Река Урал собирает воды в горных и предгорных областях Уральского хребта, подчиняясь геологической структуре, имеет меридиональное направление. Широтный участок реки приурочен к Токаревскому сбросу (Белоликов, Толстов, 1973). В пределах Прикаспийской низменности р. Урал, приняв вновь меридиональное направление, почти не имеет притоков.

Бассейн Каспийского моря помимо рек, дренирующих значительную часть Русской равнины, включает также роки Урала и Северного Кавказа. Эти притоки Камы — Чусовая, Уфа, Белая, реки бассейнов Урала и Эмбы, а также Кума и Терек. Водораздел рек бассейнов Азовского и Каспийского морей в Предкавказье вытянут в меридиональном направлении от Приэльбрусья и Кисловодского выступа Большого Кавказа вдоль Ставропольской возвышенности. Реки северного склона Кавказского хребта собираются в широтно направленные реки, приуроченные к предгорным прогибам — Кубань, Куму и Терек.

Конфигурация речной сети бассейна Печоры подчинена сложной структурной поверхности, обусловленной, очевидно, молодыми разломами Печорской синеклизы и Предуральского краевого прогиба. Так, верховье Печоры составляет прямую линию с правым притоком, рекой Усой. Обе реки текут навстречу друг другу вдоль Предуральского краевого прогиба. В среднем течении Печора образует сложные изгибы.

Притоки ее текут во всех четырех направлениях. Навстречу друг другу текут Сухона и Вычегда. Первая — вдоль северо-западного шва Московской синеклизы, очерченного Сухонско-Югским разломом (Гафаров, 1961), которому соответствует Сухонский вал, вторая, зародившись на южном окончании Тимана, пересекает Притиманский прогиб. Сев. Двина и ее крупные притоки в среднем и нижнем течении, так же как и реки Мезень и Онега п их притоки, направлены на северо-запад, обнаруживая связь с направлением разломов Балтийского щита.

В этом же направлении вытянуты Двинская, Онежская и Кандалакшская губы Белого моря. На территории щита, принадлежащей бассейну Балтийского моря, основной сток направлен не в сторону приемного бассейна, а в юго-восточном направлении — к Онежскому и Ладожскому озерам и Финскому заливу. Ладожское и Онежское озера п Финский залив приурочены к зоне погружения Балтийского щита под осадочный чехол Русской платформы. В этой полосе текут реки Свирь и Нева, к ней направлен сток как с севера, так п с юга — реки бассейнов Великой и Нарвы, Ловати и Волхова.

Реки юго-восточного склона Балтийского щита н соединяющие их озера приурочены к линиям разломов, сохранивших юго-восточное простирание с протерозоя и обновленных новейшими движениями. Примером тектонической обусловленности местного стока является небольшая (300—400 м в длину) речка Карелии, быстро несущая воды из Кончозера и Укшозеро.

На блок- диаграмме, построенной И. М. Экманом (1972 г.), видно, что Кончозеро приурочено к поднятому по разломам блоку, а Ушкозеро соответствует синклинальной впадине (рис. 3). Современные движения блоков и заставляют воду из озера с поднимающейся ванной перетекать в погружающееся озеро.

Рис. 3. Структурно-геоморфологические условия в районе Укшозеро и Кончозеро в Карелии (по И. М. Экману, 1972)

Узкие длинные озера наиболее часто приурочены к древним речным долинам. Следовательно, можно говорить об унаследованности с протерозоя современного направления стока юго-восточного склона Балтийского щита, как и бассейна Невы в целом.

В южной части Прибалтики сток направлен непосредственно к морю. Реки бассейнов Западной Двины и Немана в верховьях направлены к югу, в сторону Балтийской синеклизы. Затем, резко изменив направление на северо-западное, текут к современному приемному бассейну — Балтийскому морю.

Итак, крупные речные долины, как правило, во все геологические эпохи были приурочены к прогибающимся участкам земной коры. Именно эти участки заливались морем в период преобладания на платформе морских условий. Трансгрессивное наступление моря прежде всего осуществляется по речным долинам.

В регрессивные фазы реки восстанавливали течение, прокладывая путь на месте бывших морских заливов, продвигаясь вслед за их береговой ливней. Тем самым подтверждается тезис Б. Л. Личкова (1936) о взаимообусловленности положения и сопряженности развития аллювиальных равнин и морских заливов.

Плановое расположение крупных рек более устойчиво, чем положение береговой линии мигрирующих морей. Площади, занятые морем, и очертания береговой линии приемных бассейнов изменчивы во времени. Это приводит к смещению устьев рек, но не изменяет направления стока.

Реки, раз возникнув, текли в заданном им первоначальным уклоном направлении, сохраняя его и при изменении знака движений. Крупные реки преодолевают возникшие на пути локальные поднятия, обходя их или усиливая врез. Поднятия земной коры вызывали углубления русел. Временные изменения знака движений, обусловленные их колебательным характером, равно как и локальные движения, оказывая влияние на характер и интенсивность руслового процесса, не нарушали сложившегося направления стока.

При погружении отдельных участков платформы долинные понижения заполнялись осадками. В итоге заполнения уменьшались уклоны русел, происходило выравнивание поверхности, но тальвеги долин фиксировались погребающей их осадочной толщей. В условиях усиленной аккумуляции блуждание русла приводило к его смещению в зону наибольшего погружения. При новом возникновении реки в период регрессии русло ее располагалось в сохранившемся под уровнем моря понижении, совпадающем чаще всего с направлением оси прогиба.

Дальнейшее углубление русел закрепляло плановое положение реки. При преобладании глубинной эрозии смещение русел в плане не наблюдается. Только длительная, однонаправленная перестройка структурного плана приводила к частичному изменению направления стока. Перераспределение стока носило сложный характер. Катастрофических изменений течения рек в истории развития гидросети Русской платформы не наблюдалось. Общее направление стока в сторону наиболее погружающихся участков прогибов и синеклиз сохранилось с палеозоя.