Четкообразные русла малых рек степной зоны: причины формирования и современные процессы

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 23-27-00008

НазваниеЧеткообразные русла малых рек степной зоны: причины формирования и современные процессы

Руководитель Тарбеева Анна Михайловна, Кандидат географических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова» , г Москва

Конкурс №78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-702 - Геоморфология

Ключевые слова малые реки, русловые процессы, четковидные русла, бочажинные русла, заиление, перигляциальная зона, аллювий, степь

Код ГРНТИ38.47.15

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Четкообразные или четковидные русла малых рек, характеризующиеся чередованием озеровидных расширений и соединяющих их узких проток, чрезвычайно широко распространены на малых реках начальных порядков. Их много на равнинах криолитозоны, но также они широко распространены в степи и некоторых других регионах. В криолитозоне их образование чаще всего объясняют термокарстом (вытаиванием подземного льда) в узлах решетки полигонально-жильных льдов. В степной зоне такие русла чаще всего называют «бочажинными», считая их одной из стадий антропогенного заиления рек, а расширения русел (бочаги) – остатками бывших плёсов. Описаны и другие механизмы их образования, в т.ч. высказано мнение о реликтовом криогенном (термокарстовом) происхождении четковидных русел в степи наряду с реликтовыми ложбинами на склонах - деллями. На это указывает близость ареала их распространения к границам бывших перигляциальных областей. Реликтовость четковидных русел означала бы существенную древность их пойм и практически полное отсутствие динамики русел на протяжении как минимум голоцена. При этом остается неясным, как при общем заилении русла, в плёсах сохраняются глубины до 5-6 м. Наибольшее количество степных четковидных русел наблюдается на территории России, однако до сих пор их детальные полевые исследования крайне немногочисленны, и ограничиваются работой авторов проекта в Оренбургской области. Выявление генезиса и возраста четковидных русел в степи расширит фундаментальные представления о механизмах и характерном времени формирования русел малых рек, может обосновать индикационное значение четковидных русел как признака степени заиления, определенных палеогеографических обстановок или других условий, оценить устойчивость четковидной формы русел к изменению внешних условий. Кроме того, понимание современных процессов и динамики четковидных русел поможет сохранить их как важные источники воды для скотоводства, рыбалки, важные места обитания флоры и фауны. Цель данного исследования – установить механизмы образования и современные процессы в четковидных руслах рек степной зоны РФ. Для этого планируется исследовать закономерности распространения четковидных русел, установить состав и возраст отложений, слагающих перемычки между расширениями русел и прилегающие участки поймы, выявить современные процессы в руслах четковидных рек степной зоны Европейской части России, проанализировать существующие версии их образования с учетом новых полевых данных, полученных в ходе проекта.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Сурков В.В., Крыленко И.В., Тарбеева А.М. Чётковидные русла рек Кардаил и Купава (север Волгоградской области) Тридцать восьмое пленарное межвузовское координационное совещание по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов: доклады и сообщения, Тридцать восьмое пленарное межвузовское координационное совещание по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов: доклады и сообщения. с. 193-195 (год публикации - 2023)

2. Камышев А.А., Тарбеева А.М. Закономерности распространения и морфометрические характеристики четковидных расширений русел в бассейне р. Бузулук Сборник докладов международной научной конференции памяти выдающегося русского ученого Юрия Борисовича Виноградова «Пятые Виноградовские чтения. Гидрология в эпоху перемен», Сборник докладов международной научной конференции памяти выдающегося русского ученого Юрия Борисовича Виноградова «Пятые Виноградовские чтения. Гидрология в эпоху перемен» [Электронный ресурс] СПб.: Изд-во ВВМ, 2023. с. 193-198 (год публикации - 2023)

3. Куракова А.А., Тарбеева А.М., Сурков В.В. Определение параметров излучин чётковидных русел на примере реки Кардаил (север Волгоградской области) Сборник докладов международной научной конференции памяти выдающегося русского ученого Юрия Борисовича Виноградова «Пятые Виноградовские чтения. Гидрология в эпоху перемен», Сборник докладов международной научной конференции памяти выдающегося русского ученого Юрия Борисовича Виноградова «Пятые Виноградовские чтения. Гидрология в эпоху перемен» СПб.: Изд-во ВВМ, 2023. C. 263-267 (год публикации - 2023)

4. Тарбеева А.М., Крыленко И.В., Сурков В.В., Михайлова Н.М. Гидрологические наблюдения на четкообразных степных реках севера Волгоградской области Сборник докладов международной научной конференции памяти выдающегося русского ученого Юрия Борисовича Виноградова «Пятые Виноградовские чтения. Гидрология в эпоху перемен», Сборник докладов международной научной конференции памяти выдающегося русского ученого Юрия Борисовича Виноградова «Пятые Виноградовские чтения. Гидрология в эпоху перемен» СПб.: Изд-во ВВМ, 2023. C. 530-534 (год публикации - 2023)

5. Тарбеева А. М., Крыленко И. В., Сурков В. В., Михайлова Н.М. Гидрология и морфология русел степных четковидных рек Хопёрско-Бузулукской равнины Вестник Московского университета. Серия 5. География., Тарбеева А. М., Крыленко И. В., Сурков В. В., Михайлова Н. М. (2024). Современные процессы в четковидных руслах степных рек Хоперско-Бузулукской равнины. Вестник Московского университета. Серия 5: География, Т. 79. № 3. с. 135–148. (год публикации - 2024)
10.55959/MSU0579-9414.5.79.3.11

6. Тарбеева А.М., Камышев А.А., Куракова А.А., Сурков В.В., Крыленко И.В., Михайлова Н.М., Иванова Н.Н. Распространение, гидрологический режим и морфология четковидных русел малых рек степной зоны Евразии Тридцать девятая Всероссийская с международным участием межвузовская научная конференция по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов: доклады и сообщения, Чебоксары. , Тридцать девятая Всероссийская с международным участием межвузовская научная конференция по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов: доклады и сообщения, Чебоксары. Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова. 2024. с. 153–155. (год публикации - 2024)

7. Тарбеева А. М., Камышев А. А., Куракова А. А., Сурков В. В., Крыленко И. В., Михайлова Н. М., Иванова Н. Н. Распространение, гидрологический режим и морфология четковидных русел малых рек степной зоны Евразии Тридцать девятая Всероссийская с международным участием межвузовская научная конференция по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов: доклады и сообщения, Чебоксары. , Тридцать девятая Всероссийская с международным участием межвузовская научная конференция по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов: доклады и сообщения, Чебоксары. Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова. 2024. с. 153–155. (год публикации - 2024)

8. Камышев А.А., Тарбеева А.М. Морфометрические параметры четковидных русел степной зоны на примере бассейна р. Бузулук Тридцать девятая Всероссийская с международным участием межвузовская научная конференция по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов: доклады и сообщения. , Тридцать девятая Всероссийская с международным участием межвузовская научная конференция по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов: доклады и сообщения. Чебоксары: Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова, 2024. С. 119–121. (год публикации - 2024)

9. Тарбеева А.М., Сурков В.В., Крыленко И.В., Беляев В.Р. Морфология и строение днищ долин степных чётковидных рек Кардаил и Купава (Хоперско-Бузулукская низменность) Геоморфология и палеогеография, Тарбеева А. М., Сурков В. В., Крыленко И. В., Беляев В. Р. (2025) Морфология и строение днищ долин степных рек с чётковидными руслами (на примере рек Кардаил и Купава, Хопёр- ско-Бузулукская низменность). Геоморфология и палеогеография. Т. 56. № 2. С. 213–230. https://doi.org/10.31857/S2949178925020036; https://elibrary.ru/GPRSJH (год публикации - 2025)
10.31857/S2949178925020036

10. Камышев А.А., Тарбеева А.М. Морфометрические параметры четковидных русел степной зоны на примере бассейна р. Бузулук Тридцать девятая Всероссийская с международным участием межвузовская научная конференция по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов: доклады и сообщения. , Тридцать девятая Всероссийская с международным участием межвузовская научная конференция по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов: доклады и сообщения. Чебоксары: Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова, 2024. С. 119–121. (год публикации - 2024)

11. А.М. Тарбеева, Н.Н. Иванова, В.Р. Беляев, И.В. Крыленко, В.В.Сурков Темпы современной аккумуляции и состав пойменных отложений четковидной реки Кардаил (север Волгоградской области) Вестник МГУ. Серия 5. География, Вестник Московского университета. Серия 5. География. 2025. Т. 80, № 3. С. 59–72. (год публикации - 2025)
10.55959/MSU0579-9414.5.80.3.5

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Проект посвящен исследованию четковидных русел – специфического морфодинамического типа русел малых рек, характеризующегося чередованием озеровидных расширений и узких проток, широко распространенного в современной криолитозоне и степи. В 2024 году были продолжены работы по выявлению закономерностей распространения четковидных русел рек в степной зоне. Было проанализировано распространение четковидных русел на территории Европейской части России и прилегающих степных районах. Так как одной из версий происхождения четковидных русел степной зоны является реликтовый термокарст, граница распространения таких русел была сопоставлена с реконструируемой границей криолитозоны и температурами мерзлых пород на период максимального похолодания последнего оледенения (18-20 тыс. л.н.), а также с картами характеристик речного стока и уклонов, контролирующих образование разных морфодинамических типов русел. Установлено, что четковидные русла распространены до южной границы палеокриолитозоны, причем на западе территории проникают южнее этой границы, а на востоке (в Западной Сибири), не встречаются южнее изотермы палеотемператур мерзлых пород - 3℃. Четковидные русла формируются в районах с современным среднегодовым стоком рек от 0,5 до 2 л/c с км2, проникая на востоке территории в зону до 0,2 л/c с км2. Четковидные русла отсутствуют в засушливых и очень влажных районах, а также в горных и предгорных областях, при этом они формируются в разных по составу отложениях. Установлено, что четковидные расширения русел степной зоны, в т.ч. четковидные старицы и пойменные протоки, образуются на реках с большими площадями водосбора и уклонами, по сравнению с четковидными реками современной криолитозоны. Максимальные размеры четковидных расширений русла в степной зоне также в 2-4 раза больше, чем в тундре. Для отдельных рек севера степной зоны были установлены граничные значения уклонов русел и площадей водосбора, при которых наблюдаются четковидные русла. Выявлено, что четковидные русла характерны для степных рек с площадями водосбора от 44 км2 до 9000 км2, и формируются в диапазоне уклонов от 0.26 м/км до 1.35 м/км. При площадях водосбора более 1600 км2 четки наблюдаются только в разветвленных руслах, пойменных протоках и старицах. Общая протяженность четковидного русла может достигать 80% длины реки. Полевые работы 2024 года включали описание разрезов первой надпойменной террасы, проведение дополнительных буровых работ со льда в русле р. Купавы, отбор проб отложений для радиоцезиевого анализа, гидрологические работы, включая отбор проб воды на определение состава и количества взвешенных наносов. Для проверки версии о реликтовом термокарстовом происхождении четковидных русел степной зоны, был проведен поиск признаков реликтовой мерзлоты и наличия в ней полигонально-жильных льдов, необходимых для термокарстового образования глубоких расширений русла. В разрезе первой надпойменной террасы Кардаила была обнаружена клиновидная структура, заполненная вышележащими отложениями и расщепленная в нижней части, а также следы сбросовых деформаций слоистых отложений. Нижняя часть структуры располагается в слоистых отложениях на глубине 1,7-2,2 м и, вероятно, является псевдоморфозой по жильному льду. Однако выявленная мощность жильной структуры, включая слой сезонного оттаивания, не превышает 2,2 м, что недостаточно для образования глубоких термокарстовых образований. Для проверки другой версии происхождения четковидных русел – неравномерного заиления рек, были установлены темпы современной аккумуляции наносов на разных уровнях поймы. Темпы аккумуляции оценивались с использованием изотопа искусственного происхождения 137Cs, позволяющего датировать отложения за последние несколько десятков лет с начала ядерных испытаний. Установлено, что на высокой пойме пик содержания 137Cs залегает на поверхности, а общий запас 137Cs соответствует фоновым значениям, говорит об очень редкой или отсутствии аккумуляции наносов в последние десятилетия. На средней пойме верхняя часть разреза, содержащая чернобыльский цезий, была размыта при высоких уровнях половодья после 1986 г. На низкой пойме мощность пойменной аккумуляции с 1986 года составляет не менее 40 см, а темпы аккумуляции наносов за этот период превышают 1 см в год. Общий запас 137Cs в разрезе в два с половиной раза превышает фоновые значения, что говорит об усиленном поступлении продуктов смыва почв на пойму. Однако при этом агрогенные отложения на низкой пойме залегают на цоколе из глин и общая мощность наносов, накопившихся за период сельскохозяйственного освоения территории, не превышает 70 см. Сравнение гранулометрических характеристик пахотного горизонта несмытых почв междуречья и отложений низкой, средней и высокой поймы р. Кардаил показало, что на почвах междуречий содержание частиц диаметром <0,01 мм (физическая глина) составляет около 56%, преобладающей фракцией (около 45%) является крупная пыль (алевритовые частицы). Распределение фракций диаметром менее 0,05 мм в отложениях высокой и средней поймы близко к почвам распаханных междуречий. Отложения низкой поймы отличаются более тяжелым гранулометрическим составом и другим распределением фракций за счет увеличения доли мелкой пыли и уменьшения доля крупной пыли и мелкого песка. Отбор проб воды на содержание взвешенных наносов в воде во время половодья показал, что поступление в реку смытых почв происходит в начальную фазу половодья, когда затоплен лишь уровень низкой поймы. Густая тростниково-осоковая растительность на пойме, снижающая скорости потока, способствует осаждению частиц и препятствует их дальнейшему выносу. Более высокие уровни средней и высокой поймы затапливаются при максимальных расходах половодья, когда сток с полей прекращается, мутность снижается, а ее состав определяется размывом дна и берегов. Обработка материалов 2023 и 2024 гг. и обобщение литературы позволили подготовить к печати три статьи и два доклада на конференции.

Публикации