Современная гидрографическая сеть прошла длительный путь развития и носит заметные отпечатки прошлого. Наука еще далека от того, чтобы восстановить весь сложный процесс формирования гидрографической сети. Это - задача будущего. Но, тем не менее, уже и сейчас накоплено много фактов, позволяющих расшифровать отдельные моменты в истории развития морей, озер и речных бассейнов. Раздел гидрографии, занимающийся изучением истории гидрографической сети, называется палеогидрографией, т. е. древней гидрографией.
История развития гидрографической сети представляет большой научный и практический интерес, так как позволяет понять и объяснить многие особенности современного строения речной сети, взаимодействия морских вод с водами суши в прошлом и настоящем и т. д. Это особенно важно сейчас, когда у нас в стране ведутся огромные работы по преобразованию природы и переустройству гидрографической сети. Примером использования в практической деятельности этих знаний является строительство Главного Туркменского канала, который в значительной своей части проходит по древнему, ныне сухому руслу Узбоя, по которому некогда часть вод Аму-Дарьи текла в Каспийское море.
История развития гидрографической сети тесно связана с резкими изменениями физико-географических условий, имевшими место в четвертичный период и наиболее ярко проявившимися в эпоху оледенения. Ледниковый период, как известно, состоял из серии ледниковых и межледниковых эпох. Русская равнина испытала трехкратное оледенение, причем второе (Днепровское) было максимальным, а последнее (Валдайское) - наименьшим. В период максимального оледенения в Европейской части СССР ледник, огибая Средне-Русскую возвышенность двумя огромными языками - Днепровским и Донским, спускался далеко на юг (рис. 3).
Рис. 3. Границы оледенения на территории СССР (по И. П. Герасимову и К. К. Маркову).
1 -граница максимального оледенения, 2 - граница последнего оледенения, 3 - граница pacnpocтранения несплошного (горного) оледенения.
Западно-Сибирская низменность пережила только одну эпоху большого покровного оледенения, и лишь вблизи центров оледенения (Урал, Таймыр и Норильское плато) встречаются следы двукратного оледенения. Восточная Сибирь вовсе не подвергалась покровному оледенению; широкое распространение имели здесь ледники, спускавшиеся с гор. В горах Кавказа, Тянь-Шаня и на Памире в четвертичный период (во второй половине) оледенение было однократным.
Продолжительность ледникового периода, по современным данным, составляет около 200 тыс. лет, а послеледникового -20 тыс. лет.
Вся площадь древнего оледенения земной поверхности приближалась к 38 млн. км2, что составляло до 25% площади всей суши, в то время как площадь современного оледенения равна около 16 млн. км2, или 11% суши. Для общей характеристики четвертичного оледенения можно отметить, что мощность льда и среднем достигала 1-2 км и лишь у концов уменьшалась до 200-300 м.
Образование ледникового покрова в период оледенения вызывало понижение уровня океана и, наоборот, таяние ледниковых масс обусловливало подъем его. По данным Н. И. Дмитриева, во время Валдайского оледенения амплитуда колебания уровня океана достигала 83-93 м, а во время Днепровского (максимального) - 130-150 м. Значительно меняло свои размеры в четвертичный период Каспийское море. В ледниковую эпоху, в связи с уменьшением притока, бассейн этого моря испытывал фазу максимального сокращения. В эпоху же послеледниковой, так называемой Хвалынской трансгрессии уровень его был примерно на 50 м выше уровня океана или на 75 м выше современного положения уровня. В это время воды Каспийского моря распространялись далеко на север и занимали обширную Прикаспийскую низменность, причем площадь моря была почти в 2 раза больше современной (рис. 4). По Кумо-Манычскому проливу осуществлялся сток избытка вод в Черное море. Возможно, Каспийское море соединялось также и с Аральским морем.
Рис. 4. Каспийское море в эпоху максимальною разлива (1) и максимального сокращения (2) (по И. П. Герасимову и К. К. Маркову).
В послеледниковую эпоху значительно выше современного был и уровень Балтийского моря, которое соединялось с Ладожским и Онежским озерами, а возможно, и с Белым морем. Свидетельством этого является отчетливо выраженный и хорошо сохранившийся древний берег Балтийского моря, тянущийся в виде крутого обрыва (так называемого силурийского глинта) вдоль южного побережья Финского залива.
Современное оз. Балхаш является остатком некогда значительно более обширного водоема, занимавшего всю Балхаш-Алачульскую впадину.
В период оледенения речная сеть оказалась погребенной под мощным чехлом ледниковых наносов и толщей льда. В районах, находившихся за пределами оледенения, речные системы переживали фазу обилия вод. Это было свойственно в первую очередь тем рекам, в питании которых участвовали талые ледниковые воды. Районы, не подвергавшиеся оледенению, являлись как бы вместилищами, куда направлялись талые воды ледника и где отлагалась масса выносимого ими материала. Талые воды, стремительно спускавшиеся по речной сети, производили колоссальную работу по углублению и расширению речных русел. Тогда именно и выработались широкие и глубокие долины многих рек, в которых современное русло часто занимает очень небольшое пространство.
Нередко имели место случаи, когда воды, не вмещавшиеся в речном русле или встречавшие на своем пути какие-либо препятствия, выходили из берегов и, разливаясь, образовывали обширные озера. В межледниковые эпохи сток быстро и резке, падал, ложбины заполнялись аллювием, озера сокращали свои размеры. В следующий ледниковый период происходило новое оживление гидрографической сети: заполненные аллювием речные долины вскрывались вновь, реки начинали прорезать свои собственные осадки, углубляя и переуглубляя прежние русла и образуя новые водоемы. Эти значительные изменения стока создали то сложное строение речных долин, какое наблюдается сейчас у многих водотоков и зафиксировано в виде террас. На многих реках, особенно внеморенной южной половины Европейской части СССР, речные террасы отображают все три оледенения (Лихвинское, Днепровское и Валдайское), которым подвергалась Русская равнина.
В период оледенения у края ледникового покрова происходила коренная перестройка речной сети. Чрезвычайно характерным для этого времени является образование приледниковьтх (гляцио-обсеквентных) ложбин потоков, обтекавших ледниковый край. Такой характер носили, вероятно, pp. Сура и Медведица, точно следующие восточному краю Донского языка, и Дон, располагавшийся вдоль южного края ледника.
Край ледникового покрова создавал подпор для речных вод. направлявшихся в сторону ледника. Подпруженные ледником воды и талые воды самого ледника должны были искать себе новые пути стока. Направляясь вверх по долинам, они находили их в наиболее пониженных местах водоразделов. Пути движения этих вод отмечены древнеаллювиальными и флювиогляциальными отложениями, а также рядом сквозных, ныне мертвых долин, прорезающих водоразделы.
После отступления ледника вода вновь заполнила освободившиеся от ледниковых масс долины, тогда как долины, прорезавшие водоразделы, остались безводными, мертвыми.
Такое явление имело место, например, и на севере Европейской части СССР, где в период последнего оледенения, в связи с закупоркой ледником нижнего течения Северной Двины, сток талых ледниковых вод происходил на юг, по-видимому, через верхнюю Вычегду в систему Камы, через Юг и Мологу в Вятку и через Кострому, Унжу и Ветлугу в Волгу. С отступанием ледника вода снова устремилась на север по Северной Двине, причем некоторое время сток проходил по нижнему течению Пинеги в р. Кулой и в Мезенскую губу, откуда через pp. Чижу и Чешу на Канином полуострове - в Чешскую губу. Чиже-Чешская бифуркация и сквозная Кулой-Пинежская долина и сейчас свидетельствуют о прежнем направлении стока. Еще позднее Северная Двина прорвала Холмогорскую конечноморенную гряду и направилась в Двинскую губу Белого моря. Неровная, волнистая поверхность освободившейся ото льда территории, обилие замкнутых котловин и озер, представлявших собой многочисленные местные базисы эрозии, способствовали тому, что поверхностный сток разбивался на множество мелких, часто изолированных бассейнов; дальнейшая история развития гидрографической сети сводилась здесь к постепенному присоединению их к основной речной сети. Последнее могло происходить или путем перелива воды и последующего размыва наиболее низких частей окружающих озерную котловину возвышенностей или же путем захвата и спуска озера верховьями соседних рек при их регрессивной эрозии. В результате сформировались столь характерные для областей прежнего оледенения четкообразные долины, в которых узкие участки чередуются с расширенными (озеровидными).
В северо-западных районах страны, позднее других освободившихся от ледяного покрова, как например в Карело-Мурманском крае, указанный процесс формирования речной сети не закончился и поныне. В конечном итоге описанные выше явления, связанные с оледенением, привели к большим изменениям в рисунке гидрографической сети СССР. На территории Европейской части СССР крупная перестройка речной сети произошла в бассейне Волги (рис. 5).
Рис. 5. Схема гидрографической сети бассейнов pp. Волги и Дона перед максимальным Днепровским оледенением (по М. Мирчинку).
В первую половину четвертичного периода до эпохи максимального оледенения Волги в современном ее виде не было. Существовала Кама, которая непосредственно впадала в Каспийское море. Сток вод бассейна верхней Камы происходил на север, в бассейн Вычегды (рис. 6), по широкой меридиональной долине, по которой сейчас протекают реки: Южная и Северная Кельтмы, часть Камы и Коса.
Рис. 6. Переформирование речной сети верховьев р. Камы. I - современная речная сеть, 2 - направление доледникового потока.
Самой большой рекой на территории Европейской части СССР в это время являлся древний Дон, к которому принадлежали бассейны Верхней и Средней Волги и Оки, присоединявшиеся к Дону через более мощные прежде pp. Нерль и Унжу. Эти древние потоки, следы которых сохранились и сейчас, носят название Праперль и Праунжа.
Нижняя Ока ниже г. Спасска текла в это время в обратном направлении и имела верховьями р. Унжу, составлявшую вместе с Волгой на участке от г. Горького до г. Юрьевца р. Праунжу. Волга на участке между гг. Горьким и Васильсурском являлась се притоком и впадала в нее в районе г. Горького. К юго-востоку от г. Васильсурска, в районе г. Казани, располагался водораздел pp. Дона и Камы.
Интересна история образования нижнего участка Волги от г. Сталинграда до г. Астрахани. Согласно М. М. Жукову, после отступания Хвалынского моря Волга сначала проложила себе русло у восточного подножья Ергеней в сарпинско-ергенинском протоке и образовала дельту в районе нижней Кумы: действительно цепочка Сарпинских озер очень напоминает по своему внешнему виду остатки заброшенного ныне русла большой реки. Затем, вследствие послеледниковых поднятий южного участка Ергеней и прилегающей местности, низовье Волги отодвинулось к северу, в результате чего возникла новая дельта, находившаяся к западу от современной. Только в самое недавнее (в геологическом смысле) время сформировалась современная Волго-Ахтубинская долина, имеющая крайне юный морфологический тип по сравнению со зрелым характером долины Сарпы.
Таким образом, большие реки преимущественно представляют собой сложные и преобразованные системы, состоящие из участков различного строения и возраста.
Еще в более крупном масштабе перестройка гидрографической сети в период оледенения и после него происходила в пределах Западно-Сибирской низменности. В то время когда низовья Оби были заняты покровными ледниками и воды ее не находили выхода на север, на месте Западно-Сибирской низменности образовались крупные озерные бассейны, а воды Оби изливались к югу, в сторону Арало-Каспийского бассейна, по так называемому Тургайскому проливу, расположенному в верховьях Тобола.
Небезынтересные изменения в строении речной сети, в связи с общим поднятием страны, имели место в четвертичный период и в бассейне р. Лены. В начале четвертичного периода, по мнению А. Ржонсницкого, Лена, обогнув Патомо-Витимское нагорье с северо-запада и севера, в районе устьев pp. Нюи и Жербы поворачивала на север и протекала через Лено-Вилюйское междуречье между устьем р. Жербы и крайним южным изгибом Вилюя (у устья р. Илгир) и, наконец, совпадала с нижним течением последнего.
В это время, следовательно, Лена на участке между устьем Жербы и г. Олекминским не существовала. Река Олекма являлась началом восточной реки, которая, дойдя до г. Олекминска. поворачивала на восток и следовала приблизительно по пути современной Лены.
Сложные переформирования на протяжении третичного и четвертичного периодов претерпевали устьевые участки рек, впадающих в окраинные моря Северного Ледовитого океана: Баренцово, Карское, Лаптевых и Восточно-Сибирское. Уже при взгляде на карту обращает на себя внимание резкое различие в строении устьевых участков рек, впадающих в эти моря в западных и восточных частях побережья.
К западу от архипелага Северная Земля реки при впадении в море образуют эстуарии, далеко вдающиеся вглубь континента в виде узких, длинных заливов; восточнее Северной Земли реки, впадающие в море Лаптевых, Восточно-Сибирское и Чукотское моря, наоборот, образуют большие, далеко вдающиеся в море дельты.
Побережья окраинных морей Северного Ледовитого океана, как известно, отличаются исключительной мелководностью. Полоса шельфа с глубинами, не превышающими 100-200 м, здесь тянется иногда на 1000-1500 км. Зона шельфа выработана в результате длительной абразионной деятельности морских вод Полярного бассейна, неоднократно затоплявших краевые участки материка.
В доледниковую эпоху все это мелководье было сушей, а граница моря по сравнению с современным ее положением была отодвинута далеко на север (рис. 7). Речная сеть в это время прокладывала свои долины по современному морскому дну.
Рис. 7. Речная сеть Советской Арктики в доледниковую эпоху (по В. Н. Саксу). 1 - водные пространства, 2 - реки, 3 - низменности.
Крупнейшая перестройка гидрографической сети в четвертичный период произошла на равнине Средней Азии. Изучение географического распространения древних и новейших аллювиальных отложений и аллювиально-аккумулятивных форм поверхности в пустынных районах Средней Азии позволило И. П. Герасимову выявить совершенно отличный от современного рисунок древней гидрографической сети Турана (рис. 8).
Рис. 8. Древняя гидрографическая сеть и аллювиальные равнины Турана. 1 - морская трансгрессия, 2 - аллювиальные равнины.
В нижнечетвертичное время Аральского моря, этого центрального водоприемника современного Турана, не существовало, и весь сток направлялся в Каспий по двум основным путям: турано-аральскому и южнокаракумскому. Турано-аралоский поток составлялся из pp. Чу, Сары-Су, Тургая и Иргиза и в месте их слияния, ныне занимаемом Аральским морем, образовывал обширную аллювиальную равнину, имевшую выход на юго-запад, к Каспийскому морю, по широкой ложбине Пра-Узбоя. В южнокаракумский поток входили pp. Аму-Дарья, Сыр-Дарья, Зеравшан, Мургаб, Теджен и др., стекающие с южной горной области.
Во второй половине четвертичного периода образование Аральского моря послужило импульсом к коренной перестройке гидрографической сети Турана, принявшей в результате облик весьма близкий к современному. Весьма вероятно, что прекращение стока речных вод в Каспий было обусловлено поднятием суши в Прикаспийской области.
Приведенные выше примеры показывают, что речную сеть нельзя рассматривать как что-то раз навсегда данное, неподвижное и неизменное. Напротив, она подвержена постоянным изменениям, происходящим под влиянием геологических или климатических причин. Изменения эти протекают то очень медленно и постепенно, то более быстро, как бы скачками.
Тектонические движения земной коры (эпейрогенические колебания) продолжаются и в настоящее время и оказывают заметное влияние на современную гидрографическую сеть. Имеется много фактов, свидетельствующих о продолжающихся медленных, поднятиях и опусканиях морских побережий в различных районах СССР. Особенно это касается горных районов, где процессы горообразования еще не закончились и проявляются в ряде случаев в землетрясениях, вулканической деятельности и медленных поднятиях в одних и опусканиях в других частях горных систем.
Непрерывное медленное поднятие в настоящее время, например, происходит в районе северного побережья Финского и Ботнического заливов Балтийского моря, как и на всей территории; Фенноскандии.
Величина этого поднятия в различных частях побережья колеблется от 10 до 40 см в 100 лет, а в центральных частях Фенноскандии и более. Для изучения уровенного режима Балтийского моря этот процесс имеет практическое значение, поэтому в данные наблюдений над уровнем вводятся соответствующие поправки.
Общеизвестен факт медленного понижения побережья Каспийского моря в районе г. Баку, в среднем примерно на 2-3 мм в год. Современные тектонические движения имеют место и в других районах Кавказского перешейка.
По данным Н. И. Шлепнева, Сурамский хребет, например, в настоящее время повышается, причем это повышение составляет 14 см за 30 лет. Кура-Араксинская и Колхидская низменности находятся, наоборот, в стадии медленного опускания (по данным того же автора, примерно на 0,5-1,0 см в год).
Эпейрогенические колебания отмечаются и в ряде других районов, например на побережье Камчатки, на берегах оз. Байкал, в Саянах.
Насколько быстро происходят современные изменения в гидрографической сети можно видеть на примере Каспийского, моря, конфигурация которого заметно изменялась в связи с понижением его уровня почти на 2 м за 15 лет (с 1930 по 1945 г.). Исчезли его огромные заливы Кайдак и Мертвый Култук, превратившиеся в "шор". В качестве иллюстрации можно привести и другой пример: оз. Княспинское на Урале за 50 лет (с 1898 по 1948 г.) сильно уменьшилось в размерах и распалось на два самостоятельных водоема (рис. 9).
Рис. 9. Изменение конфигурации оз. Княспинского на Урале за 50 лет.
Коренные изменения в последнее время в гидрографическую сеть стала вносить хозяйственная деятельность человека. Большие плановые изменения гидрографической сети произошли в результате осуществления в советское время многих водохозяйственных мероприятий, особенно в период сталинских пятилеток. Соединены с помощью Беломорско-Балтийского канала имени И. В. Сталина Белое и Балтийское моря, при этом Выг-озеро, входящее в состав этого пути, увеличило свои размеры почти вдвое. На месте Днепровских порогов образовано глубокое озеро имени В. И. Ленина. На Верхней Волге созданы крупные водоемы - Иваньковское, Угличское и Рыбинское водохранилища, среди которых последнее, образованное на месте Молого-Шекснинской низины, по своим размерам приближается к крупнейшим озерам СССР (площадь его равна почти половине Онежского озера). Затоплены на большом протяжении Шексна и Молога, впадающие теперь не в Волгу, а в Рыбинское водохранилище.
Канал имени Москвы соединил Волгу со столицей нашей Родины - Москвой. При этом для питания канала из Волги теперь забирается до 70-80 м3/сек. Новая искусственная река подведена, таким образом, к столице и по своей водности почти в о раз превышает водность р. Москвы в межень.
В 1952 г. вступил в строй Волго-Донской канал имени В. И. Ленина, который соединил две крупнейшие реки Европейской части СССР - Волгу и Дон. На Дону появилось новое большое водохранилище - Цимлянское. Обширная сеть оросительных каналов создана в Средней Азии и на Кавказе.
Еще большие изменения в гидрографии страны произойдут в результате осуществления великих строек коммунизма на Волге, Днепре, Аму-Дарье, о чем подробнее будет сказано в соответствующих разделах книги.
Глава 3. Речная сеть
