"Природа", №10-12, 1922 год, стр. 21-32

К почвенной палеогеографии Приуралья и Сибири.

С. С. Неуструев ¹)

Представляя из себя рыхлый продукт выветривания земной коры, так сказать, ее хрупкий эпителий, почва имеет мало шансов на сохранение в качестве геологического документа. Разрушительное действие эрозии и других денудационных процессов проявляется на почве гораздо резче, чем на твердых осадках древних геологических периодов, и нужны особые условия, чтобы признаки древнего почво-образования, уцелели, — осторожное "погребение" под более новыми осадками (речными, морскими, эоловыми, вулканическими) или особо большая мощность и пр. Однако, среди континентальных отложений разного времени, подобного рода находки стали весьма нередки. Они позволяют нам говорить с определенностью даже о типе древних почвообразовательных процессов и бросают свет на географические и в частности на климатические условия различных геологических эпох и на пережитые различными частями земной поверхности географические циклы.

В самом деле, почвенная наука установила, как незыблемый факт, полное соответствие почвенных образований прежде всего климатическим условиям. Всякая "полно развитая" почва позволяет в своей морфологии и химизме узнать определенное направление почвообразования: так, почвы избыточного увлажения (болотные и полуболотные) характеризуются раскисленными горизонтами и конкреционными или пятнистыми скоплениями окиси железа, почвы подзолистые узнаются по наличности в верхних горизонтах кремнеземистой "присыпки" и ортштейновых образований на некоторой глубине, черноземы обладают гумусным темным горизонтом вверху и скоплениями карбонатов внизу; ниже мы отметим существенные черты почв латеритного типа.

Конечно, почвенный покров в ископаемом состоянии предстанет перед нами не в полном виде. Не говоря уже о том, что значительная часть его будет смыта или изменена последующими процессами вымывания и выщелачивания, нельзя хорошо проследить распределение древних почв по рельефу, хотя, однако, зависимость характера их от состава материнской породы проследить, как мы увидим ниже, удается иногда в полной мере.

Можно сделать и косвенные заключения о древнем почвенном покрове страны по характеру современных им речных, озерных и даже морских осадков. Возможно, что красный цвет девонских песчаников, пермских мергелей, меловых глин и др. указывает нам на красный оттенок почв (латеритного характера), развитых на соседней суше; морские осадки у берегов Южной Америки местами красноваты по этой же причине. Несомненно, что многие вторичные, часто слоистые, залежи каолина надо считать переотложенными продуктами сухопутного выветривания.

Уже довольно давно в некоторых местностях Германии были найдены каолины и вообще каолино-подобные толщи, которые многие ученые стали рассматривать, как древние (третичные и меловые) продукты выветривания, т. е. почвы древней "континентальной поверхности". Эти образования, равно как и находимые местами более железистые образования красного цвета, а также бокситы (алюминиевые руды), можно сближать с современными красными, желтыми и белыми почвами тропиков и субтропиков. Одни из них наиболее приближаются к латеритам, другие к бокситам, третьи, по крайней мере, по валовому составу, к каолинам. Для первых двух характерно почти полное отсутствие оснований, вынос кремнезема и полный распад каолинового ядра, для вторых, повидимому, мы не имеем такого полного распада. Большая часть продуктов выветривания in situ является смесью этих компонентов: гидратов окисей железа и алюминия и каолинов, с ничтожными примесями первичных минералов. Ряд подобных образований в виде залежей найден и в разных местностях России, и точка зрения на них, как на продукт почвообразования (выветривания) в условиях тропического и частью субтропического климата поддерживалась многими учеными. И. И. Гинзбург посвятил защите этого положения обстоятельную работу. Того же взгляда держится и почвовед, проф. К. Д. Глинка, занявшийся в последнее время вопросом об ископаемых почвах. Каолиновые залежи, как источники огнеупорного строительного материала, и бокситы, как руды алюминия, в последнее время привлекли внимание Академии Наук, и в изданиях Академической Комиссии по изучению естественных производительных сил России появилось несколько работ, посвященных залежам этих минералов. Прежде чем говорить, однако, о результатах изучения этих залежей, как памятников древнего почвообразования, должно указать, что процесс выветривания или почвообразования в латеритной зоне еще не совсем выяснен. Выветривание алюмосиликатов до полного гидролиза с выносом оснований и кремнезема, с образованием каолина и даже расщепление последнего на гидраты окисей железа и алюминия и кремнезем, часто перемешанных в почвах тропиков в различных пропорциях, не вполне уяснено в отношении действующих агентов: одни считают достаточным действие обильных атмосферных осадков, богатых углекислотою, другие привлекают азотистую кислоту атмосферных осадков тропиков. Даже вопрос о том, образуются ли тропические почвы (разумея под этим всякого рода разности от чистых железистых латеритов до бокситов и каолиновых почв) под лесною или травянистой растительностью не может считаться окончательным: так, в последнее время Р. Ланг, в противовес Рихтгофену и Глинке, склонен считать, что латериты не образуются во влажных лесных областях тропиков, но требуют для себя более сухого, хотя и жаркого климата, так что латериты Суматры, например, он считает почвами древними, образовавшимися в более сухую, предшествовавшую нашей, эпоху послетретичного времени; теперь же там на латеритах формируются под лесами гумусные почвы, подобные "буроземам" Западной Европы, установленным Раманном. Надо сказать, что за это как бы говорит необходимость принять щелочной характер почвенного раствора в латеритах для объяснения выноса кремнезема; щелочность почвенных растворов характерна для почв сухого климата. Также стал на очередь вопрос и о химическом характере каолина в залежах в смысле идентификации его определенному минералогическому виду — каолиниту. Не вполне ясны и условия выпадения из псевдораствора гидрата окиси железа (красного цвета) в латеритах. Пока еще можно только предполагать, что каолиновые почвы, представляющие меньшую степень распада алюмосиликатов, чем латериты и бокситы, являются почвами менее жаркого климата, чем последние. Относительно каолинов есть данные считать многие залежи их в связи с углеобразованием под болотами в лесных местностях тропического и субтропического пояса.

В пределах России в современную эпоху ни латеритные, ни каолиновые почвы не образуются. В последнее время выяснено, что известные чаквинские латериты (на Кавказе) представляют собою реликтовые древние образования: теперь на них образуются подзолистые почвы. Перейдем теперь к описанию некоторых результатов последних исследований ископаемых почв каолинового и латеритного типа в России.

В Воронежской губ. проф. К. Д. Глинка устанавливает, что после отступления девонского моря страна переживала континентальный период в течение каменноугольной, пермской, триасовой и, может быть, юрской эпох. "На протяжении этого колоссального периода", говорит названный ученый, "шли процессы выветривания, результатами которых явились железные руды в девонских известняках, отложения великолепных огнеупорных глин (в бассейнах р. Девицы и Ведуги), в большинстве случаев вторичного залегания". Эти продукты древнего выветривания были размыты и переотложены меловыми и частью третичными морями. Наибольшие же отложения каолинов приурочены к более новой материковой эпохе — к миоцену. Таким образом, Воронежская губ. находилась в условиях тропического климата почти до конца третичного периода (до плиоцена), при чем для предыдущих эпох можно было установить неоднократно повторение процесса накопления каолинов и погребение их под более новыми осадками, размывание их и переотложение морем. Но и эти переотложенные каолины косвенно указывают на почвообразование на суше тех времен.

В Приуралье и в Западной Сибири были также неоднократно встречены продукты древнего выветривания. И. М. Крашенинников описал красные и желтые каолиновые образования в Челябинском уезде бывшей Оренб. губ. и открыл ископаемую флору соответствующую третичному периоду. В. Г. Касаткин также дал описание с анализами "легких" (рыхлых) мажущихся красных глин и продуктов их делювильного сноса в виде "тяжелых" (плотных) красных же глин. Глины "легкие" залегаются преимущественно на водоразделах; красные их разности развиты на основных породах, белые и желтые большею частью произошли из гранитов. Оренбургской почвенной экспедиции удалось найти такие образования почти на всей "абразионной платформе" Зауралья. В Оренбургском у. и в Самарской губ. автору настоящей статьи можно было связать каолиновые отложения с песчано галечной толщей водоразделов, местами уплотненной в конгломераты и песчаники (кварциты), иногда железистые, часто с растительными остатками в виде издырявленности корнями (на Точильной горе найдена шишка хвойного). Ранее эти песчаники относили к пермской системе (С. Н. Никитин), а Д. Н. Соколов приписал им акчагыльский возраст. Последнее можно считать уже опровергнутым, так как акчагыльские пласты (верхний плиоцен) в Заволжье выше 180 м. над ур. моря не поднимаются, и морской фауны в отложениях, о которых идет речь, не встречено. Каолиновые скопления очень часто находятся вблизи этих песчано-галечных толщ, да и сами они в Галечном овраге близ Илецкой Защиты, напр., богаты каолином. Песчано-галечные толщи имеют широкое распространение в киргизской степи, где открыты многими геологами (Тихонович, Кассин, Рябинин, Богачев и др.). Они хорошо параллелизуются частью с аквитанскими (нижне-миоценовыми) отложениями Приаралья, но вероятны среди них и более молодые толщи до плиоцена, соответствующие континентальному периоду страны. В киргизской степи найдена третичная флора и фауна млекопитающих (Indricotherium). Ниже их лежат олигоценовые морские толщи с зубами и чешуями акул, хотя более высокие части страны и в олигоцен были сушею, почему в Киркрае возможны случаи более древних насушных толщ.

Уплотнение песков в песчаники и галечников в конгломераты можно объяснить в связи с почвенными процессами того времени. Кремнеземистый цемент этих пород, вероятно, происходит из того кремнезема, который вынесен из почв в процессе каолинизации и латеризации. Так, между прочим, объясняет Passarge цементацию песчаников в пустыне Калахари.

В экспедицию 1920 г. удалось найти цветные каолиновые продукты древнего выветривания в средней и северной части Акмолинской обл. Там с ними в связи найдены железистые скопления конкреционного характера, быть может представляющие собою продукты выщелачивания железа латеритов в условиях избыточного увлажнения, что приложимо и к Оренбургским, и к Тургайским железистым песчаникам.

Третичные и юрские континентальные отложения известны и далее на восток в Сибири до Амурской и Приморской области включительно. Так, в г. Томске давно установлено (Державин, М. Э. Янишевский), что на выровненной поверхности сильно дислоцированных каменноугольных глинистых сланцевъ залегает мощная толща песков, уплотненных местами в песчаник, внизу содержащая остатки миоценовых растений субтропического характера. Нами найдены куски железистого конгломерата и песчаника-кварцита, сходных с таковыми Киргизской степи. Поверхность темных сланцев в контакте с лежащими на них третичными толщами побелела и каолинизирована. Очевидно, в известную эпоху она была сушей, на которой был развит каолиновый почвенный покров под субтропическим лесом. Может быть, правда, каолинизация произошла в болотных условиях в соседстве с обугливавшейся массой попадавших в воду растительных остатков. Нужно сказать, что геологи приписывали здесь каолинизацию воздействию грунтовых вод, сбегающих из песков с поверхности водонепроницаемых глинистых сланцев. Но в условиях современного климата, при участии холодной воды, каолинизация не наблюдалась, или, во всяком случае, не доказана с определенностью. Наше толкование каолинизации вяжется с установленными для третичных осадков условиями отложения на суше, когда она к миоценовой эпохе представляла собою почти равнину (пенеплен), образовавшуюся из некогда бывшей здесь горной страны, сложенной дислоцированными осадками; это объяснение также согласно с находкою флоры и установленными климатическими условиями страны в соответственную эпоху. Находки третичных осадков с флорой известны в Сибири и далее на восток (Симоново на реке Чулым). В Иркутской губ. имеют насущный характер и юрские осадки (песчаники и угли); быть может их также можно было бы связать с каолиновыми отложениями. В Забайкальской области третичные континентальные осадки часто трудно отличимы от юрских. Заслуживают ближайшего изучения в отношении реликтов почвенного покрова также третичные песчаные угленосные осадки по реке Амуру. Вообще детальное изучение разрезов позволит пролить свет на генезис этих осадков. В Приморской области (Хабаровск) К. Д. Глинка и В. П. Смирнов нашли древние каолиновые почвы. В виду непрерывного насущного состояния этой страны со времени третичного, а может быть, и каменно-угольного периода, в Восточной Сибири вообще сохранились реликтовые формы в растительном и животном мире, накладывающие своеобразный отпечатож на современные ландшафты страны.

Со времени конца третичного периода — плиоцена, в наших широтах субтропический характер климата уступает место более холодному; там, где мы видим плиоценовые насушные (речные, озерные) осадки, они заключают фауну моллюсков, близкую к ныне существующей в южной Европе. В Западной Сибири большая соленосность плиоценовых озерных отложений говорит о некоторой сухости тогдашнего климата. К сожалению, ни для Евр. России, ни Сибири нет данных о плиоценовых почвах, хотя планомерная работа в этом направлении может привести к их обнаружению. Вообще сухопутные и пресноводные осадки плиоцена изучены еще недостаточно подробно. С наступлением послетретичного времени наши сведения об эволюции почвенного покрова значительно увеличиваются. При этом, древние почвы ледниковых областей прослеживаются лишь в межледниковых и послеледниковых отложениях, а почвы неледниковых местностей, повидимому, удается сгруппировать в один непрерывный ряд. Если торфяные отложения северных стран Европы считать почвами (— "торфяноболотные почвы" —), то эволюцию почв можно видеть начиная с довольно далекого севера. В местностях, где отсутствовало второе оледенение, у нас имеется больший ряд почв, еще длиннее он вне ледника: здесь уже созданы интересные схемы последовательности почв. Почвовед—ботаник Г. Н. Высоцкий в послетретичных бурых суглинках и глинах юга и юговостока Евр. России нашел погребенный гумусный горизонт, который он объяснил сначала вмыванием перегноя из почвы, но потом, в согласии с другими, отнес его к серии древних почв. Точно также такие погребенные почвы встречены в лессовых толщах ЮЗ России (проф. А. И. Набоких, Ласкарев и др.). Были найдены даже два и более гумусных горизонтов в лессовых породах. Большинство исследователей считают лесс эоловым отложением: это "эоловая почва", соответствующая периодам сухого климата, разделяющий же лессовую толщу гумусный горизонт, по этому воззрению, является результатом более влажного климата, чем устанавливается чередование климатов в послетретичное время. В последнее время считают (А. А. Красюк), что верхний гумусный горизонт относится к концу последней межледниковой эпохи, а лежащий над ним лесс — к послеледниковой эпохе. Считать ли нижний горизонт лесса за последнее межледниковое образование, или видеть в нем разделенную иногда вторым (нижним) гумусовым горизонтом толщу соответствующую двум межледниковым и одной ледниковой эпохе — еще не выяснено. Но вообще твердо установлено, что движения ледников и смена климатов в связи с этим — сильно влияли на эволюцию почв. В погребенном гумусном горизонте удалооь узнать местами подзолистые почвы (проф. Набоких), местами лесные серые почвы (проф. Красюк), местами болотные и полуболотные, так что и для древних почв можно установить различие по местным условиям (климату, условиям увлажнения, растительности).

К. И. Лисицын для Калужской губ. рисует более сложную схему для последней межледниковой эпохи. Он устанавливает, что между двумя пустыно-степными фазами лессообразования (не предрешая даже способа происхождения лесса) можно выделить две гумусно степных (может быть, черноземных) фазы и одну озерно-лесную. Гумусно-степные фазы должны, по его мнению, разделять пустынно-степные фазы от озерно-лесной. К сожалению, эту эволюцию трудно доказать, так как "озерно-лесная" фаза может стереть "черноземную", или вообще "гумусно-степную", в виду малой мощности отложений последней. "Верхний лесс" является доказательством сухого полупустынного или пустынного климата в непосредственно предшествующую нам эпоху. В пределах лесостепи это обстоятельство дает возможность подозревать, что лес поселился на степных почвах, так что переходом от пустынных условий к современным должна служить "черноземная или гумусностепная фаза". В согласии с этим стоит взляд на лесостепные серые почвы и деградированные черноземы, как на дериват чернозема, подвергшегося, при наступлении леса на степь в изменившихся условиях климата, деградации.

Исследования автора в Зап. Сибири позволили и для нее начертить подобную же последовательность смены климата. Близ Томска и Омска в разрезах плато 60—90 м. над ур. моря под лессовыми толщами констатированы пески, знаменующие собою окончание периода размыва (1) в начале постплиоцена. Затем наступает эпоха отложения лесса и карбонатных суглинков (первый период лессообразования). Не предрешая способа происхождения этих пород — эоловым путем или иным, кроме аллювиального, мы должны придти к заключению о весьма сухом климате для этой эпохи (пустынно-степные или пустынные условия). В лессовидных породах Сибири пока, однако, не указывается погребенного гумусного горизонта.

После отложения лессовых толщ, быть может, в соответствии с ледниковой эпохой Алтая, снова начинается эпоха размыва (2) и лессовая толща размывается, частью удаляясь совсем с поверхности плиоценовых глин. Близ Томи, Оби, Иртыша она покрывается маломощной толщей песков — соответствующих "первой" или верхней террасе, тогда как на водоразделе этих песков нет уже в 5—8 в. от реки. Существованием полосы песчаных отложений обусловливается современный более песчаный характер почв вдоль названных рек. Пески отложились быть может в период приостановки размыва, продолжение которого привело затем к образованию сравнительно углубленных на 20—60 и более метров долин Оби, Томи и Иртыша. На дне этих долин, по мере уменьшения количества атмосферных осадков и силы размыва, затем отлагаются средние или надпойменные террасы названных рек.

Климат снова делается суше при отложении и по окончании отложения средних террас, и в результате этого мы видим "облессование" и вообще карбонатный характер средней террасы у Омска и развевание ее поверхности на реке Томи (у Томска), где древние дюны поросли бором, в отличие от березово-кедровых насаждений плато (исследование М. И. и С. Е. Рожанец).

Но этот последний сухой период (второй период лессообразования) оканчивается, и наступает размыв (3) средней террасы. Страна постепенно принимает современный вид, ее почвы из карбонатных почв предшествовавшей эпохи превращаются постепенно в современные. Здесь, в западно-сибирской лесостепи, как и в Евр. России, логично допустить переход пустынно-степных условий по окончании отложения средней террасы в современные через гумусно-степную или черноземную фазу. Исследование почв Томской и Омской лесостепи (Смирнов, Кузнецов, Драницын, Рожанец) обнаружило здесь наличность черноземов, в различной степени деградированных, то есть измененных по типу подзолистого почвообразования, до серых лесных почв включительно. В этом отношении ни исследования прежних лет, ни последних, не подтвердили взгляда известного ботаника проф. П. Н. Крылова на обратный процесс в эволюции почв или на реградацию в связи будто бы с надвиганием степи на лес. Приведенные соображения указывают на обратное — надвигание леса на степь; отступание последнего происходит лишь кое-где под влиянием вырубки. В черноземах нигде не констатированы реликтовые признаки подзолистых почв; если бы таковые были ранее покрыты лесом мы видели бы кремнеземистую присыпку или ортштейновые горизонты. Как мы указывали, эти признаки сохраняются в гораздо более древних погребенных почвах, и для сохранения их в почвах недавнего прошлого было бы более оснований.

Изучение послетретичных отложений Енисейской и Иркутской губ., где мы имеем хорошо выраженные террасы, значительные отложения лессов и других наносов, дает еще более материалов для послетретичной истории Сибири. В краткой статье мы могли на основании наших исследований затронуть лишь слегка послетретичную историю почв и наносов Зап. Сибири; в связи с оледенениями Алтая автор попытается более подробно это сделать в особой статье. Целью настоящей статьи было показать, какую роль играет выяснение вопросов почвообразования в палеогеографии и в восстановлении ландшафтов прошлого. Вместе с палеонтологическими, палеофитологическими и стратиграфическими фактами, почвенные данные позволяют более полно судить о физико-географических условиях прошлого. Перед нами, на основании этих исследований, рисуются на местах нынешних лесостепей и степей, и даже тайги, — субтропические третичные леса с каолиновыми почвами под ними, послетретичные пустыни, озерно-болотные пространства и черноземные степи межледниковых эпох, выясняются частые смены климатических условий, физико-географический ритм, более или менее замкнутые географические циклы. Еще не все этапы этой эволюции ландшафтов установлены, но обладая методами, можно надеяться на успешное продолжение исследований в этой области ²).