Алексей Каздым: К вопросу о Систематике и классификации техногенных отложений

Антропогенный   и техногенный литогенез

Впервые понятие «антропогенный литогенез» было введено в научную практику Ф.В.  Котловым. Он выделил природно-антропогенные и антропогенные геологические процессы и явления: природно-антропогенные связаны с усилением или появлением природных процессов (карста, суффозии, эрозии плоскостной, оврагообразование, заболачивания, усиления или развитие осыпей, обвалов, селей, засоления почв и грунтов и т.д.). Антропогенные геологические процессы – совершенная и обособленная категория геологических процессов, связанных исключительно с деятельностью человека.

Ф.В. Котлов отметил определенные черты сходства и различия природных и антропогенных геологических процессов и явлений. Сходство: непрерывное движение и развитие, процессы развиваются и возникают в земной коре в результате сложных геологических изменений; образуются в результате изменения процессов, происходящих в земной коре; имеют определенную зависимость от природных зонально-географических и геологических условий

Первая классификация антропогенных геологических процессов и явлений была разработана Ф.В. Котловым, при этом выделены три основные класса антропогенного литогенеза: наземный (субаэральный), подводный (субаквальный), подземный (субтерральный). Для субаэральных отложений выделены две основные группы - насыпные и намывные (строительные, горные, хозяйственно-бытовые отложения).  

Для субаэрального антропогенного литогенеза характерны:

стихийное накопление отложений на поверхности (накопление строительных, промышленных, горных и прочих отходов на территории города);
регулируемое накопление насыпных антропогенных отложений на поверхности (земляные сооружения - строительные, дорожные насыпи, плотины), отвалы;
искусственные намывные грунты (искусственные террасы, стройплощадки, пляжи, хвостохранилища и проч.).

Используя работы Н.М. Страхова о видах естественного литогенеза наравне с нивальным, гумидным, аридным, эффузивно-осадочным литогенезом, а также криолитогенезом, можно выделить техногенный литогенез, как новый тип литогенеза, связанный исключительно с техногенной деятельностью человека, процесс формирования любых искусственных геологических образований. В большинстве случаев техногенный литогенез, в отличие от естественных видов литогенеза является азональным.

Техногенный литогенез может сочетать в себе как все типы природного литогенеза, так и признаки какого-то одного типа. Ряд авторов выделяет регрессивный и прогрессивный техногенный литогенез как совокупность процессов необратимого изменения горных пород и формирования специфических новообразований под воздействием техногенно-геологической деятельности человека. Следует отметить, что техногенный литогенез есть процесс формирования любых искусственных неогеологических образований

По накоплению отдельных химических элементов (кальция, магния, марганца, железа и других) техногенный литогенез имеет общие черты с гумидным и аридным типами, причем процессы техногенного диагенеза часто происходят в континентальных условиях, в основном на небольшой глубине (до первых метров, реже десятков метров), также к таковым можно отнести и донные отложения искусственных гидротехнических сооружений (шламохранилищ, водохранилищ, каналов, прудов, затопленные карьеры и шахты и т.д.). По скорости накопления техногенному литогенезу свойственны определенные черты эффузивно-осадочного типа литогенеза.

Техногенные формации и техногенные фации

В сложном комплексе техногенного литогенеза выделены техногенные формации, т.е. комплекс техногенных отложений или образований, распространенный на значительную площадь и имеющий определенную мощность (обычно не менее 1 метра) и соответственно техногенные фации.

К техногенным фациям относятся:

«Геотехногенные» и «гидрогеотехногенные» фации, включающие отвалы шахт, карьеров, каналов и канав, терриконы, искусственные водоемы на месте добычи полезных ископаемых, шламохранилища, золо- и шлакоотвалы, искусственные гидротехнические сооружения (водохранилища, каналы), донные и иные отложения искусственных водоемов и др.
«Террафации», «итэрфации» (от латинского «terra» - земля, «iter» - дорога) - дорожные и прочие искусственные насыпи, польдеры, искусственные земли (техноземы и др.), а также различные строительные сооружения, как на уровне земной поверхности или искусственных насыпей, так и находящиеся в толще горных пород.
«Агрофации», к которым относятся антропогенно-измененные почвы, сельскохозяйственные угодья, пастбища, места содержания скота, искусственные почвы (плаггены,  древнеорошаемые почвы, хейлуту, рисовые чеки и др.).
«Мортуусфации», (от латинского «mortuus» - мертвый) – ритуальные сооружения, курганы, могильники, захоронения, погребальные сооружения, некрополи, каменные выкладки и обкладки курганов, менгиры, дольмены и др.
«Кэнумфации», (от латинского «caenum» – грязь, нечистоты) – свалки, полигоны ТБО, скотомогильники, отстойники и др.
«Урбофации» - культурный слой урбанизированных и протоурбанизированных территорий (стойбищ, поселений, городищ, селищ, городов и др.), «культуросодержащие» и «культуровмещающие отложения», разрушенные, переотложенные, трансформированные (природными или техногенными процессами) культурные слои, местонахождения артефактов и др.
«Спелеофации» – подземные сооружения различного назначения  - ритуального, бытового, военного, промышленного, шахты, горные выработки, подземные ходы, бункеры и т.д. и отложения в них.

Следует отметить, что могут существовать определенные виды промежуточных  техногенных фаций, сочетающих в себе несколько (или даже все) виды техногенных фаций.

Образование различных техногенных отложений (в том числе культурного слоя и культуросодержащих отложений) вероятно можно разделить на несколько временных (исторических) этапов, в зависимости от общепринятой в археологии шкалы времени, а также в зависимости от антропогенной или техногенной деятельности. Сложность изучения техногенных осадков мест жизнеобитания человека заключается не только в вопросах изучения взаимодействия человека и среды в прошлом, но и терминологических спорах.

До настоящего времени нет четкого разграничения между понятиями «культурный слой», «культуросодержащие отложения», «антропогенные» или «техногенные» образования, «антропогенно-измененная почва», что создает определенные трудности. Вопрос терминологии до сих пор остается открытым и дискуссионным. Попытаемся осветить некоторые спорные вопросы, касающиеся терминологии. Нами отмечалось, что в большинстве случаев, все возможные и имеющиеся классификации в той или иной степени отражают субъективные воззрения авторов или их научную специализацию.

В настоящее время особенно остро чувствуется недостаток целостной классификации различных техногенных поверхностных образований и отложений, оказывающих интенсивное воздействие на лито - и педосферу, влияющих на изменение рельефа, ландшафта, генетического профиля, свойств и структуры почвы.

Следует отметить, что при создании единой классификации техногенных отложений, которая отражала бы все критерии поступления и трансформации техногенного материала, интенсивность техногенного воздействия, требуются длительные исследования.

ГОСТ 25100-95, действующий в настоящее время, объединяет большинство искусственных образований термином «техногенные грунты», под которыми понимается естественные грунты, измененные или перемещенные в результате производственной и хозяйственной деятельности человека, а также антропогенные образования. Под «антропогенными образованиями» понимаются техногенно- образованные твердые отходы производственной и хозяйственной деятельности человека, в результате которой произошло коренное изменение состава, структуры и текстуры природного материала или органического сырья.

Кроме того, выделяются природные перемещенные (техногенно- переотложенные) образования – природные грунты, перемещенные с мест их естественного залегания, подвергнутые частично производственной переработке в процессе их перемещения.

Выделены и техногенно-измененные природные образования, т.е. измененные в условиях их естественного залегания (природные грунты, для которых средние значения показателей химического состава изменены не менее чем на 15 %).

По ГОСТу 25100-95 выделяются:

Грунты,  измененные физическим воздействием, т.е. природные грунты, в которых уплотнение, замораживание, повышение температуры и т.д. изменило строение и фазовый состав.

Грунты, измененные физико-химическим воздействием, т.е. природные грунты с измененным вещественным составом, структурой и текстурой.

Насыпные грунты – техногенные грунты, перемещение которых осуществляется с использование транспортных средств, взрыва (в данном случае не совсем ясно могут ли относится к насыпным грунтам перемещенные путем использования ручного инструмента – лопат, тачек и т.д., А.К.).

Намывные грунты – техногенные грунты, перемещение и укладка которых  проводилась при помощи гидромеханизации

Бытовые отходы – твердые отходы, образованные в результате бытовой деятельности человека.

Промышленные отходы – твердые отходы производства, полученные в результате химических и термических преобразований материалов природного происхождения (в данном случае не понятно, куда можно отнести отвалы карьеров, шахт и др., А.К.)

Шлаки – продукты химических и термических преобразований материалов природного происхождения

Шламы – высокодисперсные материалы, образующиеся в горно-обогатительном, химическом производствах.

Золы – продукты сжигания твердого топлива

Золошлаки – продукты комплексного термического преобразования горных пород и твердого топлива.

Кроме того, выделяются и нарушенные земли (ГОСТ – 17.5.1.02.-78),  с группами отвалов внутренних, отвалов внешних, провалов, прогибов, отвалов.

Различные авторы предлагают различные классификации техногенных грунтов и отложений, антропогенно-измененных почв и специфических литогенно-педогенных отложений (культурного слоя), характерных в основном для урбанизированных (или протоурбанизированных) территорий.

Одна из первых расширенных классификаций антропогенных отложений представлена Ф.В. Котловым в 1962 году (таблица 2), где были выделены генетические комплексы, типы, виды и разновидности.

Д.В. Спиридонов выделил три группы техногенных отложений: техногенно-измененных пород, техногенно-переотложенных и техногенно-образованных. А.М. Михайлов выделял нарушения земной поверхности, связанные с горными работами.

А.М. Худайбергенов при изучении антропогенных отложений Ташкента составил классификацию, включающую в себя комплекс, тип, вид и разновидность отложений. Следует отметить, что эта одна из немногих классификаций, в которой грунты кладбищ и культурные почвы выделяются именно как вид антропогенных отложений, а не как антропогенно-измененные почвы.

В работе М.И. Хазанова впервые приведена типизация искусственных грунтов по условиям формирования, по составу и инженерно-геологическим свойствам.

Ряд исследователей выделяет специфическую группу поверхностных отложений непочвенного происхождения (с точки зрения «почвы» как природно-исторического тела). Выделяются техногенные поверхностные образования (ТПО), т.е. техногенные отходы промышленного происхождения, сельскохозяйственные образования, территории, обладающие химически активными материалами и т.д.

Для ТПО существует большое количество классификаций, но до настоящего времени пока не создано одной объективной систематики, учитывающей различные условия и факторы образования отложений. Вследствие чего возникает проблема с терминологией ТПО, так как каждый автор, руководствуясь своими выводами по этому вопросу, предлагает собственные лингвистические выкладки по построению номенклатуры.

Ряд авторов при изучении «антропогенных» и «техногенных» почв выделяют типы и классы (по происхождению): класс  «антропогенных почв» с двумя основными типами - техноземы и литоземы, с дальнейшим подразделением по почвенным признакам и по мощности. Кроме того, выделяются деградированные и деструкцированные почвы (засоленные, подкисленные, радиоактивные и т.д.) с различной степенью деградации.

Таблица 1

Классификация техногенных отложений

Комплекс	Тип	Вид	Разновидность
Насыпной	Строительный (грунты земляных сооружений)	Крупнообломочный, песчаный, глинистый, торфяной	Специально укладываемые   Свалочные   Стихийно-накапливающиеся
Горный (отвалы выработанных пород)	Скальные, полускальные и рыхлые породы
Промышленный (отходы предприятий)	Зола, шлак, металлические отходы, древесные отходы
Хозяйственно-бытовой (могильники, курганы, кладбища, свалки, мусор и т.д.	Беспорядочная смесь различных грунтов, бытовых и хозяйственных отходов
Намывной	Строительный (намывы земляных сооружений и площадей)	Песчаная и супесчаная смесь речных, озерных и морских отложений
Горный (намыв пород из карьеров)	Пульпа – водная смесь разрабатываемых грунтов
Отложения искусственных водоемов	Отложения каналов, прудов, водохранилищ	Гравийно-галечный, песчаный, глинистый, органо-минеральный	А) «in situ»   Б) переотложенные человеком
Искусственно созданный	Строительный (искусственные покрытия дорог, аэродромов, канав и т.д.)	Искусственная грунтовая смесь с добавлением химически активных и инертных веществ
Искусственно преобразованный	Строительный (грунты)	Грунты силикатизированные, цементированные, обожженные
Горный (горные породы подверженные искусственному выщелачиванию, растворению и т.д.)	Осадочные и метаморфизованные породы, вмещающие угли, сланцы, соли)

Викторова М.А. выделила понятие «грунтамы несанкционированных строительных отвалов и свалок»,  под которыми подразумеваются «…техногенные грунты, формирующиеся в результате инженерно-строительной деятельности на территории городов путем преимущественно или частично стихийной отсыпки извлеченных из строительных котлованов и выработок грунтов, содержащие строительный мусор и, часто, бытовые отходы, реже промышленные. В зависимости от количества антропогенных включений они могут быть техногенно-переотложенными или, что чаще, техногенно-образованными...». При этом, по мнению Викторовой А.М. признаками «…выделения грунтов несанкционированных строительных отвалов и свалок в толще естественных геологических отложений, а также среди других техногенных грунтов городских территорий являются: включения строительного мусора, бытовых и промышленных отходов, горюче-смазочных материалов; нарушенное (перемятое), неоднородное сложение, фиксируемое при описании грунтов; а также факторы, указывающие на развитие процессов газогенерации (способность грунтов генерировать биогаз, его присутствие в газовом компоненте, повышенные температуры грунтов и др.)…». В данном случае практически все перечисленные позиции характеризуют и культурный слой, о котором речь пойдет ниже.

В «Классификации и систематике почв России» в основе систематики ТПО выделяется характер вещественного состава субстратов, слагающих эти образования, причем ТПО не рассматриваются как генетически сопряженные горизонты в отличие от почвы. Выделяются четыре основных группы ТПО: «квазиземы», «натурфабрикаты», «артифабрикаты», «токсифабрикаты», в названии которых используются латинские корни.

В целом ТПО достаточно специфические, и неоднородные образования, которые сложены разнообразными  и разнородными, твердыми по агрегатному составу отходами и отбросами различных отраслей промышленности, теплоэнергетики и коммунального хозяйства, извлеченными из недр земли или собранными с ее поверхности, в той или иной степени подвергшихся обработке, перемещенных и сосредоточенных тем или иным способом на относительно ограниченном пространстве.

Почвоведы выделяют почвы, в которых результаты деятельности человека морфологически или аналитически меняются определенные свойства, вплоть до формирования нового почвенного горизонта. Такие почвы или почвенные образования называются антропогенно-измененными (трансформированными, модифицированными). При этом термин «антропогенно-преобразованные почвы» признан неудачным, т.к. «…в нем есть оттенок целенаправленности трансформации, т.е. преобразования, переделки, что на самом деле справедливо далеко не для всех почв…». Следует отметить, что изменение и преобразование почв (с точки зрения процессов техногенного воздействия на педосферу) в общих случаях идентично, так как, изменяя почвы, человек в той или иной степени их преобразовывает, а преобразовывая, естественно изменяет.

Антропогенно-измененные почвы – это почвы, профиль которых состоит из агрогенно-преобразованного гомогенного органогенного горизонта мощностью более 25 см, сменяющегося резко любым естественным срединным генетическим почвенным горизонтом или непосредственно почвообразующей породой - то есть почвы, в которых техногенные и антропогенные процессы не затрагивают весь почвенный профиль в целом, и практически не изменяют ее генетические свойства (в отличие от ТПО).

Для почв, испытавших сильное техногенное (антропогенное) воздействие , предложен термин «антропогенные почвы» по аналогии с зарубежным аналогом «антросоли». По зарубежной классификации «антросоли» – почвы, генезис которых определяется деятельностью человека. В почвенных классификациях мира выделяются различные виды антропогенных почв: антропогенные болотные в Германии; антропиковые почвы с типом культиземов в Чехии и Словакии; различные группы антросолей в Китае (аккумулированные, ирригационно-намытые, почвы «лоу», «дынные почвы»); рисовые почвы в Японии. В настоящее время на долю антропогенных почв приходится около 3 % всей площади почв, а на долю антропогенно-измененных - 52 %.

Ярким примером антропогенно-измененных почв являются агроземы (хотя данное понятие в ряде случаев относят и к техногенным поверхностным образованиям), которые образуются в результате перепашки одного или нескольких верхних горизонтов естественных почв (преимущественно органогенных и элювиальных). Критерием разделения агроземов на различные типы являются особенности агрогенно-преобразованного горизонта и характер подпахотной части профиля (агроземы светлые, агроземы темные, агроземы светлые глеевые, агроземы торфяные и т.д.).

Образование антропогенно-измененных почв является азональным процессом (за исключением агроземов), но при прекращении антропогенного влияния, начинается взаимодействие антропогенно-измененной почвы с природными системами. Техногенные поверхностные отложения, которые развиваются за счет поступления антропогенного материала (мусора, отходов и пр.), при длительном накоплении и взаимодействии с природными компонентами являются стадией развития культурного слоя, формируя его своеобразный «облик».

Можно предположить, что антропогенно-измененные почвы и техногенные поверхностные отложения отражают исключительно взаимодействие человека с природой и не всегда несут историческую информацию, представляя лишь современные техногенные процессы. В ряде случаев можно выделить понятие «техногенный морфогенез» [Кадацкий, 1986], связанное с антропогенной трансформацией почв и антропогенным преобразованием земной поверхности, в том числе и перемещением материала.

При исследовании различных техногенных отложений промышленного типа, например отвалов месторождений некоторые авторы выделяют отвалы сложенные минеральными грунтами, отвалы сложенные «органическими субстратами», а также «нарушения земной поверхности» в зависимости от параметров нарушения и элементов открытых разработок (траншеи, канавы, дамбы, поверхности отвалов, откосы отвалов, карьеры).

Техногенный ландшафт – это ландшафт в той или иной степени измененный техногенной деятельностью человека. Классический техногенный ландшафт – город, городская агломерация или территория промышленных, горно-добывающих и горно-перерабатывающих предприятий. Техногенные ландшафты формируются (в большинстве случаев) техногенными отложениями, и могут быть представлены техногенными грунтами и антропогенно-измененными почвами, ТПО, внешними и внутренними отвалами вскрышных горных пород при открытых горных разработках и добыче строительных материалов, терриконами, разнообразными насыпями, навалами, дражными полями, дамбами и плотинами, шламовыми полями и хвостохранилищами обогатительных фабрик, золошлаконаливными полями и золоотвалами тепловых электростанций, отвалами металлургических шлаков, строительного мусора, бытовых отходов и им подобным искусственным образованиям, весьма разнообразными по происхождению, морфометрии и другим показателям.

Отвалы сочетаются  с отрицательными формами рельефа – карьерами, выработками, провальными и суффозионными ямами и воронками, оползнями, трещинами, траншеями, размоинами, вымоинами и т.д.

            Масштабы нарушения целостности биосферы в результате расширения площади ландшафтов промышленных отвалов внушительны и быстро возрастают в связи с геометрически-прогрессирующей потребностью в горнорудном сырье и столь же быстро увеличивающимися массами промышленных и бытовых отходов.

  На территории России можно выделить несколько регионов с очень высокой интенсивностью формирования техногенных (искусственных) ландшафтов. В Московской области преобладают техногенные ландшафты, образовавшиеся при городском строительстве (70 %) или концентрации бытовых отходов (15 %). 

В Липецкой, Курской и Тамбовской областях, территории которых отнесены к районам с высокой интенсивностью преобразования природных ландшафтов в техногенные, более 60 % приходится на долю агроландшафтов. К районам средней интенсивности образования техногенных ландшафтов относятся Брянская, Смоленская, Калужская, Нижегородская области, где на долю агроландшафтов приходится 20 - 40 %, до 50 - 60 % агроландшафтов приходится на Пензенскую и Новосибирскую область..

В Псковской, Ивановской, Ярославской областях примерно 40 % техногенных ландшафтов это агроландшафты, 25 % - на ландшафты измененные мелиорацией и 25 % - урболандшафты. В Орловской области и Поволжье ирригационные ландшафты занимают около 40 % площади, агроландшафты - 50 %.

В Уральском регионе, в связи с широким развитием горнодобывающей промышленности, на долю ландшафтов, сформированных отвалами, связанными с добычей угля приходится 50 %, железной руды - 30 %.  Аналогичные регионы могут быть выделены и в Сибири, например, в Кемеровской области при добыче угля образуется 90 % искусственных ландшафтов. В Пермской области и Хабаровском крае на долю ландшафтов, сформированных искусственными грунтами угледобычи, приходится соответственно 60 и 20 % образованных искусственных грунтов.

            В настоящее время около 50 % территории планеты Земля в той иной степени изменены антропогенной деятельностью. На территории крупных промышленных районов, в зоне действия угольных ТЭЦ, в районах добычи различных полезных ископаемых накапливается (или уже было накоплено) огромные количества отвалов пустой породы, различных техногенных отложений, например золоотвалов, хвостохранилищ и др. Кроме того, своеобразные источники минерального сырья могут формироваться при горении (в том числе и катастрофическом) различных отвалов (например, отвалов угольных месторождений).

В расчете на одного жителя Земли ежегодно из ее недр извлекается 50 тонн вещества, при этом лишь 2 тонны превращается в конечный продукт, образуя до 0.5 тонн опасных отходов.

Хотя и отмечено, что техногенные месторождения обычно более бедные по сравнению традиционными месторождениями, однако широкая распространенность и доступность, привязанность к промышленным центрам, отсутствие необходимости извлечения сырья из недр, измельченность, значительные объемы позволяют использовать техногенные месторождения. Например, при разработке месторождений олова в шламах обогатительных фабрик потери олова достигают до 77 %.

    Определенная экономическая выгода достигается и при мелком просеве строительных песков, что позволяет получать более богатые концентрации циркона, ильменита, рутила.

    Для России общий объем отходов черной металлургии на 1995 год составляет 16517.9 млн. м3. Общий объем отходов от добычи полезных ископаемых составляет 644.94 млрд. т/год.

    Огромный объем составляют золошлакоотвалы, например, на территории России за период с 1973 по 1997 г.г. общий объем золошлаков составил 241439.7 тыс. м3, причем основной объем приходится на Центральный (55975.1) и Уральский (64696.3) экономические районы.

В золах бурых углей отмечены высокие содержания цинка, свинца, рубидия, стронция, цезия, железа, калия, натрия, кальция и других химических элементов (до 30 % Al2O3, до 65 % SiO2). В хвостоотвалах некоторых обогатительных комбинатов возможно образование высоких концентраций сурьмы, мышьяка, селена.

 Отвалы месторождений XVIII - XIX века могут служить в настоящее время серьезным источником вторичной добычи редкоземельного сырья – редких и редкоземельных элементов. В отвалах старых месторождений и старых заводов содержится огромное количество химических элементов, причем часто в легкодоступной форме. Так, например, в отвалах 30 медеплавильных заводов Пермской области (XVIII - XIX в.в.), общее количество шлаков составляет более 3 500 000 тонн. При этом в шлаках содержится более 40 000 тонн меди, более 1200 тон ванадия, более 250 тонн никеля, более 100 тонн кобальта, около 30 тонн серебра, более 20 тонн германия  и иттрия.

Отметим, что в настоящее время не создано одной объективной систематики и классификации техногенных отложений, которые  учитывали бы различные условия и факторы их образования, вследствие чего возникает проблема с терминологией и каждый автор, руководствуясь своими выводами по этому вопросу, предлагает собственные профессиональные и лингвистические выкладки по построению номенклатуры.

При разработке классификаций антропогенно-измененных почв и различных техногенных отложений, вероятно, следует опираться с одной стороны на степень антропогенного воздействия на горную породу или почву, интенсивность ее изменения, а с другой стороны, обращать внимание на определенные следы материальной культуры, как древние (объект изучения археологов и палеоэкологов), так и современные (объект изучения экологов, почвоведов, географов, инженеров-геологов, грунтоведов).

Одним из наиболее широко распространенных и достаточно хорошо изученных субаэральных техногенных отложений («техногенных урбофаций») является культурный слой, сформировавшийся на территории поселений, городов, различных заселенных и урбанизированных территорий.

Степень и интенсивность взаимодействия человека и лито-педосферы зависит от природно-климатических условий местности, гидрологических особенностей, растительности и прочих природных компонентов, а также интенсивности антропогенного и техногенного воздействия. Именно данные процессы формируют специфическую структуру, которая отвечает определению «культурного слоя».

Культурный слой

Термин «культурный слой» появился в научном мире из работ] и культурные слои поселений фиксируются с момента появления первых стоянок древнего человека в раннем палеолите.

По определению археологов - культурный слой это слой или пласт любой горной породы и почвы со следами деятельности человека, т.е. наличия в его толще различных артефактов. Понятие культурного слоя определяется также «…как слой земли (напластование) на месте поселений минувших эпох (городов и сельскохозяйственных поселений, состоящий из двух связанных компонентов – остатков сооружений (строительных и архитектурных, развалин), являющихся его скелетом, и напластований или наслоений (насыпей), отражающих основные направления хозяйственной жизни…»..

Отмечается, что культурный слой фиксирует отношение явлений, изучаемых  археологией, к природной среде, кроме того, определение культурного слоя, соответствующее процессу, невозможно без использования понятий «техносфера», «техногенез», «культурный ландшафт».

Н.Б. Леонова определяет культурный слой как сложную систему материальных свидетельств деятельности конкретной культурно-исторической общности, включенных в геологическое образование и взаимодействующее с ним.

С точки зрения инженеров-геологов культурный слой относится к искусственным грунтам без кристаллизационных связей. Д.Ю. Здобин, вероятно первый попытался классифицировать культурный слой, определяя его как «…геологическое образование, часть литосферы (шире – биосферы, еще шире – ноосферы…»), отмечая при этом, «…что к нему применимы все естественно-научные методы исследований, в том числе и геологические…». Таким образом, Д.Ю. Здобин определяет культурный слой как «… полигенетическое, исторически сложившееся образование (искусственное геологическое тело), включающее в себя антропогенные образования (археологические артефакты), техногенный грунт и палеопочвы…».  Но тем не менее в основе классификации Д.Ю. Здобина положена все та же инженерно-геологическая классификация, при этом автор отмечает, что неоспоримым преимуществом грунтоведческой классификации является генетическая составляющая – общая инженерно-геологическая классификация, построенная на генезисе образований,  а также «…их математическая наполненность – строгое цифровое выражение выделяемых объектов…». 

Ф.В. Саваренский определял культурный слой как класс искусственно созданных грунтов, обладающими в зависимости от уплотненности и связанности различными физико-химическими свойствами, отмечая, что современный культурный слой - это рыхлый, не слежавшийся материал, иногда содержащий неразложившиеся органические остатки. По мнению Ф.В. Саваренского древние культурные слои отличаются большим уплотнением и связностью

Наиболее хорошо культурный слой и техногенные отложения Москвы были изучены инженерами-геологами, географами, археологами и почвоведами. Накопление культурного слоя происходит при производстве земляных работ, подсыпке грунта, благоустройстве территории, и что немаловажно - за счет накопления мусора. Например, значительные массы грунта были извлечены при строительстве в Москве оборонительных рвов вокруг Кремля, Китай-города, Белого и Земляного города, а в 30 - 40 годы ХХ века при строительстве Московского метрополитена, при этом материал использовался для засыпки логов и оврагов на окраинах и посыпки пониженных участков на территории г. Москвы.

Культурный слой на территории г. Москвы можно разделить на три группы: перемещенные грунты (аналогичные по составу природным грунтам); отходы строительного и промышленного производства; твердые бытовые  отходы с большим содержанием органического вещества. Кроме того, выделяют погребенные дорожные покрытия (булыжник, брусчатка, асфальт, бетон), фундаменты (кирпичные и др.) и мелиорированные грунты.

При формировании культурного слоя можно выделить 4 основные зоны современного рельефа Москвы:

неизменённого рельефа;
минимального изменения рельефа,  с мощностью  техногенных отложений  до 1 м, реже до 3 - 6 метров;
умеренного изменения рельефа, с мощностью техногенных отложений до 3 метров, метами – 6 - 10 метров;
максимального изменения рельефа, с мощностью техногенных отложений свыше 6 -10 метров.

Культурный слой широко развит по всей территории Москвы, сплошным  мощным чехлом покрыта наиболее древняя часть города – центр (в пределах Садового кольца) и участки  естественных понижений и пойм рек. Средняя мощность техногенных отложений в Москве (по данным различных авторов) определяется от 2 - 4 метров (1 метр и менее на окраинах и в районах новостроек) до 20 - 24 метров в центре города, причём максимальные мощности техногенных отложений  характерны для засыпанных оврагов, долин рек, болот, старых карьеров и выработок.

Мощность техногенных отложений и культурного слоя на бывшем Пашенском болоте достигает 18 метров (старые торфоразработки XIX века), на бывшем Сукином болоте – 10 метров, Козьем болоте 4 метра, в районе реки Неглинки, и засыпанных вдоль нее болот и прудов – от 3 до 10 метров, на Болотной площади –  4 - 5 метров. Весьма характерен мощный культурный слой и в районе набережных Москва‑реки и реки Яузы, что связанно с отсыпкой грунта при строительстве или при стихийных свалках мусора. Например, в районе Кропоткинской, Кремлевской и Москворецкой набережной отметки поверхности повысились на 8 - 10 метров, в районе Смоленской – до 10 метров, Кожевнической и Дербеневской – до 8 метров, Фрунзенской и Новоспасской – до 6 метров, Краснопресненской – от 8 до 12 метров.

Следует отметить, что в большинстве случаев техногенные отложения и культурный слой Москвы характеризуются неоднородностью материала, что связано как с геологической неоднородностью строения, так и с производственно-хозяйственной деятельностью. Однако однородные отложения все же присутствуют как результат планомерной отсыпки насыпей и намыва грунтов при планировке территории (например, Лужники, Южный порт), а также складирования грунта при строительстве метрополитена.

Одним из первых исследовал культурный слой Москвы Б.М. Даньшин, определяя его как «…культурную насыпь, представляющую собой темную мусорную суглинисто-супесчаную породу, большей частью довольно рыхлую… В толще культурной насыпи встречаются обломки древесины, угля, кирпича, известки, обделанного известняка, черепки гончарной посуды, стекло, банки, склянки, ржавые железные изделия, кости животных, а в местах многочисленных прицерковных кладбищ и человеческие кости… В ряде случаев в периферической части города и редко в центральной культурная насыпь представлена перекопанной местной породой (чаще песок), обогащенной перегноем и обломками изделий. Особой разновидностью культурной насыпи являются известковые и кирпичные кладки фундаментов и зданий погруженных в культурный слой…».

При исследовании разновозрастных культурных слоев Москвы: ул. Ильинка, 3 (XIII – XIV век), Гостиный Двор (XVI – XVII век), Б. Харитоньевский переулок (Юсуповский дворец, XVIII - XIX век), Тверской бульвар (XVII - XIX век), Лефортовский парк (XVIII век), Царицыно (XVIII - XIX век), Старый Ботанические Сад (Проспект мира, XVIII - XX век), Романов переулок. (XVII - XVIII век), Арбатская площадь. (XVI - XVIII век), Манеж (XV-XVIII в.в.) и ряд других объектов, нами были отмечены определенные специфические литологические особенности, а также специфика микростроения.

 Вне зависимости от геологической основы формирования для культурного слоя Москвы характерна высокая перемешанность и гетерогенность, в ряде случаев слоистость, иногда присутствие отдельных почвенных горизонтов. Цвет культурного слоя в основном бурый, темно-бурый, до черного.

Для культурного слоя Москвы характерно высокое количество техногенных включений (привнесенных минеральных и органических) - обломки кирпича, извести, известняка, керамики, металлические предметы, гравий и щебень различных горных пород, стекло, шлак, асфальт, бетон, уголь (древесный и каменный), древесина в различной степени разложения. В ряде случаев количество техногенных включений может составлять 90 % и более. В отдельных случаях отмечено исключительно высокое содержание органического вещества (углей, древесины, бересты), в различной степени разложения. Некоторые горизонты и слои на 80-90 % состоят из органического вещества.

Е.М. Сергеев отмечал, что культурный слой является сложным образованием, под которым понимают «...верхние слои земли крупных населенных пунктов, несущие в себе отпечаток деятельности человека...». По мнению Е.М. Сергеева «...в местах поселений человека в течение десятилетий и столетий на поверхности земли формируется слой, который по вещественному составу и свойствам отличается от естественных нижележащих пород. В культурном слое в качестве остатков встречаются самые разнообразные материалы, как-то: строительный мусор, битый кирпич и камень, предметы домашнего обихода - глиняные черепки и т.п.» ..

Формирование культурного слоя связано как с геологическими и геоморфологическими условиями местности, так и с историей города, характером хозяйственно-культурной деятельностью человека. Условия накопления культурного слоя в городе могут быть специфическими в соответствии с естественноисторической обстановкой (особенностями рельефа, заболоченностью, наличием оврагов, балок), а также с характером строительных мероприятий (сооружение каналов, рвов, дамб, валов, срезание или подсыпка грунта).

В состав культурного слоя могут быть включены фундаменты, погреба, срубы колодцев, сваи, шпунты, ряжы и другие сооружения, что придаёт культурному слою своеобразный состав, формирующийся в процессе его образования. При этом минералого-петрографический состав основной массы культурного слоя обусловлен чаще всего геологическими условиями местности, а вот состав техногенных включений определяется характером хозяйственно-культурной деятельности человека.

В отличие от горных пород природного происхождения культурный слой в большинстве случаев весьма неоднороден по своему составу, причем неоднородность проявляется как по вертикали, так и по горизонтальному направлению. Часто в составе культурного слоя присутствуют разнообразные органические включения, количество которых уменьшается с увеличением возраста культурного слоя.

По определению географов и почвоведов культурный слой - это антропогенный почвенный или почвенно-литологический горизонт, образованный на месте поселения людей, включенный в профиль, как древних, так и современных почв.

Основным отличием культурного слоя, как почвенно-литологического субстрата от других типов техногенных отложений, в частности антропогенно-измененных почв, по мнению ряда исследователей, является наличие в нем артефактов, определенных вещественных остатков искусственного происхождения, т.е. «…культурный слой можно определить как целостное природно-историческое тело, …представленное вещественными остатками искусственного происхождения (артефактами), и органоминеральным субстратом (заполнителем), имеющим природные и антропогенные составляющие...»..

Исследование культурного слоя и связанной с ним палеоэкологической реконструкции - важнейшее направление современных археологических исследований. Изучая культурный слой, археологи фиксируют не только различные находки, но пытаются реконструировать весь комплекс археологического объекта, оценить длительность существования объекта, освоение прилежащих территорий, решить некоторые частные задачи (использование сырьевой базы, интенсивность заселения территории). Ряд исследователей отмечают, что культурный слой – это поверхностные и приповерхностные части земной коры, превращенные деятельностью человека в целостную систему напластований и сооружений, рельефов и ландшафтов.

М.В. Александрова отмечала, что «…культурный слой  имеет смешанный  антропогенно-природный генезис и состоит из двух равноценных частей «собственно материальных остатков поселения» и «заполнителя» (четвертичной породы, сохраняющей материальные следы присутствия и модификации ее человеком палеолита, являющейся в значительной степени продуктом его жизнедеятельности) выступая одновременно органически целостным образованием…».

И.С. Каменецкий различает «правильные» и «мусорные» напластования, определяя «правильными» те культурные слои, которые образовались постепенно на месте человека (остатки жилищного строительства, золы из очагов и печей, кости животных и рыб, обломки керамики и др.), причем особенность правильных напластований – одновременность слоя с входящим в него материалом. «Мусорные» слои связаны с вывозом мусора и являются свалочными, переотложенными, или как частный случай опрокинутые.

Кроме того, наравне с термином «культурный слой» выделено понятие «культурных отложений», «культуросодержащих отложений» или «культуровмещающих геологических слоев», под которым понимается все разнообразие захоронения и консервации следов деятельности древнего человека.

Наиболее распространенным признаком длительного функционирования поселения является, по мнению археологов, мощность культурного слоя. Безусловно, в ряде случаев мощность культурного слоя максимальна в отрицательных формах рельефа, но, тем не менее, отметим, что и мощность и площадь культурного слоя может быть связана не только с длительностью освоения территории, но и с интенсивностью и мощностью техногенного воздействия.

Некоторые древние (и ныне не существующие) поселения, протополисы и города имели значительную площадь, при этом мощность культурного слоя также могла достигать нескольких метров, а, для многих городов, ныне существующих, чей возраст превышает сотни и тысячи лет, мощность культурного слоя может достигать первые десятки метров. Так, например, мощность культурного слоя в Москве достигает 24 метра, Одессе и Киеве до 44 метров, Перми - 40 метров, Таганроге - 25 метров, Ростове-на-Дону - 25 метров, Воронеже - 20 метров, Ташкенте - 18 метров, Волгограде - 17 метров, Новгороде - 14 метров, Саратове - 12 метров, Санкт-Петербурге - 10 метров, Лондоне - 25 метров, Париже - 20 метров, Сан-Франциско - 23 метра [Котлов, 1976].

Для некоторых древних поселений характерны телли - искусственные холмы, представляющие собой многометровые наслоения развалов глинобитных стен и строений (фактически представляющие собой культурный слой). Мощность теллей может достигать 32-36 метров (Анау, Намазга-Тепе).

Таким образом, рассмотрев и проанализировав различные понятия термина «культурный слой», можно отметить, что в широком смысле слова, культурный слой - это отголосок определенной материальной культуры, а в узком смысле слова – это скопление бытовых, производственных и иных отходов, своеобразный тип отложений, созданный человеком на местах его жизнеобитания при участии различных природных и техногенных процессов.

Нами неоднократно отмечалось, что культурный слой древних и современных урбанизированных и протоурбанизированных территорий - это специфический литогенно-педогенный субстрат, один из видов техногенного литогенеза, своеобразная техногенная фация, сформировавшийся в местах жизнеобитания человека, и обладающий рядом специфических свойств, отличающих его от горных пород и почв, послуживших базисом его формирования, в ряде случаев не имеющий природных. В целом культурный слой является зоной интенсивных процессов техногенного седиментогенеза и первых стадий техногенного диагенеза.

Совокупность специфических геохимических, физико-химических, гидрологических, микробиологических особенностей культурного слоя дает возможность возникновения и формирования ряда минералов и минеральных ассоциаций, многие из которых являются своеобразными минералами-индикаторами геоэкологической обстановки. Ряд аутигенных минералов являются нехарактерными, а иногда не встречаются в горных породах и почвах биоклиматической зоны, в которой происходило формирование и развитие культурного слоя. Ряд минералов является индикаторами древней и современной геоэкологической обстановки урбанизированной территории.

Изучение культурного слоя в настоящее время не только археологическая или палеопочвенная задача, это еще и решение важных палеоэкологических проблем – ре­конструкция древнего техногенного воздействия и среды обитания.

Реконструкция среды обитания предполагает определение древней геологической и геоморфологической среды, почвенного покрова, растительности. Исследование палеорельефа важно не только с точки зрения изучения природных процессов, но как процесс фор­мирования искусственных форм рельефа. Древние техногенные формы рельефа – это и территория древних поселений, городищ, городов, это курганы и могильники, оборонительные валы, дренаж­ные и ирригационные каналы, рвы, телли, «ишаны», отвалы древних шахт и горных выработок. В ряде случаев древние антропогенные формы рельефа практически пол­ностью формируют рельеф местности.

Минералогическое исследование различных техногенных отложений, в том числе и культурного слоя древних поселений, в частности исследование в прозрачных шлифах, с применением методов электронной микроскопии, дает возможность определить временное и пространственное изменение почв и горных пород, на которых сформировался культурный слой, под воздействием антропогенной деятельности. Подобные исследования позволят избежать терминологических и фактических ошибок не только в археологических, но и в почвенно-археологических исследованиях.

Аннотация

В настоящее время не создано одной объективной систематики и классификации техногенных отложений, которые  учитывали бы различные условия и факторы их образования, вследствие чего возникает проблема с терминологией и каждый автор, руководствуясь своими выводами по этому вопросу, предлагает собственные профессиональные и лингвистические выкладки по построению номенклатуры.

При разработке классификаций техногенных отложений, вероятно, следует опираться с одной стороны на степень антропогенного воздействия на горную породу или почву, интенсивность ее изменения, а с другой стороны, обращать внимание на определенные следы материальной культуры, как древние (объект изучения археологов), так и современные (объект изучения экологов, почвоведов, географов, инженеров-геологов, грунтоведов).

Ключевые слова: техногенные отложения, культурный слой, урбофации, антропогенно-измененные почвы.

Abstract. Currently no one objective of taxonomy and classification of technogenic sediments that are sensitive to different conditions and factors of their education, so that there is a problem with the terminology and each author, acting in accordance with its conclusions on this subject has its own professional and linguistic analyses on construction of the item. With the development of classifications of technogenic sediments probably should rely on the one hand the extent of human influence on rock or soil, intensity change, and on the other hand, pay attention to certain traces of material culture, both ancient (an object of study of archaeologists and paleoecologists) and modern (an object of study of soil scientists, ecologists, geographers, geologists).

А.А. Каздым