Геологическое строение

Формирование современной поверхности территории национального парка тесно связано с историей развития северо-западной части Смоленской области в целом.

Низкое гипсометрическое положение Западно-Двинской низменности и её северный - северо-западный уклон в основном соответствует простиранию структур не только осадочного покрова, но и кристаллического фундамента. Долина р. Западной Двины, протекающей вблизи национального парка, приурочена в основном к понижению в кристаллическом фундаменте.

Ввиду глубокого залегания, кристаллический фундамент на рассматриваемой территории не был вскрыт ни одной пробуренной здесь скважиной. Можно поэтому лишь предполагать, что так же, как и на сопредельных территориях, на продуктах выветривания кристаллических пород здесь залегает мощный чехол протерозойских отложений, которые перекрывают нижнекембрийские и девонские породы. Последние являются на большей части парка коренными и представлены доломитами,  допомитизированными известняками с прослоями мергелей, глин, местами с включениями гипса.

В восточной части парка коренными породами являются каменноугольные, небольшой мощности, залегающие поверх девонских. Представлены глинами с прослоями доломитов, известняков, мергелей общей мощностью от 10 до 35м.

Коренные породы в пределах национального парка залегают на глубине от 40 до 130 м и практически не оказывают существенного влияния на развитие современных ландшафтов данной территории.

Девонским отложениям подчинены водоносные горизонты, вскрытые многими скважинами, пробуренными для снабжения водой ряда населенных пунктов; к ним приурочена также минеральная лечебная вода «Сапшо», добываемая в районе п. Пржевальское.

После отступления девонского моря (на востоке карбонового) рассматриваемая территория в условиях длительного континентального режима испытывала значительные и сложные изменения, связанные с тектоническими движениями, денудацией, деятельностью ледников и талых ледниковых вод.

В результате тектонических движений в юрский и меловой периоды, носивших сложный характер, к началу неогена заметно обособилась девонская низина, занимающая северо-за­падную часть современной территории области и карбоновое плато, расположенное к востоку от него. Территория парка находится на стыке этих двух структур, но большей своей частью приурочено к первой из них.

В конце палеогена - начале неогена, в связи с образованием Балтийского бассейна, происходит перестройка речной сети. Меридиональное простирание рек сменяется субширотным на­правлением. На территории северо-запада области формируется речная сеть, главные артерии которой совпадают с долинами современных наиболее крупных рек. Доледниковый возраст этих долин подтверждается наличием в них третичных отложений, а также окской морены.

В неогене, в условиях общего поднятия территории и незначительной дифференциации движений, важную роль в формировании не только мелких, но и крупных черт рельефа сыграли экзогенные процессы.

К началу ледникового периода территория отличалась резко расчлененным эрозионно-тектоническим рельефом, и особенно  карбоновое плато. В доледниковом рельефе преобладал прямой тип оротектоники. На рассматриваемой территории хорошо выделялись положительные структуры - Духовщинское, Слободское поднятия. Доледниковые долины были приурочены к разной степени выраженным депрессиям, из которых заметно выделялась Ельшанско-Свитская. По возвышенностям и низменностям были заметны различия в литологическом составе пород. Ельшанско-Свитская низина, например, была сложена с поверхности рыхлыми песчаными и глинистыми отложениями, а на более высоких участках Духовщинской и Слободской возвышенностей преобладают плотные породы. Литология коренных пород, по всей видимости, определяла лишь местные особенности рельефа. В основном он был обусловлен тектоническими движениями третичного периода.

На большей части рассматриваемой территории оледенений было не менее трех. Последний, валдайский, ледник не преодолел Духовщинскую возвышенность, поэтому следы его деятельности можно обнаружить лишь по бортам этой возвышенности.

Современный рельеф рассматриваемой территории связан в основном с аккумулятивной деятельностью ледников. В результате заполнения ледниковыми отложениями в первую очередь речных долин и понижений, где их мощность в 2-3 раза больше, чем на водоразделах, территория постоянно выполаживалась, амплитуда относительных высот намного уменьшилась, значительно перестраивалась речная сеть, произошло смещение водоразделов к северу.

С похолоданием в начале плейстоцена связано первое, окское, оледенение. Отложения этого времени представлены моренным суглинком и подстилающими их флювиогляциальными песками. Сохранились эти отложения лишь местами и приурочены в основном к понижениям в рельефе, к речным долинам. На водоразделах они обычно отсутствуют или же имеют очень малую мощность. По сравнению с днепровской и валдайской окская морена отличается большей плотностью. В её состав входит значительное количество местных материалов, так как ледник распространялся по сильно расчлененной территории, не покрытой мореной.

В период наступления днепровского ледника преимущественно по речным долинам откладывались флювигляциальные валунные пески, достигающие иногда значительной мощности (до 10-20 м).

Основу толщи четвертичных пород составляют отложения оледенений. Моренные отложения этого ледника представлены преимущественно серыми, красновато- и коричнево-бурыми суглинками с множеством валунов карбонатных и кристалли­ческих пород. Нередко морена включает слои, прослои и линзы песка до 10 м мощностью.

После днепровского оледенения территория представляла собой относительно выровненную поверхность, амплитуда высот по сравнению с доледниковой поверхностью уменьшилась как минимум в 3-4 раза. В этот период существенно перестраивается речная сеть, хотя многие из рек в значительной степени унаследуют древние долины.

Днепровское оледенение для восточной части парка (в пре­делах Духовщинской возвышенности) было последним. Остальная его часть подвергалась воздействию валдайского ледника. Таким образом, рассматриваемая территория имеет разный послеледниковый возраст, что определяет существенные различия природных условий её разновозрастных ландшафтов.

Последнее на территории Смоленской области валдайское оледенение, охватывающее лишь северо-запад её, имело на территории национального парка свои особенности проявления, нашедшие отражение в своеобразии рельефа и значительной пестроте поверхностных отложений.

Валдайская морена представлена красновато-бурым или коричневато-бурым суглинком, реже супесью. Она богата валунами, преимущественно кристаллических и метаморфических пород, в ней довольно часты включения линз и слоев песчано-гравийного материала. Распространена она повсеместно и является непосредственно почвообразующей породой или залегает под толщей зандровых и озерно-ледниковых песков времени отступания ледника. Мощность ее, как правило, не превышает 10-13 м. В понижениях морена нередко вовсе отсутствует, так как была размыта потоками талых ледниковых вод.

По гранулометрическому составу валдайская морена неоднородна. Но в целом по сравнению с мореной московского ледника она отличается более низким содержанием крупных фракций и несколько повышенной глинистостью. Большая пластичность валдайской морены и меньшее содержание в ней грубообломочного материала объясняется тем, что валдайским ледником ещё раз были переработаны, размельчены отложения московского ледника. Увеличению пластичности валдайской морены способствовало, по мнению И. Н. Салова, отложение моренного материала в озеровидных бассейнах, возникших в условиях обращенного рельефа на повышенных участках ледникового ложа, где ледник имел меньшую мощность и быстрее вытаивал, а с окружающих ледниковых возвышенностей сюда поступала наиболее подвижная часть поверхностной морены.

В пределах рассматриваемой территории приходила вторая полоса конечно-моренных образований (слободская стадия). Она прослеживается: п. Пречистое - д. Воробьи - п. Пржевальское - с. Бакланове и далее за пределами парка к п. Понизовье.

Конечно-моренные гряды слагаются здесь валунным суглинком, валунными грубозернистыми песками с включением линз гравийно-галечного материала. В краевой зоне ледника широкое развитие получили озовые гряды, приуроченные часто к озерным котловинам. Сложены они преимущественно разнозернистыми песками, нередко с прослойками и линзами щебенки, гальки.

Ко времени отступания валдайского ледника приурочены зандровые и озерно-ледниковые отложения. Зандровые отложения этого времени замечают обычно на валдайской морене, и представлены они разнозернистыми песками, иногда с включением гравийно-галечного материала.

Распространены эти отложения в основном вдоль рек (Ельши, Василевки, Половьи, Сермятки и др.), следовательно, сток вод не был беспорядочным, а был приурочен к долинам, создавая так называемые «долинные зандры». Мощность зандровых отложений колеблется от нескольких десятков сантиметров до 5-10 м и более.

Озерно-ледниковые отложения, распространенные в основном вблизи наиболее крупных торфяников (Вервижского и от­части Пелышева мхов), представлены чаще тонкозернистыми, глинистыми и иловатыми песками мощностью от 1-2 до 10 м, реже более.

Территория, не подвергавшаяся валдайскому оледенению (юго-восток парка), сложена с поверхности плащом покровных суглинков разной мощности.

Почвы

Смоленское Поозерье относится к южно-таежной подзоне дерново-подзолистых почв прибалтийской провинции.

Одна из основных особенностей почвенного покрова территории национального парка - значительная его мозаичность и большое разнообразие почв. Обусловлено это в основном пестротой свойств почвообразующих пород литогенной основы и значительными различиями в увлажнении поверхности.

Почвообразующими породами служат преимущественно ледниковые и озерно-ледниковые отложения, валунные суглинки, супеси, флювиогляциальные пески. В составе почвенного покрова выделены почвы подзолистого, болотно-подзолистого и болотного типов.

Широко распространены почвы на двучленных породах: верхний слой, мощностью до 1 м, представлен чаще супесями, песками, нижний - мореной. Валунные моренные суглинки по механическому составу чаще относятся к легко- и среднесуглинистым. С глубиной механический состав их становится обычно более тяжелым. Пески и супеси зандровых равнин обычно менее однородны, чем пески и суперпески озерно-ледниковых равнин. При близком залегании морены почвы зандровых равнин отличаются нередко значительной каменистостью. Наиболее распространены на рассматриваемой территории дерново-подзолистые почвы нормального увлажнения и в разной степени переувлажненные. Преобладают средне- и слабооподзоленные почвы с низким и очень низким содержанием гумуса. Количество гумуса обычно увеличивается по мере повышения увлажненности таких почв. В основном эти почвы кислые, особенно формирующиеся на легких по механическому составу породах, бедны питательными веществами.

Под пологом хвойных лесов распространены подзолистые почвы разной степени увлажнения, чаще степень их оподзоливания средняя и слабая. Эти почвы отличаются наиболее низким плодородием, особенно на песчаных породах. Содержание гумуса в них не превышает 1%, кислотность высокая.

Дерновые и дерново-болотные почвы формируются в крупных понижениях, в отдельных западинах. Механический состав их разнообразен. Химические свойства определяются во многом характером увлажнения; наиболее богаты почвы, формирующиеся на суглинках при участии жестких грунтовых вод.

Торфяные почвы наиболее широко распространены в пределах озерно-ледниковых равнин. Почвы преобладающих на территории парка верховых болот бедны питательными веществами, сильно кислые, отличаются неблагоприятными для растений водно-тепловым режимом.

В пределах этой же возвышенности, на более широких участках продвижения ледника, конечно-моренные холмы выражены менее заметно, так как разгрузка принесенного ледником материала осуществлялась здесь на большем пространстве. Конечно-моренные образования представлены здесь в основном мелкими холмами, разделенными низинами, реже лощинами. Наиболее ярко такой мелкохолмистый рельеф выражен на учас­тке между оз.Дго, р.Ельшой и р.Ильжицой (к северо-западу от п. Пржевальское).