Содержание к диссертации
Введение 5
Глава 1. Орография и морфоструктура горного пояса 11
1.1. Горы Средней Азии и Восточного Казахстана 15
Памиро-Алай 16
Тянь-Шань 33
Горы Восточного Казахстана 45
1.2. Горы Южной Сибири 48
Алтай 49
Кузнецкий Алатау и Салаир 53
Саяны и горы Тувы 54
Прибайкалье и Забайкалье 57
1.3. Магматизм и его роль в формировании рельефа 61
Вулканические явления и их выражение в рельефе 61
Автономный подъём интрузивных тел 63
1.4. Выводы 65
Глава 2. Экзогенный морфогенез и морфоскульптура 66
Морфоструктурный контроль 67
Вертикальная поясность и типы морфоскульптуры 70
Высокогорье 71
Среднегорье 78
Низкогорье 83
Подгорно-долинный ярус 86
2.3. Ледниковый морфогенез 86
Типы гляциального воздействия на рельеф 87
Ледниковый аккумулятивный рельеф 90
Роль ледников в преобразовании рельефа 92
2.4. Криогенный и нивально-гравитационный морфогенез 94
Курумообразование 94
Структурные грунты и полигональные формы рельефа 96
Каменные глетчеры 97
Солифлюкция 99
Термокарст и наледные явления 100
Нивально-гравитационные формы и процессы 101
Нивация 105
2.5. Флювиальный морфогенез 106
. 2.5.1. Русловые процессы и формы рельефа 109
Плоскостной снос 111
Линейная эрозия 113
Комплекс форм селевой аккумуляции 114
Карстовый морфогенез 117
Эоловый морфогенез 121
Прибрежно-волновые процессы и аккумуляция на дне водоёмов^24 . — —— -*-
Гравитационный морфогенез 126
Обвалы и осыпи 126
Оползни 127
Горные завалы и связанные с ними явления 131
Антропогенные факторы 137
Проблемы вьщеления поверхностей выравнивания в регионе и их возможное решение 142
Формирование регионального пенеплена 142
Формирование локальных поверхностей выравнивания. 146
Проблемы выделения поверхностей выравнивания 148
Критические взгляды на проблему поверхностей выравнивания 152
2.12. Тенденции развития морфоскулыггуры 155
Геоморфологические режимы горных сооружений 156
Геоморфологические режимы впадин 157
Современные тренды геоморфологических режимов 158
2.13. Выводы 159
Глава 3. Теоретические основы представления о механизме
рельефообразования 160
3.1. Соотношение основных понятий геоморфологии 160
3.1.1. Исторический аспект проблемы 160
3.2. Двойственный подход к понятию "механизм" и его
соотношение с понятием "процесс" 166
Представление о механизме в геоморфологии 168
Иерархия геоморфологических механизмов 169
Построение динамической схемы механизма 170
Построение кинематической схемы механизма 170
Геологический объём, энергетика и факторы 171
Эволюция концепции горообразования 172
«Догеоморфологический этап» в развитии представлений 174
Роль геоморфологии в формировании концепции горообразования 178
Горообразование в Центральной Азии с точки зрения неомобилизма 181
3.8.4. Концепции горообразования, альтернативные мобилистским
182
3.8.5. Идеи о перманентном горообразовании и дилемма выбора
основного механизма формирования гор 182
3.9. Выводы 189
Глава 4. Геоморфологические механизмы, функционирующие в
Центральноазиатском горном поясе : 190
4.1. Высший (геотектурный) уровень морфогенеза. Механизм
формирования Центрально-азиатского орогена 190
Стадии развития рельефа Центральной Азии 190
Геологическая сфера горообразования 195
Общая кинематика горообразования 196
Энергетическое обеспечение горообразования и основные условия его функционирования 199
4.2. Региональный уровень морфогенеза 200
Механизм глыбово-складчатого горообразования 200
Механизм сводово-глыбового (сибиретипного) горообразования 213
Механизм складчатого горообразования 220
Механизм формирования впадин Байкальского типа 231
Механизм расчленения растущего орогена 239
4.3. Локальный уровень морфогенеза 249
4.3.1. Тектоно-гравитационное разрушение орогена по фронту
надвигания 249
С3.2.- Тектонически предопределённое выравнивание в вершинном
поясе 255
4.3.3. Механизм автономного подъёма интрузивных тел 259
4.4. Механизмы формирования морфоскульптуры 262
Механизмы формирования нивально-гляциальной морфоскульптуры 263
Механизмы формирования нивально-гравитационной морфоскульптуры 268
Механизмы формирования нивально-криогенной морфоскульптуры 271
Механизмы формирования флювиальной морфоскульптуры 280
Механизмы гравитационных процессов 288
4.4.6. Формирование и разрушение завально-подпрудных
геосистем 289
Заключение 294
Литература 299
Введение к работе
Интенсивное освоение горных территорий требует от географической науки создания теоретического фундамента для решения задач оптимального использования горных геосистем и бесконфликтного взаимодействия человека с природной средой. Полноценное решение такой задачи возможно лишь при комплексном исследовании территории.
Рассматривая степень изученности горных регионов, нельзя не отметить некоторое отставание комплексных геоморфологических исследований от уровня разработок по смежным географическим и геологическим дисциплинам. В то же время в решении широкого круга региональных проблем - от прогнозирования сейсмических событий до охраны природы и строительства новых объектов - геоморфология, как известно, играет ведущую роль. Особую актуальность при этом приобретает изучение закономерностей формирования горного рельефа.
Это определило основные цели данной работы - 1) разработка специального методического приёма - формирование представления о геоморфологическом механизме, позволяющего унифицировать рассмотрение разнородных явлений, и 2) комплексное изучение рельефа Центрально-азиатского горного пояса и истории его развития на основе данного методического приёма. В качестве объекта исследования выбран Центрально-азиатский горный пояс, включающий горные страны Памиро-Алай, Тянь-Шань, Алтай, Саяны, Забайкалье и некоторые примыкающие к ним горные сооружения.
Обратиться к понятию «механизм» для решения задач комплексного изучения рельефа и истории его развития побудило по крайней мере три обстоятельства, которые, на наш взгляд, существенно влияют на геоморфологические исследования как в регионе, так и за его пределами.
Первое обстоятельство можно рассматривать как общее следствие прогресса науки. Это активно протекавший весь XX век процесс дифференциации геоморфологии по отдельным направлениям. В настоящее время в её рамках фактически имеются несколько десятков в разной степени самостоятельных дисциплин [158]. По мере становления практически каждая из них приобрела свои собственные элементы в аналитическом аппарате, терминологии и - в этом видится может быть главное препятствие для регионального обобщения - в логике доказательств тех или иных положений.
В рамках «климатической» и динамической геоморфологии почти все направления значительно углубили и индивидуализировали свой методологический арсенал. Особо следует отметить в этом отношении изучение гляциальных, карстовых, береговых, криогенных, склоновых, эоловых и русловых процессов. Иной пространственно-временной масштаб у явлений, которые рассматриваются в рамках «эндогенной геоморфологии»: морфоструктурного направления и морфотектоники. Вклад в развитие и дифференциацию науки внесли морфометрия, инженерная и экологическая геоморфология, поисковые направления.
Следует отметить также неравномерность развития направлений геоморфологии, многие из которых приобрели характер пограничных: с гидрологией, криолитологией, геологией, тектоникой и др. дисциплинами. В то же время далеко не все из них используют количественные показатели и широко применяют математический аппарат.
Второе обстоятельство - заметный отрыв геоморфологических исследований от смежных наук о Земле, и прежде всего - от геологии и геотектоники. Наметившиеся в последние десятилетия кардинальные изменения во взглядах на строение литосферы и её динамику пока не нашли адекватного отражения в геоморфологических построениях. При всей дискуссионное концепций неомобилизма, особенно его «форпоста» -глобальной тектоники плит, в настоящее время трудно отрицать факт повсеместного развития в горных областях покровно-надвиговых структур и активных современных проявлений латеральной геодинамики. В то же время в геоморфологических работах при определении эндогенной составляющей рельефообразования эти факты и следствия из них пока не играют заметной роли; большинство умозаключений в сфере горообразования базируется на теоретических предпосылках фиксизма.
Третье обстоятельство - недостаточная доказательность геоморфологических построений. Нередко одновременно сосуществуют несколько взглядов, позиций, схем - часто противоречащих друг другу или даже взаимоисключающих - по одному и тому же пункту, объекту или сумме эмпирических данных. Примеров тому можно привести много - от теории горообразования и пенепленизации до палеогляциологических реконструкций и формирования пойм. Конечно, научные дискуссии и широкий спектр мнений суть вещи полезные и даже необходимые для прогресса познания. Однако эти противоречия часто остаются не разрешёнными в течение длительного времени. Обычно это происходит из-за недостаточности фактического материала, но нередко этому сопутствует отсутствие критерия истинности.
Конечно же, есть надежда, что разработка нового методического приёма и применение его для анализа обширного регионального материала поможет решить и другие проблемы, накопившиеся в геоморфологии, в том числе одну из самых «наболевших» в теоретической её части - о сущности рельефа и самой науки о нём. Прошло не менее ста лет со времени введения самого термина "геоморфология" [515, 522 и др.], но дискуссии вокруг этого и других основополагающих понятий данной науки не утихают. В настоящее время существует очень широкий спектр мнений и точек зрения по этим поводам [120, 426, 428 и др.]. Это вносит ощутимые затруднения не только для работы самих геоморфологов, но и для иных специалистов, в том числе прикладных областей, при использовании результатов геоморфологических исследований.
Для достижения поставленных целей были решены следующие главные задачи:
Морфоструктурный анализ Центрально-азиатского горного пояса с целью выявления основных тенденций эндогенной составляющей морфогенеза.
Анализ морфоскулыпуры Центрально-азиатского горного пояса и её соотношения с морфоструктурой с целью выявления основных геоморфологических режимов в регионе.
Выделение ведущих тенденций в развитии экзогенной составляющей рельефа Центрально-азиатского горного пояса как основы для определения механизмов формирования морфоскулыпуры региона.
Анализ употребления понятий «механизм», «рельеф», «геоморфология», «морфогенез» и некоторых других, сопряжённых с ними.
Разработка понятия «геоморфологический механизм» и установление последовательности его выявления и описания.
На основании установленных тенденций развития рельефа и предложенных схем описания выявляются и характеризуются соответствующие геоморфологические механизмы. В результате формируются представления о механизмах, функционирующих в Центрально-азиатском горном поясе.
Работа выполнялась в лаборатории (отделе) геоморфологии Института географии РАН (АН СССР) в течение 1981-2001 гг., с 1998 по 2001 год в рамках обучения в докторантуре ИГ РАН. За это время соискатель многократно выезжал на полевые работы в составе экспедиций ИГ РАН, ИФЗ РАН, ЦНИГРИ и других учреждений, в том числе в среднеазиатский регион (8 полевых сезонов) и в горы Южной Сибири (7 полевых сезонов). Полевые исследования выполнялись как в виде рекогносцировочных и увязочных трансрегиональных маршрутов, так и детально - на ключевых участках. Маршрутами охвачено большинство крупных морфоструктур, все высотные пояса и морфоклиматические обстановки в Центрально-азиатском горном поясе.
Среди основных ключевых участков можно выделить следующие: 1) хребты Петра Первого и Вахшский на Западном Памире (Таджикистан), 2) Каратегинский и Алайский хребты в Памиро-Алае (Таджикистан), 3) хребты Зулумарт и Музкол на Восточном Памире (Таджикистан), 4) восточные окончания Алайской долины и Заалайского хребта (Киргизия), 5) западные отроги Таласского Алатау в западном Тянь-Шане (Казахстан), 6) стык Чаткальского и Атойнакского хребтов в западном Тянь-Шане (Киргизия), 7) южное побережье озера Иссык-Куль и северный макросклон Терскей-Алатоо в центральном Тянь-Шане (Киргизия), 8) Курайская впадина и её горное обрамление на Алтае (республика Алтай), 9) Куртушибинский хребет в Саянах (Тува и Красноярский край), 10) Прибайкалье в районе северного и восточного побережий Байкала (Бурятия), 11) Южно-Муйский хребет в центральном Забайкалье (Бурятия), 12) Чарская котловина и хребет Кодар в северном Забайкалье (Читинская область).
Изучение комплекса механизмов ориентирует на максимально разностороннее рассмотрение объекта и привлечение разных методов
исследования, с использованием широкого круга материалов. На ключевых участках производилось геоморфологическое картографирование, комплексное профилирование и составление блок-диаграмм в различных масштабах. Для детального исследования динамики наиболее показательных форм рельефа применялась повторная наземная стереофотограмметрическая съёмка (НСС). По её результатам произведены инструментальные измерения и составлены планы в масштабе 1:2000-1:5000.
При написании текста диссертации широко использовались литературные и картографические источники, в том числе фондовые. Для ряда ключевых участков произведено дешифрирование аэрофотосъёмки; для всего региона применялась космическая съёмка разного масштаба и спектрального охвата.
Сообразно поставленным задачам построен текст диссертации, который состоит из 4 глав. Первая глава посвящена геолого-геоморфологической характеристике Центрально-азиатского горного пояса. В ней рассматриваются морфоструктура региона, выявляются тенденции эндогенной составляющей морфогенеза. Вторая глава даёт разностороннюю характеристику морфоскульптуры региона. Выявляются геоморфологические режимы и ведущие тенденции в развитии экзогенной составляющей рельефа Центрально-азиатского горного пояса. В третьей главе анализируются существующие теоретические представления о рельефе, геоморфологии и морфогенезе, рассматривается понятие «механизм» и его использование в различных науках, разрабатываются основные положения для выявления и исследования механизмов формирования рельефа. Четвёртая глава, представляющая аналитическую часть работы, содержит описание геоморфологических механизмов, действующих в пределах исследуемом регионе. В заключении подводятся итоги изучения механизмов формирования рельефа и освещаются теоретические аспекты применения понятия «геоморфологический механизм» и представлений о региональных механизмах, предложенных в данной работе.
Научная новизна состоит в разработке и применении представления о геоморфологическом механизме - в том методическом приёме, который позволил критически осмыслить и в значительной степени пересмотреть взгляды на рельеф исследуемой территории, его происхождение и развитие. В описании многих выделенных и изученных механизмов содержатся элементы новизны по отношению к прежним представлениям о формировании морфоструктуры и морфоскульптуры региона. В частности, разработаны оригинальные механизмы горообразования, отвечающие за формирование геотектур и морфоструктур разного иерархического уровня. Впервые в теории и практике геоморфологических исследований горных территорий выявлены, описаны и обоснованы явления тектонической деструкции орогена и связанной с ней планацией рельефа независимо от положения базиса денудации. Предложен механизм формирования рельефа в результате автономного подъёма интрузивных тел.
Предмет защиты составляют: представление о геоморфологическом механизме; геоморфологические режимы Центрально-азиатского горного пояса; механизмы формирования рельефа Центрально-азиатского горного пояса.
Основные защищаемые положения:
формирование рельефа Центрально-Азиатского горного пояса происходит на нескольких иерархических уровнях, из которых главными являются геотектурный (панрегиональный), региональный и локальный;
каждое изменение рельефа определяется совокупностью процессов, которые образуют конкретный геоморфологический механизм;
геоморфологический механизм может быть описан по предложенной в работе схеме, которая даёт полноценное представление о рассматриваемом явлении, необходимое и достаточное для выявления его сущности;
геотектура Центрально-Азиатского горного пояса возникла в результате смещения земной коры в западном направлении и общего субмеридионального сжатия литосферы в регионе;
общее сокращение пространства и утолщение литосферы в Центрально-Азиатском регионе вызьшает рост не только абсолютных, но и относительных высот;
локальное растяжение верхних горизонтов земной коры в регионе обусловливает тектоногенное снижение абсолютных и относительных высот, что выражается в частичном разрушении орогенов;
наряду с механизмами, вызванными эндогенными или экзогенными силами, в регионе функционируют механизмы смешанного (эндогенно-экзогенного) генезиса;
механизмы, формирующие рельеф Центрально-Азиатского горного пояса, обладают существенной автономностью по отношению к внешним факторам, их обусловливающим; их развитие в значительной степени определяется внутренними факторами.
Практическая значимость диссертации заключается в возможности использования её результатов при решении актуальных вопросов природопользования на территории Центрально-азиатского горного пояса, сопредельных и аналогичных горных сооружений. Составленные геоморфологические карты могут быть использованы при планировании мероприятий, при проведении которых необходима оценка природных условий. В частности, они могут быть применены при установлении места и времени прохождения катастрофических процессов селе-, оползне-, разломо-и трещино- и лавинообразования; прогноза мест сильных землетрясений, при оценке последствий хозяйственной деятельности человека, при выявлении естественного тренда рельефа и других компонентов горных геосистем, а также тенденций их развития при различных видах антропогенной нагрузки.
По теме диссертации опубликованы 27 работ общим объёмом около 12 п. л.
Основные положения диссертационной работы неоднократно докладывались на заседаниях отдела геоморфологии и других подразделений ИГРАН, в Московском центре Русского географического общества, а также на 11-м междуведомственном совещании по изучению современных движений земной коры на геодинамических полигонах (Звенигород, декабрь, 1985 г.), на пленумах Геоморфологической комиссии РАН СССР, на IV Всесоюзной научной конференции "Закономерности проявления эрозионных и русловых процессов в различных природных условиях" (Москва, декабрь 1987 г.), на Всесоюзном совещании "Активные разломы - методы их изучения, морфология, кинематика и геодинамическое значение" (Иркутск, апрель 1989 г.), на IV Щукинских чтениях (Геоморфология на рубеже XXI века, март 2001), на 11 Международном географическом конгрессе (Барнаул, 2004).
Диссертационные разработки используются при чтении лекций и проведении практических работ со студентами на курсах геоморфологии и общего землеведения в Московском государственном университете геодезии и картографии (МИИГАИК) и в Московском государственном университете инженерной экологии (МГУИЭ).
Диссертант считает своим долгом выразить благодарность научным консультантам: д.г.н. профессору Д.А. Тимофееву и д.г.н. В.П. Чичагову за труд по неоднократному прочтению рукописи диссертационной работы, её научное редактирование и многочисленные указания по её улучшению. Неоценим вклад в разработку данной проблемы научных наставников, коллег по отделу (лаборатории) геоморфологии ИГ АН (ИГ РАН), а также сотрудников других лабораторий и родственных научных учреждений, и в их числе: к.г.н. В.В. Бронгулеев, к.г.н. Л.Н. Былинская, д.г.н. С.К. Горелов, к.г.н. М.П. Жидков, к.г.н. Д.А. Лилиенберг, д.г.н. Э.А. Лихачёва, д.г-м.н. А.А. Никонов, д.г.н. Е.Я. Ранцман, д.г.н. В.А. Растворова, к.г.н. ЕЛ. Финько, к.г.н. Д.Г. Цветков. Особо хочется отметить помощь и ценные замечания безвременно ушедших из жизни: зав. отделом геоморфологии д.г.н. А.А. Асеева, неутомимых путешественников, великолепных знатоков гор Г.Н. Пшенина и К.П. Рототаева.
Все фотографии, представленные в работе, выполнены автором. Ему же принадлежат рисунки, в подписи к которым нет ссылки на другого автора или внешний источник. Космические изображения любезно предоставлены Лабораторией экспериментальных исследований геосистем ИГ РАН, за что автор высказывает искреннюю благодарность зав. сектором дистанционных исследований к.г.н. Л.В. Десинову и научному сотруднику В.А. Рудакову.
