Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Хозяйственное освоение и рельеф Станового нагорья: методические аспекты проблемы 15
1.1. Эволюция зоны хозяйственного освоения Станового нагорья 15
1.2. Методика исследований
1.2.1. Основные подходы, принципы и структура оценки геоморфологических условий хозяйственного освоения 27
1.2.2. Методика проведения морфотектонического анализа 32
1.2.3. Методика палеогеографических исследований 33
1.2.4. Методика изучения современных процессов 35
1.2.5. Методика оценки геоморфологических условий хозяйствования 37
Глава 2. Геологические и морфотектонические условия хозяйственного освоения 38
2.1. Геологическое строение 38
2.2. Морфотектоническое зонирование 40
Глава 3. Отражение плейстоценовой эволюции рельефа в формировании условий хозяйственного освоения 49
3.1. Морфологические следы древнего оледенения Станового нагорья 49
3.2. Ледниково-подпрудные озера Чарской и Муйской котловин
3.2.1. Система подпрудных озер Муйской впадины (Витимское палеоозеро) 56
3.2.2. Подпрудные озера Чарской впадины 65
3.3. Геолого-геоморфологические свидетельства и последствия спуска подпрудных Витимского и Чарского озер 71
3.3.1.Формы суперпаводковой эрозии 73
3.3.2.Формы суперпаводковой аккумуляции 77
3.4.Отражение плейстоценовой эволюции в структуре современных геоморфологических ландшафтов и её вклад в условия их освоения 79
Глава 4 Современный морфолитогенез и рельеф как условия и факторы хозяйственного освоения 81
4.1.Морфолитогенез и рельеф днищ впадин (областей преимущественной аккумуляции) 81
4.2.Морфолитогенез и рельеф горных территорий (областей преобладающей денудации) 90
4.2.1. Морфолитогенез в условиях альпинотипного и сейсмо-альпинотипного рельефа 91
4.2.2. Морфолитогенез в условиях гольцового рельефа 95
4.2.3.Морфолитогенез в условиях переходного гольцово-альпинотипного, экзарационно-гольцового и эрозионно-гольцового рельефа 99
4.3.Характеристика процессов морфолитогенеза, наиболее значимых для решения поставленных задач 107
4.3.1. Мерзлотные условия и процессы, наледеобразование 107
4.3.2. Процессы выветривания 112
4.3.3. Склоновые и мерзлотно-склоновые (курумы) процессы 119
4.3.4. Флювиальные процессы 123
Глава 5. Комплексная оценка геоморфологических условий хозяйственного освоения 130
5.1. Оценка условий интенсивного использования рельефа 132
5.2. Оценка рекреационно-геоморфологических ресурсов (привлекательности территории) для типов щадящего и резервирующего природопользования 137
5.3.Сопряженная оценка рекреационно-геоморфологических ресурсов (привлекательности) и условий интенсивного использования рельефа для территорий с конфликтным (альтернативным) типом отношений 141
5.4. Ареал ледниковой и водно-ледниковой аккумуляции в регионе как территориальный ресурс его комплексного хозяйственного освоения 146
5.5. Геолого-геоморфологические ресурсы рекреационно-туристского освоения и охрана природы 148
Заключение 154
Список литературы 158
- Основные подходы, принципы и структура оценки геоморфологических условий хозяйственного освоения
- Морфотектоническое зонирование
- Геолого-геоморфологические свидетельства и последствия спуска подпрудных Витимского и Чарского озер
- Морфолитогенез в условиях гольцового рельефа
Введение к работе
Актуальность темы, цель и задачи исследования
Становое нагорье - система хребтов и рифтовых впадин на севере Забайкалья - характеризуется сложным геолого-тектоническим строением, разнообразным и разновысот-ным рельефом, суровым климатом, паводковым режимом стока, неоднородными мерзлотными условиями. Современные процессы рельефообразования и литогенеза представляют собой серьезную угрозу безопасному функционированию объектов хозяйственной (прежде всего, транспортной) инфраструктуры. Рельеф - также и аттрактивный ресурс территории, определяющий ее привлекательность для рекреации и туризма (Бредихин, 2010).
Все это определяет необходимость оценки геоморфологических условий освоения территории с двух противоположных позиций: 1) оценка благоприятности условий для строительства и безаварийной эксплуатации инженерных сооружений; 2) оценка привлекательности рельефа для рекреационно-туристической деятельности.
Таким образом, целью работы является комплексная геоморфологическая характеристика Станового нагорья в связи с решением задач его хозяйственного освоения.
Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:
Анализ основных видов существующего и перспективного освоения территории, определение «геоморфологических ориентиров» и ограничений для разных видов деятельности, а также типов пространственных отношений между рельефом и его хозяйственным использованием;
Описание геологических и морфотектонических условий хозяйственного освоения;
Восстановление палеогеографической обстановки в рифтовых котловинах и их горном обрамлении в плейстоцене. Выявление роли предшествующих обстановок морфо-литогенеза в формировании рельефа и рыхлых отложений;
Характеристика современного морфолитогенеза в разных геоморфологических обстановках, а также выявление процессов, затрудняющих хозяйственное освоение;
Оценка геоморфологических условий для разных типов хоз. использования.
Защищаемые положения
-
Становое нагорье представляет собой сложное сводовое поднятие, центральным звеном которого являются рифтогенные структуры осевых межгорных впадин. По морфо-тектоническим особенностям сводовое поднятие может быть разделено на три крупные зоны: осевую и две периферийные; зоны, в свою очередь, подразделяются на подзоны, области и районы. Напряжённость геодинамической, в т.ч. сейсмической, обстановки убывает при удалении от оси сводового поднятия, достигая максимума в межвпадинных перемычках, к которым в основном и приурочены очаги сильных землетрясений.
-
Рельеф и рыхлые отложения днищ межгорных впадин сформированы при сменах режимов морфолитогенеза в позднем плейстоцене и голоцене. Арена современного хозяй-
ственного освоения охватывает массивы водно-ледниковой аккумуляции, сформировавшиеся на дне ледниково-подпрудных озер в конце последнего ледникового максимума около 20-12 т.л.н., что подтверждается серией новых датировок. В результате катастрофических смен режимов морфолитогенеза с озерного на современный суходольный - в ходе Чарского и Витимского гляциальных суперпаводков - произошла существенная трансформация рельефа.
-
Основными факторами, определяющими структуру горных геоморфологических ландшафтов, являются клавишная тектоника и интенсивность последнего оледенения. Сопряженный анализ высоты морфотектонических блоков и характера оледенения хребтов позволяет разделить территорию на несколько областей, с пятью главными типами рельефа: гольцовым, эрозионно-гольцовым, экзарационно-гольцовым, гольцово-альпинотипным, альпинотипным (в т.ч. сейсмо-альпинотипным). Для каждого из них характерен парагенетический набор процессов морфолитогенеза в системе «вершинная поверхность-склоны-днища».
-
Условия интенсивного освоения Станового нагорья зависят как от морфотектони-ческой позиции, так и от активности современных процессов: наименее благоприятны возвышенные межвпадинные перемычки, испытавшие оледенение; напротив, обширные высокие террасы в главных котловинах вполне благоприятны для освоения. Условия щадящего освоения зависят от аттрактивности рельефа для туризма, которая определяется геоморфологическим разнообразием: наиболее привлекательны горные массивы с альпи-нотипным рельефом (Кодар, Южно-Муйский хребет); во впадинах ориентирами для туризма выступают геоморфологические памятники (например, Чарские пески).
Район исследования
Становое нагорье протянулось более чем на 700 км от северной оконечности Байкала до Токкинской впадины на востоке. Район исследования включает в себя наиболее крупные котловины восточного фланга Байкальской рифтовой зоны (Чарскую и Муй-скую), их горное обрамление, а также небольшие внутригорные впадины-сателлиты (Ку-андинскую, Верхнекаларскую и др.). В определении границ исследования заложены эволюционный и тектонический принципы. Особое внимание к Чарской и Муйской котловинам объясняется особенностями эволюции их рельефа – наличием длительных озерных этапов, что и отличает их от «соседей».
Южная и северная границы сводового поднятия прослежены в ходе тектоно-гидрографического анализа. Главной долиной к югу от осевой зоны рифта, имеющей субширотное (западное) направление течения, является долина р. Калар (по ней и проведена граница). Северная граница сводового поднятия - менее четкая; она трассируется по субширотным отрезкам долин р. Нерпинка, р. Амалык (притоки Витима) и на крайнем северо-востоке - по границам Торской впадины.
Фактический материал, методы исследования и личный вклад автора
В работе использованы собственные полевые данные – маршрутные наблюдения рельефа и современных процессов, а также описания разрезов, полученные в Чарской (2010, 2012 гг.) и Муйской (2011, 2012 гг.) впадинах, на территории ГПЗ «Витимский» (2011, 2012) – рис. 2.
Для восстановления границ и типа последнего оледенения, а также для датировки катастрофических смен типов морфолитогенеза в ходе полевых работ проводился отбор образцов с целью определения абсолютного возраста методами оптически стимулированной люминесценции (OSL) и космогенных изотопов 10Ве. Аналитические и лабораторные исследования части образцов 10Ве проводились при личном участии автора в GFZ Helmholtz-Zentrum Potsdam (Потсдам, Германия).
Для составления итоговых (авторских) графических материалов, посвященных морфотектоническому зонированию, типизации рельефа и процессов современного мор-фолитогенеза, а также оценке условий освоения были использованы топографические карты различного масштаба, космические снимки, цифровая модель рельефа (ЦМР - Aster GDEM) и др. (в т.ч. опубликованные) материалы. Сбор пространственно распределенных данных и их итоговая обработка происходила с использованием ГИС в программном пакете QuantumGIS (QGIS) 2.16.1.
Научная новизна
Составлены модели блокового строения Станового нагорья, позволяющие типизировать рельеф с учётом относительных скоростей вертикальных движений и провести зонирование по морфотектоническому принципу, который во многом определяет геоморфологические опасности хозяйственного освоения.
Данные полевых наблюдений и применение современных методов абсолютного датирования (космогенный изотоп 10Be) в совокупности с анализом материалов предшествовавших исследований стали основой реконструкции границ распространения последнего оледенения, детализации хронологии и механизмов образования и спуска ледниково-подпрудных палеоозер в позднем плейстоцене.
Изучение литературных материалов и полевые исследования позволили систематизировать данные о процессах современного морфолитогенеза во впадинах и в их горном обрамлении. При этом для горных районов была проведена типизация территории, основанная на сопряженном анализе морфотектонического строения и плейстоценовой эволюции рельефа.
На основе комплекса проведенных исследований в работе сформулирован подход к оценке геоморфологических условий освоения, базирующийся на всестороннем изучении процессов морфолитогенеза, который включает в себя морфотектонический и палеогео-
графический анализы, наряду с характеристикой современных процессов и типов хозяйственного использования рельефа территории.
Практическая значимость
Практическая значимость работы определяется фундаментально-прикладным характером диссертационного исследования в целом и прикладной направленностью заключительной главы, посвященной возможности дальнейшего освоения территории. Оценка геоморфологических условий хозяйственного использования территории Станового нагорья необходима для перспективного планирования, определения рисков при освоении новых площадей и обоснования границ проектируемых ООПТ. Предложенная в работе структура и схема комплексной оценки пригодности условий для ведения различных типов хозяйственной деятельности может быть использована органами местного самоуправления, региональными и федеральными властями для принятия ответственных решений в области рационального природопользования.
Степень достоверности и апробация результатов исследования
По теме диссертации в рамках ее фундаментальной части опубликовано 3 статьи в рецензируемых научных изданиях из списка ВАК, 1 из которых - в зарубежном журнале. Результаты работ также были представлены на 7 научных конференциях, на 4 из которых автор выступал в качестве основного докладчика.
Структура и объем
Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы. Объем работы составляет 166 страниц. Список литературы включает в себя 164 наименования, в том числе 17 на иностранных языках. В главах диссертации последовательно излагаются суть и результаты проведенных исследований (рис. 1).
Рис. 1 Принципиальная схема структуры исследований
Благодарности
Автор выражает искреннюю благодарность и признательность своему бессменному (с 2008 г.) научному руководителю – д.г.н., проф. А.А. Лукашову за всестороннюю
помощь и поддержку при проведении исследований и написании диссертации. Автор благодарит также к.г.н., в.н.с. Ф.А. Романенко за ценные замечания и конструктивную критику на заключительных этапах работы. Особую признательность автор хотел бы выразить зав. каф. геоморфологии и палеогеографии - д.г.н., проф. А.В. Бредихину за внимание к работе, а также за советы, которые помогли придать диссертации выраженную практическую направленность. Автор благодарит д.г.н., проф. СИ. Болысова, к.г.н., доц. И.С. Воскресенского; к.г.н., доц. ОА. Борсука и др. сотрудников кафедры геоморфологии и палеогеографии, на разных этапах принимавших участие в обсуждении результатов исследований. Автор благодарит также:
старших коллег и товарищей по экспедициям: к.г.н., зав. лаб. О.А. Шиловцеву; к.г.н., доц. Т.Л. Смоктунович; О.Л. Петрова; ЕА. Мазневу (Токареву); СВ. Мазнева, совместная работа с которыми принесла неоценимый опыт;
зарубежных коллег М. Margold (Факультет физической географии, Стокгольмский университет, Швеция), J.D. Jansen (Институт наук о Земле и окружающей среде, Университет Потсдама, Германия) за продуктивное научное сотрудничество;
д.г.н., проф. каф. геоморфологии и палеогеографии А.В. Панина, а также сотрудников ГПЗ «Витимский» и лично директора заповедника Л. Г. Чечеткину за помощь в организации полевых исследований;
сотрудника каф. криолитологии и гляциологии д.г.н., проф. В.В. Рогова за помощь в проведении лабораторных исследований образцов выветрелых гранитов;
сотрудников лаборатории геохимии земной поверхности GFZ Potsdam (Потсдам, Германия) и лично А.Т. Codilean (Высшая школа наук о Земле и окружающей среде, Университет Уоллонгонга, Австралия) за помощь в освоении методики подготовки образцов для абсолютного датирования (метод космогенного изотопа 10Ве);
всех неравнодушных за моральную поддержку и другую помощь.
Основные подходы, принципы и структура оценки геоморфологических условий хозяйственного освоения
Систематическое изучение рельефа и рыхлых отложений Станового нагорья началось около 100 лет назад. Первые геолого-геоморфологические исследования региона были направлены, прежде всего, на решение практических задач в связи с поиском и разведкой золотых россыпей и месторождений др. полезных ископаемых. Однако уже со времен П.А. Кропоткина и В.А. Обручева в научном мире стали возникать фундаментальные споры о масштабах и интенсивности древнего оледенения рассматриваемого внутриконтинентального горного района, и даже о возможности существования древних подпрудных водоемов во впадинах (Обручев, 1923).
На протяжении XX века в связи с подготовкой и реализацией крупных инфраструктурных проекто интенсивность фундаментальных и прикладных исследований рельефа в регионе то угасала, то вновь увеличивалась. В связи с необходимостью комплексной характеристики рельефа территории в качестве структурной основы исследований автор использовал подход к комплексному изучению процессов рельефообразования и литогенеза, предложенный и опробованный Ю.Г. Симоновым на примере Забайкалья в монографии «Региональный геоморфологический анализ» (1972). При написании работы использовались различные региональные литературные источники.
Геологическая и морфотектоническая характеристика Байкальской рифтовой зоны является тематикой огромного количества публикаций, среди которых особо хотелось бы отметить работы, выполненные сотрудниками Института Земной коры СО РАН (Иркутск), в том числе монографии и статьи Г.Ф. Уфимцева (1990, 1992, 2002 и др.), а также работы В.П. Солоненко (1966) и Н.А. Флоренсова (1960).
Среди многочисленных литературных источников, посвященных проблеме оледенения региона и подпрудных палеоозер, особо хотелось бы отметить работы В.С. Преображенского (1960), С.К. Кривоногова (2010), М. Маргольда (2011 и др.) и Ф.И. Еникеева (2008, 2009). Последние содержат не только данные полевых и дистанционных наблюдений, но и представляют интерпретацию фактического материала – палеогеографические реконструкции.
В работах Д.В. Лопатина (1972), В.Б. Выркина (1998), Д.Б. Базарова и др. (1981) и др., С.К. Кривоногова (2010) представлена комплексная оценка геоморфологических и литодинамических условий Станового нагорья. Подробной характеристике процессов современного морфолитогенеза с точки зрения опасностей хозяйственного освоения территории посвящены работы В.К. Лапердина и Р.А. Качуры (2010), Лукашова А.А. (2013, 2014), С.А. Макарова (2010, 2016) и др.
Все это определяет необходимость систематизации и обобщения научных представлений о рельефе, рыхлых отложениях и процессах их определяющих, а также позволяет подойти к решению прикладных задач – оценке геоморфологических условий освоения региона.
Степень достоверности и апробация результатов исследования По теме диссертации в рамках ее фундаментальной части опубликовано 3 статьи в рецензируемых научных изданиях из списка ВАК. Результаты работ также были представлены на 7 научных конференциях, на 4 из которых автор выступал в качестве основного докладчика.
Структура и объем Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы. Объем работы составляет 166 страниц, включая 75 иллюстраций и список литературы. Список литературы включает в себя 164 наименования, в том числе 17 на иностранных языках. В главах диссертации последовательно излагаются суть и результаты проведенных исследований (рис. 2).
В соответствии с многообразием «требований», которые разные виды деятельности предъявляют к рельефу, сформулирован методический подход, а также описаны некоторые конкретные методы, применявшиеся в ходе работы над диссертацией для решения поставленных задач – методика морфотектонического анализа, методика палеогеографических исследований, методика изучения современных процессов и т.д.
Вторая глава посвящена анализу геолого-тектонической обстановки исследуемой территории, по результатам которого проведено морфотектоническое зонирование Станового нагорья. Приведены также необходимые данные по геологическому строению региона, его сейсмичности и четвертичному вулканизму. Палеогеографические аспекты развития Станового нагорья находятся в фокусе 3-й главы работы. Плейстоценовые процессы ледниковой и водно-ледниковой трансформации рельефа и накопления отложений в значительной степени определили современный облик и тип морфолитогенеза гор, а также сформировали морфолитогенную основу днищ впадин – ареала наиболее активного хозяйственного освоения.
В 4-й главе рассмотрены типы рельефа и морфолитогенез областей преимущественной денудации (горных районов) и областей доминирующей аккумуляции (днищ межгорных и внутригорных впадин). На основе блокового морфотектонического и палеогеографического анализов проведена типизация рельефа горных областей и соответствующих ему типов морфолитогенеза. Подробно рассмотрены также ныне действующие экзогенные процессы рельефообразования. Именно неблагоприятные и опасные процессы (явления) по существу определяют пригодность территории (безопасность) для строительства и функционирования объектов хозяйственной инфраструктуры, либо её непригодность в подобном отношении. 5-я глава посвящена анализу взаимного влияния процессов морфолитогенеза и различных типов хозяйственного освоения, качественной оценке геоморфологических условий интенсивного и щадящего природопользования в различных геоморфологических условиях. Практическая значимость определяется фундаментально-прикладным характером диссертационного исследования в целом и практической направленностью заключительной главы, посвященной возможности дальнейшего освоения. Оценка геоморфологических условий хозяйственного использования территории Станового нагорья необходима для перспективного планирования, определения рисков при освоении новых площадей и обоснования границ проектируемых ООПТ. Предложенная в работе структура и схема комплексной оценки благоприятности условий для ведения различных типов хозяйственной деятельности может быть использована органами местного самоуправления, региональными и федеральными властями для принятия ответственных решений в области рационального природопользования.
Морфотектоническое зонирование
Сопряженный палеогеографический анализ особенностей рельефо- и осадкообразования позволяет обосновать ведущие закономерности развития морфолитогенной основы: палеогеографическую обусловленность и наследственность форм рельефа, тенденции пространственной изменчивости и эволюционного преобразования геоморфологического ландшафта и рыхлых отложений. Комплексное палеогеографическое изучение территории и районирование, основывающиеся на анализе тенденций эволюционного развития геосистем (Марков, 1960, 1986) направлено на более полную и достоверную оценку состояния их геоэкологической устойчивости с учетом, как современных процессов, так и истории развития геоморфологических ландшафтов. Вклад унаследованных морфолитогенетических признаков в суммарную оценку геоэкологической устойчивости весьма значителен, что, к сожалению, не всегда принимается во внимание. Палеогеографическая экспертиза повышает надежность оценок геоэкологического состояния среды и способствует более выверенным прогнозам ответной ее реакции на экстремальные изменения природных и техногенных ситуаций и их неблагоприятных последствий (Палеогеографические…, 2013). Особенно это актуально для внутриконтинентальных горных районов с контрастным рельефом, таких как горы и межгорные котловины Северного Забайкалья.
Формирование рельефа и рыхлых отложений Станового нагорья происходило в ходе длительного времени. Наиболее существенная эволюция процессов морфолитогенеза определялась изменениями климата и связанных с ними оледенений. Орогидрографическое строение центральной части нагорья, которая включает в себя Чарскую котловину, систему Муйских впадин, а также их горное обрамление (хребты Кодар, Удокан, Южно- и Северо-Муйский и др.), способствовало тому, что в ходе неоднократных оледенений в плейстоцене во впадинах формировались ледниково-подпрудные озера. Потепления климата, следующие за похолоданием, приводили к разрушению ледниковых плотин и катастрофическому спуску палеоозер. О неоднократной смене озерных условий морфолитогенеза на флювиальные и обратно свидетельствует переслаивание озерных и аллювиально-пролювиальных, флювиогляциальных осадков, заполняющих впадины и представляющих собой литогенную основу территории хозяйственного освоения.
Однако древние подпрудные озера впадин Станового нагорья, геолого-геоморфологические последствия их спуска, а также рыхлые отложения, накапливавшиеся в ходе заполнения и спуска палеоозер, изучены крайне слабо. Автор считает необходимым реконструировать палеогеографическую обстановку позднего плейстоцена, чтобы лучше разобраться в особенностях формирования рыхлых отложений и рельефа днищ впадин.
В последние годы, благодаря развитию геохронологических методов, сделан значительный шаг в расшифровке геологической и геоморфологической истории горных стран, особенно истории плейстоценовых оледенений. В данном отношении Байкальский регион, к сожалению, также отстает от мировых тенденций (по Ehlers, Gibbard, 2004). Результаты полевых наблюдений и анализ литературы позволили уточнить некоторые сложные моменты истории развития рельефа Станового нагорья в плейстоцене, а также выявить связи между особенностями истории развития и возможностями хозяйственного освоения территории.
Для восстановления границ и типа последнего оледенения, а также для датировки катастрофических смен типов морфолитогенеза в ходе полевых работ 2011 и 2012 годов проводился отбор образцов с целью определения абсолютного возраста.
Метод оптически стимулированной люминесценции (OSL) позволяет определять абсолютный возраст рыхлых отложений, содержащих кварц и полевые шпаты. По своим физическим основам метод базируется на преобразовании радиационной энергии горных пород и аккумуляции ее рядом минералов (в том числе кварцем и полевыми шпатами) (Методы.., 2010, Панин, 2014 и др.).
Методические основы применения космогенных изотопов при датировании горных пород рассмотрены во множестве публикаций (по Balco, 2011). Метод космогенного датирования широко используется для ледниковых форм рельефа, особенно когда использование других методов (например, радиоуглеродного) затруднено или невозможно. В частности метод позволяет датировать формы рельефа, сформированные в ходе прорыва ледниково-подпрудных озер (Cockburn, Summerfield, 2004), и, в итоге, восстановить особенности истории развития рельефа изучаемой территории в плейстоцене. В 2012г. автор лично принимал участие в аналитической обработке и подготовке образцов для анализа содержания 10Be на базе лаборатории GFZ Helmholtz-Zentrum Potsdam (Германия). Метод оптически стимулированной люминесценции и метод космогенных изотопов имеют в своей основе хорошо разработанную теоретическую базу и широко используются в геоморфологии для определения абсолютного возраста и палеогеографических реконструкций. Точность и границы применения методов позволяют использовать их для уточнения истории оледенений в Северном Забайкалье
Для определения границ древнего оледенения и его типа широко применялись методы анализа ДДЗ (снимки Google и др.), изучение ЦМР и картографических материалов. В комбинации с критическим анализом опубликованных материалов дешифрирование космических снимков (видимый спектр) и анализ разномасштабных карт позволили определить местонахождение крупных конечно-моренных комплексов, в основном относящихся к последнему оледенению. 1.2.4. Методика изучения современных процессов
Исследование динамики рельефа включает в себя изучение действующих процессов денудации, транзита и аккумуляции рыхлого материала и образующихся при этом отложений. Современную динамику рельефа изучают на фоне существующей географической обстановки, т.е. на фоне культурного или хозяйственного ландшафта и в связи с деятельностью населения (Спиридонов, 1970). Таким образом, анализ динамики рельефа дает фактический материал для оценки одного из существенных условий хозяйственной деятельности населения, а также для прогноза развития рельефа в ближайшем будущем, что очень важно в практическом отношении.
В основу анализа голоценовых и плейстоценовых геоморфологических процессов положен морфолитогенетический подход. Процессы осадко- и рельефообразования протекают одновременно и неразрывно связаны друг с другом. Мофролитогенетический анализ в представлении А.И. Спиридонова (1970) – это анализ осадочных толщ, проводимый с целью выяснения геоморфологических условий областей сноса и аккумуляции осадков. Фундаментом учения о морфолитогенезе в современном представлении (Симонов и др., 1998) являются три компонента: форма, процесс и вещество. Они образуют своего рода «триединую сущность». Морфолитогенетический подход позволяет рассматривать процессы рельефообразования неразрывно с процессами литогенеза, в том числе, с точки зрения динамики вещества, которая в большинстве экзогенных геоморфологических процессов играет крайне важную роль. Кроме того, геотектоническое положение района исследований на северо-восточном замыкании БРЗ обусловило контрастный рельеф. Здесь налицо обособленные горные районы (арены преимущественной денудации) и достаточно крупные замкнутые котловины – промежуточные аккумулятивные бассейны. Такая пластика рельефа определяет необходимость изучения состава и строения рыхлых отложений, которые являются ключом к пониманию не только современных процессов, но и к реконструкции палеогеографических событий.
Другим важным подходом к изучению процессов современного морфолитогенеза является впервые предложенная В. Пенком (1924) и в значительной степени разработанная и расширенная Ю.Г. Симоновым (1972) и другими геологами и географами концепция морфологического анализа и основанный на нем подход к рельефу как к системе. Согласно системному подходу в центре внимания геоморфологических исследований должны находиться связи внутри «триады»: вершинная поверхность-склоны-днища долин (Симонов и др., 1998).
Особенности рельефа и внутреннего (геологического) строения территории в значительной степени определяют набор и интенсивность процессов морфолитогенеза, поэтому анализ современной динамики проводился в связи с определенным типом рельефа днищ впадин или горных территорий.
Начальным этапом мофролитогенеза являются процессы мобилизации материала, его подготовки к последующему разрушению и транспортировке – выветривание – основополагающий процесс на вершинных поверхностях междуречий. Процессы выветривания протекают с разной интенсивностью на различных геоморфологических уровнях, но именно к вершинным поверхностям в горных районах приурочены основные ареалы активного выветривания. Процессы выветривания, регулируя объемы поступления рыхлого материала на склоны и далее в речные долины (либо в озёрные котловины), часто оказывают значимое воздействие на весь дальнейший ход процессов лито- и морфодинамики, а значит и влияют на условия хозяйственного освоения территории. Именно с выветривания начинается трансформация изначально монолитных скальных горных пород в рыхлые осадочные толщи. Таким образом, процессы выветривания опосредованно определяют состав отложений зоны хозяйственного освоения. Нередко в случаях, когда человеческая деятельность захватывает пространства горных областей, выветривание оказывает непосредственное влияние на условия освоения. Одним из примеров такого влияния может считаться повышенная альпинистская категорийность вершин и перевалов Кодара, обусловленная крайне выветрелым (нередко до состояния сапролита) состоянием горных пород (Штюрмер, 1969).
Геолого-геоморфологические свидетельства и последствия спуска подпрудных Витимского и Чарского озер
Раннезырянское и Сартанское похолодания способствовали развитию ледников горно-покровного (Еникеев, 2009) и/или горно-долинного типов, в результате чего в устьевых частях троговых долин были сформированы конечно-моренные комплексы (КМК). Ледниковые КМК - системы валов выходят далеко на равнину или расположены в малых впадинах - структурно-денудационных понижениях горного обрамления. Они в основном представлены моренами сартанского возраста. Ермаковские морены большей частью погребены в днище впадины и лишь местами «выглядывают» из-под сартанского комплекса (Еникеев, 2009). Таким образом, сартанские морены на фоне общего погружения, надстраивают более древние КМК раннезырянского возраста. КМК в видимой части представлены абляционной мореной. Основная морена, по-видимому, погребена и в обнажениях не представлена. Моренные комплексы состоят из нескольких сближенных гряд, отражающих осцилляции ледников и ограничивающих внутреннюю часть, лишенную моренных накоплений, - так называемый цунговый бассейн («Zungenbecken» - нем. – по Щукину, 1980).
Цунговые бассейны - равнины, образовавшимися на месте отмерших ледниковых языков. При их таянии моренный материал, в основном, сгружался на периферию и добавлялся к конечноморенному валу (Кривоногов, 2010). На стадии дегляциации цунговые бассейны, вероятно, представляли собой морено-подпрудные озера, в которых накапливались ленточнослоистые отложения. Величина водоемов контролировалась порогом стока через моренные валы. Озера существовали длительное время, до тех пор, пока не прорезались моренные подпруды. Прорези имеют вид ущелий, по которым текут современные реки. После спуска озер в цунговых бассейнах накапливались перигляциальные флювиальные и речные отложения (Кривоногов, 2010). В нескольких местах цунговые бассейны не заполнены осадками, там сейчас существуют остаточные озера (Бол. и Мал. Леприндо, Зарод).
Во внутренних частях впадины также выделяют горизонты ленточных алевритов. В некоторых скважинах они отсутствуют, вероятно, уничтожены более поздними процессами. Верхний горизонт ленточных алевритов залегает на глубине около 50 м. Он коррелируется с валунниками КМК сартанского возраста (Кривоногов, 2010). Обширное поле сартанских подпрудноозерных отложений расположено в северной части впадины в районе Чкаловских озер. Средняя мощность ленточных алевритов там составляет 8-10 (до 17) м. Ленточные глины предположительно ермаковского возраста вскрыты несколькими скважинами на глубине 80-100 м. Ниже горизонтов ленточных глин и между ними залегают преимущественно флювиальные отложения с закономерно изменяющимся гранулометрическим составом по направлению к центральным частям впадины (Кривоногов, 2010). Накопление ленточных алевритов и глин связывают с подпруживанием Чарской впадины в максимальные стадии ермаковского и сартанского оледенений позднего плейстоцена (Еникеев, 1986).
Однако необходимо отметить, что, как и в Муйской впадине, большая часть песчаных отложений Чарской впадины может иметь озерный генезис. Свидетельством этого является горизонтальная слоистость песков, сохранившаяся в ненарушенном состоянии лишь в отдельных частях котловины. Наиболее значимыми агентами переработки древних озерных песков сегодня являются эоловые, а также эрозионно-суффозионные процессы (урочище Чарские Пески).
Подпруживание Чарской впадины зависело от динамики Сулуматского ледника, запиравшего выход вод по долине р. Чара. Согласно Ф.И. Еникееву (2009), ледник, спускавшийся по долине р. Сулумат, левого притока р. Чары, в северной оконечности впадины, оказал огромное воздействие на обстановку осадконакопления всей впадины. Этот небольшой ледник, достигнув антецендентного участка долины Чары, упирался в горный массив ее правого борта и создавал ледниковую подпруду (рис. 28). В результате образовывалось ледниково-подпрудное озеро. Судя по геологическим данным, такие события происходили как минимум два раза только в течение позднего плейстоцена. Высота ледниковой подпруды плохо определяется как исследованиями на местности, так и дистанционными методами (Кривоногов, 2010). По данным Еникеева (2009), уровень воды мог достигать в раннезырянское время 1020 м (максимальная глубина 360 м), а в сартанское время 740 м (максимальная глубина 90 м) (рис. 28). Сулуматский КМК имеет двучленное строение (рис. 27). Наружный моренный вал оконтуривает ледниковую подпруду. То, что он сохранился, свидетельствует о спуске озера в результате разрушения края ледника, а не из-за общего разрушения ледниковой плотины (Кривоногов, 2010). Моренный комплекс окружает выраженный цунговый бассейн. Широкая современная долина реки Сулумат, «пропиливающая» моренные валы, свидетельствует о значительном стоке вод во время дегляциации и в голоцене.
К КМК примыкают мощные толщи флювиогляциальных валунно-галечных, галечно-песчаных и гравийно-песчаных отложений приледниковых конусов выноса. Эта толща формирует основную поверхность центральной части впадины. По морфологии -это конусы со слабовыпуклой поверхностью. С ней сопряжены или на ней формировались все другие отложения (речные, эоловые, озерные, биогенные). Водно-ледниковые конусы выноса занимают большую часть дна впадины, сливаясь своими краями. Пограничные швы читаются в рельефе. Реки Средний Сакукан и Верхний Сакукан приспособили свое течение к этим швам (Кривоногов, 2010). В центральной части впадины края конусов перекрыты голоценовыми флювиальными и озерно-болотными отложениями. Это свидетельствует о медленном погружении. Согласно Д.В. Лопатину (1972), дно впадины погружалось неравномерно, результатом чего являются заболоченные и заозеренные области. По представлениям С.К. Кривоногова (2010), области широкого распространения болот и небольших озер связаны с неравномерной флювиальной аккумуляцией.
Таким образом, в позднем плейстоцене в Чарской котловине имела место неоднократная смена озерного и флювиального морфолитогенеза. Стадии озерного развития котловины (рис. 28) соответствуют Раннезырянской и Сартанской ледниковым эпохам. Состав, строение и пространственная структура ледниковых отложений отражают историю развития ледниково-подпрудных озер. В относительно теплые эпохи плейстоцена при таянии ледников ведущим фактором развития рельефа и отложений Чарской котловины становилось накопление рыхлых отложений, вызванное деятельностью талых ледниковых вод и рек.
Морфолитогенез в условиях гольцового рельефа
Оба конуса сложены изверженными породами основного состава: шлако-базальтами, коричневыми и серыми пористыми базальтами и туфами. Лавовые потоки, связанные с деятельностью вулканов, изливались в северо-восточном направлении и перекрывали поверхность платобазальтов (Живая тектоника, 1966)
Верхнеингамакитские вулканы находятся на водоразделе рек Верхний Ингамакит и Вакат в 7 км к югу от Вакатской группы. Выделяют два шлаковых вулканических конуса, которые располагаются на расстоянии 3,5 км друг от друга и возвышаются над поверхностью лавового плато на 100-150 м (абсолютная высота конусов около 1870 м). В кратерных углублениях встречаются шлаки, пористые туфы и туфобрекчии, а также иногда – оплавленные глыбы гранитоидов (Живая тектоника, 1966). Верхнеингамакитские вулканы располагаются на трассе одноименного активизированного разлома.
На вулканическом плато встречаются также возвышенности, по своей морфологии очень напоминающие шлаковые конусы. Однако нередко оказывается, что такие возвышенности созданы не в результате извержений, а за счет неравномерного (избирательного) выветривания. Морозное выветривание различных по составу и структуре вулканических образований (пирокластических или базальтовых залежей) приводит к формированию обособленных башен-возвышений (так называемых «тумпов») - останцов гольцовой планации. Поэтому при картографировании вулканических конусов изучение карт и материалов дистанционного зондирования оказывается недостаточным (Живая тектоника, 1966), для составления полного реестра вулканических построек Удокана (а их, вероятно, многие десятки) требуются детальные исследования.
Б) Голоценовые вулканы хребта Удокан (Аку, Сыни и Чепе) самые молодые в Становом нагорье и, по мнению В.П. Солоненко (1966), одни из наиболее эффектных в Сибири. Они расположены на относительно небольшой площади в верховьях левых притоков р. Эймнах и тяготеют к Куанда-Эймнахской зоне разломов (подробнее геоморфологическое строение молодых вулканов Удокана рассмотрено в главе 5 – в разделе, посвященном геоморфологическим памятникам).
К долине р. Сыни приурочены также месторождения подземных минеральных вод – источники, которые выходят на поверхность среди аллювиальных водонасыщенных отложений. Поствулканические явления, проявляющие себя помимо термальных и минеральных источников, также в концентрации очагов землетрясений в этом районе, свидетельствует о существующей и в настоящее время эндогенной активности.
Современный морфолитогенез, наряду с морфотектоническими условиями, создает геоморфологический фон, на котором с переменным успехом происходит освоение территории центрального и восточного звеньев Станового нагорья. Однако некоторые современные процессы в силу разных причин чаще выступают в качестве действующих сил (факторов), создающих аварийные ситуации, наносящих ущерб хозяйственной инфраструктуре и являющихся источником общего беспокойства. В разделе приводится более подробная характеристика процессов, представляющих, по мнению автора, наибольшую опасность для строительства новой и безаварийной эксплуатации уже имеющейся хозяйственной инфраструктуры.
Крайне суровые современные гидроклиматические условия, а также особенности истории развития обусловили широкое распространение на этой территории подземного оледенения - вечной мерзлоты. Согласно карте мерзлотного районирования (Королева, 2011), Становое нагорье относится к зоне сплошного распространения многолетнемерзлых горных пород с редкими таликами. Каждому элементу рельефа и каждому высотному уровню соответствуют свои тепловой режим и мощность мерзлых пород. Так в пределах глубоко расчлененного хребта Кодар с абсолютной высотой междуречий до 2000 м и более мощность ММП может достигать 1000-1200 м, а температура опускаться до -8-16С (Некрасов, Шасткевич, 1966). По данным Э.Ф. Гринталя и др. (1964), мощность многолетнемерзлых горных пород в пределах хребта Удокан может достигать 400-500 м на склонах и до 800 - 900 м на вершинных поверхностях выше 2000 м.; температура пород -7-12С.
Граница нулевых температур проходит на Удоканском месторождении меди на высоте от 1200 до 1380 м; для хребта Кодар – на уровне 1550 м (Некрасов, Шасткевич, 1966). Причем нижняя граница мерзлоты почти не повторяет рельеф местности и проходит примерно горизонтально, понижаясь только вдоль наиболее глубоко врезанных трогов (Некрасов, Климовский, 1978).
В пределах троговых долин мощность мерзлоты составляет 130-180 м (Отчет, 1980) либо существует в виде маломощных «козырьков» или «островков», перекрывающих талые породы под руслами и в поймах. В Чарской впадине, по данным геофизических работ, мощность многолетнемерзлых горных пород колеблется от нескольких до 500 м и более. Максимальные значения мощности приурочены к центральным частям впадины – наиболее опущенным блокам, в то время как в прибортовых частях впадины, вблизи активных разломов, мерзлота исчезает. Температура мерзлых пород в пределах впадины -от -0,6С до -5,6С (Отчет, 1980).
В целом непрерывность вечной мерзлоты нарушается только под руслами крупных водотоков и в местах разгрузки подземных вод. В плане талики вытянуты порой на первые десятки километров, ширина их составляет 200-500 м, редко по долинам крупных рек (Сюльбан, Кемен, Куанда и др) превышает 1500 м (Отчет, 1980). Климатические условия обеспечивают развитие не только вечной мерзлоты в рыхлых отложениях, но и глубокую промороженность скальных пород. Разведочные штольни на Удоканском месторождении оказываются на значительном протяжении заполнены новообразованным льдом (рис. 54).