Введение к работе
Актуальность темы
Рельеф является интегральной характеристикой различных геологических процессов, действующих как в глубинных частях Земли, так и на ее поверхности Экзогенные процессы, моделирующие поверхность внутриконтинентальных горных систем, формируют рельеф не только самих горных сооружений, но и сопредельных с ними обширных территорий Определение скоростей экзогенного рельефообразования в горных районах позволяет получить фундаментальные знания о соотношении экзогенных и эндогенных геологических процессов в формировании земной поверхности
Происходящие в горах оползни, обвалы скальных пород, сели, снежные лавины, прорывы подпрудных озер, пульсации ледников, резкие повышения уровня горных рек зачастую имеют катастрофические последствия для жизни и хозяйственной деятельности человека Прогнозирование этих явлений невозможно без всестороннего изучения вызывающих их геологических процессов.
В настоящее время основные рельефообразующие экзогенные процессы относительно хорошо изучены для различных горных областей мира (Milhman, 1992, Burbank, 2002; Keefer, 2002 и др) Вместе с тем, Горный Алтай, представляющий собой расположенную на территории России северную часть Алтайского внутриконтинентального горного поднятия, является малоизученным в этом отношении. В то же время на его территории происходили и происходят гигантские сейсмоиндуцированные оползни и обвалы, а в наиболее высоких хребтах сохраняется современное оледенение - мощный рельефообразующий фактор, определяющий к тому же водный баланс верховьев бассейна р. Обь Поэтому изучение пространственно-временной динамики и оценка скоростей ведущих экзогенных рельефообразующих процессов в высокогорной части Алтая являются актуальными в настоящее время
Цель и задачи исследования
Целью работы является численная оценка скоростей основных рельефообразующих экзогенных процессов и определение их влияния на формирование высокогорного рельефа внутриконтинентальных горных районов Земли в голоцене на примере бассейна реки Чаган-Узун (Юго-Восточной Алтай)
Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие научные задачи:
провести численную оценку скорости преобразования рельефа за счет сейсмоиндуцированных склоновых процессов за голоценовый период на территории Чаган-Узунского бассейна,
рассчитать поправку, вносимую в скорость сейсмогравитационной денудации рельефа бассейна реки Чаган-Узун сейсмооползнями, возникшими в результате афтершоков,
численно оценить скорость ледниковой эрозии в высокогорной части Алтая на основе численного моделирования с использованием параметров современного оледенения Чаган-Узунского бассейна,
провести сравнительный анализ скоростей основных рельефообразующих экзогенных процессов высокогорной части Алтайского внутриконтинентального поднятия и выявить пространственно-временную динамику этих процессов.
Предмет исследований - основные рельефообразующие экзогенные процессы высокогорной зоны Алтая
Объект исследований - бассейн р. Чаган-Узун, расположенный на северном макросклоне Южно-Чуйского хребта в юго-восточной ,.части Горного Алтая. На территории этого бассейна широко проявлены следы флювиальной, сейсмической и ледниковой деятельности Здесь сохранились как современные ледники в приосевых частях наиболее высоких хребтов, так и следы многократных древних оледенений На территории бассейна р. Чаган-Узун закартированы многочисленные сейсмогравитационные палеодислокации и расположена эшщентральная зона Чуйского землетрясения 2003 г.
Защищаемые положения
-
Скорость сейсмогравитационной денудации рельефа Чаган-Узунского бассейна, расположенного в пределах Курайско-Чуйской сейсмоактивной зоны, за счет сейсмоиндуцированных оползней в течение голоцена составляет 3-Ю"5 м/год (0 3 м за 10 тыс. лет). Область действия сейсмогравитационной денудации в хребтах гобийского типа локализована на их границах и в зоне сочленения с межгорными впадинами
-
Вклад сейсмооползней, вызванных афтершоками, в общий объем сейсмоиндуцированных оползней принципиальным образом зависит от разницы магнитуд основного толчка и сильнейшего афтершока Для голоценовых землетрясений Курайско-Чуйской сейсмоактивной зоны объем оползней, вызванных афтершоками, составляет 20% от объема оползней, смещенных в результате главного толчка.
3 Скорость ледниковой эрозии для ледников с параметрами, близкими к параметрам современных ледников Чаган-Узунского бассейна, оценивается в 2 10"3 м/год (20 м за 10 тыс. лет) и является максимальной среди скоростей основных экзогенных процессов, формирующих рельеф высокогорий. Область воздействия ледников на рельеф Горного Алтая в голоцене локализуется в пределах макросклонов наиболее высоких хребтов
Фактический материал
Необходимый фактический материал был получен в ходе полевых исследований 2000-2006 годов При непосредственном участии автора были закартированы сейсмогравитационные и сейсмотектонические деформации рельефа, вызванные Чуйским землетрясением 2003 г и палеодислокации в пределах изучаемого района Кроме того, в работе были использованы топографические карты масштаба 1 50000 и 1 25000, аэрофотоснимки масштаба 1 30000, литературные источники
Методы исследования
Палеосейсмогеологический метод включал дешифрирование аэрофотоснимков на предмет выявления сейсмогравитационных палеодислокации, полевые исследования с целью обоснования их сейсмической природы, картирование объектов исследования с помощью портативного GPS-приемника и последующее измерение параметров этих объектов в программе Arc View GIS 3 2а.
В рамках палеосейсмогеологического метода в данной работе предложен новый подход, позволяющий оценивать по параметрам сейсмогенных палеооползней магнитуды вызвавших их землетрясений, объем смещаемых склоновых отложений, а также рассчитывать скорость сейсмогравитационной денудации и вклад, вносимый в этот показатель афтершоковым процессом
Для расчетов ледниковой эрозии было проведено численное моделирование движения идеализированного ледника в рамках теории пластического течения льда (Nye, 1969) и его взаимодействия с ложем ледниковой долины (Humphrey, Raymond, 1994) с использованием параметров современного оледенения Чаган-Узунского бассейна
Научная новизна
В диссертационной работе впервые предложен и апробирован новый
подход к оценке палеосейсмичности и сейсмогенных изменений рельефа
горных стран на основе анализа сейсмогравитационных дислокаций,
основанный на статистическом анализе полного набора сейсмогенных
оползней, вызванных отдельным сейсмособытием Ранее
сейсмогравитационные дислокации использовались лишь для определения
эпицентральных зон и датирования землетрясений прошлого Появление
новых технических возможностей регистрации современных
сейсмогравитационных деформаций и развитие методов их анализа
позволило пересмотреть роль сейсмогравитационных палеодислокации в
палеосейсмогеологических исследованиях Предложенный в
диссертационной работе подход дает возможность численно оценивать магнитуды палеоземлетрясений по параметрам сейсмогенных палеооползней, объем смещаемых во время сильных землетрясения склоновых отложений, а также рассчитывать скорость сейсмогравита-
ционной денудации и вклад, вносимый в этот показатель афтершоковым процессом.
Все эти величины рассчитаны для бассейна реки Чаган-Узун впервые за время изучения сейсмичности Алтайского горного поднятия
Впервые получено соотношение, позволяющее оценивать вклад афтершоков в общий объем смещаемого в результате сейсмических активизаций склонового материала. Этот вклад зависит от характерной для каждой сейсмоактивной зоны разницы магнитуд основного толчка и сильнейшего афтершока
Использование численного моделирования движения ледника и его взаимодействия с днищем ледниковой долины впервые позволило оценить скорость ледниковой эрозии в условиях современного оледенения Алтая.
Полученные в диссертационной работе численные значения скоростей сейсмогравитационной денудации и ледниковой эрозии впервые позволили обоснованно сравнивать вклад каждого из основных экзогенных рельефообразующих процессов на голоценовом этапе развития высокогорной зоны Алтайского внутриконтинентального поднятия с учетом их динамики во времени и пространстве.
Апробация
Основные выводы и положения работы были представлены на следующих всероссийских и международных конференциях: III Сибирская международная конференция молодых ученых по наукам о Земле (г Новосибирск, 2006 г.), научное совещание по интеграционным программам ОНЗ СО РАН «Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту)» (г Иркутск, 2006 г.), XL тектоническое совещание «Фундаментальные проблемы геотектоники» (г. Москва, 2007 г.), генеральная ассамблея Европейского Союза по наукам о Земле-CVienna, Austria 2005,2007 гг.)
Всего по теме диссертации опубликовано 15 работ.
Практическая значимость
Полученные в работе значения скоростей ряда основных экзогенных процессов высокогорной части Алтая и установленные закономерности динамики этих процессов позволяют создавать прогнозные сценарии развития ландшафтов этой территории и учитывать их в хозяйственной деятельности. Рассчитанные магнитуды палеоземлетрясений подтверждают высокую сейсмичность юго-восточной части Горного Алтая на протяжении всего голоцена, которая должна быть учтена при строительстве в этом регионе. В целом данная методика может использоваться для обоснования определения зон ВОЗ (возможных очагов землетрясений) при детальном сейсмическом районировании
Структура и объем работы
