Четвертичная гляциогидрология

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Пульсирующий ледник Хаббард на Аляске, систематически блокирующий при сёрджах Расселфьёрд
Обрушение конца ледника Перито-Морено в Патагонии
Дилювиально-аккумулятивные валы в Центральном Алтае, долина реки Катунь. Август 2004.
Международная геологическая экспедиция в маршруте по Чаганскому скэбленду, Горный Алтай (август 2004).

Четвертичная гляциогидрология (палеогляциогидрология) — раздел гляциологии, изучающий механизмы формирования горных и равнинных скэблендов, а также геолого-географическую основу их появления.

Общие положения[править | править вики-текст]

Предметом четвертичной гляциогидрологии является режим и гидравлические характеристики водных потоков и водоемов ледникового происхождения (приледниковых озёр различного возраста и генетических типов), а также количественная и качественная оценка эффекта их геологической работы.

К объектам четвертичной гляциогидрологии относятся геолого-геоморфологические следы (отложения и рельеф) водных потоков и водоемов, возникновение и существование которых обусловлено четвертичными оледенениями, или процессами и явлениями, с ними связанными.

К методам четвертичной гляциогидрологии относится весь арсенал современных географических, геофизических и геологических методов[1][2].

Автором направления, термина и основным разработчиком является российский гляциолог, геоморфолог А. Н. Рудой.

Основы четвертичной гляциогидрологии[править | править вики-текст]

Приледниковые озера. Общий обзор[править | править вики-текст]

Приледниковые озера различных генетических и морфологических типов являются непременным атрибутом нивально-гляциальной зоны. Чем крупнее ледники, тем крупнее подпрудные озера, и тем больше их число. В общем случае, как полагает А. Н. Рудой, можно говорить о том, что площади приледниковых озёр увеличиваются с ростом площади континентального оледенения до тех пор, пока имеется свободная ото льда и океана поверхность суши для заполнения депрессий талыми водами, и пока граница питания ледников не опустится ниже этой поверхности. У краев крупных ледниковых систем — в Гренландии, в Центральной Азии, в Патагонии — насчитывается много тысяч таких озёр. В одной лишь юго-восточной Аляске количество достигает 750[3][4].

Верхним гипсометрическим и климатическим пределом распространения озёр является снеговая линия. Нижний предел в определенном смысле оказывается размытым, и его положение зависит от длительности существования озёр, которая в свою очередь определяется генезисом и морфологией озерной ванны и возрастом озера. Можно полагать, что нижняя граница «озерного пояса» совпадает сейчас с базисным уровнем Мирового океана.

Ледниковые плотины[править | править вики-текст]

В формировании ванн приледниковых озёр главную роль играют ледяные плотины. Именно они, замыкая речные долины и межгорные впадины (или перегораживая равнины), создают ёмкости, которые заполняются массами талой воды (ледниково-подпрудные озёра). Механизмы ледникового подпруживания в горах, по мнению А. Н. Рудого[5], почти без исключение определялись катастрофически быстрыми подвижками ледников — ледниковыми сёрджами. По мнению М. Г. Гросвальда, и сёрджи огромных ледниковых лопастей материковых покровов были способны блокировать сток крупных речных систем и создавать огромные ледниково-подпрудные озёра вдоль их краёв[6]

Сбросы ледниково-подпрудных озёр[править | править вики-текст]

Главная особенность режима всех ледниково-подпрудных озёр состоит в их периодических прорывах — йокульлаупах (устаревший, но ещё используемый в мировой литературе, хотя и не точный, термин[7]). Йокульлаупы приводят к частичному или полному опорожнению озерных ванн и катастрофическим паводкам (дилювиальным потокам) в нижележащих долинах. Основная, наиболее общая причина йокульлаупов — в низкой плотности льда относительно воды и малой прочности льда из-за его трещиноватости во фронтальных частях плотин. Механизмы прорывов озёр бывают различными: от медленного просачивания через внутриледниковые сколы и по подледниковым и внутриледниковым каналам-спиллвеям до переливания озерных вод через плотину и её быстрым, хотя, как правило — и не полным, разрушением. Все эти процессы сопровождаются активной механической и термоэрозией, и все они быстро приводят к геологически мгновенным сбросам огромных водных масс.[8][9][10].

Дилювиальные потоки, благодаря своей высокой энергии, производят большую работу, часто сильно преобразуя земную поверхность ниже участков прорыва озёр, а повторяемость (периодичность) прорывов, наряду с их мощностью, особенно усиливает геологический и геоморфологический эффект этой работы.

Древние приледниковые озера[править | править вики-текст]

Наиболее древние приледниковые озёра и озёра с неустойчивыми плотинами в настоящее время не существуют. Они оставили свои следы в виде озёрных отложений, береговых линий (озерных террас) и дропстоунов (англ. Dropstone) на днищах и бортах в пределах озёрных котловин. К косвенным свидетельствам существования подпрудных озёр относятся геолого-геоморфологические следы их осушений.

Пространственно эти две группы свидетельств оказываются далеко разобщенными: первые (озёрные отложения и рельеф) локализованы в пределах озёрных ванн, вторые удалены от них на десятки и сотни километров. Подконтрольные же ледниково-подпрудным озёрам площади влияния прорывных водных потоков распространяются на тысячи и десятки тысяч километров.

К косвенным признакам существования ледниково-подпрудных озёр можно отнести и остатки морен подпруживавших ледников на участках прорывов. Однако, практически такие сохранившиеся фрагменты не несут точной информации о режиме ледниково-подпрудных озёр и о гидравлических характеристиках дилювиальных потоков, так как сами по себе, вне совокупности с другими, прямыми, признаками, не диагностируются в дилювиальном отношении, хотя и могут в некотором приближении давать представление о мощности льда в каналах стока.

Экспедиционные работы
Самыш с рюкзаком - лучше.jpg
Tony on dropston.jpg
Котелок вечером лучше в вики.jpg
Вечер в полевом лагере геологов у молодой ледниково-тектонической котловины Телецкого озера, Алтай. Вдали виден трог долины реки Чулышман, июль 2008.
Полевое изучение Алтайского скэбленда в Прителецкой тайге, Горный Алтай (август 2009). Профессор Эксетерского университета Тони Браун изучает дропстоун (англ. Dropstone) на днище сброшенного Чуйского ледниково-подпрудного озера. 10Ве-датировка показывает возраст принесённой палеоайсбергом глыбы около 15 тыс. лет.

Несмотря на огромное распространение, часто во много раз превышающее площади самих прорывающихся водоёмов, геологические следы сбросов ледниково-подпрудных озёр долгое время (а по существу — весь период изучения районов древнего оледенения) идентифицировались с большим трудом, потому что в большинстве случаев и само существование таких озёр не находило общего признания. Поэтому отложениям и рельефу, созданным дилювиальными потоками, вплоть до самого последнего времени давалось неверное генетические объяснение. Это вносило и вносит до сих пор большую путаницу при интерпретации результатов полевых исследований[11][12].

Унифицированный методологический подход к решениям, как традиционная причина неизбежных научных тупиков. Гуляние по кругу.[править | править вики-текст]

Большинство учёных и геологов-практиков традиционно производили свои палеогеографические и палеогляциологические реконструкции на основе унифицированных представлений о ведущих экзогенных процессах в горных и среднегорных районах по в общем справедливой, но далеко не полной схеме «оледенение- речной сток». При этом под речным стоком понимался некоторый «флювиогляциальный» сток, подразумевающий в гляциальной и перигляциальной зонах водотоки, проистекающие от ледников и создающие ниже их образования, называемые маловразумительным словом «флювиогляциальные»[13] Поскольку в этой логической и действительно наблюдаемой сегодня во многих районах событийно-пространственной цепи отсутствует средний, весьма важный, элемент — ледниково-подпрудные озера, то и образования, созданные дилювиальными процессами, принимались с оговорками либо за результаты ледниковых, либо флювиальных процессов. А так как дилювиальный рельеф и отложения принципиально отличны от аллювия и морен, то вынужденные объяснения образования «загадочных» толщ и рельефа часто бывают очень экзотическими[14].

Новейшая критика этой «научной экзотики» была представлена недавно Г. Г. Русановым[15] в России и Ю. Хергетом (нем.) в международной научной печати[16], а также в многочисленных работах Г. Комацу, В. Бейкера, И. А. Волкова, и др.

Позднеплейстоценовые береговые линии (озерные террасы) Курайского ледниково-подпрудного озера на склоне Северо-Чуйского хребта, Горный Алтай. В северо-западном углу снимка хорошо видна гигантская рябь течения (длина волны крупнейших гряд — более 200 м). Аэрофотоснимок.
Озерные террасы позднечетвертичного (около 15 тыс. л.н.) Курайского ледниково-подпрудного озера на южном скноне Курайского хребта. Белая полоса — Чуйский тракт направо — к пос. Кош-Агач. Высота верхних озерных уровней превышает 2200 м н.у.м. при средних отметках современного днища Курайской котловины — ниже 1600 м. Аэрофотоснимок.

Естествоиспытатели, работавшие в пределах ванн четвертичных озёр, проводили на картах по озёрным террасам линии озёрных трансгрессий. Геологи, работавшие за сотни километров от этих древних озёр, в районах четвертичного перигляциала во внеледниковой зоне речных долин, и не подозревали, что имеют дело со следами прорывов ледниково-подпрудных водоёмов. В направлении магистральных долин стока и в пределах огромных предгорных конусов выноса выделялись полифациальные пачки отложений, слои и горизонты «горного аллювия», «трогового аллювия», «перигляциального аллювия», «флювиогляциала» и т. п., быстро выклинивающиеся и по разрезам, и по латерали. Каждой пачке или группе пачек присваивалось имя собственное, а факт выделения таких групп возводился в ранг палеогеографического эпизода (на Алтае, например, — «чуйская, катунская, ининская, яломанская» и др. толщи и, соответственно, связанные с этими толщами события в ранге стадий, фаз и даже эпох оледенения и межледниковья). Сейчас известно, что большинство этих толщ обязано своим происхождением нескольким очень энергичным и геологически мгновенным событиям[17][18].

Своебразие научно-методологического подхода к изучению режима опорожнения больших ледниково-подпрудных озёр в разных регионах мира было обусловлено, вообще говоря, социально-экономическими причинами. Ими же, кстати, обусловлена и интенсивность и продуктивность изучения этих проблем в совсем недавнем прошлом в России и, например, в США. Поскольку в Северной Америке, в Шотландии, в Скандинавии, Исландии, в альпийских государствах население ещё более двухсот лет назад столкнулось с трагическими последствиями катастрофических прорывов ледниково-подпрудных озёр, изучение режима последних началось с выяснения механизма их стока или одновременно с этим. Эволюция крупнейших позднеплейстоценовых озёр Северной Америки наиболее подробно восстановлена по следам их катастрофических осушений[19][20][21][22].

Принципиально другой подход можно увидеть в исследованиях чествертичных ледниково-подпрудных озёр Центральной Азии. Даже в 1970-е годы, когда ледниково-подпрудное происхождение большинства котловинных озёр Южной Сибири было уже доказано, объёмы этих озёр не были подсчитаны, а механизмы опорожнения оставались невыясненными. Палеогляциология продолжали искать конечно-моренные комплексы в речных долинах, в которых их быть не могло, потому что морены были полностью, или почти полностью разрушены дилювиальной эрозией практически немедленно вслед за их отложением. Геологи-четвертичники продолжали расчленять многометровые толщи дилювия в долинах рек Чуя, Катунь, Бия, Енисей и др., полагая, что они имеют дело с аллювием, или так называемым флювиогляциалом.

Анализ научной литературы по истории плейстоцена горных районов России показывает, как напряженно работала мысль исследователей, искавших истину, но шедших по пути, ведущему в научный тупик. Однако, все крупнейшие речные долины, где и производились особенно детальные исследовательские работы, подвергались многократному воздействию дилювиальных потоков из систематически прорывавшихся озёр, и геологические и геоморфологические следы этих воздействий можно преимущественно наблюдать в этих долинах в настоящее время[3].

Современное состояние четвертичной гляциогидрологии[править | править вики-текст]

Начатое более четверти века назад в СССР исследование закономерностей режима четвертичных ледниково-подпрудных озёр межгорных котловин[23], проводимое первоначально преимущественно на качественной основе методами традиционных геолого-геоморфологических изысканий, к концу прошлого столетия стало представлять, по сути, два научно-методологических направления: литолого-геоморфологическое и палеогляциологическое. В самые последние годы в разных странах к работе в этой области приступили специалисты в области гидравлики, которые, применяя новейшие компьютерные программы, получают главные гидравлические характеристики дилювиальных потоков[24][25]: скорости потоков, расходы и глубины воды, величины давления на ложе русел, уклоны водной поверхности, пики гидрографа и продолжительность катастрофических событий в разное время на разных участках каналов сброса.

Экспедиционные работы
Чаганузунлекциявики.jpg
Лагерь в курайской.jpg
С кайлойвики.jpg
Проходка шурфа для изучение строения дилювиального рельефа. Бассейн Телецкого озера, Горный Алтай Июль 2009 года. Дискуссия.
Международная экспедиция (Россия, США, Украина) на разрезе озерно-ледниковых алевропелитов ленточного типа в долине р. Чаган-Узун, левый крупный приток р. Чуи, Горный Алтай. Полевой лагерь геоморфологов на дне четвертичного Курайского ледниково-подпрудного озера (см. аэрофотоснимки), Курайская межгорная котловина. На заднем плане - Северо-Чуйский хребет. Август, 2004 года.

Каждое из этих направлений, обладая своими специфическими методами, является составной частью четвертичной гляциогидрологии. В этих работах принимают участие ученые различных специальностей из разных стран мира уже во многих регионах Земли. Главной задачей четвертичной гляциогидрологии для разработчиков по-прежнему является развитие основ теории дилювиального морфолитогенеза.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. А.Н.Рудой Гигантская рябь течения (история исследований, диагностика и палеогеографическое значение). — Томск: Изд-во ТГПУ, 2005. — 224 с. — ISBN 5-89428-195-4.
  2. Rudoy A. N. Glacier-Dammed Lakes and geological work of glacial superfloods in the Late Pleistocene, Southern Siberia, Altai Mountains // Quaternary International. 2002. Vol. 87/1. P. 119—140
  3. 1 2 Рудой А. Н. Основы теории дилювиального морфолитогенеза // Известия Русского географического общества, 1997. Т. 139. Вып. 1. С. 12-22
  4. Grosswald M.G., Rudoy A.N. Quaternary Glacier-Dammed Lakes in the Mountains of Siberia // Polar Geography. 1996. — Vol.20. — Iss.3. — P.180—198
  5. Rudoy A.N. Mountain Ice-Dammed Lakes of Southern Siberia and their Influence on the Development and Regime of the Runoff Systems of North Asia in the Late Pleistocene. Chapter 16. (P. 215—234.) — Palaeohydrology and Environmental Change / Eds: G. Benito, V.R. Baker, K.J. Gregory. — Chichester: John Wiley & Sons Ltd. 1998. — 353 p.
  6. Гросвальд М. Г. Евразийские гидросферные катастрофы и оледенение Арктики. — М.: Научный мир, 1999. — 120 с.
  7. Гляциологический словарь / Ред. В. М. Котляков. — Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 528 с.
  8. Паттерсон У. С. Б. Физика ледников. — М.: Мир, 1984. 472 с.
  9. Голубев Г. Н. Гидрология ледников. — Л.: Гидрометеоиздат, 1976. — 247 с
  10. Nye J. F. Water Flow in Glaciers: Jokukhlaups, tunnels and Veins // J. Glaciology, 1976. — Vol. 17. — # 76. — P. 181—207
  11. Поздняков А. В., Хон А. В. О генезисе «гигантской ряби» в Курайской впадине Горного Алтая. // Вестник Томского государственного университета, 2001. — № 274. — С. 24-33
  12. Поздняков А. В., Окишев П. А. Механизм формирования донных гряд и возможный генезис «гигантской ряби» в Курайской впадине Алтая // Геморфология, 2002. — № 1. — С. 82-90
  13. *Рудой А. Н. О так называемых флювиогляциальных отложениях и о месте дилювиальных процессов в литодинамической сукцессии // Вестник ТГПУ. — 2003. — Т. 4(36). — С. 80-85.
  14. Так, целая группа вполне остепенённых авторов публикуют десятки статей, в которых Курайская, например, гигантская рябь, называется то какими-то необычными моренами, то так же не очень понятными озами, то результатом падения метеоритов, то, напротив, землетрясений, мерзлотных процессов и т. п. (П. А. Окишев, А. В. Поздняков, Б. А. Борисов, Д. А. Тимофеев, А. В. Хон и др.). Странная ирония видится и в том, что все эти, мягко говоря, непохожие объяснения одного и того же, дилювиального, рельефа, для одного и того же участка, высказывают одни и те же авторы, но в разных статьях, или в разное время (за исключением А. В. Позднякова — см., который умеет всё это делать непосредственно в печатном пространстве одной публикации).
  15. Русанов Г. Г. Грядовый рельеф Курайской котловины Горного Алтая и новые гипотезы его происхождения // Материалы гляциологических исследований, 2009. — Вып. 107. — С. 25-30.
  16. Herget J. Reconstruction of Pleistocene ice-dammed Lake Outbursts in the Altai Mountains, Siberia // The Geological Society of America. — Boulder, Colorado, USA, 2005. Special Pap. 386. — 118 p.
  17. Рудой А. Н. Основы теории дилювиального морфолитогенеза // Известия Русского географического общества, 1997. — Т. 129. — Вып. 1. — С. 12 — 22
  18. Рудой А. Н. О связи гляциальных и дилювиальных процессов рельефообразования // Известия Русского географического общества, 1997. — Т. 129. — Вып. 2. — С 13-22
  19. Keenan Lee. THE MISSOULA FLOOD.
  20. Keenan Lee. THE BONNEVILLE FLOOD.
  21. Keenan Lee. THREE GLACIERS FLOOD. Arkansas River, Colorado
  22. United States Geological Survey The Channeled Scablands of Eastern Washington  (англ.)
  23. Рудой А. Н. Закономерности режима и механизмы сбросов ледниково-подпрудных озёр межгорных котловин / Автореф…канд. географических наук. — М.: Институт географии АН СССР, 1987. — 21 с.
  24. Herget, J. Reconstruction of Ice-Dammed Lake Outburst Floods in the Altai-Mountains, Siberia (англ.) // Geol. Soc. India : обзор. — 2004. — В. 64. — С. 561—574.
  25. А.Н.Рудой, В.А.Земцов Новые результаты моделирования гидравлических характеристик дилювиальных потоков из позднечетвертичного Чуйско-Курайского ледниково-подпрудного озера // Лёд и снег. — Институт географии РАН, 2010. — № 1(109). — С. 111-118. — ISSN 2076-6734.

Литература[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]