Википедия

Четвертичная гляциогидрология

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

Ледник Перито-Морено в Аргентине 2004
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).

Общие положения

править

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

Приледниковые озера. Общий обзор

править

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

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 исключения 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

Главная особенность режима всех ледниково-подпрудных озёр состоит в их периодических прорывах — йёкюльхлёйпах (устаревший, но ещё используемый в мировой литературе, хотя и не точный, термин[7]). Йёкюльхлёйпы приводят к частичному или полному опорожнению озерных ванн и катастрофическим паводкам (дилювиальным потокам) в нижележащих долинах. Основная, наиболее общая причина йёкюльхлёйпов — 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

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
 
 
 
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].

Методы

править

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. Палеогляциологи 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

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
 
 
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

Примечания

править
  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. Архивировано 1 сентября 2011 года.
  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. Архивная копия от 27 июня 2010 на Wayback Machine
  20. ↑ Keenan Lee. THE BONNEVILLE FLOOD. Архивная копия от 27 июня 2010 на Wayback Machine
  21. ↑ Keenan Lee. THREE GLACIERS FLOOD. Arkansas River, Colorado Архивная копия от 27 июня 2010 на Wayback Machine
  22. ↑ United States Geological Survey The Channeled Scablands of Eastern Washington Архивная копия от 16 июля 2007 на Wayback Machine (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. Архивировано 31 января 2011 года.

Литература

править

Ссылки

править
Источник — https://ru.wiki.x.io/w/index.php?title=Четвертичная_гляциогидрология&oldid=140960867