ИЗВЕСТИЯ РАИ. СЕРИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ, 2007, № 3, с. 41-48
= ПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ И ДИНАМИКА ГЕОСИСТЕМ =
УДК 551.89:551.312.3
ДВЕ КАТЕГОРИИ МОРФОСЕДИМЕНТАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
РУСЛОВЫХ ПОТОКОВ
© 2007 г. Г. А. Постоленко
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова Поступила в редакцию 30.08.2005 г.
Рассматриваются обусловленные климато-ландшафтными изменениями закономерности и результаты длиннопериодной флювиальной рельефообразующей деятельности в четвертичном периоде, измеряемой климатическими ритмами и их эпохами. Закономерности отражают наиболее общие тенденции развития процесса в эрозионном цикле, на фоне которых происходят также климатически детерминированные короткопериодные размывы и отложения наносов. Динамическое взаимодействие их выражается в строении аллювия, в т.ч. локализации и хронологии формирования аллювиальных полезных ископаемых, а также в морфообразующих результатах, особенно в фазу аккумуляции.
Относящиеся к фундаментальным проблемам исследования ретроспективы деятельности водных потоков за четвертичный период представляют не только академический интерес. Эта деятельность, как и ее результаты, многогранна. Еще К.К. Марков [16] указывал на существование русловых процессов двух разновидностей: "размыв и отложение и врезание и накопление аллювия - величины столь разного порядка, что это затрудняет сопоставление результатов". На различия в гидрологических процессах, изучающихся гидрологами и геоморфологами, указывал и М.А. Великанов [1]: "Гидрологи занимаются русловыми процессами в малых масштабах протяжения и времени, геоморфологи же трактуют об эрозионных процессах на сотнях километров и в масштабе многих тысячелетий". Эту же проблему намечали и другие исследователи [6, 7, 19, 30], обращая внимание также и на различия в понимании терминов.
Указанные процессы, как пишет И.П. Карта-шов [6], представляют собой по сути две различные категории русловых процессов. Различие между ними, по меткому выражению Дж. Мэкина [30], аналогично тому, которое метеорологи видят между погодой и климатом, и имеет такое же важное значение. Гидрологи исследуют в основном быстрые результаты русловой деятельности, поддающиеся непосредственным измерениям и выражающиеся в формах рельефа в русле и в днище долин, существование которых эфемерно и укладывается в пределы фаз эрозионного цикла. Чаще всего эти микроформы преобразуются или уничтожаются последующей русловой деятельностью. Геологи и геоморфологи изучают интегральные результаты русловой деятельности, "результаты длительной деятельности рек, направленность которой практически не уловима
непосредственными наблюдениями за русловыми процессами и хорошо видна только по самим этим результатам" [6]. Последние представляют собой макроформы рельефа долин, отвечающие эрозионным циклам и сохраняющиеся в долинах длительное время. В отличие от термина "русловые процессы", относимого, главным образом, к процессам первой категории (размыв и отложение), И.П. Карташов предлагает процессы длиннопериодной геологической деятельности рек обозначать термином "флювиальные рельефо-образующие процессы" (врезание и накопление аллювия по К.К. Маркову [16]). В этом случае рельефообразующий эффект проявлен в макроформах долин, таких как цикловые террасы, и в рельефе собственно долин. Относясь к предшествующим эрозионным циклам, террасы сохраняются в той или иной мере в долине, испытывая уже только разрушающее воздействие руслового процесса последующих эрозионных циклов, подмывающего склоны террас или погребающего их.
Поскольку процесс с длиннопериодным трендом является макропроцессом четвертичного периода, его, по-видимому, и следует называть процессом первой категории. А короткопериодную русловую деятельность - процессом второй категории.
Исследованиям и интерпретации геологической деятельности рек (процесс I категории) в свое время уделялось не меньше внимания [11, 25, 26, 3, 17, 23, 5, 20, 8 и др.], чем их руслоформиру-ющей деятельности. Однако отсутствие достаточного количества надежных хронологических данных по строению долин и аллювия, а также детальных характеристик природных условий и их изменений в четвертичное время сдерживало изучение взаимодействия процессов этих двух категорий. Двуединое влияние тектонического и кли-
матического факторов на деятельность водотоков больше декларировалось. При этом, если изучение влияния тектоники увенчалось появлением определенного набора достоверных критериев, то оценки влияния климата строились на умозрительных представлениях о связи этой деятельности с количеством осадков: предполагалось, в основном, что во влажные периоды под влиянием увеличения стока реки врезались.
Появление же большого количества стратиграфически, хронологически и литологически изученного аллювия, данных о его пространственном положении в долинах различных регионов, в основном гумидной зоны, позволяет теперь рассмотреть становление морфологии долин во времени и закономерности развития руслового процесса во времени и пространстве.
Основные предпосылки анализа. Обширные материалы, накопленные за последние десятилетия в смежных науках - четвертичной геологии, геоморфологии, палеогеоморфологии, палеогеографии - дали возможность установить наиболее общие закономерности морфообразующей и се-диментообразующей деятельности водных потоков за четвертичное время.
Климатическая детерминированность русловой и флювиальной деятельности не вызывает сомнений. В связи с этим представления о природном процессе четвертичного времени, его характеристиках и ритмичных изменениях во времени и пространстве, где климатический ритм - главная структурная единица природного процесса в плейстоцене [2], позволили использовать климатический ритм (климатохрон) - меру времени четвертичного периода - в качестве меры времени флювиального морфо- и седиментообразующего процесса. Детализации климатического ритма, предложенные Дж. Иверсен [29] и М.П. Гричук [4] на основе хронологического несовпадения в климатическом ритме максимумов тепла и влажности, восстанавливаемых палеоботаническими методами, чрезвычайно важны для анализа функционирования всех природных процессов четвертичного времени и в том числе русловых процессов. Климатический ритм, традиционно разделяемый в четвертичной геологии на 2 эпохи (теплую и холодную), М.П. Гричук подразделила на 4 стадии: термоксеротическую, термогигротическую, криогигротическую и криоксеротическую, тем самым подразделив сам ритм на влажную и сухую эпохи. Такая структура ритма была впоследствии названа "Правилом Иверсен-Гричук" [15]. Это правило дало исследователям более тонкий инструмент анализа условий функционирования различных экзогенных процессов в зависимости не только от теплообеспеченности ландшафтов, но и от их влагообеспеченности.
Доказанность (М.П. Гричук, Г.М. Левковская, В.С. Волкова и др.) стратиграфической предста-
вительности аллювия расширила возможность и необходимость стратиграфического изучения аллювиальных толщ, что ускорило накопление фактического материала по хронологии и пространственному положению в долинах аллювия разного возраста и в целом представлений о строении долин. Наиболее существенным результатом обобщения этих данных стало представление о сложном строении как равнинных, так и горных долин и закономерном наличии в них погребенного аллювия определенных климатохронов [22].
Развитие флювиального процесса в эрозионном цикле. Факторы и основные тенденции русловой деятельности первой категории. В ходе стратиграфических исследований уже в 60-70-х годах прошлого века появились представления (А.И. Москвитин, М.П. Гричук, С.П. Горшков, Б.В. Мизеров, Э.И. Равский), подтвержденные впоследствии многими исследователями, об относительном хронологическом соответствии климатических ритмов и аллювиальных свит. Установлено, что аллювий, слагающий цикловые террасы, накапливается в долинах в хронологических рамках климатического ритма и состоит из 2 пачек: нижняя формируется в теплую, а верхняя - в холодную эпохи климатического ритма. Это соответствие выявилось не только по биостратиграфическим, но и по геохимическим данным [13].
При этом по материалам геологически полных разрезов аллювия, опубликованных в монографиях, было установлено [5, 20], что аллювиальная летопись не охватывает интервал, пограничный между климатическими ритмами, приходящийся на сухую эпоху, включая и пессимум климатического ритма, т.е. пограничное между ритмами время. Кроме того, отложения последующей аллювиальной свиты располагаются в долине гипсометрически ниже и занимают вложенно-прислоненное положение. Эти два обстоятельства, несомненно, свидетельствуют о том, что врезание водотоков происходит в сухую эпоху (в ксеротические климатические стадии - холодные и теплые). В палеогеографическом отношении - это аридная эпоха. Она характеризуется сухим, достаточно еще холодным климатом, господством физического выветривания и многолетней мерзлоты, отсутствием лесной растительности, что в совокупности обеспечивает интенсивные склоновые процессы, в обилии поставляющие в долины материал со склонов и междуречий. Именно в это время вынос наносов преобладает над их поступлением, что условно можно назвать абсолютным выносом наносов. Именно с этим временем связан и наиболее выраженный морфообразующий эффект русловой деятельности - углубление долин и оформление бывшего днища в надпойменную цикловую террасу, формирование нового днища долины и в целом увеличение размаха высот в рельефе. В
это время существовал, по-видимому, резко неравномерный режим потока, обладавшего в пиковые события высокой транспортирующей способностью с расходами, не выходившими за пределы бровок русла, и временами обладавшего свойствами селевого потока. Очень высокая транспортирующая способность, по-видимому, проявилась в том числе во вмывании в трещинный плотик русла крупных частиц россыпных тяжелых минералов.
Вслед за абсолютным выносом наносов и углублением долин наступает вторая фаза эрозионного цикла - фаза накопления аллювия, или се-диментационная фаза. Ее начало фиксируется в пределах первой поло
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.