Лёд и Снег • 2014 • № 2 (126)
УДК 551.324
Использование лихенометрии и теста остаточной прочности для оценки возраста голоценовых морен в горах Сунтар-Хаята
© 2014 г. А.А. Галанин1, В.М. Лыткин1, В.А. Шишков2
1Институт мерзлотоведения СО РАН имени П.И. Мельникова, Якутск; 2Институт географии РАН, Москва
agalanin@gmail.com
Application of lichenometry and residual strength test for age estimation of Holocene moraines
in the Suntar-Khayata Mountains A.A. Galanin1, V.M. Lytkin1, B. Shishkov2
1Institute of Permafrost, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Yakutsk;
2Institute of Geography, Russian Academy of Sciences, Moscow
Статья принята к печати 12 февраля 2014 г. Голоценовое оледенение, каменный глетчер, лихенометрия, малый ледниковый период, северо-восток Азии, сокращение ледников, тест остаточной прочности, хребет Сунтар-Хаята, Rhizocarpon geographicum.
Glacier retreat, Holocene glaciation, lichenometry, Little Ice Age, northeastern Asia, Rhizocarpon geographicum, rock glacier, Schmidt Hammer Test, Suntar-Khayata Mountains.
Фактическим материалом настоящей статьи послужили серии измерений остаточной прочности и диаметров лишайника Rhizocarponsp. на различных элементах позднеголоценовой гляциально-криогенной морфоскульптуры во фронтальной части ледников № 29 и 31 в горах Сунтар-Хаята. Всего было заложено 180 лихенометрических площадок (выполнено около 1000 единичных измерений Rhizocarpon sp.) и 150 площадок для теста остаточной прочности SHT, на которых проведено 380 оценок остаточной прочности (5674 единичных измерения). В качестве лихенометрического индекса возраста использована статистика RH5 - среднее значение по пяти максимальным особям на локальной площадке; в качестве индекса остаточной прочности Q - среднее значение 80-100 единичных измерений на той же площадке. Использование данных разновременной аэрокосмической съёмки позволило вывести зависимость статистики RH5 от времени t экспонирования морфоскульптур: RH5 = 0,0535t + 0,29. На основе коэффициентов парной регрессии установлены связь между лихенометрическим индексом RH5 и остаточной прочностью Q, имеющая вид RH5 = 69209e-0,136Q, а также зависимость остаточной прочности от времени экспонирования поверхности t = (69209e-0,136Q-'a,ue - 0,29)/0,0535. На основе выведенных зависимостей оценён возраст пояса морен ледников № 29 и 31. Установлено, что ярко выраженный вал, удалённый от современного края ледников № 29 и 31 на 600-700 м, формировался на протяжении малого ледникового периода. Максимальных размеров ледники достигли во время его первой фазы - похолодания XIII—XV вв. Площадь оледенения превышала современную на 35-40%. Ледники сохраняли практически стационарное состояние вплоть до середины XIX в., а затем стали медленно отступать. К середине XX в. ледники сократились на 5-7%. Наиболее интенсивное сокращение началось во второй половине XX в.
A series of measurements of residual strength and diameters of lichen Rhizocarpon sp. was made on different elements of relief in frontal parts of glaciers № 29 and 31 in mountains Suntar-Khayta. Analysis of the data obtained made possible to find out that the glaciers reached their maximal sizes in the first phase of the little ice age, i.e. during cold period of 13-15th centuries when area of glacierization exceeded the present-day one by 35-40%. The glaciers were under approximately stationary state up to middle of 19th century, after that their slow retreat did start, and by the middle of 20th century the glaciers had shrunken by 5-7%. Later on, they shrank much more intensively.
Введение
Изучаемый район расположен в истоках р. Бур-гали, берущей начало от ледников № 29 и 31 на северном склоне горы Мус-Хая (2959 м), представляющей собой ядро Северного массива гор Сунтар-Хаята (рис. 1). Геологическое строение, рельеф и основные характеристики современного оледенения района детально рассмотрены в монографии М.М. Корейши [15]. Ледниковые (морены), гравитационно-склоновые и разнообразные фации крио-литогенных отложений сложены преимущественно сильнометаморфизованными кремнистыми алевролитами и роговиками, реже — гранитоидами и мета-соматитами. Особая прочность и устойчивость к истиранию широко развитых здесь кремнистых пород определила наличие в этом районе большого числа
обработанных ледниками скальных морфоскульптур: коренные выходы днища долины; ригели; отполированные ледником и практически лишённые обломочного чехла борта долины (экзарационные полосы); пропиленные в коренных породах каналы ледникового стока. Анализ разновременных аэрокосмических материалов и полевые исследования 2012 г. в бассейне р. Бургали показали, что края ледников № 29 и 31 отступили на 500—700 м от их положения на снимках 1945 г., а площадь оледенения Северного массива гор Сунтар-Хаята сократилась на 36% (см. рис. 1). Средняя высота нижней границы питания ледников БЬЛ повысилась с 2300—2340 до 2407+55 м над ур. моря [13], т.е. на 60-100 м. Во фронтальной части ледников сформировались полихронные комплексы льдистых морен мощностью до 50-70 м.
Рис. 1. Распределение площадок лихенометрических наблюдений и теста остаточной прочности на голоценовом комплексе морен ледника № 31 (горы Сунтар-Хаята).
1 - площадки лихенометрических наблюдений и теста остаточной прочности; 2 - пойма р. Бургали; 3—5 - площадь ледника № 31 (левая часть рисунка) на основе разновременных аэрокосмических съёмок: 3 - WorldView 2011, 4 - Landsat 1973, 5 - аэросъёмка 1945 г. Шкала изолихен: значения справа — календарные даты. На рисунке слева белым цветом указаны значения статистики RH5. Другие пояснения см. текст
Fig. 1. Sites of lichenometry and Schmidt Hammer sampling on Holocene moraine complex of glacier № 31 (Suntar-Khayt Range). 1 - sites of lichenometry and Schmidt Hammer sampling; 2 - flood-plane of Burgaly river; 3-5 - area of glacier № 31 (left part of picture) on time of multi-temporal aircraft and satellite mapping: 3 - World-View 2011, 4 - Landsat 1973, 5 - aircraft 1945. Scale of isolichens: values at the right - Calendar date. Values of the RH5 - index have pointed with white color on the left picture. See more detail description in text below
Наименее изученными вопросами остаются возраст и размеры ледников Сунтар-Хаята во время неогляциальной эпохи голоцена (4,5—2 тыс. лет назад — л.н.) и малого ледникового периода (МЛП), ярко проявившегося в Северном и Южном полушариях в Х111-Х1Х вв. [2, 4-8, 10, 14, 16-18, 23, 24, 27 и др.]. В МЛП большинство исследователей выделяют три климатических минимума
(фазы). Первая фаза в ХШ-ХУ вв. была исключительно холодной; вторая фаза, которая приходится на ХУ1 в., характеризовалась потеплением; третья фаза (последняя) длилась с ХУ11 до начала Х1Х в. и была самой холодной. Последняя фаза МЛП связывается с маундеровским минимумом солнечной активности. Для определения возраста позднего-лоценовых морен горных ледников и их границ
Рис. 2. Пример выполнения лихе-нометрических измерений талломов Rhizocarpon sp. (а, б) и теста остаточной прочности (в, г) с помощью цифрового молотка Шмидта Fig. 2. An example of lichenometry measurements of thallium of Rhizocarpon sp. (a, б) and the residual strength test (в, г) with digital Schmidt Hammer
во время МЛП необходимы датировки моренных комплексов. Однако использование радиоуглеродного или дендрохронологического методов в пределах нивально-гляциального и перигляциального поясов на северо-востоке Азии ограничено из-за отсутствия материала для абсолютного датирования, т.е. древесной растительности, и недостаточного развития почвенно-растительного покрова. В то же время данный ледниковый комплекс — хороший полигон для апробации методов относительного и абсолютного датирования на основе методов лихенометрии и теста остаточной прочности — SHT (Schmidt Hammer Test). Данные подходы хорошо известны в современной литературе. Их использовали для оценки хронологии голоцено-вых ледниковых событий на Скандинавском полуострове, в Новозеландских Альпах, в хр. Черского и других регионах [11, 12, 25, 27, 28].
Обзор методов приведён в специальной литературе [3, 9, 11 — 13, 19—26, 28]. Особый интерес вызывают разработки В.Б. Була и М.Т. Брендо-на [19] по использованию так называемого приёма «лихенометрической триангуляции» — заложения сети лихенометрических площадок с последующей интерполяцией оценок в виде линий одинакового возраста — изолихен. Для оценки возраста позд-неголоценовых морен чаще всего применяют вы-
борочную статистику — индекс RH5, рассчитываемый путём осреднения диаметров пяти наиболее крупных лишайников Rhizocarpon sp. (рис. 2, а, б), обнаруженных на исследуемой морфоскульптур-ной площадке [22, 23, 25, 26]. Использовать молоток Шмидта для оценки возраста голоценовых ледниковых образований предложили Дж.А. Ма-тьюс и Р.А. Шейкесбай [23]. За прошедшие 30 лет данный метод, именуемый в зарубежной литературе Schmidt Hammer Test, стали широко применять для изучения различных типов гляциальной и криогенной морфоскульптуры [21].
Основные принципы работы склерометров мы рассмотрели в работе [12]. В настоящем исследовании мы использовали электронный молоток марки Silver Schmidt Hammer швейцарского производства (см. рис. 2, в, г), имеющий сферическую форму бойка диаметром около 8 мм и диапазон измерений 10—150 МПа. При оценке остаточной прочности, как правило, используют не абсолютные её значения, а относительные, именуемые величиной обратного отскока R (rebound value) для склерометров механического типа и обозначаемые буквой Q для электронных молотков Шмидта. Значения остаточной прочности Q могут варьировать от 10 до 100% и зависеть от абсолютной прочности породы, с которой связаны нелинейными перевод-
140°50'30" 14СГ5Г0" в.д.
Рис. 3. Краевой моренный комплекс ледника № 31 и разновозрастные генерации ледниковой морфоскульптуры.
Площадь ледника по данным разновременной аэрокосмической съёмки: 1 — в 2011 г.; 2 — в 1973 г.; 3 — в 1945 г.; 4— краевой моренный пояс малого ледникового периода (МЛП); 5 — пойма р. Бургали; 6 — разновозрастные генерации ледниковой
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.