LANDSCAPE AND RELIEF EVOLUTION OF THE CENTRAL MEXICAN PLATEAU IN THE FINAL STAGE OF LATE PLEISTOCENE AND HOLOCENE
S.A. SYCHEVA, S.N. SEDOV, E. SOLLEIRO-REBOLLEDO
Summary
The paper describes the reconstructed history of landscapes and relief of the Central Mexican plateau in the final stage of Late Pleistocene and Holocene. The new stage of erosion has started in LGM with the formation of small lakes and further initiation of barrancos - gullies along the slopes of small and large volcanoes. This stage was not unidirectional, but had several alternating stages with the filling of depressions (small lakes, heads of barrancos, paleocuts) and their stabilization with the formation of heterochronous soils. The highest rates of gullies formation took place at the end of Pleistocene - beginning of Holocene, and at the present time when the badlands are forming. The stages of linear erosion (formation of barrancos) alternated with the increased sheet erosion (accumulation of colluviums in the depressions with further soil or tepetate formation). Soils were associated with the warm and wet enough climatic conditions about 13 350, 8 100, and 6 200 years BP. Tepetates were formed under cool and wet environment. The role of small lakes was revealed. Small lakes at various levels being periodically broken through gave rise to the barrancos formation or dried out. The anthropogenic erosion had several stages: formation of the eroded sites (heads), barrancos formation inside the filled paleocuts, badlands formation. The "scalped" areas were formed in the sites of the contact of several exposed tepetates of various gullies. Such areas (badlands) may reach considerable size and are practically unsuitable for agricultural use.
УДК 551.435.8
© 2013 г. Е.В. ТРОФИМОВА
КАРСТОВЫЕ СИСТЕМЫ: СВОЙСТВА, ИЕРАРХИЯ И ОРГАНИЗОВАННОСТЬ
Карстовые явления получили широкое распространение на Земле: более 30% территории суши земного шара характеризуются развитием карста [1] (рис. 1). По В.Н. Дублянскому и Г.Н. Дублянской [2], карст проявляется на 66.5% площади России, оказывая существенное влияние на рельеф, сток (поверхностный и подземный), поч-венно-растительный покров и хозяйственную деятельность человека. Как российские, так и зарубежные исследователи [3-7 и др.] неоднократно указывают на перспективность изучения карста с позиций системно-структурного подхода, рассматривающего совокупность "... элементов, находящихся в отношениях и связях между собой и образующих единую целостность, единство" [8, с. 329]. Поэтому представляется весьма своевременным и актуальным рассмотреть свойства, иерархию и организованность карстовых геосистем, чему и посвящено данное исследование.
Развитие представлений о понятии "карстовая геосистема"
Впервые определение понятию "карстовая система" (син. - геосистема карстовая) дал в 1962 г. А. Кавайе. Под карстовой системой понимается: "Многоэтажная система карстовых полостей, находящихся в пределах разных гидродинамических зон: поверхностные формы, вертикальные колодцы и шахты, частично обводненные галереи, галереи, находящиеся ниже уровня местных рек и затопленные водой" [9, с. 165].
В 70-е гг. прошлого века среди карстологов к понятию карстовой системы укоренились два подхода. С одной стороны - это карстовая сеть [10], а с другой - карстовый водоносный горизонт [11]. Но уже в 1980-90-х гг. сформировался совершенно новый взгляд на определение карстовой геосистемы. Так, согласно С. Фабиан, карстовая система включает ". взаимодействующие подсистемы: тектонографическую,
Рис. 1. Распространение карста на Земле [1]
Типы карста: 1 - карбонатный, 2 - гипсово-ангидритный, 3 - соляной, 4 - тропический брадикарст в железистых кварцитах
циркуляцию воды, химических реакций, карстового рельефа и морфологии пещер. С.к. (система карстовая) отвечает общим признакам общности, трансформации и саморегуляции" [9, с. 165]. Это определение дополняет Дж. Бауэр, подчеркнувший, что "Карстовая система представляет собой одновременное морфологическое и динамическое проявление карста" [12, с. 9].
Более широкое представление о карстовой системе дает концепция В. Андрейчука и П. Стефанова, предложенная в 2006 г., согласно которой карстовые процессы определенным образом "организуют среду своего развития, образуя территориально единые и функционально целостные образования - карстовые геосистемы (КГС). В карстовых геосистемах существует пространственная, функциональная, динамическая и генетическая соподчиненность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов" [13, с. 6].
Развивая этот подход, предлагается следующее определение карстовых геосистем. Карстовая геосистема - это единое функционально и территориально целостное природное образование со специфической структурой, в котором существует пространственная, функциональная, динамическая и генетическая соподчиненность взаимосвязанных и взаимодействующих карстовых объектов.
Организованность карстовых геосистем
Э.А. Лихачёвой и Д.А. Тимофеевым организованность геосистем определяется как "... упорядоченность и закономерная связанность всех компонентов системы, позволяющая системе работать (определяющая работу системы) в динамически равновесном режиме, т.е. сохранять функционально единое целое и определенный порядок (режим) явлений в конкретных пространственно-временных пределах" [14, с. 17]. Именно с таких позиций в дальнейшем будут рассмотрены особенности организованности карстовых геосистем.
Отличительной особенностью карстовых геосистем является наличие двух взаимосвязанных компонентов - наземной (поверхностной) и подземной подсистем (рис. 2).
Наземную подсистему образуют широко распространенные на поверхности карстовых массивов различные карстовые образования: карры (рис. 3), каменицы, воронки, поноры, западины, провалы, суходолы, котловины, полья, останцы, арки, и т.д.
Подземную подсистему формируют подземные полости, преимущественно пещеры, гроты, каналы, коридоры, натечно-капельные отложения (сталактиты, сталагмиты, кораллиты) и т.д.
Десятки тысяч карстовых пещер уже обследованы и закартированы. По внутренним характеристикам и по взаимодействию с внешними факторами карстовые пещеры можно объединить в две группы [15] (таблица).
В настоящее время наиболее протяженной является карстовая подсистема Мамонтовой пещеры (США) длиной 563 км, а наиболее глубокой - пещерная система Крубера (Воронья) в Абхазии (макс. глубина 2158 м) [2]. Но большинство исследованных карстовых пещер имеют длину менее 1 км и глубину менее 100 м. С каждым годом растет количество вновь обнаруженных подземных полостей.
Классический пример взаимодействия наземной и подземной подсистем - образование карстовых воронок провального генезиса. Как правило, такие воронки возникают на месте обрушений сводов перекрывающей толщи подземных карстовых полостей, образовавшихся вследствие процессов растворения и выщелачивания горных пород. Г.А. Максимович детально рассматривает шесть основных стадий (от появления трещин на поверхности карстового массива над подземными пустотами до образования провала и заполнения его озером) развития карстового провала в с. Усть-Кишерть Пермской области [16]. Аналогичный пример для о-ва Мадагаскар приводит Ж.-Н. Саломон, исследуя четыре стадии развития карстового провала в процессе взаимодействия поверхностной и подземной подсистем: от периода зарождения провала до его старческой формы, характеризующейся зарастанием древесной раститель-
Классификация пещер (по [15, с. 210])
По внутренним характеристикам По взаимодействию с внешними факторами
По размерам: общей длине, глубине либо объему По измерениям протяженности по горизонтали либо по вертикали По форме в плане: ниша, зал, линейный ход, разветвление, сеть, анастомозы; многочисленные разветвления, прямолинейные комбинации По отношению к локальному либо региональному зеркалу подземных вод: вадозные, фреатические, сложные По категории отложений: пещерные спелеотемы, гипсовая (кристальная) пещера, пещера в песчанике, ледяная пещера, археологическая стоянка и т.д. По геологическим условиям: тип горной породы (известняк, гипс и т.д.), особенности складчатости, залегания пород По топографическому положению: пещеры горных районов или пещеры равнин По отношению к местоположению в рельефе: борт долины, меандр и т.д. По отношению к флювиальной системе: аллоген-ные речные пещеры, дрены холокарста и др. По роли геоморфологических и гидрологических циклов: активная пещера, эпизодическая, реликтовая пещера По климатическим условиям: влажные тропики, семиаридный, средиземноморский, умеренный, альпийский, арктический
Рис. 3. Карры плато Крас (Словения) (фото автора)
ностью и формированием на его дне песчано-глинистых отложений [17]. Для условий гидротермокарста примером подобного взаимодействия является знаменитый Провал (карстовая воронка) на юго-восточном склоне горы Машук на Кавказе: ее образование связано с обрушением сводов подземной полости, сформировавшейся в результате растворения известняков верхнего мела восходящими термальными минеральными водами.
Активный обмен веществом и энергией между поверхностной и подземной подсистемами осуществляется и через поноры, поглощающие и отводящие воду с поверхности в глубину карстового массива. Наиболее часто поноры располагаются на дне карстовых воронок. К примеру, понор в южной части каньона р. Шульган (долина р. Белая, Башкирский антиклинорий), через который поверхностные воды временного водотока - руч. Каран, в периоды половодья и летних паводков поступают непосредственно в зал Хаоса знаменитой пещеры Шульган-Таш (находящегося орографически под понором), увлажняя и разрушая палеолитическую живопись всемирно известной подземной полости (рис. 4).
В свою очередь, присутствие воронок, депрессий на поверхности предопределяет развитие процессов смыва почвы, суффозии, гравитационного перемещения материала и т. д. Посредством воздухообмена поверхностная подсистема взаимодействует с подземной через входные отверстия в пещеры и шахты, формируя микроклимат в так
называемой динамическом зоне карстовых подзе
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.