УДК 551.4.035
© 2014 г. В.В. МОЗЖЕРИН, А.Г. ШАРИФУЛЛИН
ОЦЕНКА СОВРЕМЕННОГО ДЕНУДАЦИОННОГО СНИЖЕНИЯ ГОР ПО ДАННЫМ О СТОКЕ ВЗВЕШЕННЫХ НАНОСОВ РЕК (на примере Тянь-Шаня, Памиро-Алая, Кавказа и Альп)1
Горы подвергаются воздействию интенсивной механической денудации, часть продуктов которой, именуемая "местной", переотлагается в виде аллювия, делювия, пролювия и других отложений и не выносится за пределы горной области. Местная денудация приводит к общей планации рельефа, не меняя его среднюю высоту и объем материала внутри горной области. "Транзитная" часть наносов, удаляемая за пределы горной области реками (реже ледниками, селями, ветром), прямо зависит от интенсивности денудации в горной области. По ней можно судить об уменьшении объема материала, слагающего горы, и денудационном снижении их средней высоты [1].
Наиболее простой способ оценки темпов денудации базируется на данных о стоке наносов рек. В условиях глубоко расчлененного горного рельефа транзитный сток наносов рек составляет, как правило, сравнительно небольшую часть того количества материала, который сносится со склонов. Например, на Западном Кавказе для некоторых водосборов сток наносов не превышает 8-20% от общего количества рыхлого материала, перемещенного внутри бассейна [2]. Часть материала задерживается в конусах выноса горных оврагов и притоков основной реки, осыпных шлейфах, накапливается в днище речных долин - на поймах и собственно в руслах рек [3]. Вместе с тем следует отметить, что в горных областях доля выносимых реками за пределы речного водосбора наносов в общем объеме материала, участвующего в перемещении, является исключительно вариабельной, особенно по сравнению с бассейнами равнинных рек, где эта величина систематически остается невысокой.
Имеются некоторые количественные оценки долевого вклада различных экзогенных процессов в денудацию горных стран. Так, по данным наблюдений М.И. Иверо-новой на Тянь-Шанской физико-географической станции в Киргизии, селевой снос является наиболее активным процессом денудации, а его вклад в денудационное снижение земной поверхности оценивается в среднем в 0.28 мм/год. Особенно больших размеров и мощностей сели достигают в перигляциальной зоне [4]. Вклад других экзогенных процессов (ледниковый транспорт в нивальной зоне, обваливание, осыпание, солифлюкция и дефлюкция в зоне хвойных лесов) в несколько раз меньше. По данным В.А. Хрисанова [2], в суммарных темпах денудации в пределах Северной Осетии, доминируют такие процессы, как селевые потоки (0.2 мм/год), ледниковый транспорт (0.17 мм/год) и лавины (0.11 мм/год), приуроченные к нивальной и альпийской зонам, а также зоне хвойных лесов (лавины и сели). На другие экзогенные процессы, по мнению этого автора, приходится менее 10% от общих темпов денудациии. Исследования А.А. Ажигирова [5] позволили выявить, что ведущими процессами сноса в бассейне р. Бзугу являются эрозия на оголенных участках (20.7 мм/год), эрозия почв (0.7-2.1 мм/год), оползание (2.48 мм/год), химическая денудация (0.014 мм/год) и поч-венно-грунтовый крип (0.02 мм/год). По данным А.А. Клюкина и Е.А. Толстых, линейная скорость денудации в известняках Горного Крыма изменяется от 0 до 10.6 мм/ год [6]. Средняя интенсивность осыпания на Чаткальском хребте (Тянь-Шань), по В.Н. Голосову и А.В. Панину, достигает 1.5-2.0 кг/м2 х сут. [7]. Согласно исследованиям Н.В. Хмелевой и Б.Ф. Шевченко, средняя многолетняя скорость осыпания в бас-
1 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проекты № 11-05-00489 и № 11-
05-00605).
сейнах рр. Гега и Жоэквара (Западный Кавказ) составляет 0.09 м3/м2 х год [8]. Темпы смыва почв в бедлендах полупустынной зоны Южного Дагестана, по Г.А. Ларионову [9], достигают 5.3-6.8 мм/год, независимо от крутизны склона. В работе зарубежных авторов Г. Говерса и Дж. Пузена [10] показано, что за счет проявления тропинчатой эрозии на щебнистых склонах в горах Средиземноморского побережья Турции происходит среднегодовое смещение материала на 0.21-2.60 м, а в работе О. Корупа и других исследователей [11] оползни в хвойных лесах Ландвассерской долины приводят к общему снижению территории на 1 м за 8450 лет (среднегодовой снос составляет 0.12 мм/год). По результатам исследований Н. Матцуоки [12], проведенных в перигля-циальной зоне Швейцарских Альп, величина поверхностных скоростей солифлюкции составила 1.3-3.4 см/год.
Таким образом, за денудационное снижение горных стран ответственны различные экзогенные процессы, интенсивность и геоморфологический эффект которых меняются в очень широких пределах. Продукты денудации частично поступают в речные системы и в последующем в форме транзитного стока наносов рек могут быть вынесены за пределы горных областей. В предлагаемой работе сделана попытка пространственной оценки темпов современной денудации в пределах Кавказа, Тянь-Шаня, Памиро-Алая и Альп на основе анализа данных наблюдений за стоком взвешенных наносов рек.
Кавказ, Альпы, Тянь-Шань и Памиро-Алай принадлежат к Европейско-Азиат-скому (Альпийско-Гималайскому) горному поясу, пересекающему с запада на восток всю Евразию. Верхние высотные ярусы гор Кавказа, Альп, Тянь-Шаня и Памиро-Алая занимает молодой рельеф альпийского типа, сформировавшийся при участии гляци-ально-нивальных процессов в позднечетвертичную и современную эпохи. Характерная особенность рельефа Памиро-Алая и Тянь-Шаня - ярусность основных типов рельефа и широкое развитие поверхностей выравнивания. Большие высоты хребтов этих горных стран, сложность и расчлененность рельефа обусловливают значительные контрасты в температурах и степени увлажнения. В горных странах выделяются климатические высотные зоны - от знойных пустынь у подножий гор (Тянь-Шань, Па-миро-Алай) и субтропических лесов (Кавказ, Альпы) до холодного климата снежно-ледяной зоны (Кавказ, Тянь-Шань, Памиро-Алай и Альпы). Наибольшее количество осадков выпадает в западных частях горных систем (преимущественно на склонах западной и юго-западной экспозиции), тогда как восточные склоны и лежащие за ними долины и плато находятся в дождевой тени [13].
Оценить минимальные темпы современной денудации исследуемых горных стран без учета переотложения наносов по пути их транспортировки со склонов в русла рек и далее в днищах речных долин выше измерительного створа позволяют данные стационарных гидрологических постов горных рек. Для суши Земли А.П. Дедковым и В.И. Мозжериным [14] была составлена база данных по стоку взвешенных наносов. В нее вошли различные характеристики рек и их бассейнов: название реки, пункт и период наблюдения, площадь и средняя абс. высота водосбора, модуль водного стока и стока взвешенных наносов, принадлежность бассейна к природной зоне, состав горных пород, слагающих поверхность водосбора, степень хозяйственного освоения речного бассейна. Период наблюдения на гидрологических постах (табл. 1), использованных в настоящей работе, изменятся от 1 до 50 лет, причем посты с малым (до 5 лет) и длительным (более 31 года) периодом встречаются значительно реже постов со средним по продолжительности периодом наблюдений (за исключением Тянь-Шаня). В базе данных около 90% всех речных бассейнов горных стран (табл. 2) имеют малые и средние размеры, около 10% - предельно малые (менее 50 км2) и большие (более 50000 км2) площади. На Памиро-Алае и Тянь-Шане более 60% водосборных бассейнов (табл. 3), а на Кавказе менее 40% и в Альпах менее 10% расположены в высокогорном поясе (средняя абс. высота более 2000 м). На Кавказе и в Альпах менее
Таблица 1
Распределение гидрологических постов по продолжительности наблюдений за стоком
взвешенных наносов
Период наблюдений Памиро-Алай Тянь-Шань Альпы Кавказ Всего
кол-во % кол-во % кол-во % кол-во %
до 5 лет 7 9 23 14 7 13 24 11 61
от 6 до 10 лет 17 23 31 19 15 28 67 30 130
от 11 до 20 лет 17 23 42 26 7 13 82 36 148
от 21 до 30 лет 23 31 26 16 2 4 48 21 99
более 31 года 7 9 37 23 1 2 4 2 49
нет данных 3 4 - - 21 40 - - 24
Всего 74 100 159 100 53 100 225 100 511
Примечание. В таблицы 1-3 включены только те посты, данные по которым использованы в настоящей работе.
Таблица 2
Распределение речных бассейнов по площади
Площадь бассейна, км2 Памиро-Алай Тянь-Шань Альпы Кавказ Всего
кол-во % кол-во % кол-во % кол-во %
менее 50 2 3 1 1 6 11 7 3 16
50-2000 37 50 95 60 28 53 158 70 318
2000-50000 33 45 51 32 17 32 49 22 150
более 50000 2 3 12 8 2 4 11 5 27
Всего 74 100 159 100 53 100 225 100 511
Таблица 3
Распределение речных бассейнов по средней абсолютной высоте
Абс. высота, м Памиро-Алай Тянь-Шань Альпы Кавказ Всего
кол-во % кол-во % кол-во % кол-во %
более 2000 55 74 119 75 3 6 80 36 257
1000-2000 15 20 29 18 24 45 105 47 173
500-1000 2 3 11 7 14 26 30 13 57
менее 500 2 3 0 0 12 23 10 4 24
Всего 74 100 159 100 53 100 225 100 511
50%, а на Памиро-Алае и Тянь-Шане около 20% находятся в средневысотном поясе гор (1000-2000 м).
В качестве показателя интенсивности денудации применяется величина среднего годового слоя сноса пород с поверхности водосбора [14]. Расчет слоя годичного сноса (кс, мм/год) выполнен по формуле:
Нс = — ■ 10-3, (1)
С
где г - модуль стока взвешенных наносов (т/км2-год), С - плотность коренных пород, слагающих речные водосборы, величина которого принята равной 2.65 т/м3 [15]. Если на одной реке имеются несколько гидрологических постов (включая посты на притоках), необходимо учесть, что пункт наблюдения, расположенный ниже по течению, включает в себя и сток наносов поста, расположенного выше по течению (или
притока). В таком случае делалась поправка на площадь, объем стока и модуль стока наносов для каждого бассейна и только потом рассчитывался слой годичного сноса с той части водосбора, которая расположена между гидрологическими постами:
hc = IlI^V^ .ю-з, (2)
с T(S2- Sj)
где rj, Sj и r2, S2 - модуль стока взвешенных наносов и площадь поверхностного водосбора (км2) верхнего и нижнего поста соответственно.
Сток наносов складывается из двух составляющих - русловой, формирующейся за счет эрозии дна и берегов реки, и бассейновой, образованной действи
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.