ГЕОМОРФОЛОГИЯ
№ 2 апрель-июнь 2008
Научные сообщения
УДК 551.4.042(234.85)
© 2008 г. В.Вад. БРОНГУЛЕЕВ, М.П. ЖИДКОВ, А.Г. МАКАРЕНКО СОВРЕМЕННЫЕ ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ УРАЛА
Введение
Геоморфология различных регионов Урала описана в многочисленных трудах В.А. Варсонофьевой, Д.В. Борисевича, С.Г. Боча, И.И. Краснова, Г.В. Вахрушева, Н.В. Введенской, А.П. Рождественского, А.П. Сигова, В.П. Трифонова и многих других исследователей, уделявших значительное внимание истории развития рельефа, неотектонике, морфоструктуре и морфоскульптуре Урала. Вместе с тем, сводные работы, дающие общее представление о рельефе этой горной страны, немногочисленны. Вероятно, одна из наиболее исчерпывающих - монография [1]. На основе региональных и обобщающих описаний создано несколько схем геоморфологического районирования Урала в целом и его отдельных частей [1-3]. Предлагаемый в данной статье анализ современных геоморфологических режимов Урала, не претендуя на сколько-нибудь полное и подробное описание его геоморфологии, имеет целью показать некоторые общие, крупномасштабные закономерности строения рельефа и современных условий его развития, выявляющиеся при использовании этого относительно нового подхода.
Новейшая орогенная область Урала соответствует западной периферии герцинской складчатой области - в основном ее миогеосинклинальной зоне. Переживший после ран-нетриасового орогенеза несколько эпох выравнивания, Урал на новейшем тектоническом этапе испытал поднятие, морфологически выделившее его как линейный хребет, протянувшийся с юга на север на 2400 км. Величина поднятия сильно дифференцирована: от первых сотен метров на границе Среднего и Южного Урала до более 1000 м на Полярном Урале [4, 5]. На Геоморфологической карте СССР Уральские горы отнесены к категории омоложенных эпиплатформенных1 гор и к морфоструктурному типу структурно-денудационных сводово-глыбовых хребтов и массивов [6]. Некоторые исследователи рассматривают Урал как остаточные герцинские горы, отводя неотектонике очень скромную роль [7], другие считают их возрожденными горами [8, 9]. Вместе с тем, Урал очень неоднороден, причем не только по условиям современного рельефообразования и морфоскульптуре, но и по интенсивности "омоложения" и орографической выраженности. Геоморфологическую неоднородность Урала отмечал А.П. Рождественский [10], указывая на новейшие поперечные ундуляции, объединяющие горную страну и прилегающие древние платформы. Ю.А. Мещеряков, вслед за А.П. Рождественским, считал его сложным гетерогенным образованием, включающим как орогенические (северная и южная части Урала), так и платформенные (Средний Урал) области [11].
При геоморфологическом районировании Урала М.С. Калецкая и А.П. Сигов в качестве крупнейших его подразделений - провинций - в соответствии с меридиональ-
1 В сочетании с определением "эпиплатформенные" уместнее было бы слово "возрожденные".
ным простиранием структурно-тектонических зон выделили провинции равнин Пре-дуральского прогиба, предгорий западного склона, предгорий восточного склона и провинцию осевой зоны [1]. Субширотными границами провинции делятся на районы, в основе которых также лежат морфострук-турные выделы, но при этом они различаются и по морфоскульптурным признакам. Районы традиционно называются Заполярный, Полярный, Приполярный, Северный, Средний и Южный Урал. Близкая система районирования предложена Г.С. Ананьевым [2]. Эти особенности строения рельефа Урала отражаются и в схемах физико-географического районирования. Но в них высший ранг занимают, как правило, широтные области, внутри которых выделяются меридионально вытянутые провинции - западного и восточного склонов и центральной части Урала [12, 13].
Проведенное ранее выделение современных геоморфологических (экзогеодинами-ческих) режимов Восточно-Европейской и Западно-Сибирской платформенных равнин с помощью кластерного анализа показало, что этот подход позволяет получить комплексную геоморфологическую характеристику территории и выполнить ее районирование по типу режимов [14]. В данной работе мы попытались применить этот подход для территории Урала с целью описания его современных геоморфологических режимов - их свойств и особенностей пространственного распределения, а также с целью сравнить типологическое районирование Урала по характеру режимов с существующим геоморфологическим районированием [1] этой горной страны. Вместе с тем, было интересно проверить, как работает методика, использованная ранее лишь для равнинных территорий.
Методика
В качестве границ Урала были взяты границы неотектонической орогенной области (в пределах континента) по Карте новейшей тектоники Северной Евразии [5]. В этих границах для 380 территориальных ячеек 20' х 30' были получены оценки 16 характеристик, описывающих морфологию (абсолютные высоты и градиенты высот), неотектоническую активность (величины новейших поднятий и их градиенты), интенсивность экзогенных процессов (глубина, густота и интенсивность расчленения, заболоченность, балльные оценки карста, оползней, гляциальных и термокарстовых процессов), и некоторые ландшафтно-климатические факторы рельефообразования (лесистость, среднемноголетние осадки и сток, число дней в году с температурой выше 0°С). Использовались топографические (м-ба 1:300000), тематические карты и литературные источники [15-21 и др.]; балльные оценки рассчитывались по распространенности соответствующих форм рельефа и по данным о распространении современных ледников. Естественно, эти оценки довольно грубы, но другой возможности включить в анализ такие важные экзодинамические процессы не было. За средние абсолютные высоты принималась полусумма максимальной и минимальной отметок, причем эта величина рассчитывалась для четырех ячеек 10' х 15', а затем усреднялась.
Особенности метода к-средних кластерного анализа, с помощью которого проводилось выделение режимов, рассматривались нами ранее [22] и подробнее описаны, например, в работах [23, 24]. Напомним лишь, что использовались стандартизированные переменные, при выборе вариантов кластеризации принималось во внимание среднее
Число кластеров
Рис. 1. Среднее Б-отношение для различного числа режимов
1 - выбор начальных центров на равном расстоянии друг от друга, 2 - то же на максимальном расстоянии, 3 - в качестве начальных центров взяты первые номера ячеек в базе данных (южное окончание Урала)
Стандартизированные средние 2.0
1.5
1.0 0.5 0
-0.5 -1.0 -1.5
11.?
а о : А/. /: V 4 / : / у £
1 1 '-.о/'-ч ' V/ \ / ¿г ^ ' I / >-0 / I' N
ш «-и 1 и
5 4 1 '-г А
64°
а т о с ы
га
л га тд
8 н
а й
га ®
д. о ад е
Л Д
т
м
е т о е н д.
а р
1-4
р р а а
н и
ю ¡у
к
1-ч
ы н
га к
а и
я «
к
|-ч
и
° 0
Л
«
е
н д
о
к
с и
к м м о дт
сад Ст
60°
Рис. 2. Три геоморфологических режима Урала
А - стандартизированные переменные. 1—3 - номера режимов. Вертикальные отрезки - доверительные интервалы с уровнем значимости 95%. Б - пространственное расположение
по всем переменным значение Б-отношений, а также логичность и удобство интерпретации результата.
Из множества возможных кластерных решений были выбраны два варианта - трех и девяти кластеров; в обоих случаях начальные центры кластеров задавались на равных расстояниях друг от друга. Графики средних значений Б-от-ношения приведены на рис. 1.
56°
52°
Результаты и обсуждение
Три режима. В этом случае Урал разбивается на три практически целостные области. Это, конечно, очень грубое деление, но данный вариант - три кластера - является самым устойчивым из всех: результат не зависит от выбора начальных центров, а среднее Б-отношение максимально. На рис. 2А показаны средние значения стандартизированных переменных для каждого кластера с 95% доверительными интервалами. Хорошо видно, что лишь в немногих случаях наблюдаются перекрытия доверительных интервалов, т.е. различия кластеров выражены весьма четко по большинству переменных. На рис. 2Б показано пространственное расположение областей, занятых этими тремя геоморфологическими режимами. Первый из них занимает наиболее высокую часть северной половины Урала. Вне этой области существует единственная ячейка, принадлежащая к этому же типу: она расположена в горном узле Южного Урала, в районе г. Ямантау. Узкие полосы западных и восточных предгорий севернее 64° с. ш. относятся к другому режиму - они объединены с территорией Пай-Хоя и прилегающих участков Большеземельской тундры. Южный и Средний Урал вместе с западными и восточными склонами Северного Урала отвечают третьему режиму, занимающему самую большую площадь.
В табл. 1 приведены средние значения всех показателей для каждого из режимов. Первый режим характеризуется максимальными значениями высот, амплитуд новейших поднятий, их градиентов, показателей эрозионного расчленения, величин осадков, стока и интенсивности современных гляциальных процессов. Холодные условия создают здесь возможность для широкого развития нивальных, морозных и мерзлот-
Средние значения мороченных для трех режимов
Номера режимов
Параметры
Б
1
2
3
Высота, м
Градиент высоты, м/км НТ, м
Градиент НТ, м/км
Глубина расчленения, м
Густота расчленения, км/км2
Интенсивность расчленения
Интенсивность карстовых процессов, баллы
Интенсивность оползневых процессов, баллы
Интенсивность термокарста, баллы
Гляциальные процессы, баллы
Заболоченность, %
Лесистость, %
Число дней в году с г > 0°С
Осадки, мм/год
Сток, мм/год
2
565 3.02 588 3.44 545 0.93 513 0.4 0.0 0.1 1.6 2 38 134 884 765
123 0.85 114 1.3 0.4 0.0 0.0 4 67 190 670 265
399 1.70 436
1.80
133 1.48 197 2.66 37 1.33 48 0.3 0.6 2.3 0.0 6 11 123 614 435
195 39 179 38 605 43 381
17
18 1605
34 9 102 669 61 299
Б - отношение межгрупповой дисперсии (между режимами) к внутригрупповой; показывает степень "разделенности" режимов по данной переменной.
но-солифлюкционных процессов. Это режим интенсивного эрозионного расчленения и ледниковой обработки в условиях новейших поднятий, холодного климата и значительного увлажнения. Ему соответствует рельеф, имеющий в
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.