УДК 551.435^550.349(235.223)
© 2009 г. П.С. ЛАПИН
СОВРЕМЕННЫЙ МОРФОГЕНЕЗ ЗАПАДНОГО САЯНА И СЕЙСМИЧНОСТЬ
Введение
Анализ взаимодействия рельефообразующих процессов - одна из наиболее интересных областей геоморфологии [1-3]. В 1978 г. Н.А. Флоренсов опубликовал свое учение о литодинамических потоках, превратившееся в один из ведущих теоретико-методических инструментов геоморфологического анализа и синтеза [4]. Теоретические работы и ряд других исследований расширили возможности применения в геоморфологии морфологических и морфометрических методов [5, 6].
В работе в рамках формулы "рельеф (его морфология) - процессы - факторы ре-льефообразования" и модели В. Пенка "форма - процесс - структура - скорость поднятия" осуществлено исследование геоморфологических процессов Западного Саяна [2], и выделены участки с преобладанием флювиальных или доминированием склоновых процессов [7].
Основной целью данной работы было проведение морфогенетического районирования территории и сопоставление полученных результатов с эпицентрами крупных землетрясений (энергетический класс больше девяти). Для исследования была разработана единая классификация геоморфологических процессов по соотношению элементов основной морфологической триады (водораздел - склон - днище долины) и показателю общего эрозионно-денудационного расчленения рельефа, учитывающему изменения каждого из трех морфологических элементов.
Основные положения методики
Данная методика была опубликована ранее [7], для ее создания привлекались методы дискретной математики и элементы теории графов. Целью классификации явилось выявление участков с близким соотношением общего показателя эрозионно-де-нудационного расчленения и элементов основной морфологической триады. Напомним, что классификация как форма систематизации объекта исследования предусматривает выделение: а) множества установленных групп подобных объектов, б) оснований, по которым объекты объединяются в группы, в) принципа, согласно которому все группы организуются в единую систему.
Формализованное описание эрозионного расчленения земной поверхности и элементов основной морфологической триады (водораздел, склон и днище долины) опирается на задание совокупности морфологических типов (морфотипов). В нашем случае морфотип - это комплексная характеристика представительного участка исследуемой территории, учитывающая густоту, глубину эрозионного расчленения и максимальные углы наклона склонов в их отношении к типичным для данной территории показателям.
Представительный участок - площадь, в пределах которой выделяются три элемента основной морфологической триады и определяются показатели густоты и глубины эрозионного расчленения и максимальный угол наклона. Исследуемая территория разбивается на серию представительных участков (квадратов) с морфологическими элементами, которые характеризуются набором этих морфометрических показателей.
Выделение реальных иерархических структур происходит с привлечением дополнительного свойства, изменения элементов которого фиксируют переход с одного уровня иерархии на другой. В работе в виде дополнительного условия выбрано одно из основных свойств земной поверхности - его эрозионное расчленение. На количествен-
ной основе свойство анализируется с привлечением показателя общего эрозионно-денудационного расчленения. Традиционно его вычисление осуществляется как произведение значений показателей густоты и глубины эрозионного расчленения [8]. Вводится комплексный показатель, характеризующий синхронные изменения элементов основной морфологической триады и показателя общего эрозионно-денудацион-ного расчленения, что упрощает выделение ключевых признаков и осуществление классификации.
Таким образом, комплексная характеристика в пределах представительного участка отражает: 1) наличие элементов основной морфологической триады, которые оцениваются введением трех морфометрических показателей, 2) общий показатель эрозионно-денудационного расчленения, 3) современные геологические процессы, соответствующие определенному соотношению элементов основной морфологической триады, 4) географические свойства, связанные с общими морфогенетическими особенностями развития территории. Вся многогранная информация является основанием классификации.
Ключевым признаком классификации выступает набор морфометрических показателей. Формирование реальных иерархических структур потребовало применения достаточно обоснованного способа получения градаций. В настоящее время более достоверную информацию можно получить только для соотношения между углом наклона склона и процессом. Эти соотношения изучались многими исследователями (в т.ч. Г.С. Ананьевым [9] по Северо-Востоку России) и использовались при анализе территории Западного Саяна. Наши исследования показали, что незначительный объем информации об этом соотношении и почти полное отсутствие ее для других соотношений потребовали применение кластерного анализа, призванного разделить заданное множество объектов на однородные группы.
Для анализа выбранных значений показателей разработана процедура трехзначного кодирования по типичности [7], которую рационально применять в тех случаях, когда фактический материал дает картину, напоминающую унимодальное распределение. Диапазон значений показателя делился на три градации: значения меньше типичного, типичные значения и больше типичных. Первые кодировались нулем, вторые -единицей и третьи - двойкой. Таким образом, теоретически каждый представительный участок может характеризоваться одной из двадцати семи возможных комбинаций этих чисел. Например, у представительного участка 110 значения густоты (первая цифра) и глубины (вторая цифра) эрозионного расчленения являются типичными, а угол наклона (третья цифра) меньше типичного. Эти градации также задаются для оценки изменений комплексного показателя.
Выделение типичной составляющей направлено на реализацию функционального подхода и опирается на выделение гомеостатического равновесия, характеризующего максимальное ограничение воздействий внешней и внутренней среды и сохранение в системе относительного постоянства структуры и функции. Типичная составляющая отражает равновесие морфологической структуры и процесса.
Третьей составной частью классификации является тот общий принцип, который составляет основу классификационной системы в целом. Этот принцип определяет как общность свойств у отдельных объектов, так и характер отношений между разными группами. В нашем случае в основание классификации положены несколько устойчиво сосуществующих или коррелированных свойств.
В историческом аспекте изменения элементов на представительном участке носят закономерный характер. Например, альпинотипная форма рельефа в своем развитии стремится к выравниванию, которое, как правило, реализуется за значительно больший временной интервал по сравнению с проявлением современных геологических процессов и тогда, не достигая конечной стадии развития, фиксируется в представительном участке определенным набором морфологических элементов и показателем общего эрозионно-денудационного расчленения. В данном случае принцип родства позволяет задать последовательность переходов от одного представительного участка к другому.
Морфотипы и их геологическая интерпретация
Процессы Морфо-тип Развитие рельефа
Нисходящее Восходящее
аккумуляция вуалирует тектонические движения аккумуляция почти отсутствует
Активные тектонические движения, опережающие речную эрозию 122 212 022 112 012 Останцы Мелкоблочный рельеф Столовый рельеф молодой Активизирующийся рельеф (подновленный) Столовый рельеф активизированный Гольцы, скальные выходы Гольцы, скальные выходы Крупноблочный рельеф Расчлененный, крупноблочный рельеф Активизированный крупноблочный рельеф
Замедленные тектонические движения и усиление речной эрозии 211 201 210 Сопочный, сильно расчлененный рельеф То же, с узкими молодыми долинами То же, с широкими старыми долинами Скальный, сильно расчлененный рельеф То же, молодой с узкими долинами То же, старый с широкими долинами
Тектоническое "затишье" 011 Старый столовый рельеф Молодой крупноблочный рельеф
с развитием речной эрозии 111 Старый активизированный ре- Расчлененный молодой рельеф
и аккумуляции льеф
101 Сглаженный активизированный Зарождающийся рельеф с про-
рельеф моинами
110 Расчлененный рельеф с широки- Активизированный рельеф с ши-
ми долинами рокими долинами
100 Старый выровненный рельеф Молодое поднятие
Числовые характеристики морфотипа фиксируют определенное состояние рельефа на той или иной стадии его развития. В таблице 1 приведены часто встречающиеся морфотипы и их геологическая интерпретация. Так, морфотип 200 характеризует выровненную водораздельную поверхность с минимальными углами наклона склона и максимально развитой гидросетью, а также определенную характеристику общего эрозионно-денудационного расчленения. Напротив, морфотип 022 характеризует аль-пинотипные формы рельефа, поскольку максимальным как углам наклона склона, так и величине вреза гидросети соответствует минимальные значения временных и постоянных водотоков, а также определенная характеристика общего эрозионно-де-нудационного расчленения. Понятно, что в процессе развития один морфотип сменяется другим, при этом смена не может быть произвольной. На наш взгляд, морфотипы, отражающие последовательный генетический ряд, обязательно будут находиться в отношении сравнительной расчлененности. Привлечение методов теории графов позволяет осуществить иерархическую классификацию, которая отражает последовательные изменения в соотношении комплексного показателя, а ребра характеризуют связи между морфотипами. Двадцать семь теоретически возможных морфотипов объединяются в семь групп: 1 - 022; 2 - 021, 012, 122; 3 - 020, 011, 002, 121, 112, 222; 4 -010, 001, 111, 120, 102, 221, 212; 5 - 000, 110, 101, 211, 220, 202; 6 - 100, 210, 201; 7 - 200. Переходы между группами происходят за счет смены одного из трех элементов комплексной характеристики.
Для определения морфогенетических особенностей развития современного рельефа земной по
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.