научная статья по теме ФОРМИРОВАНИЕ ВЫСОКОГОРНЫХ ОЗЕР КАК СЛЕДСТВИЕ ДЕГРАДАЦИИ СОВРЕМЕННОГО ОЛЕДЕНЕНИЯ ТЯНЬ-ШАНЯ Геофизика

Текст научной статьи на тему «ФОРМИРОВАНИЕ ВЫСОКОГОРНЫХ ОЗЕР КАК СЛЕДСТВИЕ ДЕГРАДАЦИИ СОВРЕМЕННОГО ОЛЕДЕНЕНИЯ ТЯНЬ-ШАНЯ»

Формирование высокогорных озер как следствие деградации современного

оледенения Тянь-Шаня

Р.А. Усубалиев1, С.А. Ерохин2

Центрально-Азиатский институт прикладных исследований Земли; Государственное агентство по геологии и минеральным ресурсам при правительстве Киргизской Республики, Бишкек

Рассмотрены особенности формирования и развития ледниковых озер Тянь-Шаня в условиях современного потепления климата, дана типизация ледниковых озер с учетом их прорывоопасности.

Глобальное потепление, как известно, проявляется в том числе и в устойчивом сокращении современного оледенения в горах Центральной Азии. Отступание ледников и их распад приводят к увеличению числа высокогорных озер, но при этом уменьшается их средняя площадь. У концов большинства ледников расширяются моренно-ледниковые комплексы и появляются приледниковые озера. При этом «озерный пояс» постепенно смещается вверх, вслед за отступающими ледниками. В горах Тянь-Шаня так называемые «озерные пояса» располагаются на высотах от 3000 до 4000 м (84,3%) [3].

Существование большинства современных высокогорных озер связано с оледенением, обусловлено климатом и рельефообразующей деятельностью ледников и многолетней мерзлоты. Гляциальные озера очень динамичны, но в разных горных районах эта динамика приобретает специфические черты.

В горах Киргизии в настоящее время насчитывается более полутора тысяч больших и малых озер с площадью зеркала воды не менее 0,01 км2. При этом здесь представлены все типы горных озер Центральной Азии [4, 5]. Поскольку обследование высокогорных озер в Киргизии проводится прежде всего с целью оценки их прорывоопасности, при типизации гляциальных озер принимались во внимание генезис, особенности строения и состав ванны озера и его плотины.

Ледниковые и моренно-ледниковые озера связаны с современным оледенением. Они находятся на поверхности или внутри ледников, но чаще образование озера начинается у конца ледника, на моренно-ледниковых комплексах и продолжается еще длительное время после его отступания. Как правило, на развитие озерной ванны гляциального генезиса влияют два фактора: термокарстовая активность талых вод; состав и строение моренно-ледниковых образований, слагающих ее днище и борта. Первый фактор зависит от причин регионального характера: климата района, экспозиции долины, в которой расположено озеро. Второй фактор локальный — это литолого-структурные особенности каждого моренно-ледникового комплекса.

Ледниковые озера. Ванны ледниковых озер формируются на поверхности современных ледников или внутри них. В соответствии с местом формирования озера подразделяются на наледниковые, внутрилед-никовые и подпруженные.

Наледниковые озера образуются на поверхности ледников в процессе ее локального протаивания. На поверхности ледника нет условий для накопления больших объемов воды. Она начинает аккумулироваться в неглубоких (0,5—1 м) понижениях ледника и накапливается до тех пор, пока не сформируется подземный или поверхностный канал стока, обычно в течение нескольких лет.

Внутриледниковые озера возникают в закрытых или полузакрытых внутриледниковых емкостях. Водопроводящая система ледников состоит из тоннелей различной конфигурации и размеров, которые пронизывают ледник на разных уровнях. Каналы-тоннели, соединяясь друг с другом, образуют сложную систему, подверженную постоянным изменениям. Однако условия для накопления внутриледниковых вод складываются далеко не на каждом леднике, а лишь на тех, которые имеют сложную разветвленную систему трещин.

Рис. 1. Эволюция озера у ледника Петрова (Центральный Тянь-Шань)

Fig. 1. Evolution of glacial lake near Petrov Glacier (Central Tien Shan)

Рис. 2. Ледник Петрова впадает в одноименное озеро уступом высотой 15—25 м над водой (июль 2006 г.). Фото А.С. Ерохина Fig. 2. Petrov Glacier slips down to the lake with bench of 15—25 m above the water level (July, 2006). Photo by A.S. Yerokhin

Подпруженные ледниковые озера образуются в результате подпруживания телом ледника потока талых вод. Они выделяются своими большими размерами и повышенной степенью прорывоопасности.

В рассматриваемом районе к типичным под-пруженным озерам можно отнести два озера: оз. Мерцбахера на Центральном Тянь-Шане и оз. Бузулгансу (Шамси) на южном склоне Киргизского хребта. Для оз. Мерцбахера подпруживаю-щее действие оказывает ледник главной долины Южный Иныльчек, а для оз. Бузулгансу — прискло-новый ледник, спускающийся на днище главной долины и подпруживающий ее самую верхнюю часть, где и сформировалась озерная ванна. Сток из этих озер проходит по внутриледниковым каналам.

В свою очередь динамика каналов зависит от давления озерных вод. Если оно превышает предельное значение, каналы раскрываются, и происходит сброс озерной воды. Большую роль при этом играет всплытие плотины озера под давлением воды, что подтверждают данные геодезических измерений высоты поверхности плотины до и после его опорожнения. Так, в период заполнения оз. Мерцбахера, с 4 июля по 6 августа 1985 г. край плотины поднялся на 18,06 м, а поверхность ледника, находящегося в 200 м от края плотины, — на 8,25 м [2].

Увеличение объемов воды в таких озерах очень опасно, поскольку это обычно заканчивается прорывом. Озеро Мерцбахера прорывается практически каждый год, а в отдельные годы даже дважды [1]. К прорывоопасным относится и оз. Бузулгансу, однако оно прорывается не так часто, как оз. Мерцбахера.

Моренно-ледниковые озера. Ванны таких озер образуются на поверхности моренно-ледниковых комплексов. Морены современных ледников Тянь-Шаня очень разнообразны по своим формам, строению и составу. Наиболее благоприятные условия для формирования озерных ванн складываются на

таких комплексах, где имеются замкнутые или полузамкнутые депрессии, окаймленные дугой конечных морен (фронтальной и боковой). Здесь формируются озера подтипа внутриморенных депрессий. В нижних, сильно заморененных частях ледника и реже на конечно-моренных валах с ледяным ядром образуются озера второго подтипа — термокарстовых воронок.

Ванны озер внутриморенных депрессий образуются обычно в центральной части депрессии. При отступании ледника его краевые части бронируются вытаивающим обломочным материалом сильнее, чем срединная часть, которая протаивает значительно глубже. Талые воды начинают скапливаться в одном или нескольких озерах.

Развитие озерной ванны моренно-ледникового комплекса проходит в несколько этапов. На первом этапе, озерная ванна активно развивается у отмирающего конца языка ледника, расширяется и углубляется под действием прямой солнечной радиации, температуры воздуха и талой воды, иногда нагретой до 7—10°С. Происходит протаивание мореносодержащего и чистого погребенного льда, еще сохранившегося на бортах и днище внутриморенной депрессии. Иногда характерны глубоко выдающиеся в борта озера заливы на месте термокарстовых воронок, заполненных водой, что свидетельствует об активном развитии озерной ванны. Однако по мере углубления в тело моренно-ледникового комплекса чистого льда становится все меньше, увеличивается количество прослоев мореносодержащего льда. Протаиванию последнего препятствует большое количество обломочного материала, из которого формируется термоизоляционный слой. Далее процессы таяния моренно-ледникового комплекса не прекращаются, но их характер меняется — роль температуры талых вод более весома, чем действие солнечной радиации. На первом этапе сток озерных вод значительно затруднен.

На втором этапе происходит раскрытие поверхностных и подземных каналов стока. Для озер с подземным стоком характерно повторное наполнение озерных ванн при временной закупорке подземных каналов стока. Наконец, на третьем этапе перестройки моренно-ледникового комплекса погребенные льды почти полностью тают, система стока перестраивается, контуры озер изменяются и, возможно, сокращаются. В зависимости от соотношения притока талых вод во внутриморенную депрессию и их оттока размер озерной ванны может колебаться, а иногда озера постепенно исчезают, и остаются сухие озерные ванны.

Особенности развития озер и их пространственное расположение по отношению к отступающему леднику позволяет выделить три подвида озерных ванн для озер внутриморенных депрессий:

1) ванны озер, сформированные непосредственно у языков ледников, которые нередко обрываются к воде уступом. Это наиболее молодые и интенсивно развивающиеся озера. Борта и днища их ванн выпол-

Материалы гляциологических исследований, вып.103

нены в основном мореносодержащим и чистым погребенным льдом и увеличиваются во всех направлениях, но большей частью все же в сторону отступающего ледника (рис. 1 и 2);

2) ванны озер с отступившим ледником. Между озером и ледником обнажается днище внутриморен-ной депрессии. Такие озера уже миновали активный этап своего развития и сейчас находятся в спокойном режиме. Борта и днище их ванн выполнены в основном льдосодержащей мореной, протаивание которой затруднено из-за быстрого формирования термоизоляционного предохраняющего слоя;

3) ванны озер, эпизодически заполняемые водой. Естественно, они встречаются среди других типов ледниковых озер. Но более всего такие ванны, уже пережившие активный этап своего развития, характерны именно для замкнутых внутриморенных депрессий с подземным стоком. Они располагаются в большинстве случаев на некотором удалении от отступающего ледника и относятся к самым проры-воопасным разновидностям озерных ванн. При определенных условиях они могут быстро наполняться водой и быстро ее сбрасывать в зависимости от пропускной способности подземных каналов стока. При закупорке последних в таких ваннах может скапливаться до нескольких тысяч и даже нескольких сотен тысяч кубометров талых вод. Исследование механизма закупорки каналов стока и его прогнозирование представляют большую сложность.

Озера термокарстовых воронок образуются в основном на поверхности забронированных мощным моренным чехлом нижних частях ледников и на боковых и фронтальных моренных валах. Их количество на больших моренно-ледниковых комплексах может достигать нескольких десятков (рис. 3). Термок

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.

Показать целиком