Сравнительный анализ палеоклиматических условий Прибайкалья и Камчатки на основе моделей оледенения последнего ледникового максимума
Э.Ю. Осипов1, О.С. Савоскул2
Лимнологический институт СО РАН, Иркутск; 2Институт географии РАН, Москва
Рассматриваются модели оледенения во время последнего ледникового максимума на Баргузинском (Прибайкалье) и Срединном (Камчатка) хребтах.
Введение
Цель настоящей работы заключается в количественной оценке изменений палеотемператур и осадков в Прибайкалье и на Камчатке для ключевого временного среза позднего плейстоцена (18 тыс. л.н.) по данным о колебаниях ледников. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи: геоморфологическое картирование форм ледникового рельефа; определение возраста ледниковых отложений; моделирование палеоледников в трехмерном пространстве с помощью ГИС-технологий компьютерной обработки данных; количественные оценки основных параметров оледенения, таких как площадь ледников и высота их границы питания, а также диапазона возможных изменений режима осадков и температур на основе применения моделей, связывающих изменения упомянутых параметров с характеристиками оледенения.
Районы исследования и фактический материал
В Прибайкалье исследования были проведены на северо-западном участке Баргузинского хребта, в долинах у выходов во впадину крупных трогов — Нижней Акули, Акуликана, Токшаков, Биракана, Фролихи, Аяи, Бираи, Ширильды, Томпуды и Шег-нанды, а на Камчатке — на четырех ключевых участках в Срединном хребте — в бассейнах рек Андриа-новки и Евсейчихи, относящихся к водосбору р. Камчатки (макросклон восточной экспозиции), рек Филиппа и Капитанской, впадающих в р. Облукови-на (бассейн Охотского моря) (макросклон западной экспозиции).
Фактический материал представлен результатами подробной гляциогеоморфологической съемки и анализа относительного возраста отложений с помощью метода геоморфологической корреляции, те-фрохронологическими данными, а также опубликованными абсолютными определениями возраста отложений и результатами палинологических анализов. Генетическая диагностика и картирование были выполнены по данным полевых маршрутов и дешифрирования материалов аэрофотосъемки. В качестве топографической основы использованы карты масштаба 1:100000. Фактический материал по моделированию прошлых ледников на Баргузинском хребте опубликован ранее [15], а материалы по бассейнам Срединного хребта Камчатки ранее не публиковались.
Методы
Для гляциогеоморфологичского картирования было выполнено дешифрирование материалов аэрофотосъемки с целью распознать разнообразные формы ледникового комплекса рельефа и зафиксировать их положение на топографических картах масштаба 1:100000. Среди таких форм выделены экзарацион-ные (кары, карлинги, скалистые водораздельные гребни, троговые долины), ледниково-аккумулятив-ные (конечные и боковые морены) и формы водно-ледниковой аккумуляции (зандровые равнины).
Для определения возраста изучаемых отложений использованы опубликованные данные предыдущих исследователей. Поскольку абсолютный возраст большинства максимальных морен побережья Байкала и Срединного хребта Камчатки в районах исследований пока не известен из-за недостатка надежных датировок, для каждого исследованного района использован метод относительного датирования и стратиграфических корреляций. Выводы о возрасте изученных форм рельефа сделаны на основе комплекса геоморфологических характеристик конечно-моренных комплексов, позволяющих проводить возрастные корреляции. Для Камчатки, помимо этого, привлекались результаты изучения почв, развитых на ледниковых отложениях и тефрохронологического анализа.
При ГИС-моделировании прошлых ледников в качестве основы использованы топографические карты масштаба 1:100000. Для каждого ледника получена система маркеров — точек с тремя координатами (широта, долгота, высота), фиксирующих границы ледника в интересующий нас промежуток времени. Площадь и конфигурация прошлых ледников оценивались в верхней части ледникового бассейна по плановым очертаниям линий тримлайнов, а в нижней части — по положению конечно-моренных комплексов. За ложе ледника была принята поверхность днища и бортов каров, ледниковых цирков и трогов. При этом вводили поправку на исключение мощных прис-клоновых шлейфов обломочного материала обвально-осыпного происхождения. Для оценки толщины ледников привлекались данные о превышении береговых морен и маргинальных каналов над днищем долин, поверхность ледника принималась выпуклой в области абляции и вогнутой в области аккумуляции.
Высота границы питания (БЬЛ) была рассчитана в ходе ГИС-анализа цифровых моделей (гридов) реконструированных ледников в программе Агс1п£э.
Положение ELA оценено двумя методами: по гипсометрическим данным [24] и с помощью ледникового коэффициента [7, 23]. Гипсометрический метод основан на предположении, что превышение границы питания над концом ледника по отношению ко всему высотному диапазону, который он занимает, составляет примерно одинаковую величину у ледников, находящихся в сходных климатических условиях. Метод ледникового коэффициента основан на расчленении ледника на области питания и абляции [23].
Для количественной оценки палеоклиматичес-ких условий, при которых существование прошлых ледников в тот или иной промежуток времени было возможно, использована модель, позволяющая связывать изменения ELA, палеотемператур и палео-осадков в одну систему [6]. При моделировании в качестве двух известных параметров задавались изменения ELA за последние 18 тыс. лет и режима увлажненности региона, полученные по опубликованным данным палинологических исследований.
Определение возраста отложений
Прибайкалье. Верхний возрастной предел времени образования морен, выходящих на побережье Байкала или находящихся ниже его уровня, определяется следующим образом. В отложения максимальных конечных морен, находящихся на урезе Байкала (Томпуда, Ширильды, Аяя, Фролиха), с дистальной стороны врезаны две реперных низких байкальских террасы. Наиболее высокая, II терраса высотой около 8 м отчетливо прослеживается на многих участках побережья. Время ее формирования определяется как позднеледниковье — начало голоцена. Верхняя возрастная граница террасы ограничена возрастом (по 14С) перекрывающих ее поверхность незакрепленных эоловых песков в 10—13 тыс. лет [12, 16, 19]. Время формирования абразионной площадки террасы предположительно относится к 13—15 тыс. л.н. Подобные соотношения II байкальской террасы с моренами характерны и для южного побережья озера, в частности, для расположенной в районе устья р. Выдриной конечной морены, возраст которой по результатам космогенного изотопного датирования [21] немного старше 13—15 тыс. лет, что и следует считать верхним возрастным пределом формирования максимальных морен.
Нижний возрастной предел формирования байкальских морен четко ограничен серией радиоуглеродных дат в пределах 34—39 тыс. л.н. [13, 19], полученных для образцов органики, отобранных из тел кичерской и томпудинской конечных морен. С. Бак и М. Стрекер [19] на этом основании определяют время ледникового максимума на побережье Байкала в 40—35 тыс. л.н. Однако, поскольку эти даты относятся к теплому эпизоду глобального климата плейстоцена (МИС-3), соответствующему каргинскому межледниковью Западной Сибири [1], а период около 43—33 тыс. л.н. соответствует оптимуму каргин-ского времени — малохетскому потеплению [9], ког-
да оледенение не могло увеличиваться, они не определяют возраст конечных морен, и, следовательно, время маркируемого ледникового максимума. Как показывает строение разрезов морен, датируемый органический материал образовался не in situ, а был захвачен ледником из более древних отложений и переотложен в процессе формирования морены [15]. Таким образом, приведенные 14С -даты [13, 19] позволяют с уверенностью утверждать, что формирование максимальных морен байкальского побережья происходило в рамках МИС-2 (24—10 тыс. л.н.), а не в предшествующую стадию глобального похолодания МИС-4 (73—59 тыс. л.н.), о чем также свидетельствует морфологическая «свежесть» рельефа. Поскольку максимум наступания ледников в МИС-2 в большинстве регионов мира имел место около 18—22 тыс. л.н., можно предположить, что максимум наступания реконструируемых ледников (последний ледниковый максимум Прибайкалья) ближе к верхнему возрастному пределу времени формирования их морен.
Камчатка. Изученные участки расположены в основной части Срединного хребта примерно на широте Мильково. Андриановский и Евсейчиховский массивы находятся в устье р. Андриановки, относящейся к бассейну р. Камчатки, которая служит водосборным бассейном восточного макросклона Срединного хребта. Капитанско-филипповский массив расположен в бассейне р. Облуковины немного севернее бассейна Андриановки на западном макросклоне Срединного хребта. Бассейны непосредственно граничат друг с другом, водораздел проходит с юга на север по гребню правого борта р. Золотой и от верхней точки этого гребня высотой 1965 м почти под прямым углом поворачивает на восток. Основным процессом, сформировавшим современный облик рельефа обоих бассейнов, был ледниковый морфогенез, предположительно последней фазы позд-неплейстоценового оледенения. В верхних частях бассейнов, представленных ветвящейся системой притоков основных рек, развит типичный леднико-во-эрозионный рельеф, к наиболее характерным формам которого относятся узкие острые гребни водораздельных хребтов и отрогов, карлинги — пира-мидообразные вершины, ледниковые кары, цирки и ниши, служившие в эпоху развития оледенения ледо-емами, и прекрасно выраженные троговые долины (классический пример — узкая и прямая долина р. Золотой) с высокими устьевыми ступенями висячих долин притоков. Наиболее высокие точки гребней в большинстве своем достигают 1400—1500 м, и только единичные горные пики поднимаются выше 1800—1900 м. В нижнем течении практически всех крупных притоков р. Андриановки (Правая, Средняя, Левая Андриановка, Стратиковская и др.) на днищах долин отчетливо прослеживаются формы аккумулятивного ледникового релье
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.