Общетеоретические статьи
На основании данных инвентаризации водных объектов на территории Северной Евразии в границах бывшего СССР, выполненных Гидрометеослужбой СССР в 1960-66 гг., проведен анализ фрактальных размерностей речных сетей более чем 200 бассейнов крупных рек. Речные сети фрактальны в рамках широкого определения фрактала, когда «фракталом называется структура, состоящая из частей, которые в каком-то смысле подобны целому». Полного самоподобия у речных сетей нет – фрактальная размерность меняется с изменением величины измерителя и принятой длины рек. Поэтому фрактальная размерность рассчитана для диапазона длины измерителя 1-10 км. На территории бывшего СССР фрактальная размерность речных сетей изменяется в диапазоне 1,1-1,7, что соответствует суммарной длине рек длиной 1-10 км 20-80% общей длины речной сети. Таким образом, все исследованные речные сети соответствуют положениям фрактального подхода, согласно которому их фрактальная размерность должна быть больше эвклидовой размерности линии (единица) и меньше эвклидовой размерности плоскости (два). Имеется тенденция к увеличению фрактальной размерности с высотой речного бассейна и с увлажненностью территории. Фрактальная размерность тесно связана с густотой речной сети. Фрактальная размерность как показатель распределения рек по длинам в речной сети имеет определенные преимущества по сравнению с другими морфометрическими показателями, которые используются при описании речных сетей. Фрактальный подход существенно увеличивает возможности количественного описания речных и эрозионно-русловых сетей.
Годовые темпы денудации были рассчитаны с использованием данных о взвешенных наносах в речном стоке. Эти показатели сильно различаются: от менее 0,005 до более 1,75 мм / год на Кавказе, Памиро-Алае и в Альпах; от 0,002 до 0,4 мм / год в горах Тянь-Шаня. Наиболее значимыми факторами денудационного среза гор являются топография, климат и состав слагающих пород. Максимальные темпы денудации (более 1 мм / год) происходят в самых высоких и влажных участках гор (Западные Альпы, Западный Кавказ и т. д.). Минимальные значения годового денудационного среза (менее 0,1 мм / год) отмечаются в нижних частях склонов гор с небольшим количеством осадков и с устойчивыми к денудации породами (восточные склоны Малого Кавказа, внутренние части Тянь-Шаня и т. д.). Растительность и деятельность человека могут и усиливать, и подавлять ход экзогенных процессов и, следовательно, скорость денудации. Во всех перечисленных горах тектоническое поднятие преобладает над денудацией.
Изотопный возраст вулканических пробок и лавовых потоков, бронирующих современные формы рельефа и фиксирующие склоны долины, доказал, что эти формы не были значительно изменены с триасового времени. Эти факты смещают границы между так называемыми геоморфологическими и догеоморфологическими этапами формирования рельефа в Восточном Забайкалье с мел-палеогенового времени к более ранним эпохам. Однако в этом регионе присутствует больше количество педиментов, которые свидетельствуют о срезе земной поверхности, не оставляя возможности сохранения даже верхнеюрских форм рельефа. Автор считает это расхождение геоморфологическим парадоксом формирования рельефа Восточного Забайкалья.
Особенности морфолитогенеза береговой зоны крупных водохранилищ отличны друг от друга в волновой, флювиальной и переходной зоне. При этом условия флювиального морфогенеза схожи с теми, которые наблюдаются в природе в дельтах рек. Переходная зона представляет собой постепенное замещение дельтовой обстановки на обстановку мелководных водоемов. Условия волнового морфолитогенеза водохранилищ схожи с теми, которые наблюдаются в береговой зоне моря.
Методика научных исследований
Предлагается комплексный подход к определению коэффициентов доставки наносов со склонов в долину реки с использованием морфометрических методов бассейнового анализа, математического моделирования и радиоизотопных трассеров. Эффективность подхода демонстрируется на примере анализа склонов бассейна р. Локны (центральная часть европейской России) площадью 174.8 км2.
В результате морфометрического анализа карты масштаба 1:100 0000 проанализировано 1293 элементарных склона (фасетки). Средняя расчетная величина смыва с элементарной склоновой фасетки для пара составляет 46.2±31.9 т/га/год. При расчетах для типичных севооборотов величина смыва с элементарной фасетки колеблется в интервале от 17.2±13.0 до 33.3±19.1 т/га/год.
Картографирование водосборного бассейна позволило выделить наиболее эрозионноопасные склоны. Около 33% элементарных склонов бассейна характеризуются значениями эрозионного фактора рельефа (LS-фактора) более 1,5. В гипотетическом случае полной распашки территории 77% элементарных склонов имеет очень высокую и катастрофическую эрозионную опасность (свыше 20 т/га/год). Для типичных севооборотов количество таких склонов снижается до 44 %.
С помощью радиоизотопного трассера удалось выполнить независимую проверку результатов расчетов темпов смыва по модели. Показано, что сходимость результатов расчета по использованной модели и радиоцезиевого метода существенно лучше для более простого по морфологии короткого рассеивающего склона. Для более сложного длинного выпуклого склона расчетная модель дает более высокие (в некоторых местах более чем в 2 раза), чем радиоцезиевый метод, значения интенсивности смыва почвы. Это связано с невозможностью учета внутрисклонового переотложения наносов существующей версией модели.
В своей статье авторы предлагают метод использования цифровых моделей рельефа (ЦМР), направленный на дальнейшее автоматизированное определение границ водосборных бассейнов для низменных территорий (в качестве примера взята Западная Сибирь). Предложенный метод позволяет учитывать локальные современные впадины – ловушки взвешенных наносов и поверхностного стока. В результате построений границы бассейнов обладают более высокой точностью. Применяемый метод характерен тоем, что использует дополнительную информацию от топографических карт. Цифровые модели рельефа, подготовленные должным образом с помощью описываемого в статье метода, позволяют значительно повышать точность автоматизированного построения границ водосборных бассейнов в пределах Западно-Сибирской низменности.
В статье анализируются результаты детальных исследований интенсивности перераспределения наносов на различных сельскохозяйственных угодьях в пределах малого водосбора Бодомо, расположенного в лёссовом поясе Таджикистана в 40 км к востоку от г. Душанбе. Радиоцезиевый метод используется для определения темпов сноса/аккумуляции материала на 7 склонах различной крутизны, расположенных в пределах участках с характерными для данной территории типами землепользования (пашня, пастбища, плодовые сады). Начальное выпадение изотопа 137Cs на опорном участке с учётом полураспада изменяется в интервале 3945-4210 кБк/м2, что указывает на относительно равномерное выпадение изотопа 137Cs на водосборе и возможность использования радиоизотопного метода для оценки темпов перераспределения наносов. Установлено, что максимальные среднегодовые потери почвы за период 1989-2006 гг. наблюдаются на пашне и составляют с зависимости от уклонов обрабатываемых участков 50-90 т/га в год. Среднегодовые темпы эрозии на пастбищных склонах за период 1963-2006 гг. в зависимости от проективного покрытия почвы растительностью варьируют в диапазоне 4-11 т/га в год. Тем не менее, продукты плоскостного и ручейкового смыва составляют не более 10-15% от суммарного объёма наносов, формирующихся на водосборе. Основной вклад в денудацию водосбора вносят овражная эрозия и осыпные процессы, развивающиеся по бортам эрозионных форм разного порядка.
Научные сообщения
Озеро Красное расположено на III надпойменной террасе р. Москвы в перигляциальной зоне Московского и Валдайского оледенений. Оно имеет округлую форму, диаметр 300 м и глубину 9 м, окружено валом 2-6 м высотой и 100-150 м шириной. Песчаные и песчано-суглинистые отложения, которыми сложен вал, имеют комковатую, фактически не слоистую структуру, схожую с гравитационными отложениями оснований склонов. Авторы статьи полагают, что эти отложения могли сформироваться у подножия крупного древнего пинго, существовавшего здесь в перигляциальных условиях, со склонов которого поступали рыхлые отложения. Ударное происхождение этой обвалованной депрессии следует исключить из-за полного отсутствия соответствующих отложений.
По результатам сравнительного анализа ЦМР, построенных на основе крупномасштабных топографических съемок на участке Быково выявлено максимальное увеличение площади оползневых смещений (746 м²) в 2006 г., обусловленное максимально обильными осадками и наивысшим за период наблюдений уровнем воды в водохранилище. Площадная пораженность эрозионных форм, развивающихся на оползневом склоне увеличилась на 100 м².
Установлено, что наибольшему абразионному размыву подвергается участок Рассвет протяженностью 2000 м в аллювиально-делювиальных супесях и суглинках с прослоями среднезернистых песков. Ширина отступания бровки берегового склона в период 2006–2008 гг. варьируется от 0 до 8 м. По результатам данных GPS-съемок максимальный объем размытого грунтового материала за период 2006–2007 гг., достигает 13860.0 м3. Суммарный объем оврагов в бровке абразионного уступа (по состоянию на 2007 г.) составил 1360.1 м3. Объем грунта, потерянного на участке Закорюково в лессовидных отложениях в результате незначительного отступания бровки берега и эрозионных процессов за этот же период, составляет 2590.0 м3.
Наибольший объемный прирост (с 2004 по 2008 гг. на 4486.34 м³) выявлен при карстово-эрозионном механизме на участке Хадахан.
По результатам дешифрирования снимков 1971 и 1980 гг. среднесрочная динамика линейного роста береговых оврагов на абразионно-осыпном участке Улей составила от 0 до 44 м, средняя скорость роста 1–2 м, максимум – 4 м в год.
На современном этапе береговая зона Братского водохранилища характеризуется отсутствием стабилизации абразионных процессов. Ответная реакция состояния локальных геосистем (динамика процессов, их взаимодействие, изменение среды) характеризуется определенной цикличностью, соответствующей колебаниям уровня воды.
Основные особенности береговой эрозии в среднем течении реки Лены связаны с гидрологическими условиями контакта поверхностной воды с различными пойменными уровнями, а также с различиями пойменной литологии. Уровни весеннего паводка соответствуют уровням морозных песчаных слоев высоких пойм и способствуют их термоэрозии. Эффективность термоэрозии повышается с увеличением высоты берега и максимальна для самых высоких пойменных и террасовых уровней. Морфология берегов зависит не от скорости их вымывания, а от притока отложений в их основании. Объем эрозии берегового материала превышает годовой сток влекомых донных наносов из-за большой протяженности эродированного берега в пределах изучаемого отрезка реки Лена.
Разветвления русла рек относятся к наиболее сложным по морфологии, структуре и режиму переформирований. На примере приалданского участка крупнейшей реки Лены дан анализ сложной системы сопряженных разветвлений русла, образованных тремя звеньями – Хайталаахским, Омулаганским и Арбынским. На протяжении XX в. и до настоящего времени происходило периодическое развитие то одних, то других рукавов, изменение их водности и, соответственно, изменение трассы судового хода. Водность Лены и Алдана в отдельные годы не совпадает, что выражается в преобладании влияния в узле слияния притока на Лену, либо главной реки на Алдан. Показано, что между этапами развития правых и левых рукавов в каждом звене существует этап временной трансформации сопряженных разветвлений в параллельно-рукавное русло, длительность которого зависит от водности многолетнего периода ее колебаний, подпорных явлений от слияния с притоком и местных русловых деформаций. Это качество не свойственно средним и большим рекам, но характерно для крупнейшей реки. При этом переходной этап от крайних положений потока в системе рукавов по правилу "восьмерки" достаточно продолжительный (10-15 лет), соизмеримый по длительности с развитием одного или другого рукава на реках меньшей водности. Кроме того, на продолжительность существования параллельно-рукавного русла оказывают влияние многолетние колебания стока: им способствуют многоводные периоды лет, тогда как в маловодные периоды время их развития сокращается. Состояние русла в сопряженных разветвлениях сказывается на развитии основных рукавов дельтового разветвления в узле слияния рек, в котором главным фактором являются подпорные или бесподпорные условия, возникающие при разном соотношении водности сливающихся рек.
Автор статьи повествует об антропогенной эволюции полузасушливых и засушливых равнин Восточного Атласа в голоцене и в настоящее время. В истории долины реки Меджерда он рассмотрел три стадии антропогенной аридизации: 6.6-6.0, 4.7 и 3.0-2.7 тыс. лет назад; в расположенных южнее регионах аридизация имела место 13-9, 8.5-7, 6.5-5, 4 тыс. лет назад и продолжается сегодня. Это означает, что аридизация северных регионов началась на 6 тыс. лет раньше, чем южных. Преобразования ландшафтов вследствие антропогенного воздействия оказались существенными. Меджерда вдается большой дельтой в Средиземное море в результате деятельности человека в ее долине, полуостров Бон и остров Джерба приобрели плоский равнинный антропогенный рельеф, ландшафт долины и озера в районе Сахель Тунис превратился в одну из сельскохозяйственных равнин.
История науки
Недавно исполнилось 90 лет со дня рождения профессора, заслуженного деятеля науки Кыргызской Республики, доктора геолого-минералогических наук Олега Константиновича Чедия. О.К. Чедия 50 лет проработал в горных регионах Средней Азии: Памире и Тянь-Шане. Начиная с 1950-х годов, главным направлением исследований Олега Константиновича стала неотектоника с опорой на геоморфологию, стратиграфию коренных пород и четвертичную геологию. В то время новейшая тектоника, по существу, только формировалась, готовых методик и руководств не было. Перед исследователями в этой области стояли исключительно трудные задачи, тем более в горных районах. Без преувеличения можно сказать, что в создании неотектоники Памира и Тянь-Шаня О.К. Чедия сыграл ту же роль, что и С.С. Шульц. Основными научными достижениями проф. Чедия являются разработка специальных методик изучения количественных характеристик новейших тектонических движений, выделение сейсмогенерирующих зон и оценка их сейсмической опасности, а также создание карт сейсмотектоники и сейсмического районирования, важных для региона. Большое внимание проф. Чедия уделяет подготовке научных кадров. Под его руководством защищено 17 кандидатских диссертаций, он консультировал и способствовал защите более 19 докторских диссертаций. Следует отметить его интеллигентность, высокий уровень культуры, широкий круг духовных интересов.
Хроника
Хроника XXXIII Пленума Геоморфологической комиссии РАН «Геоморфология и картография» в г. Саратов.
ISSN 2949-1797 (Online)
