Гигантская рябь течения

Рефераты по геологии » Гигантская рябь течения

Гигантская рябь течения


Введение

С развитием представлений об огромных размерах и большой геологической роли плейстоценовых ледниково-подпрудных озер и их катастрофических прорывов в новейших публикациях стало все более отчетливо обособляться направление научных исследований которое английский геолог П.Э. Карлинг даже стал называть «потопной седиментологией». В России со середины 90-х годов прошлого века геологические тела образованные дилювиальными потоками – фладстримами были отнесены автором к объекту изучения четвертичной гляциологидрологии основанной на теории дилювиального морфолитогенеза.

Среди главных особенностей режима ледниково-подпрудных озер нужно отметить периодичность их возникновения но кратковременность существования поскольку эти озера возникали за счет ледникового подпруживания каналов талого стока в горных котловинах и речного и талого стока на равнинах. Такие озера часто оставляли свои следы в виде отложений и береговых линий в пределах озерных котловин. При достижении критического уровня озера уничтожали частично или полностью ледниковые плотины и катастрофически прорывались продуцируя сверхмощные по современным земным меркам потопы. Территории влияния этих потопов геологически мгновенно трансформировалась так что предшествующий рельеф часто полностью изменялся и образовывались новые дилювиальные типы и формы рельефа и отложения. Среди них были выделены дилювиально-эрозионные дилювиально-эворзионные и дилювиально-аккумулятивные образования.

Уничтоженные механически ледники-плотины в соответствие с климатическими условиями через определенное время вновь стремились блокировать сток и межгорные котловины и расширения речных долин вновь заполнялись водой до тех пор пока не были превышены пределы устойчивости ледниковых плотин и высота последних. После этого следовали немедленные очередные сбросы озер. Механизмы таких сбросов могли быть различными. Механизмы подпруживания как предполагает автор могли реализоваться почти без исключений одним способом – ледниковыми пульсациями-серджами.

История заполнения межгорных котловин и их прорывов повторялась до тех пор пока климатические условия не изменялись настолько что ледники-притоки переставали покидать свои долины и переставали перегораживать главные магистральные каналы стока. В этом – суть теории дилювиального морфолитогенеза.

Формы и отложения дилювиального морфолитокомлекса всегда находятся в парагенетической ассоциативной связи. Ранее уже приходилось отмечать что если в Северной Америке где без малого восемьдесят лет назад появились первые публикации о грандиозных прорывных позднечетвертичных потоках из ледниково-подпрудного озера Миссула основным доказательством катастрофических прорывов озер были деструктивные формы – ветвящиеся глубокие ущелья и каналы-кули «исполиновы котлы» а также бары – валы сортированного слоистого галечника то в горах Сибири напротив понимание ритмически неустойчивого режима позднеплейстоценовых котловинных ледниково-подпрудных озер пришло после открытия в горах Алтая в долинах Башкауса и Большого Улагана и в долинах Чуи и Катуни рельефа гигантских знаков ряби течения. Именно этот экзотический рельеф привлекающий к себе внимание почти всех исследователей работавших в горах Алтая и Тувы вызвал лавину публикаций которая в последние годы заметно усилилась.

Понятно что различная диагностика одних и тех же образований ведет к различным палеоклиматическим реконструкциям. Настоящая работа посвящена проблеме изучения рельефа гигантских знаков ряби преимущественно Центральной Азии. Поэтому автор как один из первооткрывателей этого рельефа в Евразии предпринял попытку краткого научного обзора тех основных данных о гигантских знаках ряби течения которые в настоящее время имеются акцентируя при этом внимание на материалах по Горному Алтаю как наиболее изученному. Понятно что эта задача не может рассматриваться в отрыве от всех других аспектов дилювиальной теории поскольку и сами гигантские знаки ряби течения являются частью дилювиального морфолитологического комплекса.


Терминология

Слово «катастрофа» в сознании большинства людей связывается с чем-то ужасным. Такое восприятие не имеет физического смысла хотя в приложении к тем процессам которые происходят при геологически мгновенных сбросах огромных приледниковых озер оно справедливо в связи с тем эмоциональным и физическим эффектом который оказывают на людей все природные катастрофы вообще.

Для характеристики прорывных гляциальных суперпаводков и их влияния на земную поверхность автор принимает короткое и удачное на его взгляд определение В.И. Арнольда: «Катастрофы – скачкообразные изменения возникающие в виде внезапного ответа системы на плавное изменение внешних условий». Хотя в этом выражении также имеются неопределенности оно представляется вполне корректным и удобным для целей четвертичной гляциогидрологии и геологии.

Катастрофические суперпаводки продуцированные сбросами озер имеют в разных странах различное название. В России были предложены термины «дилювиальные потоки» и фладстримы. Широко используются также и понятия менее определенные но по сути обозначающие то же самое: «гляциальные суперпаводки» «прорывные суперпаводки» и т.д. В англоязычной литературе традиционно применяются как эти последние так и в последние годы «дилювиальные образования» «дилювиальные ландшафты» и т.д.. В самое последнее время М.Г. Гросвальд стал называть гидросферные катастрофы просто «потопами».

Научный обиход в особенности в устных дискуссиях часто расширяет первоначальное значение многих терминов. В первую очередь это касается народных слов и понятий описывающих конкретные явления но приобретших без точного перевода более общий смысл для целых групп явлений и процессов. Вероятно такую метаморфозу претерпел исландский термин «йокульлауп» обозначавший катастрофические паводки от таяния льда и снега вызванного извержениями вулканов в ледниковой зоне. Практически вслед за первыми работами об исландских йокульлаупах этот термин стал применяться за рубежом для обозначения катастрофических прорывов любых ледниково-подпрудных озер что конечно нельзя признать терминологически правильным. Тем не менее приходится считаться с тем что термин «йокульлауп» в широком значении используется во всем мире в том числе – и в России.

Распространение во время оледенений ледниково-подпрудных озер разного типа их систематические прорывы большие иногда кардинальные последствия этих прорывов обусловили целесообразность выделения особого комплекса экзогенных процессов – дилювиальных создающих дилювиальные формы рельефа и отложения. Дилювиальные процессы рельефообразования это процессы преобразования земной поверхности катастрофическими водными потоками из прорывающихся ледниково-подпрудных озер.

Собственно термин «дилювий» разумеется анахронизм. Предложенный У. Баклендом в 1823 г. он обозначал буквально то же самое т.е. потоп однако потоп совершенно определенный библейский «всемирный». Позднее библейский контекст был этим термином утрачен и он применялся в своем точном значении. В некоторых странах например в Германии термин «дилювиальный» употреблялся вплоть до 50-х годов ХХ века как синоним четвертичного периода. В таком понимании он сохранился в некоторых словарях и сейчас с добавлением «устаревший». Наполняя устаревший термин новым содержанием мы предполагаем что слово «дилювий» как анахронизм у специалистов «на слуху» точный перевод этого термина точно соответствует вложенному в него новому содержанию. Термин удобен в пользовании а по звучанию он хорошо соотносится с названиями многих других генетических типов рыхлых отложений и форм рельефа таких например как аллювий пролювий коллювий и др.

Замечания некоторых оппонентов термина о том что «дилювий» по звучанию можно спутать с «делювием» конечно заслуживают внимания но не большего чем замечания оппонентов А.П. Павлову сто с лишним лет назад предложившему последний термин в то время когда все естествоиспытатели мира ассоциировали понятие «дилювий» отнюдь не с Библией а с оледенениями и с большими массами воды. И именно А.П. Павлов выдвигал жесткие требования к геологической терминологии подчеркивая что каждый термин должен определять способ образования данной группы отложений.

В.В. Бутвиловский для обозначения рельефа и отложений созданных катастрофическими суперпотоками предложил термин «флювиокатастрофический ». Мне уже приходилось отмечать что хотя смысл предложения вполне прозрачен этот громоздкий и колючий на слух термин содержит к тому же корни из двух языков: латинского и греческого что на взгляд автора уж слишком для самовыражения на третьем своем собственном русском языке.

Исходя из вышеприведенных формулировок дилювия геологическая деятельность гляциальных селей также укладывается в рамки комплекса дилювиальных процессов. Селевые потоки гляциального происхождения являются частным случаем дилювиальных процессов. Они также суть временные потоки с похожими гидрографами стока. Однако по своему геологическому эффекту прорывные гляциальные сели также далеки от дилювиальных суперпаводков как малые формы оледенения например каровые или склоновые ледники далеки от ледниковых систем покровов и щитов.

При введении новых терминов для описания катастрофических сбросов из приледниковых озер и их последствий мы вообще говоря в большинстве случаев используем фонетическую форму привноса в русскую научную лексику слов уже утвердившихся на западе для соответствующих понятий. Так термин «скэбленд» открыватель миссульских паводков Дж.Х. Бретц применял подразумевая буквальное значение английского слова «scab» т.е. «короста струп». Поскольку слово «долина» не выражало морфологических особенностей густой сети сухих русел врезанных в Колумбийский скэбленд Бретц назвал эти русла более точным термином «каналы» после чего вся территория получила название «The Channeled Scabland». Отсюда понятно что основным аргументом для такого наименования послужили эрозионно- и эворзионно-дилювиальные формы скэбленда т.е. сеть кули и «сухие водопады». Один из самых характерных элементов скэбленда известных сегодня – рельеф гигантских знаков ряби течения был правильно понят гораздо позже. В горах Южной Сибири крупнейшие каналы стока из приледниковых озер в основном наследовали речные долины. Не они были первыми и главными свидетельствами и доказательствами дилювиального происхождения азиатского скэбленда хотя именно они во многом определяют его облик. В связи с этим автор предложил для общего обозначения территорий подвергавшихся воздействию катастрофических гляциальных суперпаводков название «скэбленд» в определениях данных ниже.

Из всех дилювиальных образований очевидно именно гигантская рябь вызывает наибольшее количество различных терминологических дефиниций. Так собственно термин «гигантская рябь течения» представляет собой обычную номинальную дефиницию. Этот термин употребляемый в основном в США перешел в качестве переводной формы и в русскую научную лексику. В некоторых странах гигантскую рябь часто называют «дюнами».

Применяя к гигантской ряби течения термин «дюна» следует на мой взгляд иметь в виду следующие соображения. Собственно понятие «дюна» было введено в науку о русловых процессах Дж.К. Джильбертом для того чтобы отличать крупные песчаные волны по которым могут развиваться дюны от более мелких форм ряби. Впоследствии термин «дюны» стал использоваться во флювиальной седиментологии очень широко и как сказано употребляется и в настоящее время. Как и речные дюны гигантская рябь течения возможно образовывалась при относительно низком режиме течения с числами Фруда менее 1.0. Однако гигантская рябь течения является преимущественно гравийно-галечниковыми образованиями с участием валунов и крупных глыб и в отличие от речных дюн и эоловых барханов с прослоями разнозернистых песков она не имеет мелкой ряби наложенной на поверхность крупных волн.

Г.И. Мидлтон и Дж.Б. Саузард отмечая различия между мелкой и крупной рябью к последней относили мегарябь дюны и песчаные волны. Эти исследователи не считали отличия разных типов крупной ряби существенными. Выражение «гравийные волны» как синоним гигантским знакам ряби применяли и другие американские исследователи.

Гигантские волнообразные гравийные формы ложа с гребнями перпендикулярными направлению течению классифицировались по иерархической интерпретации Р.Дж. Джексона как мезоформы речного ложа из-за их предполагаемого соответствия с глубиной течения. Но на условных диаграммах фаз форм ложа образования называемые «дюнами» в отложениях с диаметром частиц грубее 10 мм не образуются.

Наблюдения же поперечных «гравийных волн» образованных на дне подводных каньонов в пределах континентальных склонов на глубинах порядка 2000 м показывают что терминологическая категоризация «дюны» тем более может быть очень неточной. Рельеф гигантских знаков ряби течения открытый на Алтае и в Туве наряду с давно известными полями этого рельефа в Северной Америке является отличительным признаком катастрофических гляцигенных паводков.

Однако несмотря на точное соответствие термина «гигантская рябь течения» его содержанию употребление этого термина в русском языке не удобно в тех работах которые посвящены не дилювиальному процессу в целом а отдельным формам поскольку в русском языке отсутствует единственное число слова «рябь». В таких случаях наряду с общим названием автор предложил применять выражения «дилювиальные дюны и антидюны» что согласуется с используемыми для гигантской ряби терминами применяемыми например в Великобритании и Германии: «giant gravel dunes». Возможно для полей крупных знаков гигантской ряби удобно применять термин «дилювиальный бархан».

В заключение этого раздела отмечу что в целом описание и изучение всех аспектов дилювиального процесса вызывают большие терминологические затруднения разрешение которых как думается заключается в широкой междисциплинарной научной кооперации и является вообще говоря вопросом времени.

Краткий обзор исследований состояние проблемы дискуссия

История изучения скэбленда отчетливо делится на два этапа: «старый» который начался с первых работ Дж.Х. Бретца и Дж. Парди в Северной Америке и продолжался до конца прошлого века увенчавшись открытием гигантских знаков ряби течения в Евразии и «новый». Последний связан с ожесточенной дискуссией о генезисе обсуждаемого рельефа в которую вступили многие геологи геоморфологи и географы России. Дискуссия вокруг происхождения гигантской ряби так или иначе затрагивает все аспекты дилювиальной теории начиная от генезиса самих озер продолжительности их существования возможности их катастрофических сбросов и т.д. и заканчивая происхождением тех или иных уже бесспорных среди многих ученых других стран да и умножающегося числа российских ученых дилювиальных образований.

Состояние проблемы в ХХ веке. «Старые гипотезы»

Джон Харлен Бретц автор гипотезы дилювиального происхождения Channeled Scabland в качестве доказательства своей правоты кроме деструктивных форм скэбленда к дилювиально-аккумулятивным образованиям относил главным образом «гигантские гравийные бары». Лишь после доклада Дж.Т. Парди в 1940 г. в Сиэттле на сессии Американской ассоциации по прогрессу в науке в научный обиход вошло выражение «giant current ripples». Дж. Парди кратко охарактеризовал эти формы которые он обнаружил еще в начале ХХ в. при исследовании позднеплейстоценового оз. Миссула. Будучи первооткрывателем этого озера Дж. Парди более тридцати лет вплоть до выхода на пенсию хранил молчание о катастрофических прорывах гигантских североамериканских плейстоценовых ледниково-подпрудных озер. Как мы уже отмечали «официальная» американская геология в «лице» Геологической службы США которая жестко контролировала все научные изыскания в первой половине ХХ века была категорически против гипотезы Дж.Х. Бретца. Дж. Парди был сотрудником этой организации.

Даже название доклада Парди «Знаки ряби в ледниковом озере Миссула» свидетельствует о том насколько большое значение придавал Дж.Т. Парди открытому им несколько десятилетий назад рельефу как инструменту реконструкции позднечетвертичной дилювиальной палеогидрологии Северной Америки. Таким образом с именем именно этого исследователя следует связывать открытие и верное генетическое объяснение рельефа гигантских знаков ряби.

После публикации Дж.Т. Парди 1942 г. гигантские знаки ряби начали обнаруживать в пределах территории Колумбийского базальтового плато буквально повсюду. Специальная работа по изучению геоморфологии и палеогидрологии американского скэбленда была начата Виктором Бейкером. Именно В.Р. Бейкер закартировал все основные известные сегодня в Америке поля гигантских знаков ряби и именно он первым сделал попытку по множественным измерениям парных параметров дилювиальных дюн и по их механическому составу получить главные гидравлические характеристики миссульских потопов. Разумеется для этого применялись и другие известные в то время способы в частности зависимости Шези и Маннинга. Однако по этим зависимостям оценивались скорости и расходы дилювиальных потоков на стрежне. В.Р. Бейкер рассчитывал палеогидравлические данные над полями ряби т.е. на участках отнесенных от стрежня и на спаде паводка где скорости течения дилювиальных потоков заведомо должны были быть меньше максимальных

Почти шесть десятилетий в мировой литературе существовало мнение об уникальности уже ставшего хрестоматийным и вошедшим во все учебники ледниково-подпрудного озера Миссула и его катастрофических прорывах. В особенно экспрессивных районах «исполиновых котлов» каньонов-кули обширных полей гигантских знаков ряби течения и в других местах были созданы специальные экскурсионные маршруты где профессиональные гиды рассказывают о гидросферных катастрофах происходивших в ледниковые эпохи в Америке[1]. Катастрофические прорывы позднечетвертичного приледникового озера Миссула таким образом вошли в канон еще одного из «чудес света» присущих Америке.

До 1980-х годов в России по существу ничего не зная о режиме ледниково-подпрудных озер мы разумеется не искали и следов их прорывов. Хотя озерные террасы котловинных приледниковых водоемов в горах Южной Сибири были отмечены еще в начале ХХ века[2] вопрос о том каков был механизм опорожнения этих озер даже и не ставился. Собственно такой вопрос предполагался риторическим: раз имеются террасы на бортах котловин то и озера осушались постепенно медленно. Да и возникали эти озера по мнению многих авторов в котловинах в частности Алтая один максимум – два раза. Ну а уж если уж озерные террасы в котловинах выделялись неотчетливо или отсутствовали вовсе так и вопрос об озерах не возникал вовсе: их не было.

Тем не менее еще в конце 1950-х годов Г.Ф. Лунгерсгаузен и О.А. Раковец первыми дали верное объяснение «загадочному» грядово-западинному рельефу в Курайской межгорной котловине на Алтае [3]. Именно эти исследователи впервые правильно определили генезис этого рельефа в котловине и по ориентировке дилювиальных дюн предположили что в некоторый момент четвертичной истории Алтая направление стока рек было восточным обратным современному. Генетическая диагностика курайской ряби в указанной работе носила общий характер и была ограничена по существу лишь терминологически верным определением.

Страницы: 1 2 3 4 5 6