Четвертичная гляциогидрология ( палеогляциогидрология ) — раздел гляциологии , изучающий механизмы формирования горных и равнинных скэблендов , а также геолого - географическую основу их появления.

Общие положения

Предметом четвертичной гляциогидрологии является режим и гидравлические характеристики водных потоков и водоемов ледникового происхождения (приледниковых озёр различного возраста и генетических типов), а также количественная и качественная оценка эффекта их геологической работы.

К объектам четвертичной гляциогидрологии относятся геолого- геоморфологические следы (отложения и рельеф) водных потоков и водоемов, возникновение и существование которых обусловлено четвертичными оледенениями , или процессами и явлениями, с ними связанными.

К методам четвертичной гляциогидрологии относится весь арсенал современных географических, геофизических и геологических методов .

Автором направления, термина и основным разработчиком является российский гляциолог , геоморфолог А. Н. Рудой .

Основы четвертичной гляциогидрологии

Приледниковые озера. Общий обзор

Приледниковые озера различных генетических и морфологических типов являются непременным атрибутом нивально-гляциальной зоны . Чем крупнее ледники , тем крупнее подпрудные озера, и тем больше их число. В общем случае, как полагает А. Н. Рудой, можно говорить о том, что площади приледниковых озёр увеличиваются с ростом площади континентального оледенения до тех пор, пока имеется свободная ото льда и океана поверхность суши для заполнения депрессий талыми водами, и пока граница питания ледников не опустится ниже этой поверхности. У краев крупных ледниковых систем — в Гренландии , в Центральной Азии , в Патагонии — насчитывается много тысяч таких озёр. В одной лишь юго-восточной Аляске количество достигает 750 .

Верхним гипсометрическим и климатическим пределом распространения озёр является снеговая линия . Нижний предел в определенном смысле оказывается размытым, и его положение зависит от длительности существования озёр, которая, в свою очередь, определяется генезисом и морфологией озерной ванны и возрастом озера. Можно полагать, что нижняя граница «озерного пояса» совпадает сейчас с базисным уровнем Мирового океана .

Ледниковые плотины

В формировании ванн приледниковых озёр главную роль играют ледяные плотины. Именно они, замыкая речные долины и межгорные впадины (или перегораживая равнины ), создают ёмкости, которые заполняются массами талой воды ( ледниково-подпрудные озёра ). Механизмы ледникового подпруживания в горах, по мнению А. Н. Рудого , почти без исключения определялись катастрофически быстрыми подвижками ледников — ледниковыми сёрджами . По мнению М. Г. Гросвальда , и сёрджи огромных ледниковых лопастей материковых покровов были способны блокировать сток крупных речных систем и создавать огромные ледниково-подпрудные озёра вдоль их краёв

Сбросы ледниково-подпрудных озёр

Главная особенность режима всех ледниково-подпрудных озёр состоит в их периодических прорывах — йёкюльхлёйпах (устаревший, но ещё используемый в мировой литературе, хотя и не точный, термин ). Йёкюльхлёйпы приводят к частичному или полному опорожнению озерных ванн и катастрофическим паводкам ( дилювиальным потокам ) в нижележащих долинах. Основная, наиболее общая причина йёкюльхлёйпов — в низкой плотности льда относительно воды и малой прочности льда из-за его трещиноватости во фронтальных частях плотин. Механизмы прорывов озёр бывают различными: от медленного просачивания через внутриледниковые сколы и по подледниковым и внутриледниковым каналам- спиллвеям до переливания озерных вод через плотину и её быстрым, хотя, как правило — и не полным, разрушением. Все эти процессы сопровождаются активной механической и термоэрозией , и все они быстро приводят к геологически мгновенным сбросам огромных водных масс .

Дилювиальные потоки благодаря своей высокой энергии производят большую работу , часто сильно преобразуя земную поверхность ниже участков прорыва озёр, а повторяемость (периодичность) прорывов, наряду с их мощностью , особенно усиливает геологический и геоморфологический эффект этой работы.

Древние приледниковые озера

Наиболее древние приледниковые озёра и озёра с неустойчивыми плотинами в настоящее время не существуют. Они оставили свои следы в виде озёрных отложений, береговых линий (озерных террас) и дропстоунов ( англ. ) на днищах и бортах в пределах озёрных котловин. К косвенным свидетельствам существования подпрудных озёр относятся геолого-геоморфологические следы их осушений.

Пространственно эти две группы свидетельств оказываются далеко разобщенными: первые ( озёрные отложения и рельеф ) локализованы в пределах озёрных ванн, вторые удалены от них на десятки и сотни километров. Подконтрольные же ледниково-подпрудным озёрам площади влияния прорывных водных потоков распространяются на тысячи и десятки тысяч километров.

К косвенным признакам существования ледниково-подпрудных озёр можно отнести и остатки морен подпруживавших ледников на участках прорывов. Однако практически такие сохранившиеся фрагменты не несут точной информации о режиме ледниково-подпрудных озёр и о гидравлических характеристиках дилювиальных потоков, так как сами по себе, вне совокупности с другими, прямыми, признаками, не диагностируются в дилювиальном отношении, хотя и могут в некотором приближении давать представление о мощности льда в каналах стока.

Экспедиционные работы

				Вечер в полевом лагере геологов у молодой ледниково-тектонической котловины Телецкого озера , Алтай . Вдали виден трог долины реки Чулышман , июль 2008.
Полевое изучение Алтайского скэбленда в Прителецкой тайге, Горный Алтай (август 2009).		Профессор Эксетерского университета Тони Браун изучает дропстоун ( англ. ) на днище сброшенного Чуйского ледниково-подпрудного озера. 10Ве-датировка показывает возраст принесённой палео айсбергом глыбы около 15 тыс. лет.

Несмотря на огромное распространение, часто во много раз превышающее площади самих прорывающихся водоёмов, геологические следы сбросов ледниково-подпрудных озёр долгое время (а по существу — весь период изучения районов древнего оледенения) идентифицировались с большим трудом, потому что в большинстве случаев и само существование таких озёр не находило общего признания. Поэтому отложениям и рельефу, созданным дилювиальными потоками, вплоть до самого последнего времени давалось неверное генетические объяснение. Это вносило и вносит до сих пор большую путаницу при интерпретации результатов полевых исследований .

Методы

Большинство учёных и геологов-практиков традиционно производили свои палеогеографические и палеогляциологические реконструкции на основе унифицированных представлений о ведущих экзогенных процессах в горных и среднегорных районах по в общем справедливой, но далеко не полной схеме « оледенение — речной сток ». При этом под речным стоком понимался некоторый « » сток, подразумевающий в гляциальной и водотоки , проистекающие от ледников и создающие ниже их образования, называемые маловразумительным словом «флювиогляциальные» Поскольку в этой логической и действительно наблюдаемой сегодня во многих районах событийно-пространственной цепи отсутствует средний, весьма важный, элемент — ледниково-подпрудные озера , то и образования, созданные дилювиальными процессами , принимались с оговорками либо за результаты ледниковых , либо флювиальных процессов . А так как дилювиальный рельеф и отложения принципиально отличны от аллювия и морен , то вынужденные объяснения образования «загадочных» толщ и рельефа часто бывают очень экзотическими .

Новейшая критика этой «научной экзотики» была представлена недавно Г. Г. Русановым в России и в международной научной печати , а также в многочисленных работах Г. Комацу, В. Бейкера, И. А. Волкова, и др.

Естествоиспытатели, работавшие в пределах ванн четвертичных озёр, проводили на картах по озёрным террасам линии озёрных трансгрессий. Геологи, работавшие за сотни километров от этих древних озёр, в районах четвертичного перигляциала во внеледниковой зоне речных долин, и не подозревали, что имеют дело со следами прорывов ледниково-подпрудных водоёмов. В направлении магистральных долин стока и в пределах огромных предгорных конусов выноса выделялись полифациальные пачки отложений, слои и горизонты «горного аллювия», «трогового аллювия», «перигляциального аллювия», «флювиогляциала» и т. п., быстро выклинивающиеся и по разрезам, и по латерали. Каждой пачке или группе пачек присваивалось имя собственное, а факт выделения таких групп возводился в ранг палеогеографического эпизода (на Алтае, например, — «чуйская, катунская, ининская, яломанская» и др. толщи и, соответственно, связанные с этими толщами события в ранге стадий, фаз и даже эпох оледенения и межледниковья ). Сейчас известно, что большинство этих толщ обязано своим происхождением нескольким очень энергичным и геологически мгновенным событиям .

Своебразие научно-методологического подхода к изучению режима опорожнения больших ледниково-подпрудных озёр в разных регионах мира было обусловлено, вообще говоря, социально-экономическими причинами. Ими же, кстати, обусловлена и интенсивность и продуктивность изучения этих проблем в совсем недавнем прошлом в России и, например, в США. Поскольку в Северной Америке, в Шотландии, в Скандинавии, Исландии, в альпийских государствах население ещё более двухсот лет назад столкнулось с трагическими последствиями катастрофических прорывов ледниково-подпрудных озёр, изучение режима последних началось с выяснения механизма их стока или одновременно с этим. Эволюция крупнейших позднеплейстоценовых озёр Северной Америки наиболее подробно восстановлена по следам их катастрофических осушений .

Принципиально другой подход можно увидеть в исследованиях чествертичных ледниково-подпрудных озёр Центральной Азии . Даже в 1970-е годы, когда ледниково-подпрудное происхождение большинства котловинных озёр Южной Сибири было уже доказано, объёмы этих озёр не были подсчитаны, а механизмы опорожнения оставались невыясненными. Палеогляциологи продолжали искать конечно-моренные комплексы в речных долинах, в которых их быть не могло, потому что морены были полностью, или почти полностью разрушены дилювиальной эрозией практически немедленно вслед за их отложением. Геологи-четвертичники продолжали расчленять многометровые толщи дилювия в долинах рек Чуя , Катунь , Бия , Енисей и др., полагая, что они имеют дело с аллювием , или так называемым флювиогляциалом.

Анализ научной литературы по истории плейстоцена горных районов России показывает, как напряженно работала мысль исследователей, искавших истину, но шедших по пути, ведущему в научный тупик. Однако все крупнейшие речные долины, где и производились особенно детальные исследовательские работы, подвергались многократному воздействию дилювиальных потоков из систематически прорывавшихся озёр, и геологические и геоморфологические следы этих воздействий можно преимущественно наблюдать в этих долинах в настоящее время .

Современное состояние четвертичной гляциогидрологии

Начатое более четверти века назад в СССР исследование закономерностей режима четвертичных ледниково-подпрудных озёр межгорных котловин , проводимое первоначально преимущественно на качественной основе методами традиционных геолого-геоморфологических изысканий, к концу прошлого столетия стало представлять, по сути, два научно-методологических направления: литолого-геоморфологическое и палеогляциологическое . В самые последние годы в разных странах к работе в этой области приступили специалисты в области гидравлики , которые, применяя новейшие компьютерные программы, получают главные гидравлические характеристики дилювиальных потоков : скорости потоков, расходы и глубины воды, величины давления на ложе русел, уклоны водной поверхности, пики гидрографа и продолжительность катастрофических событий в разное время на разных участках каналов сброса.

Экспедиционные работы

Международная экспедиция ( Россия , США , Украина ) на разрезе озерно-ледниковых ленточного типа в долине р. Чаган-Узун, левый крупный приток р. Чуи , Горный Алтай .	Полевой лагерь геоморфологов на дне четвертичного Курайского ледниково-подпрудного озера (см. аэрофотоснимки), Курайская межгорная котловина . На заднем плане — Северо-Чуйский хребет . Август , 2004 года.

Каждое из этих направлений, обладая своими специфическими методами, является составной частью четвертичной гляциогидрологии. В этих работах принимают участие ученые различных специальностей из разных стран мира уже во многих регионах Земли. Главной задачей четвертичной гляциогидрологии для разработчиков по-прежнему является развитие основ .

См. также

• Мерзлотоведение
• Чаннелд-Скаблендс
• Дилювий
• Гигантская рябь течения
• Скэбленд
• Ледниково-подпрудные озера
• Сёрдж
• Ледоём

Примечания

Литература

• Rudoy A.N. Glacier-Dammed Lakes and geological work of glacial superfloods in the Late Pleistocene, Southern Siberia, Altai Mountains // Quaternary International, 2002. — Vol. 87/1. — P. 119—140.
• А.Н.Рудой . Гигантская рябь течения (история исследований, диагностика и палеогеографическое значение). — Томск: Изд-во ТГПУ, 2005. — 224 с. — ISBN 5-89428-195-4 .
• Paul A. Carling, I . Peter Martini, Juergen Herget a.o. Megaflood sedimentary valley fill: Altai Mountains. — Siberia Megaflooding on Earth and Mars / Ed. Devon M. Burr, Paul A. Carling and Victor R. Baker. Published by Cambridge University Press, 2009. — P. 247—268.
• Keenan Lee.
• А.Н.Рудой , В.А.Земцов. // Лёд и снег. — Институт географии РАН , 2010. — № 1(109) . — С. 111-118 . — ISSN . 3 апреля 2012 года.

Ссылки

• А.Н.Рудой . (неопр.) . Knol . Дата обращения: 30 января 2011. 25 апреля 2012 года. .
• А.Н.Рудой . (рус.) . Knol . Дата обращения: 30 января 2011. 21 августа 2011 года. .
• Рудой А. Н., Земцов В. А. (неопр.) . Knol . Дата обращения: 30 января 2011. Архивировано из 31 января 2011 года.
• от 29 сентября 2011 на Wayback Machine
• Виноградов Ю. Б.