Палеогеоморфологическое картирование на основе использования методов ГИС и ДЗ (на примере участка среднего течения Р. Катунь)

УДК 551.4.07+528.88: 551.435.48

Савельева Полина Юрьевна Polina Saveleva

ПАЛЕОГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКОЕ КАРТИРОВАНИЕ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДОВ ГИС И ДЗ

PALEOGEOMORPHOLOGICAL MAPPING ON THE BASIS OF GIS AND RS TECHNIQUES

Выделены этапы изменений рельефа района за четвертичный период. Основные результаты представлены в виде палеогеоморфологических карт, построенных с помощью данных ГИС и ДЗ

Ключевые слова: палеогеоморфология, четвертичный период, эрозионные террасы, Горный Алтай

The stages of the relief region changes during quaternary period are identified. The main results are given in paleogeomorphological maps, is drawn up by GIS and RS data

Key words: paleogeomorphology, Quaternary period, erosinal terraces, Mountain Altai

В последние годы все больше внимания уделяется восстановлению палеогеографических обстановок и условий формирования рельефа Горного Алтая в позднем кайнозое, необходимых для понимания естественных природных процессов и их влияния на ландшафтно-климатические условия [2].

Целью нашей работы явился анализ геоморфологического строения и скоростей эрозионного вреза, на основе которого мы попытались проследить развитие рельефа района среднего и нижнего течения долины р. Чуя в четвертичном периоде (рис. 1). Характерной особенностью геоморфологического строения речных долин рек Горного Алтая является наличие широко распространенной серии высоких и средних террас, которые приурочены к среднему течению р. Катунь, нижнему и среднему течению р. Чуя. Согласно принятой модели геологического строения, рыхлые отложения, слагающие высокие террасы, объединяются в средненеоплейстоценовую Ининскую тол-

щу, а средние террасы — в поздненеоплей-стоцен-голоценовую Сальджарскую толщу. Формирование таких террас связывают с неоднократными прорывами в плейстоцене ледниково-подпрудных озер, существовавших в районе Чуйской и Курайской впадин [2, 3, 6].

Дешифрирование материалов дистан -ционного зондирования является одним из ведущих методов при геоморфологическом картировании. Каждый масштаб снимков несет дополняющую друг друга информацию о рельефе, которую можно рассматривать как информационный банк геоморфологических данных. Нами были использованы аэрофотоснимки крупного масштаба и космический снимок Ьапё8а1. При создании геоморфологических карт изначально проводилось дешифрирование материалов, на основе которого был составлен предварительный вариант геоморфологической карты. Заверка границ выделов и изучение их геологических разрезов проводилась при полевых исследованиях.

Рис. 1. Орографическая схема исследуемого района

Условные обозначения: 1 — реки; 2 — хребты; 3 — озера; 4 — отметки высот; 5 — район исследования

Геоморфологические карты, составленные по морфогенетическому принципу, отражают результат крупных преобразований рельефа. Анализ пространственных взаимоотношений позволил сделать вывод о развитии одних геоморфологических поверхностей и их связи с другими. Взяв за основу распространение этих морфогенетических элементов, учитывая данные о внутреннем строении генетически однородных поверхностей и результаты предыдущих исследователей, нами были построены карты, отражающие крупные этапы изменения ре-

льефа в районе долины среднего течения р. Катунь в четвертичном периоде.

Применение компьютерных техно -логий в современном картографировании позволяет оперативно редактировать и дополнять карты на этапе составления. Геоморфологическая карта, построенная на основе морфогенетических принципов, является не только конечным продуктом, но и базой данных для дальнейшего анализа [5]. Подготовка и оформление электронной версии карт осуществлялись с использованием программного обеспечения АИСОТЯ 9.3.

Этапы формирования рельефа района в четвертичном периоде

На рис. 2, а...2, е представлены карты этапов изменения рельефа района долины среднего течения р. Катунь в четвертичном периоде.

Первый раннеплейстоценовый этап (рис. 2, а). Время максимума горно-долинного оледенения, сопровождающееся похолоданием, усилением склоновых процессов, становлением мерзлоты во вне-ледниковой зоне, обеднением биоты и иссушением климата [2].

2, а. Раннеплейстоценовый этап

Условные обозначения: 1 — крутые склоны, сложенные коренными породами; 2 — склоны средней крутизны, перекрытые маломощным чехлом рыхлых отложений; 3 — современное положение рек

Формируются эрозионные долины крупных рек: для рек Катунь и Чуя — широкие магистральные; для Ини и Малого Яломана — открытые широкие короткие; для Большого Яломана — узкая, длинная с крутым продольным уклоном русла относительно уровня в приустьевой части [6]. В одном случае обломочного материала, пос-

тупающего в реки, было столько, сколько она способна вынести и переотложить его ниже по течению без изменения высотного положения дна долин. В другом случае рыхлого материала поступает меньше, тогда происходит размыв коренного ложа долины, пока не выработается новый продольный профиль для поддержания динамического равновесия. Происходит накопление маломощных пролювиально-делювиальных и аллювиально-делювиальных отложений.

Второй средне-поздненеоплейс-тоценовый этап (рис. 2, б).

2, б. Средне-поздненеоплейстоценовый этап

Условные обозначения: 1 — крутые склоны, сложенные коренными породами; 2 — склоны средней крутизны, перекрытые маломощным чехлом рыхлых отложений; 3 — уровень заполнения долин рек отложениями Ининской толщи; 4 — современное положение рек

Время деградации горно-долинного оледенения, сопровождающееся резким изменением среды, повсеместным таянием ледников, образованием талых вод и вскрышей массы ледниково-подпрудных

озер. Катастрофические прорывы озер в верхнем течении долины р. Чуя являлись основной причиной обводнения долин рек. В результате катастрофических паводковых событий, повторяющихся, по меньшей мере, семь раз, шло накопление мощных осадков Ининской толщи [2, 3, 6]. Паводки затронули также более мелкие притоки р. Катунь. В долине Большого Яломана обводнение спровоцировало образование оплывов, оползней, вовлекая их в грязевые потоки и переотлагая в пределах долины. В долины Малого Яломана и Ини грубообломочный материал преимущественно проникал со стороны магистральной долины р. Катунь. Приустьевая часть р. Иня практически полностью перегораживается плотиной из дресвяников. Происходит расширение мелких эрозионных долин [6].

Третий поздненеоплейстоцено-вый этап (рис. 2, в).

2, в. Поздненеоплейстоценовый этап

Условные обозначения: 1 — крутые склоны, сложенные коренными породами; 2 — склоны средней крутизны, перекрытые маломощным чехлом рыхлых отложений; 3 — высокие террасы, сложенные отложениями Ининской толщи; 4 — современное положение рек

После спада паводка и увеличения количества обломочного материала до величины, превышающей выносную способность реки, путем врезания речного потока происходит скульптурная постройка лестницы высоких террас. В это же время расширяются и углубляются мелкие эрозионные долины [4, 5].

Четвертый поздненеоплейстоцен-раннеголоценовый этап (рис. 2, г).

2, г. Поздненеоплейстоценовый-раннеголоценовый этап

Условные обозначения: 1 — крутые склоны, сложенные коренными породами; 2 — склоны средней крутизны, перекрытые маломощным чехлом рыхлых отложений; 3 — высокие террасы, сложенные отложениями Ининской толщи; 4 — уровень заполнения долин рек отложениями Сальджарской толщи; 5 — современное положение рек

Эпоха серии кратковременных потеплений и похолоданий сопровождалась ростом ледников, вспышкой неотектонической активности, а затем и деградацией ледников и прорывом мелких подпрудных озер в Курайской и Чуйской котловинах [2]. В результате этих процессов формируются грубообломочные отложения Сальджарской

толщи на уровне 80... 100 м относительно современного уреза рек. Катастрофические паводки носили, по меньшей мере, трехкратный характер [2, 3, 6]. В районе устья р. Иня прорезается узкое ущелье, через которое глыбово-валунный материал, поступающий с долины Катуни, не способен проникнуть вглубь долины. За пределами этого ущелья формируется широкая эрозионная долина, в которой при обводнении сначала шло заполнение привнесенными паводком дресвяниками, а позднее формировалась субозерная обстановка. Если в долине Малого Яломана продолжала существовать обстановка широкого залива, то в долине Большого Яломана материал, принесенный во время образования Сальджарской толщи, не способен прорезать осадки, сформированные в эпоху Ининских паводков, поэтому не проникает вглубь долины [6].

Пятый раннеголоценовый этап (рис. 2, д).

2, д. Раннеголоценовый этап

Условные обозначения: 1 — крутые склоны, сложенные коренными породами; 2 — склоны средней крутизны, перекрытые маломощным чехлом рыхлых отложений; 3 — высокие терра-

сы, сложенные отложениями Ининской толщи; 4 — средние террасы, сложенные отложениями Сальджарской толщи; 5 — поймы, сложенные аллювиальными отложениями; 6 — современное положение рек

Время деградации горно-долинного оледенения. Более теплые и мягкие климатические условия и ослабление тектонической активности стабилизировали ход геологических процессов, способствовали уменьшению эрозионно-денудационных процессов [2]. Реки в процессе своей эрозионной деятельности врезаются в грубообломочные отложения Сальджарской частично Ининской толщ, формируют комплекс средних террас [4]. В долинах рек эродируемый рыхлый материал переносится вниз по течению, переотлагается в виде аллювиальных отложений.

Шестой голоценовый этап. Климатические условия приближены к современным, тектонические движения не приводят к существенной перестройке рельефа [1, 2]. В накопившихся ранее пойменных отложениях в результате аллювиального вреза происходит формирование серии низких террас [4]. Эрозионная деятельность затронула не только долины оврагов и мелких рек, но и древние площадки террас, которые подвергаются частичному размыву. Высокие и средние террасы под действием денудации подвергаются частичному размыву. Отложения, слагающие террасы, выносятся и переотлагаются на склонах.

Современное состояние рельефа (рис. 2, е). Резко континентальный климат региона, характерный для горной области, и современная сейсмическая активность способствуют дальнейшим преобразованиям рельефа. Периодическая активизация сейсмических процессов приводит к возникновению обвально-осыпных и оползневых форм. Происходит дальнейший врез рек Катуни и Чуи. На склонах формируются эрозионные долины, овраги, идет вынос рыхлого материала и переотложение его вниз по течению.

2, е. Современное состояние рельефа

Условные обозначения: 1 — крутые склоны, сложенные коренными породами; 2 — склоны средней крутизны, перекрытые маломощным

чехлом рыхлых отложений; 3 — высокие террасы, сложенные отложениями Ининской толщи; 4 — средние террасы, сложенные отложениями Сальджарской толщи; 5 — поймы и низкие террасы, сложенные аллювиальными отложениями; 6 — шлейфы, конуса, овраги, балки, склоны, сложенные современными склоновыми отложениями; 7 — современное положение рек

В результате проведенных исследований в районе среднего течения р. Катунь начиная с раннего плейстоцена выделено семь этапов развития рельефа, которые удалось отобразить в виде серии палеогеоморфоло-гических карт, построенных в электронном варианте на основе данных ДЗ и полевых исследований. При выделении этапов развития рельефа района за основу были взяты резкие преобразования геоморфологических элементов, обусловленные сменой рельефообразующих процессов, поэтому временные границы между этапами проведены не совсем строго.

Литература

1. Богачкин Б.М. История тектонического развития Горного Алтая в кайнозое. — М.: Наука, 1981. - 132 с.

2. Бутвиловский В.В. Палеогеография последнего оледенения и голоцена Алтая: событийно катастрофическая модель. — Томск: ТГУ. — 1993. — 253 с.

3. Парначёв С. В. Геология высоких алтайских террас (Яломано-Катунская зона). — Томск: ТГУ. — 1999. — 137 с.

4. Зольников И. Д., Мистрюков А.А., Середнёв М.А., Лабекина И.А. Строение и генезис средних террас Яломано-Катунской зоны (Юго-Восточный Алтай) // Геоморфология. — 2004. — № 3. — С. 75-84.

5. Мистрюков А.А., Савельева П.Ю. Геоморфологическое картирование экосистем устья реки Чуи с использованием ГИС-технологий // Сибирский экологический журнал. — 2005. — № 6. — С. 973-983.

6. Зольников И.Д., Мистрюков А.А. Четвертичные отложения и рельеф долин Чуи и Катуни. — Новосибирск: Параллель, 2008. — 182 с.

Коротко об авторе______________________________________________ Briefly about the author

Савельева П.Ю., инженер Института геологии и P. Saveleva, Engineer, Institute of Geology and

минералогии СО РАН, аспирантка, Новосибирский Mineralogy, SB RAS, Post-graduate student,

государственный университет (НГУ) Department of General and Regional Geology,

poli@igm.nsc.ru Novosibirsk State University

Научные интересы: геоморфологическое картирование, палеогеоморфология, дистанционное зондирование, четвертичная геология, региональная геология

Areas of expertise: Geomorphological mapping, paleogeomorphology, distant exploration, Quaternary geology, regional geology