Криогенные процессы в формировании морфологии горного рельефа хребта Сунтар-Хаята

НАУКИ О ЗЕМЛЕ

УДК 55.551.4

В. И. Жижин, М. Н. Железняк, Н. А. Пуляев

КРИОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ФОРМИРОВАНИИ МОРФОЛОГИИ ГОРНОГО РЕЛЬЕФА ХРЕБТА СУНТАР-ХАЯТА

Рассмотрены тектонические этапы и экзогенные факторы формирования рельефа, одной из ведущих орографических единиц Южного Верхоянья. Показана роль криогенных факторов и ледниковой деятельности в преобразовании рельефа горной системы.

Ключевые слова: криогенез, тектоника, орография, денудация, мерзлота, пенеплен, конус выноса, цирки, солифлюкация, геоморфология, ледники, троги.

V. I. Zhizhin, M. N. Zheleznyak, N. A. Pulyaev Cryogenic processes of the formation of the mountain relief of Suntar-Khayata Range

The article discusses the tectonic stages and exogenous factors of the formation of relief, one of the main orographic units of the southern Verkhoyansk Mountains. It also examines the role of cryogenic factors and glacial activity on relief modification in the mountain system.

Key words: cryogenesis, tectonics, orography, denudation, frost, peneplain, alluvial cone, circuses, solifluction, geomorphology, glaciers, glacial troughs.

На юге Верхояно-Колымской складчатой области в результате коллизионных событий конца мезозоя произошло формирование Верхоянского орогенного пояса, в пределах которого находится хребет Сунтар-Хаята. С этого времени, в течении длительного периода, в условиях континентального режима на обширных площадях Южно-Верхоянского сектора шли геодинамические и экзогенные процессы, которые влияли на образование горной системы, развивающейся в настоящее время. [4].

Хребет Сунтар-Хаята является составной частью Верхоянских гор. Он пересекает геологические

ЖИЖИН Владимир Иванович - д. г.-м. н., профессор кафедры региональной геологии и геоинформатики ГРФ СВФУ им. М. К. Аммосова.

E-mail: viz956@rambler.ru

ЖЕЛЕЗНЯК Михаил Николаевич - д. г.-м. н., с. н. с. кафедры мерзлотоведения ГРФ СВФУ им. М. К. Аммосова.

E-mail: fe1956@mail.ru

ПУЛЯЕВ Николай Анатольевич - к. г.-м. н., доцент кафедры региональной геологии и геоинформатики ГРФ СВФУ им. М. К. Аммосова.

структуры Южно-Верхоянского сектора с северо-запада на юго-восток. Это главнейшая орографическая структура, которая протягивается на 200 километров, служит узловым пунктом геоморфологического районирования региона.

Для отрогов хребта Сунтар-Хаята, в водораздельной части рек Алдана и Индигирки, а также западнее этого водораздела в бассейнах рек Сеторым и Восточная Хандыга, характерно развитие следующих генетических форм рельефа: эндогенно-предопределенные, денудационные, структурноденудационные, криогенные, ледниковые, образованные речной деятельностью [2].

Абсолютные отметки отдельных вершин здесь достигают 2200 м (г. Атласова), однако большая часть гор имеет высоту 1850-1950 метров. Водоразделы островершинные, извилистые, гребневидные с крутыми склонами (до скалистых) и сильно изрезаны водотоками и ручьями. Крупные реки протекают в троговых долинах, их днища глубоко врезаны (рис. 1), многочисленные ручьи берут истоки с ледниковых цирков или каров, образуя в устьевой части мощные конуса выноса.

Под влиянием процессов денудации и эрозионной

Рис. 1. Плечо троговой долины и конуса выноса в бассейне реки Восточная Хандыга

Рис. 2. Характерный комплекс вершинных форм рельефа, г. Баранья

деятельности при значительной роли тектонических движений здесь сформированы извилистые в плане хребты и водораздельные гряды. Ориентированы морфоструктуры региона вдоль сети разрывных нарушений, образованных еще в позднемезозойское время, но в последующие периоды обрели современный облик, обусловленный тектоническими движениями и климатическими условиями.

О существенной роли криогенных процессов в пределах Южного Верхоянья и непосредственно на характеризуемой площади имеются отдельные публикации [1, 2, 3 и др.]. Первые исследования характеристики криолитозоны этого района проводились с 60-х годов ХХ в., когда были выполнены температурные измерения в серии скважин на месторождениях Нежданинское, Агылкинское, Верхнеменкеченское. С того времени установлено, что глубина залегания многолетнемерзлых пород изменяется в зависимости от рельефа. Её максимальные значения достигают 500 метров, а в долинах рек имеются участки, где мёрзлые толщи вовсе отсутствуют [3]. Ледники в Верхоянских горах по данным немецких исследователей образовывались с плейстоцена, а на отдельных наиболее высоких вершинах ледники развиты и в настоящее время [5].

Примерно с пятидесятых годов прошлого века площадь интенсивно исследовалась геологами, имеются также отдельные публикации, характеризующие элементы рельефа, образование которых связано с процессами сезонного оттаивания и промерзания пород [2]. Тем не менее, геокриологические особенности этого горного региона еще исследованы в недостаточной мере.

Комплекс гор хребта Сунтар-Хаята имеет узкие, островершинные, почти горизонтальные площадки.

Многие вершины образованы «бронирующими» пластами песчаников, уклон которых повторяют склоны (северная экспозиция г. Баранья), (рис. 2).

В исторической последовательности формирования существующего горного рельефа установлено, что в доплиоценовое время на территории сформировалась поверхность выравнивания первого уровня. Наступившие затем неотектонические поднятия привели к ее расчленению.

Пенепленизированные поверхности здесь проявлены на двух гипсометрических уровнях. Так в неоген-четвертичное время произошло поднятие площади слабо дифференцированными движениями. Амплитуды поднятий в разных тектонических блоках региона были не одинаковы. Реликты доплиоценового пенеплена выделены как первый верхний ярус рельефа хребта Сунтар-Хаята. Возраст поверхности выравнивания этого уровня геологическими методами до настоящего времени не определен. По косвенным данным пенепленизация относится к доплиоценовому этапу. Гипсометрически она расположена на высотах с отметками от 1800 до 2000—2200 метров (рис. 3).

Поверхность второго уровня выравнивания образована на высотах 1600—1700 метров. Она имеет бугристо-западинный профиль, который четко наблюдается на космоснимках. Многие исследователи относят ее ко второму ярусу рельефа [1, 2].

Резкие уступы между разными ярусами рельефа хорошо прослеживаются на фотографиях характеризуемой территории (рис. 3).

Большинство исследователей Южного Верхоянья в истории развития региона выделяют два периода оледенения [1, 2 и др.]. Среднечетвертичное было максимальным и в ряде районов имело полупокровное распространение, второе, позднечетвертичное оледе-

Рис. 3. Главные формы рельефа хребта Сунтар-Хаята в бассейне реки Восточная Хандыга

нение, занимало меньшую площадь распространения, оно образовано в горно-долинных условиях. Эти оледенения оказали весьма существенное влияние на морфологию рельефа.

Первое оледенение оставило свои следы в наиболее приподнятых местах района (на отметках свыше 1600 м), где на коренных обнажениях отмечаются эрратические валуны. Сами коренные толщи обработаны ледником с образованием перевальных седловин, выпаханы днища «верхних» трогов. На месте формирования ледников имеются фрагменты разрушенных каров, цирков и т. п. Следы этого оледенения в районе практически не сохранились, за исключением верхнего и среднего течения реки Сеторым, где среднечетвертичный трог как бы врезался в трог последующего оледенения. Здесь на 40-60-метровой террасе сохранились и флювиогляциальные образования первого оледенения.

Еще в процессе геологосъемочных работ, по рисунку расположения эрратических валунов было определено, что ледники среднечетвертичного времени двигались в северном и западном направлении. Широкое площадное распространение ледников выражено многочисленным экзарационным микроформам рельефа с различной степенью сохранности на верхней поверхности выравнивания. Областью генерации региональных ледников этого периода были, вероятно, наиболее высокие участки хребта Сунтар-Хаята, с которого они спускались, в том числе к западу и северо-западу. Предположительно с периода первого оледенения характеризуемая горная страна подвержена формированию многолетнемерзлых толщ.

В последующем уже местные долинные ледники формировались в более высоких южных и восточных отрогах хребта. Одним из таких центров местного

Рис. 5. Борт цирка в верховья ручья Юлгин

ледника была площадка, расположенная в истоках рек Дыбы, Оганья, Керехтях и Угамыт.

Позднечетвертичное оледенение было типичным горно-долинным. Ледники формировались в близкой к современной горной обстановке. Следы таких ледников сохранились значительно полнее и установлены практически повсеместно. Экзарационные формы рельефа хорошо наблюдаются на местности. Воздействия ледников на борта долины реки Восточная Хандыга по высотным отметкам показывают, что мощность их более 400 метров. Аккумулятивные ледниковые образования - боковые и донные морены, флювиогляциальные плащи на цокольных террасах, образованные в процессе этого этапа оледенения, обширно распространены в долинах рек. Такой холмисто-моренный рельеф особенно проявлен при впадении рек Кюрбелях и Сеторым в Восточную Хандыгу. Кроме того, валы морен имеют максимальные параметры вблизи Алдано-Индигирского водораздела, где занимают площадь в десятки квадратных километров [2] (рис. 4).

Оледенение позднечетвертичного времени обусловило интенсивную экзарационную деятельность горно-долинного типа. Оно выпахало в большинстве долин предшествующие моренные и аллювиальные отложения, а после таяния всюду оставило новые ледниковые покровы. Ледники двигались через перевалы сквозных долин, иногда образовывая котловины спущенных и ныне существующих озер. В долинах рек сохранены участки холмисто-моренного ландшафта этих ледников (рис. 4, 5). Судя по образованным морфоструктурам в привершинных местах гор (цирки, кары, переметные долины) хорошо видно, что ледники залегали на гипсометрическом уровне выше 1500 м.

Пойменные террасы современных крупных речных долин

составляют третий ярус рельефа.

Плечи трогов обрезают в относительно пологие склоны. Резкие перегибы (более 40°), иногда с обрывистыми краями, формы рельефа среднего яруса (рис. 6).

Нижний ярус рельефа — это плоская русловая поверхность с общим уклоном к западу и северо-западу (Алданский бассейн). Она имеет серию ступеней, зафиксированных в продольных профилях речных долин (рис. 7).

Такие ступени врезания речных долин обусловлены разломами, по которым имеются блоковые поднятия отдельных участков района в современное время. Некоторые признаки указывают на относительную стабилизацию долины Восточной Хандыги в связи с предполагаемым замедлением (или прекращением) восходящих тектонических движений. Это объясняется тем, что здесь в русле отсутствуют порожистые участки и водопады. В ее долине широко распространены молодые аккумулятивные террасы 1-3 и 3-5метрового уровней и другие признаки.

Склоны водоразделов хребта Сунтар-Хаята отличаются большим разнообразием. Это связано с тектоническими причинами (абсолютными высотами вершин), литологическим составом слагающих их пород (песчаники, алевролиты, аргиллиты), распространением многолетнемёрзлых толщ (прерывистое распространение), климатическими условиями (степенью оттаивания и промерзания пород на склонах разной экспозиции) и другими ранее перечисленными рельефообразующими факторами. Наиболее полно характеристику склонов этого района привел В. И. Коростелев [2].

По совокупности признаков им в районе выделены следующие типы склонов:

- крутые, часто обрывистые (гравитационного срыва более 40о);

Рис. 6. Переход от второго к третьему ярусу рельефа в виде четко выраженных ступеней в днище среднего течения реки Кюрбелях

- склоны делювиально-осыпного сноса средней крутизны (около 30°);

- склоны делювиального сноса и пологие склоны делювиально-солифлюкционного накопления

Отметим, что на водоразделах практически отсутствуют или имеют весьма малую мощность элювиальные отложения. Плоскостной смыв и перемещение четвертичных отложений на склонах подчинен мерзлотным процессам.

Вблизи водоразделов отмечаются цирки или кары, в которых формируются истоки ручьев. Здесь в зависимости от экспозиции склонов с разной длительностью в летний период происходит таяние снежников, которые наряду со льдом деятельного слоя и непосредственно летними атмосферными осадками являются основным источником питания местных рек. Размещаются снежники на маломощных элювиальноделювиальных каменных потоках и имеют максимальные мощности в укрытых от ветра и солнечной радиации участках рельефа.

В большинстве своем крутые и обрывистые склоны расположены вдоль северной экспозиции, это обусловлено условиями таяния мерзлых пород. Здесь формируются склоны камнепадного и обвально-осыпного сноса (рис. 8). Летом и осенью на таких склонах часто происходят крупные обвалы, а зимой и весной эти процессы часто предваряются сходом снежных лавин.

Склоны делювиально-осыпного сноса менее крутые, обычно приурочены к местам залегания

алевролитовых и глинистых толщ на южной экспозиции. Типичным примером таких склонов является участок левобережья р. Восточная Хандыга, где наблюдается ряд субпараллельных ложбин стока временных потоков с конусами выноса пролювиаль-ных отложений в нижней части склонов (Рис. 9).

На отдельных участках пологих склонов местами наблюдаются подповерхностные делювиальные процессы, обусловленные вымыванием весенне-летними инфильтрационными водами мелкозернистых фракций из толщи грубообломочно-щебенчатого делювия (термосуффозия).

Делювиальные отложения формируют склоны небольшой крутизны (до 15°) преимущественно на южной экспозиции. Такие склоны обычно сильно задернованы и отличаются мелкобугристой поверхностью из-за широкого распространения солифлюкционных валов, террас и бугров. Глубина протаивания многолетней мерзлоты на этих склонах относительно больше, что и определяет возможности перемещения пород по склону.

Склоны делювиально-солифлюкционного накопления характеризуются весьма небольшой крутизной и обычно представляют собой, как бы, слившиеся воедино конуса выноса временных потоков, образующих пролювиальные шлейфы у подножий всех типов склонов. Формирование таких склонов происходило под влиянием делювиальных и при участии пролювиальных и солифлюкционных процессов. Это связано с сезонным оттаиванием и промерзанием, а

Рис. 8. Склоны камнепадного и обвально-осыпного сноса в Рис. 9. Разнообразие склоновых форм вдоль правого борта долине реки Восточная Хандыга долины реки Кюрбелях

Рис. 10. Наледное поле по долине ручья Наледный

также присутствием поверхности многолетнемерзлых пород. Развитию солифлюкции способствует наличие мерзлого субстрата, своеобразного водоупорного горизонта, что повышает увлажнение склоновых отложений. Медленное пластичное течение переувлажненных пород захватывает на склонах весь деятельный слой. Скорости течения этих пород не везде одинаковы, зависят от экспозиции склона. В результате во многих местах образованы солифлюкционные террасы, языки, потоки и валы, широко распространенные на склонах преимущественно южных экспозиций.

Процессы десерпции приводили к перемещению крупных обломков вниз по склону и одновременно к их дифференциации на фракции по размерности. Если при этом происходил вынос мелкозема, то на

многих склонах, где имеются выходы песчаников, образовывались крупноглыбовые развалы курумников.

В долинах крупных рек, а иногда и по мелким ручьям, трассирующим зоны разрывных нарушений образованы современные наледи (Рис. 10).

На левом берегу реки Кюрбелях, в её приустьевой части, имеются термокарстовые воронки, а вдоль бортов цокольных террас наблюдаются термоэрозионные обрушения берегов с образованием отрицательных микроформ рельефа термокарстовой природы.

Завершая краткий обзор криогенных факторов в формировании рельефа отметим, что отрицательные годовые температуры и значительные суточные температурные перепады наряду с ледниковой деятельностью являются ведущими эрозионными процессами. Тектонические и экзогенные процессы

продолжают оказывать свое влияние на моделировку рельефа в настоящее время. Горы имеют здесь черты альпинотипного высокогорного рельефа, в котором отображены суровые климатические условия. Исследование криолитозоны Южного Верхоянья еще требует значительных усилий и внимания мерзлотоведов, тем более, что здесь имеется достаточно экономически привлекательных объектов, эксплуатация которых потребует инженерных обоснований.

Л и т е р а т у р а

1. Долгушин Л. Д., Осипова Г. Б. Ледники. М., Мысль,

- 1989. - С.59-61.

2. Коростелев В. И. Геология и тектоника Южного Верхоянья. Новосибирск, Наука, - 1982. - 216 с.

3. Некрасов И. А. Криолитозона Северо-Востока и юга Сибири и закономерности ее распространения. Якутск, Якутское книжное издательство, - 1976. - 248 с.

4. Парфенов Л. М. и др. Тектоника, геодинамика и металлогения территории республики Саха (Якутия). Москва, МАИК, Наука/интерпери-одика, - 2001. - 571 с.

5. Зигерт К., Штаух Г., Лемкуль Ф. и др. Развитие оледенения Верхоянского хребта и предгорий в плейстоцене: результаты новых исследований. Региональная геология и металлогения. Санкт-Петербург, - 2007. - №30-31, - С. 222-228.