Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Эволюция рельефа бассейна реки Чаган-Узун в кайнозое

ВАК РФ 11.00.04, Геоморфология и эволюционная география

Текст научной работыДиссертация по географии, кандидата геолого-минералогических наук, Агатова, Анна Раульевна, Новосибирск

61: -4/-П7- /

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ

На правах рукописи

АГАТОВА Анна Раульевна ЭВОЛЮЦИЯ РЕЛЬЕФА БАССЕЙНА РЕКИ ЧАГАН-УЗУН В КАЙНОЗОЕ

11.00.04 - геоморфология и эволюционная география

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Научный руководитель: к.г.н., с.н.с. И.С. Новиков

НОВОСИБИРСК 1999

Содержание

Введение 4

Глава 1. Физико-географический очерк 11

1.1. Орография района 11

1.2. Гидросеть 20

1.3. Климат 21 Глава 2. Обзор исследований юго-восточной части Горного Алтая 29

2.1. Гляциология и геология четвертичных отложений 30

2.2. Геология кайнозойских отложений 38

2.3. Неотектонические исследования 40

2.4. Геоморфологические исследования 44 Глава 3. Геологическое строение района 47

3.1 Стратиграфия пород скального докайнозойского основания 47

3.1.1. Особенности препарирования породных комплексов докайнозойского основания и их соотношение с элементами рельефа различного ранга 58

3.1.2. Соотношение древнего и современного структурного планов 60

3.2. Стратиграфия кайнозойских рыхлых образований 63

3.3. Четвертичные отложения и формы рельефа 71 Глава 4. Методы геоморфологического исследования 88 4.1. Принципы исследования 88

4.2 Методы исследования 99

4.2.1. Геоморфологическое картографирование крупного масштаба 101

4.2.2. Операционные принципы картографирования 107

4.2.3. Легенда геоморфологической карты крупного масштаба 116

Глава 5. Геоморфологическое строение Чаган-Узунского бассейна 121

5.1. Древние поверхности, подвергающиеся разрушению 124

5.2. Развивающиеся поверхности 160 Глава 6. Неотектоническое строение Чаган-Узунского бассейна 171 6.1. Положение района исследования в неотектонической

структуре Алтая 171 6.2 Неотектоническое строение Южно-Чуйского и Северо-Чуйского

хребтов в пределах Чаган-Узунского бассейна 178

6.2.1. Элементы строения и механизм образования сводово-блоковых морфоструктур 178

6.2.2. Характеристика разрывных деформаций по возрасту и амплитуде 186

Глава 7. Развитие бассейна р. Чаган-Узун в позднем кайнозое 200

Заключение 209

Литература 213

Приложение 231

Введение

Актуальность темы.

Активная тектоника и мощное оледенение как процессы, сформировавшие основные черты современного рельефа Алтая, были отмечены уже в публикациях начала столетия. Впоследствии неотектонические и палеогляциологические исследования получили широкое развитие. В настоящее время в связи с развитием геодинамического направления в тектонике и необходимостью построения прогнозных сценариев будущих климатических колебаний проводятся мультидисциплинарные международные исследования, направленные на изучение этих явлений. Однако, если связь рельефа с важнейшими тектоническими элементами и следы древнего оледенения Алтая исследованы довольно обстоятельно по отдельности, то взаимосвязь этих процессов изучена еще недостаточно. Влияние тектонических движений на масштабы и характер оледенений, а также смещение следов оледенения постледниковыми тектоническими движениями до сих пор учитывалось не в полной мере, что приводит к ошибкам в палеогляциологических построениях и, как следствие, неверным палеоклиматическим реконструкциям. Новые данные, полученные в ходе работы, уточняют и дополняют общую схему развития современных гор Алтая на примере конкретного горно-ледникового бассейна и позволяют предусмотреть возможные неточности в определении характера древних оледенений и предотвратить неверные выводы, вытекающие из подобных палеореконструкций.

Цель и задачи исследования.

Целью работы является уточнение и дополнение модели развития рельефа высокогорной юго-восточной части Горного Алтая на примере бассейна реки Чаган-Узун.

Для достижения этой цели были поставлены две научные задачи:

1. выявить соотношение элементов рельефа тектонического и ледникового происхождения разного возраста на территории горноледникового бассейна;

разработать схему эволюции рельефа горно-ледникового бассейна.

Объект исследования.

Бассейн р. Чаган-Узун является представительным районом по степени проявления и ледниковых, и тектонических процессов. В пределах большей части Чуйской межгорной впадины, куда спускались ледники этого бассейна, каждое последующее оледенение в значительной мере уничтожало следы предыдущего, однако на водоразделах притоков р. Чаган-Узун сохранились отложения нескольких оледенений. Это позволяет проследить соотношения тектонических движений с многократными оледенениями и уточнить общую схему развития рельефа юго-восточной части Горного Алтая, начиная с плейстоцена. Кроме того, в пределах бассейна р. Чаган-Узун находится несколько опорных разрезов кайнозойских отложений Горного Алтая, что дает возможность оценить амплитуды тектонических движений по деформациям кайнозойского осадочного чехла и, сопоставив две летописи - геоморфологическую и стратиграфическую, более точно восстановить последовательность геологических событий на ранних этапах развития района, менее выраженных в современном рельефе.

Защищаемые положения.

Последняя крупная перестройка рельефа в пределах Чаган-Узунского горно-ледникового бассейна произошла в позднем плейстоцене: возраст элементов рельефа до этого рубежа определяется возрастом коррелятных рыхлых отложений; начиная с позднего плейстоцена, происхождение и возраст рыхлых образований устанавливается по коррелятным формам рельефа.

Различия в характере среднеплейстоценового и позднеплейстоценового оледенений в пределах Чаган-Узунского бассейна, помимо климатических факторов, определялись поднятием горной части бассейна в межледниковый период и интенсивным эрозионным врезом.

Особенности развития и деградации позднеплейстоценового оледенения в пределах Чаган-Узунского бассейна (отсутствие стадиальных моренных валов, возникновение подпрудных озер) обусловлены опережающим выдвижением отдельных блоков Южно-Чуйского хребта в ходе оледенения.

Фактический материал.

Основой для построения геоморфологической модели послужили топографические карты масштаба 1:25 ООО и 1:50 ООО и дешифрирование аэрофотоснимков масштаба 1:30000, а также материалы полевых исследований 1994-98 годов. Объемная модель рельефа построена по топографической карте масштаба 1:25 000. Данные по докайнозойской геологии района приведены по геологической карте СССР масштаба 1:200 000. Стратиграфия кайнозойских отложений представлена по литературным материалам .Схема распространения четвертичных отложений построена по материалам полевых наблюдений и дешифрирования аэрофотоснимков.

Научная новизна работы.

Впервые для изучения соотношения тектонических движений и оледенения рассматриваемого района в качестве основного метода было применено крупномасштабное геоморфологическое картографирование. С его использованием в пределах бассейна реки Чаган-Узун были выявлены и типизированы элементы рельефа, созданного в новейший этап горообразования. Установлена последовательность их формирования.

Опираясь на морфостратиграфический метод и метод коррелятных отложений определен геологический возраст элементов рельефа.

Разработана легенда для детального геоморфологического картографирования, которую можно использовать для других высокогорных районов Алтая.

На основе геоморфологического анализа выявлен характер деформаций доорогенного пенеплена по юго-западной периферии Чуйской впадины, представляющих собой сложное сочетание сводового воздымания и движений блоков по разломам. Опираясь на современные модели формирования морфоструктур, в основе которых лежат представления о взаимодействии континентальных микроплит, впервые были описаны особенности неотектонического строения Южно-Чуйского хребта.

Исходя из анализа морфологии вложенных трогов дана количественная оценка глубины эрозионного вреза в межледниковый и межстадиальный периоды для юго-западного обрамления Чуйской впадины. По нарушению элементов ледникового рельефа определены амплитуды голоценовых тектонических движений.

Установлено, что в позднем плейстоцене оледенение рассматриваемого района развивалось на фоне восходящих неравномерных движений отдельных краевых блоков хребтов.

На основе материалов полевых наблюдений и дешифрирования аэрофотоснимков уточнены границы пространственного распространения ледниковых, озерно-ледниковых и водно-ледниковых отложений бассейна р. Чаган-Узун.

Апробация.

Промежуточные результаты работы докладывались на XVII Молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика» в Иркутске (1997) и научной конференции «Актуальные вопросы геологии и географии Сибири» в Томске (1998). Кроме этого были представлены тезисы на международные Чтения «Палеогеография гляциальных систем

Горного Алтая» (Томск, 1996) и международную конференцию «Тектоника активных континентальных бассейнов» (Гент, Бельгия, 1998). Всего по теме диссертации опубликовано 3 статьи и 7 тезисов.

Практическая значимость.

Геоморфологическая карта является основой для обобщающих построений и тематических карт, что позволяет использовать ее для решения различных практических и научных задач. Изучаемый район является смежным с районами, на которые уже существуют картографические модели (Новиков, 1989; Высоцкий, 1997), что в будущем позволит создать детальную геоморфологическую карту на обширный район Юго-Восточного и Северо-Восточного Алтая в единой легенде. Дополненная по сравнению с предшествующими работами легенда может быть использована при проведении аналогичных по детальности картографических исследований в других высокогорных районах Алтая.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, семи глав и заключения.

В первой главе описаны физико-географическое положение района исследования, его климатические особенности, приведены характеристики современного оледенения.

Во второй главе приводятся результаты предшествующих исследований, проведенных в Юго-Восточном Алтае и касающихся различных наиболее важных для настоящего исследования напралений: неотектоники, стратиграфии, гляциологии, геоморфологии.

В третьей главе приводятся данные по геологическому строению района. Горные породы докайнозойского основания, кайнозойские доледниковые отложения и отложения плейстоцена и голоцена

рассмотрены отдельно, в зависимости от характера взаимоотношения с современным рельефом.

В четвертой главе рассмотрены принципы и методы, лежащие в основе проведенного исследования. В качестве основного был выбран метод крупномасштабного геоморфологического картирования. Рассматривается возможность корреляции элементов рельефа и кайнозойских рыхлых отложений.

В пятой главе рассмотрены особенности геоморфологического строения Чаган-Узунского бассейна. Описание элементов рельефа дается в исторической последовательности с учетом их современного положения в геоморфологической структуре. Выделены четыре типа рельефа, характерных для макросклона высокогорного хребта. Описаны особенности гляциальной геоморфологии района, выделены элементы тектонического происхождения.

В шестой главе рассматривается положение района исследования в неотектонической структуре Алтая. Описаны особенности неотектонического строения Южно-Чуйского и Северо-Чуйского хребтов в пределах рассматриваемого района с характеристикой возраста и амплитуд разрывных нарушений.

В седьмой главе предлагается модель эволюции рельефа бассейна р. Чаган-Узун в кайнозое, построенная на основе комплексного анализа геоморфологической и неотектонической структур территории с привлечением данных по коррелятным отложениям.

В заключении обобщаются полученные данные, на основе которых делается вывод о том, что основными факторами, обусловившими особенности современного рельефа высокогорного района, послужили тектонические движения кайнозойского этапа активизации и процессы оледенения, наложенные на неотектоническую структуру и определившие троговый вид долин бассейна и наличие мощных моренных отложений.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю к.г.н. И.С.Новикову, который способствовал формированию научного мировоззрения и щедро делился своими знаниями. Большую помощь -оформление компьютерного варианта фрагмента геоморфологической карты - оказали к.г.н. A.A. Мистрюков и В.Коновалов. Неформальное обсуждение работы проводилось совместно с Е.М. Высоцким. Отдельное спасибо А.В.Корсакову и Д.А. Будаеву, принявшим живое участие в работе автора, а также Р.К. Непоп - за постоянную всестороннюю поддержку.

Глава 1. Физико-географический очерк

1.1. Орография района

Водосборный бассейн р. Чаган-Узун включает элементы трех орографических единиц Юго-Восточного Алтая: Чуйской межгорной впадины и обрамляющих ее с юго-запада Южно-Чуйского и Северо-Чуйского хребтов. В пределах водосбора находится центральная часть северного (северо-восточного) макросклона Южно-Чуйского хребта и юго-восточные макросклоны массивов Биш-Иирду и Чаган-Узун, представляющих собой соответственно наиболее высокую часть Северо-Чуйского хребта и его низкогорное восточное окончание (Рис. 1). Горы Биш-Иирду отделены от Южно-Чуйского хребта обширной пологосклонной седловиной и долиной р. Талдура в ее среднем течении. Граница высокогорного и низкогорного массивов Северо-Чуйского хребта проходит по долине р. Кызкынор в ее нижнем течении. Долина р. Чаган-Узун ниже устья р. Кызкынор является границей Чаган-Узунского выступа и днища Чуйской межгорной впадины. Южно-Чуйский и Северо-Чуйский хребты являются соответственно южным и западным обрамлением Чуйской впадины, крупнейшей в системе межгорных впадин наиболее высокой юго-восточной части Горного Алтая. Нижняя часть бассейна -собственно долина Чаган-Узуна и ее устье - расположена в пределах днища впадины, в то время как истоки Чаган-Узуна дренируют склоны ее горного обрамления. Таким образом бассейн включает все элементы системы «впадина - зона сочленения впадины с хребтами - горное обрамление», и имеет значительную разницу абсолютных отметок на расстоянии, не превышающем 60 км - от устья Чаган-Узуна (1724.9 м) до водораздельного гребня Южно-Чуйского хребта с максимальной отметкой 3936.1 м (Рис. 2).

<пч

1 -гребневые линии основных водоразделов -отдельные высотные отметки, в м -ледники

Рис.2. Орографическая схема бассейна р.Чаган-Узун

Типичные черты и особенности морфологии юго-западного обрамления Чуйской впадины более ярко выявляются при сравнении с другими орографическими элементами. Поэтому наряду с горными сооружениями, склоны которых дренируют Чаган-Узун и его притоки, интересно рассмотреть геоморфологические характеристики Курайского хребта, ограничивающего впадину с севера, плато Сайлюгем, совместно с Южно-Чуйским хребтом замыкающего ее с юга, и Тапдуайрского массива, ограничивающего ее на востоке (Рис. 3).

Границы впадины с обрамляющими горными сооружениями фиксируются не только сменой уплощенного днища впадины крутыми склонами хребтов, но и сменой рыхлых кайнозойских осадков, выполняющих впадину, на скальные докайнозойские породы. Этот принцип проведения границ впадины не выдерживается только в ее северной части, где кайнозойские отложения подняты неотектоническими движениями на склоны Курайского хребта. Здесь граница проводится по подножью нижнего тектоногенного уступа (Новиков, 1995).

Чуйская впадина вытянута в субширотном направлении более чем на 70 км. Ширина ее уменьшается с 30 км на западе до 12 км на востоке. В восточной части с ней соединяются небольшие Кокоринская и Богутинская впадины, образующие раздвоение узкой части впадины.

Приведенные выше размеры современного днища впадины не совпадают с размерами бассейна кайнозойской седиментации, уступая ему по площади, о чем свидетельствуют палеоген-неогеновые отложения, поднятые высоко на склоны хребтов. Днище впадины имеет вогнутую форму. Абсолютные отметки его центральной части, сложенной четвертичными аллювиальными галечниками, составляют 1750-1850 м, увеличиваясь к периферии до 2000 м. В северной части, выработанной в палеоген-неогеновых угленосных глинистых отложениях, они увеличиваются до 2150 м. На юге поверхность впадины слагают

50°15'с.ш.

0о|' |о<50ф р7777]-*

20 им

Рис.3 Орографическая схема района Чуйскои впадины, по (Новиков и др., 1995) I - ледники и фирновые поля, 2 - реки и озера, 3 - абсолютные высоты, в м, 4 - границы впадин

ледниковые и водно-ледниковые позднеплейстоценовые отложения с абсолютными отметками до 2800 м.

Борта и дно впадины несут на себе следы озерной абразии, совпадающие по верхнему уровню распространения с аналогичными следами в Курайской впадине, что большинство иссл