Системно-энергетический анализ динамики рельефообразующих процессов

Кузнецов, Александр Сергеевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Системно-энергетический анализ динамики рельефообразующих процессов
ВАК РФ 25.00.25, Геоморфология и эволюционная география

Автореферат диссертации по теме "Системно-энергетический анализ динамики рельефообразующих процессов"

На правах рукописи

Кузнецов Александр Сергеевич

Системно-энергетическнй анализ динамики рельефообразующих процессов (па примере горноледникового бассейна Актру, Горный Алтай)

Специальность 25.00.25 - Геоморфология и эволюционная география

гП ! (

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Томск 2012

005048649

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук

Научный руководитель: доктор географических наук, профессор

Поздняков Александр Васильевич

Официальные оппоненты: Савнчев Олег Геннадьевич, доктор географических

наук, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет", кафедра гидрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии, профессор

Миетрюков Анатолий Александрович, кандидат географических наук, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геологии и минералогии им. B.C. Соболева СО РАН, лаборатория геоинформационных технологий и дистанционного зондирования, старший научный сотрудник

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образова-

тельное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.ВЛомоносова"

Защита состоится 9 ноября 2012 г. в 14 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.267.15, созданного на базе Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет", по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36, ауд. 119.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Томского государственного университета.

Автореферат разослан 8 октября 2012 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

Хромых Валерий Спиридонович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования и степень разработанности проблемы. Любые самоорганизующиеся структуры в течение некоторого времени находятся в состоянии установившегося режима развития. Между ними и средой постоянно происходит массо- и энергообмен, вызывающий нарушение равновесия в системах. Самоорганизация и саморегулирование - не что иное, как развитие и внутренняя перестройка структур, обусловленная существованием противоречивых тенденций и постоянных изменений, направленных на приведение их в соответствие с меняющимися условиями. Эти тенденции определяют взаимодействие подсистем и составляют внутренний сущностный процесс в системе. Рассматривая геоморфосистемы как операционально-замкнутые структуры, можно наглядно проследить весь процесс самоорганизации и саморегулирования, как отдельных элементов, так и всей системы в целом. Самоорганизация сложной системы есть результат спонтанного стремления к динамическому равновесию. Операционально-замкнутая геосистема (далее ОЗС) представляет собой самоорганизующуюся структуру, динамика которой обусловливается поступлением вещества и энергии из среды и обратными положительными и отрицательными связями, действующими в самой геоморфосистеме, а также на входе и во всей системе в целом (Поздняков, 1988,2005).

Применение системного подхода в геоморфологии в нашей стране началось в основном с середины XX в., благодаря работам В.Б. Сочавы (1973), А.Д. Арманда (1963, 1988 и др.), A.B. Позднякова (1973, 1975, 1976, 1988), О.В. Кашменской (1980), Ю.Г. Симонова (1976). Значительный вклад в основы методологии систем и ее практического применения был внесен трудами Н.И. Маккавеева (1955 и др.) и P.C. Чалова (1986, 2008), рассматривающих русловой поток как саморегулирующуюся систему. Было дано определение понятию геоморфологическая система и ее элементы (Поздняков, 1974, 1975). Стали применяться математические методы описания динамики рельефа (Девда-риани, 1967; Московкин, Трофимов, 1978 и др.), объективно предполагавшие рассмотрение процессов рельефообразования в зависимости от пространственного перераспределения вещества, что возможно с позиций системного подхода (Поздняков, Ройхвар-гер, 1980).

Наибольшее научно-теоретическое значение имели исследования, в которых впервые раскрывается роль и механизм действия обратных отрицательных связей в формировании и развитии форм рельефа различного генезиса (Поздняков, 1976, 1988). В частности, выявлены основные принципы авторегуляции в динамике форм рельефа. Показано, что заданными величинами в процессах геоморфодинамики являются размеры форм рельефа - их морфометрические характеристики, включая и объемы, которые они могут достичь в установившихся условиях поступления вещества и энергии (Поздняков, 1988). А в последующих исследованиях было доказано, что состояние динамического равновесия в динамике различных систем, в том числе и систем косной среды (геосистем), характеризуется балансом расходов вещества и выполняет роль своеобразного аттрактора (Поздняков, 2002).

Данные теоретические положения легли в основу настоящего диссертационного исследования, проводившегося на примере горноледникового бассейна Актру (далее -басс. Актру).

Басс. Актру расположен в горах Алтая и занимает юго-восточную часть горного узла Биш-Иирду Северо-Чуйского хребта. Район исследования охватывает преимущественно высокогорную часть бассейна, нами рассматриваются только верховья р. Актру, ограниченные замыкающим створом в конце долинного зандра. Относительно

замкнутая форма объекта исследования исключает транзит вещества через бассейн, а вынос материала осуществляется в основном водным потоком р. Актру.

Данный район, ставший, по всеобщему признанию, одним из репрезентативных природных объектов общероссийской и международной значимости для изучения и проведения режимных наблюдений за динамикой геосистем, является научно-исследовательской базой Томского государственного университета. Тем не менее, научной интерпретации накопленной фактической информации на основе системной методологии практически нет до сих пор. В данной работе горноледниковый басс. Актру исследуется как ОЗС\ это первая попытка системного анализа природных объектов подобного плана.

Целью диссертационного исследования является установление основных закономерностей и особенностей динамики геоморфосистемы басс. Актру с позиции самоорганизации и энергетического подхода. Для достижения цели ставились следующие задачи:

• Определить основные методологические положения и терминологический аппарат теории самоорганизации и энергетического анализа.

• Охарактеризовать горноледниковую геоморфосистему Актру как операционально-замкнутую структуру, с выделением функциональных характеристик и внутрисистемных связей.

• Выявить особенности динамики и саморегуляции основных бинарных структур геоморфосистемы Актру.

• Провести оценку энергетического потенциала рельефа исследуемой территории.

• Составить карту геоморфодинамики Актру.

Личный вклад автора. В основу диссертационного исследования положены результаты экспедиционных исследований на стационаре Томского госуниверситета Актру: изучалась динамика пространственного перераспределения (расхода) продуктов выветривания в зависимости от особенностей морфометрии, экспозиции склонов, гидротермического режима грунтов и пр.

Впервые с целью определения скорости накопления материала в пойме р. Актру, а также возраста селевых отложений в исследуемом районе, использовались современные методы дендрохронологического анализа. Была произведена GPS-съёмка конусов аккумуляции, моренных комплексов и отложений селевых потоков для дальнейшего их картографирования. Проведены работы по определению твёрдого стока р. Актру в створе на выходе р. Актру, в пределах зандрового поля (район географического стационара ТГУ) и на замыкающем створе верховий бассейна. Определены скорости движения материала осыпных аккумулятивных тел. Проведено дешифрирование космических и аэрофотоснимков для составления карт геоморфодинамики и выявления энергетического потенциала горноледникового бассейна Актру. Определено содержание моренного материала в глетчерном льду долинных и плосковершинного ледников.

Полевые исследования проводились автором в составе экспедиций, организованных Лабораторией самоорганизации геосистем Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН в полевые сезоны 2008-2010 гг. под руководством проф. A.B. Позднякова. Значительную помощь в организации и проведении исследований оказывали сотрудники лаборатории: с.н.с. П.С. Бородавко, н.с. A.B. Пучкин и н.с. О.Г. Невидимова. Использовались многочисленные литературные источники, опубликованные по соответствующей тематике.

Результаты исследования и их научная новизна:

• впервые горноледниковая геоморфосистема рассматривается как открытая, операционально-замкнутая бинарная структура с набором функциональных отношений между элементами;

• впервые для горноледникового бассейна Актру проведена оценка энергетического потенциала. Составлена карта-схема распределения удельного энергетического потенциала;

• составлена карта геоморфодинамики Актру с определением количественных характеристик рельефа и рельефообразующих процессов.

Результаты исследований дополняют теоретические основы системного анализа геоморфологических систем.

Изложение материала диссертационного исследования сопровождается авторскими функциональными схемами, конкретными примерами по строению и развитию генетически неоднородных геоморфологических систем

Практическая значимость. Изложенные результаты и положения открывают возможность прогнозных оценок эволюции форм рельефа в условиях изменяющегося климата и увеличения антропогенной нагрузки на различного рода геосистемы, а также возможность их дальнейшего использования в исследованиях как методологического, так и прикладного плана.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Геоморфологическая система Актру является открытой самоорганизующейся операционально-замкнутой структурой, представляющей собой совокупность бинарных подсистем.

2. Динамика и развитие современных экзогенных процессов определяется энергетическим потенциалом, сосредоточенным в формах рельефа горноледникового бассейна Актру.

3. Картографическое отображение закономерностей динамики и направленности потоков массо- и энергообмена в современных экзогенных процессах раскрывает закономерности формирования геоморфологической системы Актру.

Апробация работы. Результаты исследований использовались при разработке проекта по плановой тематике Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН: проект "Трансформация энергетических характеристик геосистем в условиях глобальных климатических изменений" по Программе фундаментальных научных исследований СО РАН У11.63.1. "Природно-климатические изменения и их последствия для Сибири в современных условиях глобального потепления и антропогенных воздействий" (2010-2012 гг.); докладывались на международных, всероссийских и региональных конференциях, симпозиумах и семинарах, таких как: Восьмое сибирское совещание по климато-экологическому мониторингу (Томск, ИМКЭС СО РАН 2009); VI Щукинские чтения "Геоморфологические процессы и их прикладные аспекты" (Москва, МГУ, 2010); Международная конференция "Динамика геосистем и оптимизация природопользования" (Иркутск, ИГ СО РАН 2010); Всероссийская конференция с международным участием "Рельеф и экзогенные процессы гор" (Иркутск, ИГ СО РАН 2011) и др.

По теме диссертационного исследования опубликовано 9 работ, в том числе 2 из них в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объём работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 198 наименований, и 5 приложений. Работа изложена на 152 стр., включая 51 рисунок и 1 таблицу. Все рисунки и таблица являются авторскими либо содержат авторские уточнения, дополнения.

В первой главе - "Методологические основы исследования динамики геоморфологических систем" рассматривается становление системного подхода и теории самоорганизации в географии, а также приводятся основные физико-географические характеристики объекта исследования.

Во второй главе - "Энергетическая характеристика операционально-замкнутой бинарной структуры геоморфосистемы Актру" рельеф басс. Аиру рассматривается как бинарная структура; дается характеристика изменения энергопотенциала в процессе денудации рельефа.

В третьей главе - "Бинарные операционально-замкнутые структуры геоморфосистемы Актру" выделены и описаны основные элементы басс. Актру, дан анализ их функциональных характеристик и внутрисистемных связей, рассмотрены особенности геоморфологической динамики.

Четвёртая глава - "Картографическое отображение геоморфологической динамики экзогенных процессов геоморфосистемы Актру" посвящена методам картографирования динамики с определением и отображением количественных характеристик рельефа и рельефообразующих процессов.

В заключении в краткой форме изложены основные выводы и подведены итоги диссертационного исследования.

Благодарности. Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю профессору, д.г.н. A.B. Позднякову за повседневное внимание к моей работе, научные консультации в ходе выполнения работы; коллективу лаборатории СГС за неоценимую помощь и поддержку при написании и оформлении работы; сотрудникам лаборатории лесных экосистем ИМКЭС СО РАН, а также сотрудникам кафедры гидрологии ТГУ, а именно Ю.К. Нарожному, Л.Н. Шантыковой, В.В. Паромову, за оказанную помощь и консультации при полевых исследованиях.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ 1. Геоморфологическая система Актру является открытой самоорганизующейся операционально-замкнутой структурой, представляющей собой совокупность бинарных подсистем.

Впервые механизмы самоорганизации бинарных структур были рассмотрены в исследованиях A.B. Позднякова (1988, 2006). Им было показано, что все самоорганизующиеся системы можно рассматривать как бинарные структуры. А именно: развитие какого-либо процесса X(t) сопровождается образованием и развитием совокупности сопутствующих ему других процессов Y(t). Для них процессы Y(t) и формы их внешнего проявления (в данном случае рельеф) выполняют функцию своеобразной экологической емкости, поставляющей для процессов вещество, энергию и информацию. Выходной характеристикой W(t) такой бинарной структуры является форма их внешнего выражения, в основном такие морфометрические показатели, как объем V(t), площадь S(t), высота Н(1) и пр. (Поздняков, 2011; Кузнецов, Поздняков, 2012). Динамика такой структуры описывается нелинейным уравнением:

dW/dt=X(t, W)-Y(t, W) +f(U), ( 1 )

где f(Uj - антропогенная управляющая функция, если она присутствует (например, при формировании горнодолинных водохранилищ или при проведении каких-либо защитных мероприятий, снижающих риски развития нежелательных процессов).

Нами эти методологические подходы были впервые применены к описанию динамики рельефообразующих процессов в энергетических оценках на примере басс. Актру. В результате проведенного исследования выделены бинарные геоморфоструктуры первого и второго порядков. К первому порядку относится бинарная геоморфострукту-ра Актру, а второй порядок образуют следующие геоморфосистемы: обвально-аккумулятивные склоны; долинные ледниковые потоки (Малый Актру, ледники Большого Актру), плосковершинный ледник (Водопадный); зандр Актру; оползневые склоны.

Принципы саморегулирования бинарных геоморфосистем

Рельеф и составляющие его формы, независимо от размеров, создаются и развиваются вследствие одновременного действия двух типов энергомас-собмена. Первый тип определяется работой сил, создающих первичные неровности; это эндогенные силы, обусловливающие дифференцированные тектонические движения, благодаря чему создаются первичные неровности и, соответственно, энергетический потенциал; второй тип образуют различные виды экзогенных процессов, в ряду которых по рельефообразующей значимости главное место занимают эрозионные процессы.

Все они, включая процессы дефляции, селективного выветривания и пр., имеют главное сходство в принципах саморегулирования. Создающаяся каким-либо геоморфологическим процессом форма рельефа (рис. 1) и характеризующий ее гравитационно-энергетический потенциал (подсистема X(tJ) обусловливают формирование в пределах подсистемы X(t) нового гравитационно-энергетического потенциала, предполагающего развитие рельефообразующих процессов и соответствующих им форм рельефа и образование подсистем Y(X,t), Z(Y,t).

Подсистемы Y(X,t); Z(Y,t),... играют роль обратной отрицательной связи, ингиби-рующей развитие процессов в подсистеме X(t), в результате такого взаимодействия достигается баланс (динамическое равновесие) в расходах вещества (Поздняков, 1988; Кузнецов, Поздняков, 2012).

Системой X(t) в басс. Актру является рельеф, формирование которого происходит за счёт эндогенного поднятия вещества земной коры - поступления массы и энергии (МЕ) из среды в F-потоке. Одновременно с поднятием горного массива получают возможность развития процессы денудации, нивелирующие тектонические формы рельефа, т.е. происходит формирование системы "сателлита" Y(t) и создаваемого им D-потока МЕ (Поздняков, 1988) в виде комплекса эрозионно-денудационных процессов. Основой функционирования системы Y(t) являются МЕ, отдаваемые системой X(t) в D-потоке.

Характеристика системы X(t)

Формирование бас с. Актру начинается в эпоху тектонического поднятия на границе мелового периода и палеогена. В это время территория Горного Алтая представляла собой платообразную поверхность, поднятую на высоту около 500 м над ур. м. В конце мела начинается этап неотектонического развития Горного Алтая (Богачнин Б.М., 1981). В эоплейстоцене происходит активизация эрозионных процессов, проявляющаяся в глубоком врезе речных долин. Это связано, по-видимому, с активизацией тектонических процессов на рубеже неоген-четвертичного периода, продолжающихся и по настоящее время (Девяткин Е.В., Ефимцев H.A. и др., 1963). Тогда же произошло заложение V-образной долины р. Пра-Актру, которая в дальнейшем испытала оледенение. О современном поднятии осевой части хребта свидетельствует факт образования

<£ундзм«кгальные законы взаимодействиям самоорганизации систем

MEt

Вещество -м, ^»ергия - Е, инфорнаим

Самоорганизующаяся парная структура GS dWdt-QX(t) - qXYfl),

Преобразованные исходные формы вещества, энергии и инфорка!41и в среду

Рисунок 1 — Схема структурно-функциональных отношений в бинарной геосистеме

молодых террас в самых верховьях р. Актру - высотой до 2,5 м. Возраст террас, судя по древесной растительности, поселившейся на них, около 200-220 лет (Душкин, 1967).

Таким образом, ^-потоком (формирующим систему) является эндогенный лито-поток, характеризующийся следующими показателями: V - объем вещества земной коры, выводимый в сферу гипергенеза, м3/год (объем вещества, необходимый для самоорганизации эрозионных процессов); Р - объем вещества земной коры, выведенный в сферу гипергенеза на единицу площади. Это объем вещества, необходимый для самоорганизации пространственного перераспределения продуктов выветривания денудационными процессами.

Деятельный объём вещества, выведенный в сферу эрозионной переработки (Р), заключённый между вершинной и базисной поверхностью, для Актру составляет 43,89 км3. Следовательно, с учетом скорости тектонического поднятия осевой части горного узла Биш-Иирду 1,5-2 см/год (Душкин, 1967), ежегодно в область гипергенеза за счет эндогенного (¥} литопотока поступает до 630000 м3 вещества (расход вещества 0.

Характеристика системы ¥{()

Как отмечено выше, с формированием системы Х(0 происходит формирование и системы сателлита - У(0, представляющей собой комплекс процессов, определяющих выравнивание приподнятой поверхности.

Основным потоком МЕ, формирующим систему \'(1), является О-поток. Эрозион-но-денудационные процессы характеризуются объемом расхода вещества (0, удаляемого с единицы площади (м3/год), который определяется как произведение мощности т денудируемого слоя на площадь 5 поверхности рельефа: О^^тЯ/соБа.

Относительная "изолированность" бассейна от стороннего привноса вещества из смежных областей позволяет определить величину общей денудации рельефа путём исследования твёрдого стока р. Актру. Суммарный объём материала, поступающий в систему У(1) в ^-потоке, в течение года в среднем составляет около 107145,2 м3.

Анализируя величины стока взвешенных наносов р. Актру на выходе из системы, можно определить расход вещества в ¿»-потоке системы ¥(1), который будет характеризовать динамику процессов целостной бинарной геоморфосистемы Актру. В результате исследований нами был определён среднемноголетний сток взвешенных наносов на выходе из системы, переносимых водным потоком р. Актру; объем стока составляет около 84000 м3/год.

Таким образом, можно сделать вывод, что в системе У(1) происходит аккумуляция значительной доли вещества, которая будет длиться до момента насыщения системы. Данный факт подтверждается занесением прикорневой части деревьев, произрастающих в пойме р. Актру. Величина занесения составляет в среднем 30-40 см. С использованием дендрохронологических датировок определено, что активизация современной аккумуляции происходит с начала 1900-х гг., т.е. с окончания малого ледникового периода; именно в эти годы отмечается резкое падение приростов древесины лиственниц, произрастающих в пределах поймы, по сравнению с другими областями басс. Актру (рис. 2).

Данный факт исключает реакцию на климат. Пики падения прироста отмечаются в 30-х, 60-х и 70-х гг. XX в., впоследствии синхронность прироста древесины на пойме и в других местах басс. Актру восстанавливается вплоть до начала XXI в.

Учитывая объёмы выносимого материала водным потоком р. Актру и материала, поступающего со склонов, определяем скорость денудации рельефа горноледникового бассейна; она составляет около 2-3 мм/год, что согласуется с общей величиной денудации для всего Горного Алтая, приводимой в работах М.В. Петкевич - 1-3 мм/год (Пет-кевич, 1973).

Годы

Лиственница ппК:йл -Лнстваиаща "попма"

Рисунок 2 - Индексы радиального прироста лиственницы, произрастающей на склонах (пробная площадь №4 - пл№4л) и в пойме р. Актру

Современное развитие геоморфосистемы Актру происходит на фоне активного поступлении МЕ в эндогенном (/■) потоке в систему Х((). Учитывая скорость денудации рельефа горноледникового бассейна и параметры расхода вещества в О-потоке на выходе из бинарной структуры геоморфосистемы Актру, констатируем, что наблюдается значительная доля аккумуляции вещества в системе У(0.

Подобным образом функционируют геоморфосистемы второго порядка, что более подробно рассмотрено в диссертационной работе.

Традиционные методы, применяемые при характеристике природных процессов, в силу их гетерогенности и значительных различий по характерным временам развития, существенно затрудняют количественную оценку динамики процессов в их взаимодействии. Это противоречие можно преодолеть, если динамику систем характеризовать в энергетических единицах измерения. Автор не ставил целью дать исчерпывающую характеристику данной глобальной проблемы в силу того, что ее исследование находится только в самом начале. Цель рассмотрения некоторых составляющих экзогенных процессов пространственного перераспределения вещества состояла в том, чтобы на конкретном примере выявить принципиальную возможность применения новой методики и дать предварительную оценку ее практической значимости.

Потенциальная энергия, произведенная эндогенными процессами. Рельеф территории Алтая, частью которого является басс. Актру, был создан дифференцированными сводово-глыбовыми тектоническими деформациями земной коры. Вся совокупность процессов пространственного перераспределения продуктов выветривания в этом районе осуществляется за счет расходов потенциальной гравитационной энергии, обусловленной эндогенными движениями. Дать точную количественную характеристику этой энергии затруднительно. Тем не менее, средние ее значения вполне вычисляемы. Для этого необходимо определить поверхности сравнения, относительно которых изменяются численные показатели расходов потенциальной энергии.

Потенциальная энергия, применительно к процессам рельефообразования, - это энергия, создаваемая гравитационными силами, действующими на поднятое над поверхностью сравнения геологическое тело. Работа гравитационных сил, т.е. затраты энергии на перемещение вещества, зависит только от начального и конечного положения тела (и не зависит от формы поверхности). В данном случае поверхностью сравнения считается базисная поверхность в пространстве (границах), образуемая множест-

вом точек, по абсолютной высоте равная высоте тальвегов речных долин. Ее можно получить геометрическим вычитанием (Философов, 1975) положительных форм рельефа — водоразделов всех порядков.

Другой поверхностью сравнения является вершинная поверхность в том же граничном поле, образуемая множеством точек, по абсолютным высотам соответствующая высотам водоразделов; она может быть получена также вычитанием отрицательных форм рельефа — речных долин. Таким образом, можно определить объем V геологического тела, ограниченного поверхностями сравнения, его массу т и высоту центра тяжести поднятого тектоническими процессами блока земной коры:

(2)

где с - плотность (в среднем для Актру 2700 кг/м3), среднее превышение над базисной поверхностью И, g- ускорение силы тяжести. Абсолютная высота базисной поверхности в границах рассматриваемой территории составляет 2000 м, вершинная поверхность, в пределах которой сохранились фрагменты меловой поверхности выравнивания, составляет в среднем 3500 м. В таком случае потенциальная энергия Е, созданная эндогенными силами, составляет 12,50-10" МДж. Это энергетический потенциал слаборас-членённого блока земной коры, выведенного в сферу эрозионного преобразования.

Таким образом, энергетический потенциал территории является энергией, запасённой в формах рельефа, которая используется в дальнейшем для развития и обеспечения динамики процессов (в данном случае экзогенного рельефообразования).

Расход потенциальной энергии на перемещение продуктов денудации. Формирование рельефа Актру осуществлялось совокупным действием процессов селективного выветривания, эрозионного расчленения, ледниковой экзарации, химического растворения данного объема геологического тела и пространственного перераспределения. образующегося при этом вещества. Скорость протекания процессов полностью определялась устойчивостью горных пород к перечисленным агентам рельефообразования. Суммарный энергопотенциал современной геоморфосистемы Актру, рассчитанный по (2), составляет 5,23-10" МДж, или 11,10-103 МДж/м*.

Энергия, затраченная на формирование рельефа басс. Актру, т.е. на перенос объема вещества (около 19 км3), составляет 7,27-105 МДж, за счёт чего и образованы все отрицательные формы рельефа.

По нашим данным (Кузнецов, Поздняков, 2012), а также но данным других исследователей (Колюшкина, 1965; Обыскалов, 2002 и др.), на зандровую поверхность ежегодно в среднем поступает до 107145,2 м3 материала. В свою очередь, через замыкающий створ бас. Актру водным потоком выносится до 84000 м3/год частиц во взвешенном состоянии. Следовательно, современная денудация всей площади поверхности рельефа басс. Актру составляет 2-3 мм/год. Учитывая данные обстоятельства, можно определить расходы Ер, во времени, за которое удаляется слой продуктов выветривания толщиной в И (мм/год) со всей площади поверхности рельефа Актру. Тогда суммарный объем удаляющегося материала по весу Тс будет определяться следующим простым выражением:

где р=Ъс%, с — плотность пород, кг/м3, g - ускорение свободного падения. Суммарный расход гравитационной потенциальной энергии примет вид:

= ГСН ; (4)

где Ер расход энергии на перемещение вещества со всей площади от вершинной до базисной поверхности.

Учитывая скорость современной денудации рельефа бассейна Актру, Ер составляет 5,0 МДж/год.

Это общий расход энергетического потенциала в течение года. Но некоторая его часть остаётся в геоморфосистеме Актру, так как значительная доля взвешенных наносов (около 22,5%, см. выше) аккумулируется в пределах долинного зандра. О наличии пойменной аккумуляции также свидетельствует образование внутренней дельты на зандре Актру и занесение прикорневых частей деревьев, произрастающих в пойме реки. Повышение поверхности поймы (как было отмечено выше) составляет 3-4 мм/год (Кузнецов, Поздняков, 2012).

Ежегодно на пойменную аккумуляцию расходуется около 0,2 МДж энергии. Следовательно, расход гравитационного энергетического потенциала на выходе из геоморфосистемы Актру составляет 4,80 МДж/год, что обеспечивает динамику рельефообразующих процессов в басс. Актру по всей площади, от вершинной поверхности до базисной.

Для наглядного представления распределения энергетического потенциала в пределах границ басс. Актру были выделены участки, где господствующим является определённый геоморфологический процесс. Для каждого из участков определены относительная высота (Н) над базисной поверхностью, площадь (¿*). При вычислении массы горных пород была взята средняя плотность 2700 кг/м3. Для осыпей и моренных участков средняя плотность составляет 1800 кг/м3. На основании полученных данных была составлена карта распределения удельного энергетического потенциала в пределах басс. Актру (рис. 3). Карта составлена по способу картограммы в следующей градации:

• Еуд>5-103 МДж - высокое значение (участки с интенсивным развитием экзогенных процессов - частые камнепады, обвалы горных пород и снежно-ледовых масс);

• ЕуД 5-1 - умеренное (участки с достаточно интенсивным протеканием экзогенных процессов, с периодическими обвалами горных пород, а также с интенсивным развитием солифлюкции);

• Еуд 1-0,1 - низкое (участки с интенсивным развитием солифлюкции, селевых и оползневых процессов приурочены в основном к местам распространения аккумулятивных тел);

• Еуд<0,1 - очень низкое (районы с менее интенсивным развитием экзогенных процессов, это, в основном, морены, выровненные водораздельные поверхности, долинный зандр).

Также в разработанной нами ГИС подсчитана площадь склонов с различным значением удельного энергетического потенциала, данные представлены на рис. 4.

Из рис. 3, 4 видно, что с увеличением площади возрастает и запас удельного энергетического потенциала, по количеству и площади преобладают склоны с удельным энергетическим потенциалом >5 и 5-1. Это склоны преимущественно южной экспозиции и склоны с наибольшими углами наклона поверхности. Иными словами, более 80% площади характеризуется достаточно высоким уровнем энергетического потенциала, который обеспечивает динамику современных экзогенных процессов.

Таким образом, карта энергии рельефа исследуемой территории является зеркалом, отражающим скорость и особенности динамики современных экзогенных процессов: чем больше запас потенциальной энергии в рельефе, тем интенсивнее будут протекать современные процессы экзогенного рельефообразования (Кузнецов, 2010; Кузнецов, Поздняков, 2012).

Рисунок 3 - Карта-схема распределения удельного энергетического потенциала (Еуд) в пределах басс. Актру

Геоморфологическое картографирование является важной составляющей геоморфологических исследований.

При составлении карты геоморфологической динамики нами в основу была положена легенда, разработанная A.B. Поздняковым (1991 - рукопись; 2005), апробированная в лаборатории самоорганизации геосистем ИМКЭС СО РАН (Гуслова, 2004). Данная методика составления легенды характеризуется следующими принципами: 1) карты геоморфодинамики должны содержать сведения о количественной величине расхода вещества в литопотоках; 2) в количественной форме представляется информация о скорости и направлении процессов рельефообразова-ния; 3) на картах и в пояснительной записке приводится количественная характеристика изменения в пространстве границ геоморфосистем; 4) отражается граница, на которой баланс расхода вещества равен нулю, то есть динамически равновесная граница (приходная Р и расходная Q части равны).

При работе с легендой к картам геоморфодинамики, в основу которой положена идея о рельефообразующих литодинамических потоках, первоначально определяется тип литопотоков и их динамическая характеристика (Pozdnyakov, 2005; Кузнецов, Поздняков, 2012).

Эндогенный литопоток (F)

V - объем вещества земной коры на единицу площади, выводимый в сферу ги-пергенеза, м3/1000 лет (слой, лежащий на базисной поверхности; определяется по глубине и средней скорости врезания рек). Р - объем вещества земной коры, выведенный в сферу гипергенеза, м3 — объем, заключенный между базисной поверхностью и вершинной. Это объем вещества, необходимый для самоорганизации пространственного перераспределения продуктов выветривания денудационными процессами.

Для басс. Актру V составляет 86,52-км3 (или 2,06 км3/км2) - объем вещества, необходимый для самоорганизации эрозионных процессов. Средняя величина разгрузки земной коры для данного района соответствует данным для высокогорья, полученным Н.В. Гусловой (2004), и составляет 280-420 кг/см2. Таким образом, значительную роль

Рисунок 4 - Распределение площадей с различными значениями Еуд (103 МДж)

в формировании рельефа басс. Актру имеют процессы тектонического поднятия, а дальнейшая разгрузка происходит за счет процессов эрозионного расчленения и денудации территории.

Деятельный объём Р для горноледникового бассейна р. Актру составляет 38,09 км . На 1 км в среднем приходится 0,9 км3 горных пород, выведенных в сферу гипер-генеза. За счёт тектонического поднятия осевой части горного узла Биш-Иирду ежегодно в область гипергенеза эндогенным (F) литопотоком выводится до 630000 м3.

Экзогенный литопоток (D)

Это эрозионно-аккумулятивный поток; объем вещества Q, денудируемый с единицы площади (м3/год), определяется произведением мощности т денудируемого слоя на площадь S0 поверхности рельефа: Q=mS(/cos\ для басс. Актру Q составляет 84000 м3/год.

Скорость денудации рельефа басс. Актру, по нашим расчетам, составляет 1-3 мм/год. Таким образом, формирование рельефа басс. Актру происходит на фоне активного тектонического поднятия, вследствие чего в область гипергенеза поступает достаточный объём вещества, обеспечивающий динамику и развитие целого комплекса современных экзогенных процессов.

В основном в рельефе басс. Актру присутствуют:

1) формы рельефа, образованные литопотоками, вызванными течением льда и

снега.

2) литопотоки и формы рельефа, образованные плоскостным и внутригрунтовым стоком, действующими в сочетании с криогенными процессами;

3) формы рельефа, формирующиеся литопотоками криогенного происхождения;

4) формы рельефа, образованные склоновыми литопотоками площадного действия, обусловленные действием веса продуктов выветривания;

5) формы рельефа, образованные литопотоками, вызванными действием влекущих сил струйных течений;

При составлении карты гео-морфодинамики Актру в основу была положена топографическая карта масштаба 1:25000, материалы аэрофотосъёмки, и космические снимки. Морфометрические характеристики форм рельефа определялись с использованием SRTM матриц. В качестве программного обеспечения мы использовали современные ГИС продукты MicroDEM Terrabase II, и Maplfo Professional.

В составленной нами карте геоморфодинамики басс. Актру (рис. 5) учтены все картографические принципы, методические подходы, описанные выше, присутствуют практически все вышеприведенные формы рельефа. На основе приведённой легенды возможно составление карт эколого-

Рисунок 5 - Фрагмент карты геоморфодинамики басс. Актру

геоморфологического районирования территории с выделением опасных рельефообра-зующих процессов, скорости их протекания и пространственного распространения. Графическое отображение опасных рельефообразующих процессов позволяет выявить геоморфологически обусловленные риски при хозяйственном освоении территории, а также оценить влияние антропогенной деятельности на геоморфосистемы различного ранга.

Заключение

1. У основных элементов системы горноледникового бассейна существует внутренняя структура функциональных отношений как самоорганизующихся и саморегулирующихся бинарных систем более низкого ранга. Проведён анализ балансовых характеристик прихода (Р) и составляющей расходной части (Q), как отдельных элементов, так и всей системы в целом. Анализ функциональных связей между элементами системы показал, что басс. Актру является операционально-замкнутой бинарной геоморфо-системой.

2. Морфометрический анализ рельефа позволил составить карту динамики геоморфологических процессов, на которой отображена направленность современных геоморфологических процессов, а также расходы вещества в них. Приведённые в работе расчёты интенсивности современных экзогенных процессов выявили общий темп денудации рельефа горноледникового бассейна, который соответствует общему показателю денудации для всей территории Горного Алтая — 1—3 мм/год, что позволяет сделать вывод о репрезентативности района не только в гляциоклиматологическом, но и в геоморфологическом плане.

3. На основе морфометрии рельефа определён энергетический потенциал исследуемой территории. Впервые для высокогорных районов определен энергетический потенциал отдельных форм рельефа, а также расход потенциальной энергии геоморфоси-стемой Актру в результате экзогенного преобразования рельефа.

4. Современное развитие геоморфосистемы Актру протекает на фоне активной деградации гляциального комплекса. В связи с перестройкой функциональных отношений происходит смена ледникового рельефа флювиальным, что наблюдается в районе распространения морен Большого Актру. На водоразделах Актру-Тетё и Актру-Кызылташ формируется криогенная геоморфосистема.

Основные результаты диссертационного исследования дополняют положения теории системного анализа геоморфосистем. Методика энергетического анализа требует дальнейшего развития, разработка ее идей позволит не только в наиболее полной мере охарактеризовать отдельные геоморфосистемы, но и сравнить, их стабильность при дополнительном поступлении энергии, как вследствие естественных процессов, так и при антропогенном воздействии на систему.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК:

1. Кузнецов A.C. Энергетическая оценка динамики осыпных аккумулятивных склонов верховий горноледникового бассейна р. Актру / A.C. Кузнецов, О.Г. Невиди-мова // Вестник Томского государственного университета. - 2010. - № 338. - С. 227—230.

2. Кузнецов A.C. Динамика развития геоморфосистем как бинарных структур, функционирующих с насыщением (на примере горноледникового бассейна Актру) [Электронный ресурс] / A.C. Кузнецов, A.B. Поздняков // Современные проблемы науки и образования : электрон, науч. журнал. — 2012. — № 2. - URL: http://www.science-education.ru/102-5901 (дата обращения: 06.04.2012).

Публикации в других научных изданиях:

3. Кузнецов Л.С. Динамика конусов аккумуляции горноледникового бассейна р. Актру (энергетический подход) [Электронный ресурс] / A.C. Кузнецов // Нелинейные феномены, хаос, критические явления и методы их исследования с помощью вейвлет-ного, кластерного и спектрального анализа в геоэкологических процессах : матер. Все-рос. науч. школы для молодежи. - Электрон, дан. - Саратов : Новый ветер, 2009. -1 DVD-диск.

4. Кузнецов A.C. Возможные изменения энергетических характеристик осыпных склонов горноледникового бассейна р. Актру, связанных с современным потеплением климата / A.C. Кузнецов // Матер. Восьмого Сибир. совещ. по климато-экологич. мониторингу / под ред. М.В. Кабанова. - Томск : Аграф-Пресс, 2009. - С.294-296.

5. Кузнецов A.C. К исследованию энергетического баланса высокогорных гео-морфосистем юго-восточного Алтая (на примере горноледникового бассейна р. Актру) / A.C. Кузнецов, О.Г. Невидимова // Геоморфологические процессы и их прикладные аспекты : VI Щукинские чтения : труды. - М.: Географ, фак-т МГУ, 2010. - С. 145-147.

6. Кузнецов A.C. Динамика горноледниковых геосистем юго-восточного Алтая (энергетический подход) / A.C. Кузнецов // Динамика геосистем и оптимизация природопользования : матер. Междунар. конф., посвящённой 105-летию со дня рождения акад. В.Б. Сочавы-Иркутск, 2010.-С. 124-126.

7. Кузнецов A.C. Энергетические характеристики динамики конусов аккумуляции горно-ледникового бассейна р. Актру и их связь с современными климатическими изменениями / A.C. Кузнецов // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата.-2010. -№ 1.-С. 104-108.

8. Кузнецов A.C. Энергетический потенциал ландшафтных и геоморфологических систем / A.C. Кузнецов // Природа и общество: взгляд из прошлого в будущее : матер. XVII науч. конф. молодых геогр. Сибири и Дальнего Востока. - Иркутск : Изд-во Ин-та геогр., 2011. - С. 31-32.

9. Кузнецов A.C. Современная экзарационная деятельность ледников горноледникового бассейна Актру (Центральный Алтай) / A.C. Кузнецов // Рельеф и экзогенные процессы : матер. Всерос. науч. конф. с междунар. Участием : в 2 т. - Иркутск : Изд-во Ин-та геогр. им. В.Б. Сочавы СО РАН, 2011. -Т. 2. - С. 26-29.

Подписано в печать 05.10.2012 г. Формат А4/2. Ризография Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 03/10-12 Отпечатано в ООО «Позитив-НБ» 634050 г. Томск, пр. Ленина 34а

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Кузнецов, Александр Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ

ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ

1.1 Системный подход в геоморфологии. Развитие представлений

1.2 Принципы самоорганизации и саморегулирование геоморфосистем

1.3 Теоретические основы энергетического анализа

1.4 Из истории исследования горноледникового бассейна Актру

1.5 Краткий физико-географический очерк горноледникового бассейна Актру

1.6 Внеструктурные процессы

1.6.1 Многолетняя мерзлота и криогенные процессы в горноледниковом бассейне Актру

1.6.2 Землетрясения

ГЛАВА 2. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОПЕРАЦИОНАЛЬНО

ЗАМКНУТОЙ БИНАРНОЙ СТРУКТУРЫ ГЕОМОРФОСИСТЕМЫ АКТРУ

2.1 Бинарная, операционально-замкнутая структура геоморфосистемы Актру

2.2 Энергетический потенциал и его расход при формировании рельефа геоморфосистемы Актру

ГЛАВА 3. БИНАРНЫЕ ОПЕРАЦИОНАЛЬНО-ЗАМКНУТЫЕ СТРУКТУРЫ

ГЕОМОРФОСИСТЕМЫ АКТРУ

3.1 Склоновые геоморфосистемы Актру

3.1.1 Осыпные и обвально-аккумулятивные склоны геоморфосистемы Актру

3.1.2 Склоны с развитыми оползневыми процессами и явлением селей

3.2 Ледниковые геоморфосистемы горноледникового бассейна Актру

3.2.1 Принципы саморегулирования ледниковых геоморфосистем

3.2.2 Ледниковая эрозия (экзарация)

3.2.3 Ледниковые геоморфосистемы Актру

3.3 Пойменная бинарная геоморфосистема р. Актру

3.3.1 Принципы саморегулирования пойменной операционально-замкнутой бинарной структуры

3.3.2 Пойменно-русловая геоморфосистема р. Актру

ГЛАВА 4. КАРТОГРАФИЧЕСКОЕ ОТОБРАЖЕНИЕ ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКОЙ ДИНАМИКИ ЭКЗОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ГЕОМОРФОСИСТЕМЫ АКТРУ

4.1 Основные подходы к геоморфологическому картированию и принципы составления карт геоморфодинамики

4.2 Легенда геоморфологической карты как основа для картографирования

4.3 Принципы и подходы картирования геоморфологической динамики горноледникового бассейна р. Актру

4.4 Характеристика базисной поверхности геоморфосистемы Актру, эндогенный и экзогенный литопотоки

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Системно-энергетический анализ динамики рельефообразующих процессов"

Актуальность темы исследования. Современная географическая наука подошла к новому этапу, когда она занимается не просто описанием экзогенных процессов рельефообразования, протекающих в различного рода системах, а рассматривает их как сложные динамические структуры с набором связей между её элементами.

Любые организационные структуры находятся, в течение некоторого времени, в состоянии установившегося режима развития. Между ними и средой постоянно происходит массо- и энергообмен, вызывающий нарушение равновесия в системах. Самоорганизация и саморегулирование - не что иное, как развитие и внутренняя перестройка структур, обусловленная существованием противоречивых тенденций и постоянных изменений, направленных на приведение в соответствие их с меняющимися условиями. Эти тенденции определяют взаимодействие подсистем и составляют внутренний сущностный процесс в системе.

Применение системного анализа помогло оттенить контраст между позицией открытой системы и позицией закрытой системы [Chorley, Kennedy, 1971; Дэвис 1962]. В закрытой системе количество исходной свободной энергии становится менее доступным в течение периода развития системы. Система достигает состояния с максимальной энтропией, где энтропия обозначает уровень, при котором энергия становится неспособной производить работу. Открытым же системам необходим постоянный поток энергии для поддержания своего существования; и они при постоянном поступлении и удалении вещества удерживаются в состоянии динамического равновесия. Открытые системы получают свободную энергию (или отрицательную энтропию) и развиваются так, что разные исходные условия приводят к сходным конечным результатам.

Такой подход к открытым системам в геоморфологии [Chorley, 1962, р. 88] позволяет характеризовать их развитие как зависящее от общих тенденций к регулированию формы и процесса; обеспечивает возможность прямого проникновения в многофакторную природу геоморфологических явлений и укрепления геоморфодинамического подхода в геоморфологии.

Методология, основанная на универсальных закономерностях эволюции и самоорганизации рельефа земной поверхности, опирается на научные представления классиков геоморфологии У.Дэвиса и В. Пенка. О способности рельефа к самопроизвольному упорядочению в процессе развития форм земной поверхности знали еще на начальном этапе геоморфологической науки. Американский географ У.М. Дэвис при анализе образования речной системы пришел к теории о геоморфологических циклах. Данная теория является, по сути, одной из первых и наиболее общих моделей развития и самоорганизации рельефа. Представления У.М. Дэвиса позволяли рассматривать рельеф как динамическую систему, организованную потоками вещества в определенных морфологических условиях.

В. Пенк [1963] в своей теории представляет идею общего единства склоновых процессов, показывая возможности физического моделирования в выявлении общих закономерностей развития склонов. Идея В. Пенка о динамическом равновесии между поднятием и эрозией в развитии рельефа лежит в основе исследования механизма самоорганизации геоморфологических систем,что является образцом прогрессивного мышления, когда из частного находится общее.

Применение системного анализа объясняется необходимостью поисков новых

I ( ^ ■> / * I . ' 1 I с > 1 1 \ < 1 ( ( . I , I /' • . ' II методов исследования причинно-следственных связей рельефообразующих факторов, а также углублением содержания геоморфологии. Рассматривая элементы рельефа как самоорганизующиеся системы, обладающие набором внутренних и внешних связей, можно выделить в них свойство операциональной замкнутости. Такая структура регулируется действиями обратных (прежде всего отрицательных) связей, а выходные параметры её влияют на вход и на всю систему в целом.

Значительный вклад как в развитие самого понятия "геоморфологическая система", так и в формирование представлений о структурной и динамической организации различных форм рельефа внесли исследования С.С. Воскресенского, И.П. Герасимова, О.В. Кашменской, Б. Кеннеди, А.Н. Ласточкина, Н.И. Маккавеева, Ю.А. Мещерякова, Ю.Г. Симонова, А. Стралера, В.Б. Сочавы, Д.А. Тимофеева, Р. Хортона, И.С. Щукина и других ученых. А.Д. Арманд [1963] впервые обозначил основные схемы действия обратных связей для геосистем, а также механизмов саморегуляции и самоорганизации. Важным этапом на пути формирования концепции самоорганизации в геоморфологии стали работы H.A. Флоренсова [Флоренсов 1976], его идеи о непрерывном "литодинамическом потоке энергомасс".

С точки зрения аспекта взаимодействия, наиболее глубокий математический анализ процессов геоморфодинамики проведен в работах A.C. Девдариани, В.М. Московкина, 3;Б. Ройхваргера, A.M. Трофимова, A.B. Ушакова, А.Е. Шайдеггера и др. A.B. Поздняковым, И.Г. Черванёвым [Поздняков, Черванёв, 1990] были рассмотрены проблемы саморегуляции и самоорганизации геоморфосистем в контексте динамического равновесия - на основе выдвинутого А.В .Поздняковым тезиса о положительном и отрицательном литопотоках.

Однако до сих пор остаются открытыми многие вопросы как теоретического, так и прикладного характера, дискуссионны вопросы и терминологии. Методологические аспекты проблемы самоорганизации, а также энерго- и массообмена в геоморфосистемах освещены в географической литературе фрагментарно. Потенциальные возможности теории самоорганизации в познании динамики рельефа земной поверхности далеко не реализованы. Все это усиливает актуальность проблемы и определяет предпосылки к её разработке на современном научном уровне.

Анализ механизмов "■'"самоорганизации "''требует-' • внутреннего строения геоморфологических объектов, их структуры и функционирования. Это необходимо и для выработки объективных критериев, позволяющих реализовать количественный подход к изучению процесса самоорганизации. Такими критериями могут служить повышение или понижение уровня структурной организации, степень упорядоченности системы и т.д. Для нас оценка развития самоорганизующихся геоморфологических систем связана с принципом динамического равновесия и энергетической устойчивости рельефа. Именно динамическое равновесие позволяет четко установить направленность развития геоморфосистем: всякая самоорганизующаяся геоморфосистема развивается в направлении достижения динамически равновесного состояния.

Рассматривая геоморфосистемы как операционально-замкнутые структуры, можно наглядно проследить весь процесс самоорганизации и саморегулирования, как отдельных элементов системы, так и всей системы в целом. Для целостного понимания геоморфологической системы, для выявления качественных и количественных изменений дальнейшего пути её развития и определения механизмов самоорганизации и саморегуляции в системе важно распознавать механизмы действия всех видов связей: как прямых, так и обратных. Изучив и поняв их, можно реконструировать или прогнозировать различные состояния в развитии геоморфосистем.

Диссертационная работа является попыткой применить методологию самоорганизации систем к описанию конкретного объекта, а также проследить условия накопления и трансформации энергетического потенциала исследуемой территории. В качестве таковой был выбран горноледниковый бассейн Актру. Данный район в течение многих десятков лет является научно-исследовательской базой Томского университета, ставшей, по всеобщему признанию, одним из репрезентативных природных объектов для изучения и проведения режимных наблюдений за динамикой геосистем общероссийской и международной значимости. Тем не менее научной интерпретации объективной фактической информации и артефактов на основе системной методологии практически нет до сих пор. Исследование данного природного объекта как операционально-замкнутой системы является первой попыткой в ряду существующих научных обобщений.

I1 * * «1' 1 *** г '

Целью работы является установление основных закономерностей и особенностей динамики геоморфосистемы горноледникового бассейна реки Актру с позиции самоорганизации геоморфосистем и энергетического подхода. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• определить основные методологические положения и терминологический аппарат теории самоорганизации и энергетического анализа;

• охарактеризовать горноледниковую геоморфосистему как операционально-замкнутую структуру, с выделением функциональных характеристик и внутрисистемных связей;

• составить карту геоморфодинамики горноледникового бассейна р. Актру;

• провести оценку энергетического потенциала исследуемой территории.

Фактический материал. В основу диссертационного исследования положены результаты экспедиционных исследований на стационаре Томского госуниверситета Актру: изучалась динамика пространственного перераспределения (расхода) продуктов выветривания - в зависимости от особенностей морфометрии, экспозиции склонов, гидротермического режима грунтов и пр., в горноледниковом бассейне Актру.

Впервые с целью определения скорости накопления материала в пойме р. Актру, а также возраста селевых отложений в исследуемом районе использовались современные методы дендрохронологического анализа. Была произведена GPS-съёмка осыпей, моренных комплексов и отложений селевых потоков для дальнейшего их картирования. Проведены работы по определению твёрдого стока р. Актру в створе на выходе р. Актру, в пределах зандрового поля (район географического стационара ТГУ), и на замыкающем створе верховий бассейна. Определены скорости движения материала аккумулятивных склонов. Проведено дешифрирование космических и аэрофотоснимков для составления карт геоморфодинамики и выявления энергетического потенциала горноледникового бассейна Актру. Определено содержание моренного материала в глетчерном льду долинных и плосковершинного ледников.

Полевые исследования проводились автором в составе экспедиций, организованных Лабораторией самоорганизации геосистем Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН в полевые сезоны 2008-2010 гг. под руководством проф. A.B. Позднякова. Значительную помощь в организации и проведении исследований оказывали: с.н.с. П.С. Бородавко, н.с. A.B. Пучкин и н.с. О.Г. Невидимова. Использовались многочисленные литературные источники, опубликованные по соответствующей тематике.

Диссертационное исследование проводилось с позиций теории самоорганизации и саморегулирования геоморфосистем и основывается как на классических, так и на современных теоретических концепциях геоморфологической науки.

Результаты исследования и их научная новизна:

•выделены и охарактеризованы основные элементы системы Актру и особенности их механизма саморегуляции и самоорганизации, проведён обобщённый анализ и представлены балансовые характеристики массообмена;

• составлена карта геоморфодннамикн Актру с определением количественных характеристик рельефа и рельефообразующих процессов;

• впервые для горноледникового бассейна проведена оценка энергетического потенциала. Составлена карта распределения удельного энергетического потенциала Актру.

Диссертационная работа сопровождается авторскими функциональными схемами, конкретными примерами по строению и развитию "генетически неоднородных геоморфологических систем. Полученные и представленные в работе теоретические и практические результаты исследований дополняют теоретические основы системного анализа геоморфологических систем, открывают возможность прогнозных оценок эволюции форм рельефа при различных внешних воздействиях.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Геоморфологическая система Актру является открытой самоорганизующейся операционально-замкнутой структурой, представляющая собой совокупность бинарных геоморфосистем.

Основные результаты исследований, представленных в работе, использовались при разработке проектов по плановой тематике Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН:

- Проект 7.10.1.3. "Исследование экосистемных изменений в Сибири и связанных с ними рисков природопользования" по Программе фундаментальных научных исследований СО РАН "Интеграционные исследования природно-климатических изменений и связанных с ними рисков природопользования и Сибири" (2007-2009 гг.);

- Проект "Трансформация энергетических характеристик геосистем в условиях глобальных климатических изменений" по Программе фундаментальных научных исследований СО РАН У11.63.1: "Природно-климатические изменения и их последствия для Сибири в современных условиях глобального потепления и антропогенных воздействий" (2010-2012 гг.).

Результаты исследований докладывались на международных, всероссийских и региональных научно-практических конференциях, симпозиумах и семинарах, таких как: "Нелинейные феномены, хаос, критические явления и методы их исследования с помощью вейвлетного, кластерного и спектрального анализа в геоэкологических процессах" Всероссийская научная школа для молодежи (Саратов, 2009 г.); Восьмое сибирское совещание по климато-экологическому мониторингу (Томск, 2009 г.); "Геоморфологические процессы и их прикладные аспекты" VI Щукинские чтения (Москва 2010 г.); "Динамика геосистем и оптимизация природопользования" Международная конференция, посвященная 105-летию со дня рождения академика В.Б. Сочавы (Иркутск 2010 г.); "Природа и общество: взгляд из прошлого в будущее" XVII научная конференция молодых географов Сибири и Дальнего Востока (Иркутск 2011 г.) и др.

По теме диссертационного исследования опубликовано 9 работ, в том числе 2 в журналах рекомендованных ВАК.

Структура и объём работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 198 наименований, и 5-и приложений. Работа изложена на 152 стр., включая 51 рисунок и 1 таблицу. Все рисунки и таблицы являются авторскими либо с авторскими уточнениями, дополнениями.

Заключение Диссертация по теме "Геоморфология и эволюционная география", Кузнецов, Александр Сергеевич

Основные результаты диссертационного исследования дополняют положения теории системного анализа геоморфосистем. Предложенная методика энергетического анализа требует продолжения работы и дополнительной апробации на большем числе объектов, как горных территорий, так и в районах преимущественно равнинного рельефа. Дальнейшее развитие идей энергетического анализа позволит не только в наиболее полной мере охарактеризовать отдельные геоморфосистемы, но и сравнить их стабильность при дополнительном поступлении энергии, как вследствие естественных процессов, так и при антропогенном воздействии на систему.

137

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основной задачей диссертационных исследований ставилось выявление структуры функциональных отношений в геоморфологической системе горноледникового бассейна Актру.

В основе работы лежат идеи самоорганизации и саморегулирования геоморфологических процессов как основных сил, обеспечивающих функционирование систем, их развитие и дальнейшую эволюцию посредством внутренних связей.

Саморегуляция в развитии геоморфосистем имеет свои особенности. Прежде всего, это способность форм рельефа спонтанно направлять своё развитие в строгом соответствии с заданным состоянием. Заданными величинами в саморегулирующихся процессах являются характеристики размеров форм рельефа, которые должны достигнуть предельных значений при существующей интенсивности литопотоков. В роли задающего воздействия выступают литопотоки Р и О, они определяют заданное состояние: какими должны быть регулируемые величины (высота, объём или ч, н площадь поверхности форм) при установлении Р=0, т.е.-на конечном этапе развития, г м 1 когда устанавливается равенство расходов вещества и энергии в литопотоках Р я(): 1

На разработанной и представленной нами карте масштаба 1:20000 нашло отображение основных потоков вещества, формирующих систему, что обеспечивает объективный показ современного состояния и направленности дальнейшего развития рельефа геоморфосистемы Актру как целостной структуры с набором функциональных взаимодействий.

Проведённые исследования позволяют сделать основные выводы.

1. Любые геоморфологические системы - результат взаимодействия потоков вещества и энергии двух видов: потока, образующего формы, и потока, ведущего к их деградации. Следовательно, любую форму рельефа можно рассматривать как систему, развитие которой зависит от пространственных и временных характеристик расхода вещества в ^-потоке (Р) и £)-потоке (0. Динамика размеров таких систем зависит от разности между поступлением Р вещества и энергии в потоке из среды (Р-поток) и их расходом потоке, формирующемся в теле системы.

2. У основных элементов системы горноледникового бассейна существует внутренняя структура функциональных отношений как самоорганизующихся и саморегулирующихся бинарных систем более низкого ранга. Проведён анализ балансовых характеристик прихода (Р) и составляющей расходной части (0 как отдельных элементов, так и всей системы в целом. Анализ функциональных связей между элементами системы показал, что горноледниковый бассейн Актру является операционально-замкнутой бинарной геоморфосистемой.

3. На основе морфометрии рельефа определён запас энергетического потенциала исследуемой территории. Впервые для высокогорных районов определены запасы энергетического потенциала в отдельных формах рельефа, а также расход потенциальной энергии геоморфосистемы Актру в ходе экзогенного преобразования рельефа.

4. Морфометрический анализ рельефа позволил составить карту динамики геоморфологических процессов, в основу которой положена легенда, разработанная в лаборатории самоорганизации геосистем ИМКЭС СО РАН. На карте отображена направленность современных геоморфологических процессов, а также расходы

4 ВСЩбСГВй в них

- пк да« умЛ&ММ;Ни ЩтШ&иЩШШ^Ш'Р

5. Приведённые в работе расчёты интенсивности современных экзогенных* процессов выявили общий темп денудации рельефа горноледникового бассейна, который соответствует общему показателю денудации для всей территории Горного Алтая - 1-3 мм/год, что позволяет сделать вывод о репрезентативности района не только в гляциоклиматологическом, но и в геоморфологическом плане.

6. Современное развитие геоморфосистемы Актру происходит на фоне активной деградации гляциального комплекса. В связи с перестройкой функциональных отношений происходит смена ледникового рельефа флювиальным, что наблюдается в районе распространения морен Большого Актру. На водоразделах Актру-Тетё и Актру-Кызылташ начинает формироваться криогенная геоморфосистема.

7. На основе приведённой легенды возможно составления карт эколого-геоморфологического районирования территории с выделением опасных рельефообразующих процессов, скорости их протекания и пространственного распространения. Графическое отображение опасных рельефообразующих процессов позволяет выявить геоморфологически обусловленные риски при хозяйственном освоении территории, а также оценить влияние антропогенной деятельности на геоморфосистемы различного ранга.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Кузнецов, Александр Сергеевич, Томск

1. Арманд А.Д. Обратная связь и саморазвитие рельефа // Количественные методы в геоморфологии М.: Географгиз, 1963. - С. 49-63.

2. Арманд А.Д. Развитие геосистем как процесс самоорганизации // Теоретические проблемы географии: Система географических концепций. Л.: Наука, 1983. - С. 35-37.

3. Арманд А.Д. Устойчивость (гомеостатичность) географических систем к различным типам внешних воздействий // Устойчивость геосистем. М.: Наука, 1983. -С. 14-32.

4. Арманд А.Д. Самоорганизация и саморегулирование географических систем. -М.: Наука, 1988.-261 с.

5. Арманд А.Д. Самоорганизация и геосистемы // Самоорганизация и динамика геоморфосистем: Материалы XXVII Пленума Геоморф, комис. РАН. Томск, 25 авг. -2 сент. 2003 г.: Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2003-С.24:30.

6. X , Бадд У.Ф. Динамика масс льда. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 235 с. , "'"'

7. Барышников Н.Б. Гидравлическое сопротивление речных русел. СПб.: Изд-во РГГМУ, 2003. - 147 с.

8. Бейли Н. Математика в биологии и медицине. М., Мир, 1970.

9. Берлянт A.M. Картография: Учебник для вузов. М.: Аспект Пресс,2002.-336 с

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

11. Борисевич Д.В. Универсальная легенда для геоморфологических карт // Землеведение. Нов. сер.: Т. III (XLIII). М., 1950. - С. 169-182

12. Борсук O.A., Симонов Ю.Г. Морфосистемы, их устройство и функционирование // Вопросы географии. М.: Мысль, 1977. Вып. 104. С. 170-178.

13. Борсук O.A., Спасская И. И. Некоторые аспекты приложения системного анализа в геоморфологии // Актуальные проблемы теоретической и прикладной геоморфологии. -М.: Моск. фил. ВГО, 1976.

14. Бочаров А.Ю. Динамика вьюокогорных1 лесных экосистем "Северо-Чуйского -V!хребта в условиях изменений климата // Динамика геосистем и оптимизацияприродопользования. Матер, междунар. конф., Иркутск, 2010. - С. 49-51.

15. Войтковский К.Ф. Основы гляциологии. М.: Наука, 1999. - 255 с.

16. Воскресенский К.С. Современные рельефообразующие процессы на равнинах Севера России / Науч. ред. и предисловие проф. Ю.Г.Симонов. М.: изд-во МГУ, 2001.-262 с.

17. Воскресенский С.С. Динамическая геоморфология. М.: Высшая школа, 1971.229 с.

18. Галахов В.П., Назаров А.Н, Ловцкая О.В., Агатова А.Р. Хронология теплого периода половины голоцена Юго-восточного Алтая (по датированию ледниковых отложений). Барнаул: Азбука, 2008. 58 с.

19. Ганешин Г.С. Геоморфологическое картирование и картирование четвертичных отложений при геологосъемочных работах. М.: Недра, 1979. -112 с.

20. Геоморфологическое картографирование для народнохозяйственных целей. -М.: изд-во МГУ, 1987. 238 с.

21. Герасимов И.П. Структура и динамика природы Земли. М.: Наука 1993. 336 с. Гляциологический словарь. Под ред. Котлякова. Л.: Гидрометеоиздат, 1984.528 с.

22. Горбунов А.П. Каменные ледники. М.: Наука, 1988. 108 с.

23. Горбунов А.П., Титков С.Н. Каменные глетчеры гор Средней Азии. Якутск,1989:^164 ^yjí,^-a'^^íCfliAí/1 ?^^'»jASAЛ* IV'I

24. Григорян С. С. Математическое моделирование горных обвалов и оползней больших объемов. Инженерная геология. Л.: Изд-во ЛГУ 1983. №6, С. 61-71.

25. Гусаров A.B. Тенденции изменения эрозии и стока взвешенных наносов на Земле во второй половине XX столетия // Геоморфология. 2004. № 2. С. 11-22

26. Гуслова Н.В. Составление карт динамики геосистем // Материалы научной конференции "Проблемы геологии и географии Сибири" (2-4 апреля 2003 г). Вестник ТГУ №3(4) Томск: изд-во ТГУ, 2003. - С. 38-40

27. Гуслова Н.В., Поздняков A.B. Геоморфологическая роль тектонических перекосов поверхности // Теоретические и прикладные вопросы современнойгеографии: Материалы Всероссийской молодежной школы-семинара 27-28 апреля 2005 г. Томск: Дельтаплан, 2005 а. С. 4-7

28. Гуслова Н.В. Взаимодействие рельефообразующих литопотоков и методы их картографического отображения (на примере Горного Алтая): дис. канд. географ, наук. Томск, 2006. - 150 с.

29. Девдариани A.C. Профиль равновесия и регулярный режим склона. Изв. АН СССР, сер. геогр., № 5, 1963.

30. Девдариани A.C. Измерение перемещений земной поверхности. М.: Наука, 1964.-244 с.

31. Девдариани A.C. Математические методы // Итоги науки и техники. \ Геоморфология. М.: ВИНИТИ, 1966. Вып. 1. 139 с.

32. Девдариани A.C. Вклад Западной Европы, США и СССР в изучение рельефа поверхности Земли математическими методами // Рельеф Земли и математика. М.: Мысль, 1967. - С. 5-17.

33. Девдариани A.C. К вопросу о роли компенсации тектонических движений сносом и осадконакоплением в образовании равнин // Рельеф Земли и математика. -М.: Мысль, 1967.-С. 108-115.

34. Девяткин Е.В., Ефимцев H.A., Селиверстов Ю.П., Чумаков И.С. Еще о ледомах Алтая // Труды комис. по изучению четвертичного периода. 1963. - Т. XXII. - С. 6475.

35. Дедков А. П., Мозжерин В.И. Эрозия и сток наносов на Земле. Казань: изд-во Казан, ун-та, 1984. - 264 с.

36. Дедков А.П., Мозжерин В.И. Современная геоморфология: основные направления развития // Геоморфология, м 1988. № 4. С. 3-7.

37. Дедков А.П., Тимофеев Д.А. Зарубежная геоморфология во второй половине 20-го века // Геоморфология. 1992. - № 1. - С. 3-12.

38. Дедков А. П. Геоморфология на пороге нового века // Геоморфология. 2001. -№1. - С. 3-9.

39. Динамическая геоморфология: Учебное пособие / Под ред. Г.С.Ананьева, Ю.Г.Симонова, А.И.Спиридонова. М.: Изд-во МГУ, 1992. - 448 с

40. Душкин М.А. Формирование современных морен на концевом поле ледника Большой Актру // Гляциология Алтая. Томск: изд-во Томского ун-та, 1964. вып. 3. -С. 101-114.

41. Душкин М.А. Геоморфологический очерк ледникового бассейна Актру // Гляциология Алтая. Томск: изд-во Томского ун-та, 1967. вып 5. - С 42-65

42. Душкин М.А. К вопросу изменения моренного покрова на языках долинных ледников в Центральном Алтае// Гляциология Алтая. Томск: изд-во Томского ун-та 1970. в. 6.-С. 136-142

43. Душкин М.А. Летние прорывы ледниковых вод в долинах Северо-Чуйского хребта (Центральный Алтай) // Гляциология Алтая. Томск: изд-во Томского ун-та,, 1976. в. 10.-С. 90-93

44. Дэвис В.М. Геоморфологические очерки: Пер. с англ. М.: Изд-во иностр. лит., 1962.-455 с.

45. Евсеева Н.С., Окишев П.А. Экзогенные процессы рельефообразования и четвертичные отложения. Томск: изд-во НТЛ, 2007. Часть 1. - 300 с.

46. Емельянова Е.П. Основные закономерности оползневых процессов. М.: Недра, 1972. - 308 с.

47. Ермолов В.В. Генетически однородные поверхности в геоморфологическом картировании. Новосибирск: Наука, 1964. - 42 с

48. Заруцкая И.П., Красильникова Н.В. Проектирование и составление карт. Карты природы: Учебник. М.: Изд-во МГУ, 1989. - 296 с.

49. Ивановский JLH. Ледниковый ил в четвертичных отложениях Алтая И Вопросы географии Сибири. Томск: изд-во Том. ун-та, 1953. сб. 3. С. 195-200

50. Ивановский Л.Н. Формы ледникового рельефа и их палеогеографическое значение на Алтае. Л.: Наука, 1967 - 263 с.

51. Ивановский Л.Н. Каменные глетчеры и их возраст на Алтае // Вопросы динамической геоморфологии. Иркутск, 1977. - С 125-137

52. Иверонова М.И. Процессы формирования современных морен в Тянь-Шане. Тр. Ин-та географии АН СССР 1952. в. 49.

53. Иверонова М.И. О камнепадах в Тянь-Шане. Работа Тянь-Шаньской физ.-географ. станции, 1953. в. 3, т. 56.

54. Калесник C.B. Очерки гляциологии. М.: Географгиз, 1963-551с.

55. Картографирование динамики географических явлений и составление прогнозных карт. Иркутск, 1968. - 85 с.

56. Кашменская О.В. Теория систем и геоморфология. Новосибирск: Наука, 1980. -119 с.

57. Кашменская О.В. О геоморфологической форме движения материи // Проблемы системно-формационного подхода к познанию рельефа. Новосибирск:rÇ

58. Кашменская О.В. Рельеф и системный подход // Системный анализ рельефа Сибири. Новосибирск: Наука, 1985. - С. 38-65.

59. Колюшкина И.М. Некоторые характерные черты гидрологического режима реки Актру // Гляциология Алтая. Томск: изд-во Томского ун-та, 1964. в. 3, - С 170181

60. Колюшкина И.М. Особенности гидрологического режима реки Актру в 1960-1962 гг. // Гляциология Алтая. Томск: изд-во Томского ун-та, 1965. в. 4, - С 225-231

61. Колюшкина И.М. Необычайная мутность воды реки Актру в 1962 гг. // Гляциология Алтая. Томск: изд-во Томского ун-та, 1965. в. 4, - С 231-237

62. Козлов Д.В. Основы гидрофизики. Учебное пособие. М.: МГУП, 2004. 246 с.

63. Кондратьев Н.Е. Русловые процессы и деформации берегов водохранилищ. Избранные труды. СПб.: ГГИ, "Знак", 2000г. - 257с.

64. Кренке А.Н. Массообмен в ледниковых системах на территории СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1982.-288 с.

65. Кузнецов A.C., Невидимова О.Г. Энергетическая оценка динамики осыпных аккумулятивных склонов верховий горноледникового бассейна р. Актру // Вестник ТГУ №338,2010. С. 227-230

66. Ласточкин А.Н. Морфодинамический анализ. Л.: Недра, 1987. - 271с.

67. Ласточкин А.Н. Морфодинамическая парадигма геоморфологии // Проблемы теоретической геоморфологии. М.: Наука, 1988. - 256 с.

68. Ласточкин А.Н. Морфодинамическая концепция общей геоморфологии. Л.: Изд-воЛГУ, 1991.-218 с.

69. Леви И.И. Инженерная гидрология. М.: "Высшая школа", 1968. - 237с.

70. Ледники Актру (Алтай). Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 122 с.

71. Личков Б.Л. Природные воды Земли и литосфера. Л.: Изд-во АН СССР, 1960. -164 с.

72. Личков Б.Л. К основам современной теории Земли. Л.: Изд-во ЛГУ, 1965.119 с.

73. Маккавеев В.М. Распределение продольных и поперечных скоростей в открытых потоках // Труды ГГИ. 1947. в. 2 (56). - С. 3-36.

74. Маккавеев В.М. Роль автоколебательных процессов в механике турбулентности // Труды III Всесоюз. гидрол. съезда. Л.: Гидрометеоиздат, 1960. -Т.5. - С. 5-9.

75. Маккавеев Н.И. Сток и русловые процессы. М.: Изд-во МГУ, 1971. - 115 с. Маккавеев Н.И. Образование глобального пенеплена // Основные направления развития геоморфологической теории. - Новосибирск: Наука, 1982. - С. 88-91.

76. Маккавеев Н.И. Работа водных потоков как агент денудации // Эрозионные процессы. М.: Мысль, 1984. - С. 5-9.

77. Маккавеев Н.И. Основные проблемы динамической геоморфологии // . Геоморфология. 1986. №3. - С. 3-6.* Маккавеев Н.И., Чалов Р.С.'Русловые процессы.-М.: Изд-во МГУ,1986.- 264 ,,^г|t> ^ iс. f"

78. Максютова Е.В. Оценка радиационного баланса геосистем минусинской котловины // География и природные ресурсы. 2006, №3. - С 69-75

79. Марков К.К. О геоморфологической карте // Геологический вестник. Т. 7. 1929. В. 1-3. С. 15-23

80. Материалы наблюдений на горноледниковых бассейнах МГД в советском союзе / отв. редакторы Бочин H.A. Кренке А.Н. Л.: Гидрометеоиздат, 1980 в. 1. 236 с.

81. Материалы наблюдений на горноледниковых бассейнах МГД в советском союзе / отв. редакторы Бочин H.A. Кренке А.Н. Л.: Гидрометеоиздат. 1987. в. 2. -302 с.

82. Мельник М.А., Поздняков A.B. Автоколебания в эрозионном фрактальном расчленении рельефа // Геоморфология. 2008. № 3 С. 86-95

83. Михайлов Н. Н., Останин О. В. Каменные глетчеры Алтая // Вестник СПбГУ. Серия 7. Геология, география. 2007. - в. 3. - С. 67-80.

84. Московкин В.М., Трофимов А.М. Некоторые вопросы теории развития осыпных склонов // Физическая география и геоморфология. Киев: Вища школа, 1978. в. 20

85. Московкин В.М., Трофимов A.M. Математическая модель развития подрезаемого склона и ее приложение к вопросу его устойчивости // Геоморфология. 1980.-№2.

86. Музаев И.Д., Созанов В.Г. Математическое моделирование некоторых опасных экзогенных и гидравлических процессов / Вычислительные технологии. Новосибирск: изд-во ИВТ СО РАН. 1996. Том 1, № 3, С. 66-71

87. Нарожный Ю.К., Никитин С.А. и др. Горноледниковый бассейн Актру: новые морфометрические и ресурсные характеристики // Вопросы гляциологии Сибири 2006. в. 26.-С. 67-74

88. Невидимова О.Г. Синергетические аспекты рельефообразования: дис. канд. географ, наук Томск, 2006. - 164 с.

89. Непоп Р.К. Численная оценка скоростей экзогенных процессов на территории бассейна р. Чаган-Узун в голоцене: дис. канд. географ, н. Иркутск, 2007. 205 с.

90. Нехорошев В П. Геология Алтзя — M«i Госгеолтехиздэт 1958 262 с

91. Никитин' С.A.'., Некоторые особенности "строения ложа ледниковАлтая "по£ данным радиолокационного зондирования // Вопросы гляциологии Сибири 2006. в. 26.-С. 60-66

92. Новиков И.С. Морфотектоника Алтая / Науч. ред. Е.В.Девяткин, Г.Ф.Уфимцев. Новосибирск: изд-во СО РАН, филиал "Гео", 2004. - 313 с

93. Обручев В.А. Заметки о следах оледенения в Русском Алтае. Землеведение. 1914, т. XXI, ч. III.

94. Патерсон У.С.Б. Физика ледников. М.: Мир, 1972. -312 с.

95. Пенк В. Морфологический анализ: Пер. с нем. М.: Географгиз, 1961. -359с.

96. Перов В.Ф. Селевые явления на территории СССР. М.: ВИНИТИ, 1989. 148 с.

97. Перов В.Ф. Селевые явления. Терминологический словарь. М., изд-во МГУ, 1996.-47 с.

98. Перов В.Ф. Селевая корразия // Труды Международной конференции: Селевые потоки: катастрофы, риск, прогноз, защита. Пятигорск. 2008. С. 181-184.

99. Петкевич М.В. Современные геоморфологические процессы в приледниковой зоне Юго-восточного Алтая (на примере долины Тетё) // Гляциология Алтая. Томск: изд-во Томского ун-та, 1967. вып 5. - С 98-107

100. Петкевич М.В. О физическом выветривании в высокогорье Юго-восточного Алтая // Гляциология Алтая. Томск: изд-во томского ун-та, 1972. - С 184-202

101. Петкевич М.В. Физико-географические аспекты развития склоновых процессов в Центральном Алтае. / дисс. канд. географ, наук. Томск: Томский Ун-т, 1973. -180с.

102. Поздняков A.B. Развитие склонов и некоторые закономерности формирования рельефа. М.: Наука, 1976. - 112 с.

103. Поздняков A.B., Ройхваргер З.Б. Математическая модель развития склона при

104. Поздняков A.B., Махинов А.Н., Поверхности равновесия и основные закономерности их формирования: Препр. №2. Хабаровск: ХабКНИИ ДВНЦ АН СССР, 1982.-23 с.

105. Поздняков A.B., Махинов А.Н., Ушаков A.B. Математическая модель формирования поймы и некоторые вопросы мелиорации земель пойменных островов р. Амур // Исследование русловых процессов для практики народного хозяйства. -М.: Изд-во МГУ, 1983. С. 133-134.

106. Поздняков A.B. Авторегуляция и динамическое равновесие в рельефообразовании // Основные проблемы теоретической геоморфологии. -Новосибирск: Наука, 1985. С. 39-48.

107. Поздняков A.B. Динамическое равновесие в рельефообразовании. М.: Наука, 1988.-208 с.

108. Поздняков A.B., Черванев И.Г. Самоорганизация в развитии форм рельефа. -М.: Наука, 1990.-204 с.

109. Поздняков A.B. Эволюционное развитие и устойчивость целостных систем // Самоорганизация геоморфосистем (Проблемы самоорганизации, в. 3). Томск: ТНЦ СО РАН, 1996.-С. 15-25.

110. Поздняков A.B. К теории спонтанной самоорганизации сложных структур // Самоорганизация и динамика геоморфосистем: Материалы XXVII Пленума Геоморф, комис. РАН. Томск, 25 авг. 2 сент. 2003 г. - Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2003. - С. 30^3.

111. Поздняков A.B. Самоорганизующиеся бинарные структуры // Биниология, симметрология и синергетика в естественных науках: Материалы V-й междунар. конф. Тюмень: ТюмГНГУ, 2007. С. 29-35.

112. Пригожин И.Р. От существующего к возникающему. М.: Наука, 1985. - 327 с. Пригожин И.Р., Стенгерс И. Время, хаос, квант. К решению парадокса времени. - М.: УРСС, 2003.-240 с.

113. J « -Лv*11 •1« ^ "" ' г i * 1 м '

114. Алтай Космос - Микрокосмос (Алтай - региональная' модель перехода - кА^у устойчивой духовно-экологической (ноосферной) цивилизации XXI века): Тезисы 3-й Международной конференции. Барнаул, 1995.-С. 157-161

115. Романовский H.H. Криогенные процессы. М.: Изд-во МГУ, 1993 С. 336 Руководство по изучению селевых потоков. - JL: Гидрометеоиздат, 1976.144с.

116. Самойлова Г.С. Высокогорные типы местности Алтая // Гляциология Алтая. -Томск: изд-во Томского ун-та, 1970. в. 6. С. 213-235

117. Севастьянов В.В., Дьячкова Л.П. О вертикальном градиенте температуры воздуха в горном Алтае в летний период // Гляциология Алтая. Томск: изд-во Томского ун-та, 1981. в. 7. - С. 73-77

118. Севастьянов В.В. Климат высокогорных районов Алтая и Саян. Томск: изд-во Томского ун-та, 1998. - 202 с.

119. Севастьянов В.В. Эколого-климатические ресурсы Алтае-Саянской горной страны. Томск: ООО "РауШ МбХ", 2008. - 307 с.

120. Сергеев Е.М. Инженерная геология. М.: изд-во Московского ун-та, 1982.248с.

121. Симонов Ю.Г. Региональный геоморфологический анализ. М.: Изд-во МГУ, 1972.-251 с.

122. Симонов Ю.Г. Анализ геоморфологических систем II Актуальные проблемы теоретической и прикладной геоморфологии. М.: Моск. фил. ВГО СССР, 1976. - С. 69-93.

123. Симонов Ю.Г., Кружалин В.И. Инженерная геоморфология: Основания для инженерной оценки рельефа. М.: Изд-во МГУ, 1989. - 98 с.

124. Симонов Ю.Г., Кружалин В.И. Инженерная геоморфология. М.: Изд-во МГУ, 1993.-208 с.

125. Симонов Ю.Г., Болысов С.И. Методы геоморфологических исследований: Методология. М.: Аспект-Пресс, 2002. - 190 с.

126. Спиридонов А.И. Основы общей методики полевых геоморфологических исследований и геоморфологическое картографирование. М.: изд-во Высш. шк., 1970.-456 с

127. Спиридонов А.И. Геоморфологическое картографирование. 2-е изд., М.: Недра, 1985.- 184 с

128. Спиридонов А.И. Энергия рельефа // Геоморфология, 1994. №2 С. 71-74 Склоны, их развитие и методы изучения // Вопросы географии. - М.: Мысль, 1971. Сб. 85.-223 с.

129. Современный рельеф. Понятия, цели и методы изучения / Отв. ред. О.В. Кашменская, Г.А.Чернов. Новосибирск: Наука, 1989. - 156 с.

130. Сочава В.Б. системная парадигма в географии // Изв. ВГО. 1973. - Т. 105. -№5.-С. 394-401

131. Суходровский B.JI. Экзогенное рельефообразование в криолитозоне. М.: Наука, 1979.-278 с.

132. Тикунов B.C., Цапук Д.А. Устойчивое развитие территории: картографо-геоинформационное обеспечение. Москва-Смоленск: изд-во СГУ, 1999. - 176 с

133. Тимофеев Д.А., Уфимцев Г.Ф., Онухов Ф.С. Терминология общей геоморфологии. -М.: Наука, 1977. 199 с.

134. Тимофеев Д.А. Терминология денудации и склонов. М.: Наука, 1978. - 242 с.

135. Тимофеев Д.А. Поверхности выравнивания суши. М.: Наука, 1979. - 270 с.

136. Тимофеев Д.А. Экологическая геоморфология: объект, цели и задачи // Геоморфология. 1991. № 1. - С. 43-48.

137. Тимофеев Д.А. От Дэвиса до наших дней: чему учит история геоморфологии // Геоморфология. 2002. №2. - С. 3-9.

138. Титова З.А. Наблюдения над мутностью р. Актру в горах Биш-Иирду // Гляциология Алтая. Томск: изд-во Томского ун-та, 1962. вып. 2, - С 114-126

139. Титова З.А., Петкевич М.В. Наблюдения над конусами аккумуляции в долине реки Актру // Гляциология Алтая. Томск: изд-во Томского ун-та, 1964 в. 3, - С. 115143.

140. Тронов М.В. Очерки оледенения Алтая. М.: Географиз, 1949. - 376 с.

141. Тронов М.В. Проблема развития ледников. Томск: изд-во Томского ун-та, 1960.-114 с.• , ; з Тронов М.В. Ледники и климат.- Л: Гидромета^1| ' • ' т' ' 4 '""f* TTVTTT" " TTVT'-'X • "" ' '' A^.'iVH

142. Тронов M.B., Блохин А.И., Шантыкова Л.Н. Основные черты гидрологического^* -с режима горноледниковой речки Актру на Алтае // Гляциология Алтая. Томск: изд-во Томского ун-та, 1972. вып. 7. - С. 34-55

143. Тронов М.В. Горноледниковый бассейн Актру, как показатель характерных свойств ороклиматической базы оледенения // Проблемы гляциологии Алтая. -Томск: изд-во Томского ун-та, 1973. С 7-20

144. Трофимов A.M. Основы аналитической теории развития склонов. Казань: Изд-во Каз. ун-та, 1974. - 213 с.

145. Трофимов А.М., Московкин В.М. Математическое моделирование в геоморфологии склонов. Казань: Изд-во Каз. ун-та, 1983. - 217 с.

146. Тютюнов И.А. Физико-химические изменения горных пород на Крайнем Севере // Физико-химические процессы в промерзающих и мерзлых горных породах. М.: Изд-во АН СССР, 1961. С.7-27.

147. Флоренсов H.A. Очерки структурной геоморфологии. -М.: Наука, 1978. 237с.

148. Флоренсов H.A. О состоянии теоретической основы геоморфологии // Основные проблемы теоретической геоморфологии. Новосибирск: Наука, 1985. - С. 9-14.

149. Флоренсов H.A. Существо проблемы и несущественность разногласий // Проблемы эндогенного рельефообразования. М.: Наука, 1976. - С. 58-67.

150. Хон А.В Саморегуляция в динамике взаимодействия речного потока и русла: дис. канд. географ, наук / A.B. Хон. Томск, 2003. - 129 с.

151. Хон A.B., Поздняков A.B. Механизм самоорганизации русловой системы «плес-перекат» // VI Всероссийский гидрологический съезд. Секция 6. Проблемы русловых процессов, эрозии и наносов. - СПб: Гидрометеоиздат, 2006, с.66-69.

152. Хон A.B. Схема структуры функциональных отношений в пойменно-руеловых vкомплексах //Теоретические проблемы современной геоморфологии. Теория и '

153. Д ' Ii ( » ч •• <!, Г" I " " > г >

154. Ьч ••^ • ■ практика üz изучения геоморфологических ¿ систем: Ъ 1; мат-лыя i XXXIд Пленума,г 'г ' М л t • I >М Л * * * ' I ' t '\' 11Ш » I f I I i | ! 'Mi 1 1 tjj ' ' " ДЧ ' 4 П» '

155. Геоморфологической комиссии РАН. Часть 2. -"'Астрахань: «Техноград», 2011:1-'С^у1'* 76-80.

156. Чалов P.C. Русловедение: теория, география, практика. Т.1: Русловые, ' процессы: факторы, механизмы, формы проявления и условия формирования речных русел. М.: Изд-во ЛКИ, 2008. - 608 с.

157. Чернова Л.П. Интенсивность ледниковой эрозии и её связь с раходом льда в ледниках. // Геоморфология. 1974. № 4. С. 12-18

158. Шумский П.А. Энергия оледенения и жизнь ледников. М.: Географиз, 1947.60 с.

159. Шумский П.А. Динамическая гляциология. М.: ВИНИТИ, 1969. 172 с.

160. Эппггейн С.В. Геоморфологические исследования // Метод, рук. по геол. съемке и поискам. М., 1954. - С. 399-428

161. Andreas С., Baas W. Complex systems in aeolian geomorphology. Original Research Article Geomorphology, Volume 91, Issues 3-4.2007. pp. 311-331

162. Carta di geomorfologia dinamica in funzione della pianificazione teviforiale. Damiani A.R., Rannuzi L. "Boll. Serv. Geol. Itai.", 1978 (1979), 99,77-84. (Итал.)

163. Chorley R.J. Geomorphology and General Systems theory // U.S. Geological Survey, Professional Paper, 1962. Vol. 10. - 500 p.

164. Chorley R. J., Kennedy B. A. Physical Geography: A systems approach. London: Prentice-Hall International, 1971. 370 p.

165. Cuchlaine A.M. King // Physical Geography: Blackwell, Oxford. 1980 pp. 340 'iaAjJaW. ;Nye J.F.The flow.of a glacier,in a channel of rectangular, elliptic or parabolic cross-, 4 и ;1.V.v^v^section//J;Glaciology.-1965:-№5.-pp. 661-690 , » ' \iiypM''?н

166. Hooke J.M. Complexity, self-organization and variation in behaviour in meandering rivers Original Research Article Geomorphology, Volume 91, Issues 3-4, Д November,' л 2007, pp. 236-258

167. Horton R.E. Erosional development of streams and their drainage basins; hydrophysical approach to quantitative morphology, Geol. Soc. Am. Bull. 56 (1945), pp. 275-370.

168. Penk A. Die Ubertiefimg der Alpentaler. "Verh. Des 7 Intern. Geogr. Kongr. in Berlin", 1900

169. Pozdnyakov A.V., "Synergetics of geosystems", TSU, 2005, 165 p. Sherman Douglas J., Gares Paul A. The geomorphology of coastal environments. Geomorphology, Volume 48.2002. Pages 1-6

170. Schweingruber Fritz Hans. Tree Rings and Enviroment. Dendroecology Berne, Stuttgart: Vena. Paul Haupt Publisers, 1996. 609 pp.

171. Strahler A.N. Quantitative analysis of watershed geomorphology, Am. Geophys. Un. Trans. 38. 1957. pp. 913-920.

172. Turcotte D.L. Modeling geocomplexity: "a new kind of science. In: C.A. Manduca and D.W. Mogk, Editors, Earth and Mind: How Geologists Think and Learn about the Earth, Geol. Soc. Am. Boull CO. 2006. pp. 39-50.

173. Zastosowanie тару geomorfologicznej do wyznaczania obszarow morfodynamicznych. Jach Jan, Tabor Jozer. "Folia geogr. Ser. Geogr.-phys.", 1986 (1987), 18,97-104. (Поль.)

174. Основные горные породы горноледникового бассейна р. Актру1. Петкевич, 1972)

175. Название породы Описание породы

176. Породы с большой сопротивляемостью выветриванию

177. Диориты Окраска серая и темно-серая, зеленовато серая. Средне- и мелкозернистое строение, текстура массивная. Объемный вес 2,7, водопроницаемы по трещиноватости

178. Порфиры диоритовые Окраска темная. Структура кристаллическая, текстура порфировидная. Объемны и вес 2,7— 3,3. Коэффициент крепости больше 10, имеют высокую прочность, водопроницаемость в случае трещиноватости.

179. Порфиры кварцевые Окраска бурая, зеленоватая и фиолетовая. Структура кристаллическая, текстура порфировидная, объемный вес 2,7—3,7, крепость более 10, высокая прочность, водопроницаемы в случае трещиноватости.1. Продолжение приложения 1

180. Известняки кремнистые Окраска светлая. Мелкозернистая структура, объемный вес 2,8, крепость более 4, слаборастворимы в воде. Временное сопротивление сжатию 950 кг/см2.

181. Сланцы кварцактинолитовые спрессованные (близкие к кристаллическим сланцам) Цвет темный. Сланцевая текстура, временное сопротивление сжатию 750 1800 кг/см2, объемный вес 2,6—2,8, твердость более 5, водопроницаемы по трещиноватости.

182. Мраморы Окраска серая. Структура зернистая, текстура сланцеватая, объемный вес 2,7. Твердость небольшая, временное сопротивление сжатию 750—1000 кг/см2, водопроницаемы по трещиноватости.

183. Породы со средней сопротивляемостью выветриванию

184. Сланцы глинистые битуминозные Темно-серые и черные породы, сланцеватое строение, объемный вес 2,6, крепость 2—3, временное сопротивление ежа ним 450 кг/см2, слабо водопроницаемы.

185. Сланцы хлорито-карбонатные, серицитовые Зеленые породы. Структура слабокристаллическая, текстура сланцевая, объемный вес 2,6, временное сопротивление сжатию 480 кг/см2, слабоводопроницаемы по трещиноватости.

186. Песчаники кремнистые Цвет зеленовато-серый, зеленый, серый. Мелкозернистое строение. Объемный вес 2,6—2,7, временное сопротивление сжатию 500—800 кг/см2. Имеют резко выраженную пористость, трещиноватые по слоям. Водопроницаемы по трещинам.

187. Породы со слабой сопротивляемостью механическому выветриванию

188. Рассланцованные известняки (ленточные) Имеют те же свойства, что и известняки полосчатые.

189. Алевролиты известковистые Окраска светлая, временное сопротивление сжатию 100 кг/см2, объемный вес 2,8, небольшая твердость —1, 2, размягченность и воде слабая.

190. Конгломераты Окраска светлая. Временное сопротивление сжатию 250—300 кг/см2, крепость небольшая — 2—3, сильная размягчаемость.1. Актру-Башя

Информация о работе

Кузнецов, Александр Сергеевич
кандидата географических наук
Томск, 2012
ВАК 25.00.25

Диссертация

Системно-энергетический анализ динамики рельефообразующих процессов - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы