Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Сравнительный анализ содержания геоморфологических карт в целях прогноза опасных процессов

ВАК РФ 25.00.25, Геоморфология и эволюционная география

Автореферат диссертации по теме "Сравнительный анализ содержания геоморфологических карт в целях прогноза опасных процессов"

На правах рукописи

Савостин Алексей Александрович

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СОДЕРЖАНИЯ ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИХ КАРТ В ЦЕЛЯХ ПРОГНОЗА ОПАСНЫХ ПРОЦЕССОВ

(на примере Кавказа)

Специальность 25.00.25 - геоморфология и эволюционная география

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва 2005 г.

Работа выполнена на кафедре геоморфологии и палеогеографии географического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Научный руководитель:

доктор географических наук, профессор Г.С. Ананьев

Официальные оппоненты:

доктор географических наук, профессор B.C. Тикунов

Кандидат географических наук С.С. Черноморец

Ведущая организация:

Кубанский государственный университет, кафедра геологии и геоморфологии, г. Краснодар

Защита состоится

2005 г. в

/Г

часов на заседании Дис-

сертационного совета по геоморфологии и эволюционной географии, гляциологии и криоли-тологии Земли, картографии и геоинформатике ( Д-501.001.61) в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова по адресу:

119992, Москва, ГСП-2, Ленинские горы, МГУ, Географический факультет, ауд.2109.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Географического факультета МГУ по адресу : 119992, Москва, Ленинские горы, Главное здание МГУ, 21 этаж.

Автореферат разослан 2005 г.

Отзывы на автореферат ( в двух экземплярах, заверенных печатью) просим отправлять по адресу: 119992, Москва, ГСП-2, Ленинские горы, МГУ, Географический факультет, ученому секретарю диссертационного совета Д-501.001.61. Факс: (095) 932-88-36. E-mail:geoeco@geogг.msu.su

Ученый секретарь Диссертационного совета

профессор

Ю.Ф. Книжников

Общая характеристика работы.

Актуальность темы. Разработка проблемы природопользования одна из центральных в географической науке. В одну из них входит вопрос оценки устойчивости в развитии рельефа и определения мер безопасности антропогенной деятельности. Для этого используется метод геоморфологического картографирования, и, прежде всего, создания крупномасштабных карт. Последнее обстоятельство требует конкретных знаний о возникновении, строении и устойчивости форм рельефа и их граней, а также знаний о динамике и механизмах преобразования рельефа. Карты такого рода относятся к группе специальных аналитических карт.

Известные методики геоморфологического картографирования были созданы главным образом для работ в мелких и средних масштабов. Попытки создания универсальной (для любого масштаба и детальности) легенды успеха не имели из-за громоздкости легенд и отсутствия специализации в их содержании.

Решение этой проблемы для горных территорий оставалось наименее разработанным. Особенно это значимым оказалось при составлении крупномасштабных геоморфологических карт и карт-схем, оценках и прогнозе опасных явлений. Заметим, что на равнинах неучет или непонимание значения таких знаний не раз приводили к драматическим последствиям, как например, заселение низких пойм рек, произвольное изменение рельефа при строительстве посёлков, сельскохозяйственных угодий, промышленных предприятий и пр.

Преобразования рельефа происходят в разном диапазоне времени. В горных районах они могут быть вызваны сейсмическими сотрясениями поверхности, деятельностью гравитационных процессов, изменениями гидроклиматических условий, и др. Результатом изменений часто бывает появление опасных и катастрофических процессов и смена экологической обстановки.

Цель исследования заключается в решении проблемы содержания и легенд крупномасштабных карт и карт-схем опасных рельефообразующих процессов при естественных и антропогенных изменениях горных территорий.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

1) разложить геоморфологическую информацию отраженную на разных картах-схемах в виде «слоев» информации;

2) выбрать ключевые участки в горном районе Приэльбрусья, обладающие детальной изученностью рельефа;

3) предложить в качестве основного метода картографирования способ определения спектров геоморфологических процессов;

4) разработать способы прогнозирования рисков неблагоприятных и опасных для природопользования рельефообразующих процессов.

Объекты и состав исследований.

Для решения указанных задач были выбраны участки на северном склоне Большого Кавказа ( в Приэльбрусье и районе Казбека) , где расположена Эльбрусская учебно-научная станция МГУ, в районе которой автор в 1998-2000 гг. проводил изучение рельефа. Кроме того, это было обусловлено хорошей изученностью рельефа и геоморфологических процессов, обеспеченностью аэрофотосъёмочным материалом (включая плановые и перспективные съёмки с вертолета), космическими плановыми и перспективными снимками.

В целях составления карт специального назначения для горных районов Кавказа проводились: а) оценка изученности территорий при более ранних работах; б) полевые работы; в) стационарные и полустационарные работы по определению динамики рельефа и рыхлых отложений; г) геоморфологическое и морфолитогенетическое дешифрирование крупномасштабных аэроснимков; д) расчёты мощностей рыхлых отложений, скоростей и механизмов их перемещения.

Защищаемые положения.

1) показано, что представляя собой поликомпонентную систему, рельеф развивается при совместной и одновременной деятельности многих механизмов рельефообразования;

2) многокомпонетность механизмов рельефообразования позволяет заменить в целях картографирования общепринятые подходы и принципы (морфологический, морфогенетиче-ский, генетический, исторический, палеогеоморфологический, и др.) выявлением и анализом спектров геоморфологических процессов;

3) анализ карт и карт-схем спектров геоморфологических процессов является одним из дальнейших направлений развития крупномасштабного геоморфологического картографирования территорий.

В исследованиях автором использовались результаты работ Лаборатории аэрокосмических методов МГУ проведенных под руководством профессора Ю.Ф.Книжникова, опубликованные материалы стационарных наблюдений за динамикой обломочного материала (работы Е.А.Золотарева), работы Проблемной Лаборатории лавин и селей МГУ, собственные полевые наблюдения автора (1998-2003гг) в районах, на которые были составлены морфолитогенетические карты. Этим обеспечивалась достоверность результатов исследования.

Научная новизна исследования заключается в том, что автором впервые:

1) обоснована необходимость составления серии прикладных карт.

2) создана серия геоморфологических и морфолитогенетических карт-схем разных масштабов на районы бассейнов рек Кубасанты, Адыл-су, Геналдона.

3) сформулировано положение о морфолитогенетической карте, ее содержании, границах, месте в общей схеме геоморфологических карт крупных масштабов, последующем использовании морфолитогенетической карты в практических целях;

4) проведена оценка роли сейсмических сотрясений в морфолитогенезе.

Практическая значимость работы. Полученные результаты могут быть использованы при оценках состояния природной среды, механизмов и оценки повторяемости опасных природных процессов, способов природопользования и выработке мер защиты от опасных процессов. Работа может быть также использована местными и федеральными органами управления ведающими строительством, сельским хозяйством, поисками и разведкой полезных ископаемых, и пр.

Структура и объемработы. Работа состоит из введения, пяти глав посвященных: а) состоянию изученности, терминологии и общих черт методики геоморфологического анализа; б) условиям развития и типам морфолитогенеза; в) геоморфологическому обеспечению легенд к картам-схемам; г) ограничениям в использовании геоморфологического анализа; д)

выделению и анализу спектров морфолитогенетических процессов; е) использованию результатов анализа морфолитогенетических карт. В конце приводятся «Заключение», список использованной литературы. Работа содержит приложения в виде таблиц, карт-схем, рисунков. Всего в работе 142 страницы текста, 42 иллюстрации, в т.ч 10 карт и 19 таблиц. Список литературы включает 60 названий.

Диссертационное исследование выполнено на кафедре геоморфологии и палеогеографии географического факультета Московского университета. Автор выражает свою признательность и глубокую благодарность своему научному руководителю профессору, доктору географических наук Г.С.Ананьеву, к.г.н. А.В.Бредихину, доценту кафедры гляциологии и криолитологии МГУ к.г.н. В.В. Поповнину, а также к.г.н. А.А.Алейникову, и другим сотрудникам за предоставленные дополнительные материалы, программы и рекомендации, а также за помощь в сборе полевых данных.

Основное содержание работы 1. Основные черты методики анализа рельефа в крупном масштабе и терминология.

В геоморфологическом картографировании развилось несколько подходов к составлению карт . Первый включал путь создания единой и универсальной легенды к картам любого масштаба. Но стало очевидным, что на «единой» геоморфологической карте невозможно показать с детальностью определяемой масштабом карты, все особенности рельефа пригодные для решения как теоретических, так и прикладных задач.

Второй подход содержал попытки «нагрузить» карту определенного масштаба таким образом, чтобы помимо подбора цветного фона, поверх него расположить обозначения штриховкой, сеткой и значковыми обозначениями. Это потребовало создания в легенде длинных текстовых объяснений.

Третий подход - разделение одной сложно построенной геоморфологической карты на несколько самостоятельных карт. В методологии такого подхода особое место на наш взгляд занимают исследования М.Паниццы и др . Более 25 лет назад ими была предпринята попытка разложения информации получаемой на геоморфологических картах из разных источников, на «слои», каждый из которых характеризовался собственным решением постав-

ленных задач. Разложение информации на «слои» стала основой для показа на картах новых аналитических данных, тенденций, используемых в дальнейшем при составлении карт природных опасностей и прогнозных карт. По существу это сняло необходимость создания «единой» легецды к картам разного содержания и масштабов, что существенно усилило качество геоморфологического анализа территории.

Ни в реализации первого, ни второго пути исследования не предусматривался показ на картах результатов или процессов морфолитогенеза, и, следовательно , не предусматривалось составление морфолитогенетических карт. Более того, оказались нерешёнными и мало пригодными для геоморфологического анализа территории задачи показа на картах лито-морфного и сейсмогенного рельефа. Во многом это было связано с недостаточно выявленными; а) механизмами рельефообразования; б) спорными концепциями развития рельефа; в) с терминологией используемой в общей и динамической геоморфологии.

С вводом в геоморфологический анализ таких понятий, как «литогенная основа рельефа», «литоморфоструктура», «морфолитогенез», «спектры геоморфологических процессов», возникла необходимость показа этих черт на картах.

Морфолитогенетический анализ основывается на фундаментальном положении геоморфологии о том, что развитие земной поверхности не происходит без перемещения по ней обломочного материала, который либо удаляется (деструкция), либо накапливается (аккумуляция). При этом происходит сопряженное развитие рельефа и субстрата. Почти каждый тип обломочных пород является продуктом морфолитогенеза. Наблюдается связь морфолитогенетических процессов с ландшафтно-климатическими зонами на земной поверхности.

При вводе в геоморфологическое картографирование метода морфолитогенетическо-го анализа появилась возможность определения нескольких свойств развития рельефа. Во-первых, стало возможным оценивать устойчивость поверхности, под которой понималась способность сохранять морфологию, состояние процессов, направленность в развитии. Во-вторых, более уверенно можно было картировать динамику рельефа за определенный диа-

пазон времени, т.е. показывать направление, характер изменений поверхности, и интенсивность морфолитогенетических процессов.

В природе практически не встречаются процессы в «чистом» виде. В большинстве случаев один процесс сопутствует другому или даже нескольким. Это подмечено при геоморфологическом картографировании: среди склонов выделяются, например, обвально-осыпные и другие виды склонов.

Однако мы сталкиваемся с рядом проблем. В разрезах рыхлых толщ часто встречаются следы наложенных процессов разного возраста и разной интенсивности, причем некоторые из них уже прекратили своё развитие, а другие- действуют до настоящего времени. Вероятно, морфолитогенетические изменения носят волновой характер. Другая проблема морфолитогенетического анализа заключается в изучении прерывисто-непрерывного развития экзогенных процессов. Третья проблема заключается в конвергенции форм рельефа и отложений, т.е. сближения форм рельефа разного генезиса по облику.

Разрабатывая методику анализа, мы исходили из необходимости разъединения геоморфологической информации по «слоям». Примером одного из «слоев» является геоморфологическая карта общего типа, другого - морфолитогенетическая карта.

В основе лежит положение о том, что с созданием карт начинается следующий этап геоморфологического анализа территории. Он заключается в выборе пути исследования карт, создания алгоритма анализа, привлечения необходимой информации (как полевой, так и опубликованной) и способов анализа

Путь анализа - определение уровня (слоя), на котором ведется исследование. Это обусловлено тем, что морфолитогенетические карты занимают определенное положение в общей схеме геоморфологического картографирования.

Последовательность (алгоритм) анализа включает несколько этапов: 1) создание и анализ крупномасштабных геоморфологических карт общего типа; 2) создание морфолитогенетических карт; 3) создание карт спектров геоморфологических процессов 4) создание прикладных карт. На последнем этапе создаются оценочные и прогнозные карты.

Формы рельефа обязаны своим происхождением совокупной деятельности нескольких процессов рельефообразования обладающих разными механизмами своей деятельности. Результаты последней определяют состояние рельефа, степень его устойчивости, тенденцию развития с момента возникновения этих форм рельефа. Характерный набор процессов, действующий в пределах определенного морфогенетического комплекса рельефа, называют спектром процессов . Результаты совокупной деятельности, т.е. спектры процессов, выражаются в балансе обломочного материала, что удобнее всего показывать на морфолитогене-тической карте.

Как правило, границы областей с разными ландшафтно-климатическими условиями являются теми зонами, где наблюдаются несоответствия между их рельефом и процессами характерными для других природных зон. Пограничные зоны между теми и другими представлены «рубежами активизации геоморфологических процессов»

Понятие «современные геоморфологические процессы» основано на использовании основных природных рубежей как во времени, так и в пространстве. Поскольку нынешние рубежи в основном были сформированы в субатлантическое время, т.е. 2-2,3 тыс. л.н., к современным процессам рельефообразования мы относим те, которые действовали (и действуют) в этом диапазоне времени.

2. Геоморфологическое обеспечение содержания крупномасштабных геоморфологических карт и карт-схем.

Определить содержание геоморфологического обеспечения специальных карт-схем крупного масштаба возможно с одновременным определением морфоструктурной обстановки, происхождения и размещения поверхностей различного генетического типа. Важная черта такого исследования - составление карт-схем по слоям (уровням информации), которыми в данном случае являются: а) геоморфологическая карта-схема, и б) морфолитогене-тическая карта-схема. В данном случае они образуют «парную систему» карт - главную особенность геоморфологического обеспечения.

Анализ проводился для бассейнов рек Геналдон (1:50 000 и 1:25000), Адыл-Су (1:25 000) и Кубасанты (1:6000). Нами прослежена последовательность распределения и совокуп-

ности результатов деятельности геоморфологических процессов в районах Приэльбрусья и Казбека, в которых автором либо проводились полевые исследования, либо были получены новые данные в последние годы, отраженные в публикациях и видеоматериалах.

Содержание выбранных пар карт-схем включало показ: а) литогенной основы, б) морфоструктурной обстановки, в) поверхностей с развитием сейсмо-геоморфологических и экзогенных процессов, г) условий и форм образования обломочного материала. В качестве примеров приведем содержание пары карт-схем верховьев реки Адыл-Су (таблицы 1 и 2).

Таблица 1.

Содержание геоморфологической карты-схемы верховьев р. Адыл-су, 1:25000.

Таблица 2,

Условные обозначения иих№№ Процессы и их параметры Типы и механизмы процессов

Региональный подтип процессов: Джанкуатстш

1. Литогенная основа

1.1 Скальные выступы трещиноватых пород. Сейсмо-элювиальные; с фрактоли-товым типом разрушения.

1.2 Глыбово-щебнистые, дресвяные отложения Обвально-осыпные. оползневые, солифлюкпионно-делювиальные.

1.3 Валунно-галечные, песчаные, суглинистые отложения Флювиальные, селевые, ледниковые, флювиогляциальные

1.4 Ледяные поверхности Ледово-потоковые процессы

2. Образовани е и перемещение обломочного материала.

2.1 Разрушение (в т.ч. и дробление) источника обломков 1,6,8,34,35

2.1.1 Дробление пород в полосе сейсмоактивной зоны 6

22 Транзит обломков. 6,9,15,16,17,21,25

2.2.1. Транзит обломков приледниковыми потоками 26

2.3 Накопление (аккумуляция) обломочного материала 12,12-1,14,40

2.4 Пульсационное развитие (периодическое разрушение и появление) приледниковых осадков 26,26-1,26-2

2.5. Направление перемещения обломков в сейсмообвалах

5. Условия и скорости перемещения обломочного материала.

3.1. Мощности льда в ледниках, м

3.2. Мощности рыхлых отложений вне ледников, м

3.3. Скорости движения льда в ледниках, м/мес. -

3.Условия развития и типы морфолитогенеза е горах Кавказа.

Типы морфолитогенеза наблюдаемые на склонах гор обладают несколькими особенностями. Во-первых, поверхности склонов являются динамичными образованиями, изменяющими свой рельеф в течение десятков и сотен лет. Этим они обязаны достаточно высоким скоростям смещения обломочного материала. Во-вторых, динамичность гравитационных процессов, обусловливая изменение рельефа, часто сохраняет, тем не менее, некоторые черты морфологии (подобия) древних склонов. Это относится, например, к верхним частям склонов междуречий, педиментам и др. В-третьих, морфолитогенез на склонах с некоторым запаздыванием реагирует на изменение внешних факторов (структурно-тектонических, ландшафтно-климатических и иных), из-за чего не всегда на склонах можно встретить процессы, характерные для ныне существующих геоморфологических и ландшафтно-климатических условий.

Особым фактором рельефообразования в Приэльбрусье является сейсмическая напряженность земной коры. Сила сейсмических сотрясений здесь достигает 7 баллов, а в прошлом, возможно, достигала 9 баллов. Все это обусловило значительную трещиноватость горных пород, способствующую их разрушению процессами денудации.

Многие исследователи справедливо полагали, что неоднородность ландшафтной структуры предопределена, прежде всего, разрывной или трещинной тектоникой. Из за этого рельефу присуща чешуйчатость (ребристость) - чередование ложбин и гряд. Поперечные трещины обусловливают ступенчатость склонов, наличие узких «платообразных поверхностей» и скалистых уступов.

В.И.Черных, выявил тектоно-гравитационное расседание склонов и междуречий, связал это явление с сейсмическими сотрясениями, морозным выветриванием, расползанием на части скальных массивов. Автор отметил появление сейсмогравитационных рвов, заполненных до краев крупными обломками. Тектоно-гравитационным расседанием им объясняется образование глубоких (по данным бурения - до 420 м глубины) погребенных ныне грабенов в основании крупных речных долин. Похожий грабен глубиной около 120 м обнаружен при геофизических исследованиях под дном долины Баксана в районе Эльбрусской учебно-научной станции МГУ.

При полевых исследованиях в Приэльбрусье нами было отмечены региональные и локальные разновидности морфолитогенеза: элювиальный, гравитационный, осып-ной, оползневой, курумовый, десерпционный, солифлюкционный, флювиальный, озерно-ледниковый, криогенный, гляциальный, пирогенный. В последние годы катастрофа в бассейне р.Геналдон (в районе Казбека) заставили обратить внимание на ранее отсутствовавший в классификациях обвально-потоковый ледовый морфолитогенез.

Ни один из процессов рельефообразования не протекает обособленно без взаимодействии с другими процессами. Большинство форм и граней рельефа - результат одновременной или разновременной деятельности нескольких процессов обладавших разными механизмами. Одним из них является элювиальный морфолитогенез - начальное звено разрушения горных пород и источник обломочного материала

Элювиальный морфолитогенез. Активизация разрушения скальных поверхностей связана как с сейсмическими сотрясениями, так и с гидроклиматическими причинами.

В зоне гидротермических движений грунта деформации поверхностей соизмерима, а иногда превосходит интенсивность новейших тектонических движений. В Приэльбрусье,

вблизи учебно-научной станции МГУ, проводились стационарные наблюдения за динамикой приповерхностных трещин в массивах скальных пород.

Наблюдения показали, что движения блоков горной породы выходящей на дневную поверхность, приводят к постоянно-прерывистому смещению таких блоков, измеряемому в Приэльбрусье величинами 15-25 мм/год. Вероятно резкие сейсмические сотрясения «снимают» часть накопившихся напряжений в коренных породах из-за чего мощность элювия не увеличивается. Всё это указывает на определённый тип спектра процессов элювиообразова-ния: а) первичная и вторичная тектоническая раздробленность горных пород обусловленная высвобождением напряжений при общем поднятии гор; б) сейсмогенное «встряхивание» скальных массивов и увеличение размеров трещин; в) преобладающее выветривание по трещинам, обусловленное проникновением влаги на глубину 200-500 см.

Гравитационный морфолитогенез на склонах междуречий включает обвальные, осыпные, оползневые процессы рельефообразования. Главными условиями их развития являются: а) наличие обломочного материала подготовленного к перемещению; б) неустойчивость масс обломочного материала на склонах связанная с увлажнением его при сильных или длительных моросящих дождях; в) сейсмические сотрясения, служащие причиной снижения устойчивости обломочного чехла и отдельных обломков.

Курумовый морфолитогенез. При изучении рельефа в бассейне р.Кубасанты выяснилось, что на левом борту бассейна существуют курумы относящиеся к курумам второго рода, т.е. тех, питание которых обломками осуществляется при обвально-осыпных процессах. Курумовые образования существуют в парагенезисе со струйчато-ложковыми процессами. Источником крупного обломочного материала служат обвалы скальных пород, а мелкозёма - супеси с дресвой накапливающиеся в основании курумов и выносимые струйчато-плоскостным смывом за их пределы.

Флювиальный морфолитогенез. При полевых наблюдениях в Приэльбрусье нами было выявлено три группы флювиальных рельефообразующих процессов: русловые и нерусловые эрозионно-аккумулятивные, протекающие на дне долин с постоянными и временными водотоками; селевые; делювиальные.

Кроме того, в районе Казбека на р.Геналдон был установлен особый тип морфолито-генеза не имеющий аналогов и пока не получивший собственного названия. Это поток по своему механизму близкий к селю, но двигающийся с огромной скоростью (до 40-50 м/с). Он представляет значительный интерес, прежде всего потому, что обычные меры противоселе-вой защиты здесь непригодны.

Делювиальные процессы формируют в горных районах в основном эрозионно-струйчатый микрорельеф. Наиболее активны такие процессы там, где существует слабо связный, подвижный мелкозём. В большинстве случаев это окраины курумовых тел. Делювиальные процессы протекают одновременно с эрозией временными водотоками, эоловыми процессами, и криогенными процессами. При сильных ливнях делювиальный смыв настолько возрастает, что на поверхности склонов занятых ксерофитными лугами образуется свежий слой мелкозема мощностью до 30 см, а транспортируемые при этом обломки достигают величины 5 см в поперечнике. Особое место в механизме делювиальных процессов занимают процессы эрозии струями воды у окраин снежников.

Эоловый морфолитогенез. Роль ветрового переноса мелкозёма и, тем более, роль дефляции изучены в горных районах Кавказа недостаточно.

На сухостепных склонах, при неустойчивом положении мелкозёма накопленного делювиальными процессами, таких скоростей оказывается достаточно для эолового переноса обломочного материала.

Куиогенный морфолитогенез. К числу основных форм рельефа обусловленных криогенными процессами относятся солифлюкционные полосы течения, терраски, каменные кольца и многоугольники, туфуры, деформации поверхности «ледяными стебельками». Основная часть этих микроформ сосредоточена в нивально-гляциальном ландшафтном поясе гор, т.е. на высоте более 2700 м

Гляииалъный и нивально-гляциальный морфолитогенез. В отличие от других типов морфолитогенеза, гляциальный и нивально-гляииальный морфолитогенез включает: 1) собственно гляциальный морфолитогенез, т.е. изменения в рельефе поверхности льда при

его перемещении, абляции, изменении температуры, состава и структуры льда; 2) гляциаль-но-моренный морфолитогенез; 3) флювиогляциальный морфолитогенез.

Изучение первого вида почти целиком относится к задачам составления гляциологических и гляциогеоморфологических карт и нами не рассматривается. Изучение второго и третьего вида являются основными задачами при составлении морфолитогенетических карт крупного масштаба. При этом мы использовали собственные полевые наблюдения и фактический материал, опубликованный к настоящему времени по району Приэльбрусья.

Экзарационной деятельностью ледников многие исследователи объясняют формирование каров, трогов, карлингов, ригелей. Среди аккумулятивных образований в рельефе первое место занимают моренные валы и гряды; значительно уступают им (по площади) поля флювиогляциальных отложений, донных морен, озерно-ледниковых образований. 4. Выделение спектров рельефообразующих морфолитогенетических процессов и их

анализ.

На картах мелкого и среднего масштабов спектры процессов разделяются по зонально-провинциальным различиям. Зональные типы спектров определяются принадлежностью к ледово-криогенным, гумидным, субгумидным, семиаридным и аридным классам процессов. Каждый спектр обладает собственным присущим только ему набором типов и разновидностей эндогенных и экзогенных процессов.

В зависимости от детальности изображения, степени достоверности (результаты изученности) и генерализации выявление и содержание спектров процессов меняется. Если на мелкомасштабных картах горных областей и поясов выделяются 3-5 спектров, то на крупномасштабных картах тех же областей -10-30 спектров.

Границы областей с разными ландшафтно-климатическими условиями часто являются теми зонами, где наблюдаются несоответствия между их рельефом и процессами характерными для других природных зон. Пограничные полосы между теми и другими являются рубежами активизации геоморфологических процессов.

В сравнительно узких горных поясах, наподобие Кавказа, на мелкомасштабных картах (1:1 000 000 -1:20 000 000) выделяется обычно от 1 до 3 типов спектров; в широких

горных областях (наподобие Забайкалья) - 5-6 типов. Одновременно спектры в какой-то мере отражают высотную поясность рельефа.

Зонально-провинциальные спектры при составлении карт крупного масштаба могут быть разделены: а) по географическому принципу (местоположению); б) по провинци-ально-литоморфному принципу; в) по местным региональным признакам, г) по механизмам деятельности процессов.

Для бассейна реки Адыл-Су нами была составлена карта-схема спектров геоморфологических процессов масштаба 1 :25 000. ( рис 1.) В основу был положен высотно-зональный принцип. Всего в пределах пяти поясов было выделено девять районов, для каждого из которых определен спектр ныне действующих геоморфологических процессов: Всего выделено 9 спектров процессов. В содержании типы и виды геоморфологических процессов разделены по генетическому принципу. Выделены экзогенные и эндо-экзогенные группы процессов (таблица 5).

Кари-Сема спектров геоморфологических процессов бассейна реки Адьи-Су

Рис.1.

Таблица 3.

ЗОНАЛЬНЫЕ ТИПЫ СПЕКТРОВ ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.

Геоморфологическая область, районы 0 3 с а . 2 £ 8 § 1 а Интервал высот (м) Геоморфолопетеское распространение поверхности рельефа в бассейне Адыл-Су ! Название спектра и его номер ; Типы и виды геоморфологических процессов

Экзогенные процессы ¿11 1 &

Выветривание и элювнообраэовиние 3 § з 2 § и 1 & и Гляципльные процессы Криогенные процессы Флювиалыше процессы Эоловые процессы Биогенные процессы Сейсмогекные процессы

1 2 3 4 б 7 В 9 10 11 12 13 14

Структурно-денудационные высокогорья Большого Кавказа в районе Приэльбрусья, басс. Адыл-су зк 1 1 а X 1 X § § а 8 <*> О Д Поверхности с распространением современных ледников Гляциальный поверхности ледников(1) 1,4,5 6 25, 26, 27, 28 30, 31 32 34, 35, 36

Области, лишенные покровов фирна-льда Гляциальный неледниковый (2) 1,4,5 6,8, 9 20, 21, 22, 23 12,14 30, 31 32 34, 35, 36

«я X I от 2700 (3000) до 3500 Поверхности с преобладанием деструкции Субнивальный дсст-рукционный (3) 1,2,4,5 6,7, 8,9, 10 20, 21 22, 23 12,15 30, 31 32 34, 35, 36

Поверхности с преобладанием аккумуляции в прнлединко-вой зоне Субнивальный акку-мулятиннь-Я прил сдвиговый (4) 2,3,4 6,7, 8,9, 10 26, 28 20, 21 23, 24 13.15, 17,18, 19 30, 31 32 35, 36

Альпийских и субальпийских лугов о о о Ч ^ •л 2 14 £ ^ е* Склоны Высокогорный луговой склоновый (5) 2,3,4,5 6,9, 10 20, 21 22, 23 12,15, 18 31 32, 33 34, 35, 36

её! Днища долин Высокогорный луговой ДНИЩ ЮЛИЯ (6) 2,3 7,9, 10 ■ 21, 23 11,15, 17,18 - 32, 33 35, 36

Хвойных лесов и криволе-сий От 1400 до 2600 Склоны Высокогорный лесной склоновый (7) 23 6,7, 10 - 21 12,15, 16,18 - 32, 33 35, 36

Дниша долин 2-3 порядка Высокогорный лесной днищ долин (8) 3 6,7 20, 21 24 13,17, 18 32, 33 35, 36

Высок-горных луговых степей от 1400 до 2000 Склоны Высокогорный луго-во-сгепной днищ долин^) 2,3 6,7, 10 21 11,15, 18 31 32, 33 35, 36

Типы и виды геоморфологических процессов: Экзогенные Процессы выветривания иэлювиообразовапия:

1. Ф ракгслитовые

2. Фрактолитово-сапролитовые

3. Процессы ожелезнения

4. Термогенное и сейсмогенное трещинообразова-ние

5. Эксфолиация

18. Пролювиальные

19. Озерно-седиментационные Криогенные процессы;

20. Криосолифлюкционные

21. Лавинные

22. Нивальные

23. Мерзлотной сортировки обломков

24. Термокарстовые на месте таяния "мертвых" льдов Гляциалъные процессы:

25. Потоково-ледяные

Гравитационные процессы:

6. Обвально-осыпные

7. Оползневые

8. Отседания склонов

9. Оползни-сплывы

10. Дефлюкционные Флювиаяъные процессы:

Русловые процессы постоянных водотоков

11. В скальных и рыхлых породах

12. преимущественно в скальных породах 30.

13. преимущественно в рыхлых породах

14. В водотоках перемерзающих в зимний период

15. постоянных и временных водотоках. Нерусловые процессы:

16. Делювиальные 17 Селевые

17-1 Грязекаменные

17-2. Ударно-селевые (геналдонского типа) 35.

25-1. С чехлом поверхностной морены

25-2. Без моренного чехла

26. Флювиогляциальные

26-1. Окраинно-ледниковые 26-2. Подледные

27. Экзарационные

28. Экзарационно-аккумулятивные Эоловые процессы: 29. Дефляционно-аккумулятивные

Дефляционно-корразионные

31. Перевевание снега и мелкозема Биогенные процессы:

32. Биомеханические 33. Биохимические.

Эндо-экзогенные

Сейсмогенные процессы

34. Землетрясения силой 3-5 баллов

Землетрясения силой 6-7 баллов

36. Землетрясения силой 8-9 баллов

При составлении карты-схемы геоморфологических процессов верховьев ручья Ку-басанты в масштабе 1: 6 000 высотно-зональный принцип не нашел отражения, зато стало возможным выделение спектров по литоморфным особенностям рельефа: 1) денудационный, на скальных поверхностях, 2) денудационный, на склонах с чехлом рыхлых отложений , 3) денудационно-аккумулятивный, на днищах долин и в ложбинах временных водотоков.

Таким образом, становится возможным геоморфологическое районирование на самых низких рангах. Оно основано на твердых признаках объединяемых спектрами процессов. Таксономические понятия для такого районирования слабо разработаны. Низшей категорией пока является «район», или, в лучшем случае - «микрорайон», а в дальнейшем могут быть выделены «участки», «поля» и т.п.

5. Использование результатов анализа серии геоморфологических карт и карт-схем

При геоморфологических исследованиях требующих составления карт наиболее часто используемыми на практике являются прикладные карты : развития и прогноза опасных природных процессов, инженерно-геоморфологические, эколого-геоморфологические, поисково-разведочные (в т.ч. прогнозные), динамики природных явлений, почвенные и поч-венно-седиментационные, создаваемые в экологических целях.

При составлении карт крупного масштаба фоном показа служат формы и грани рельефа. При переходе от мелко- и среднемасштабных карт к картам крупного масштаба уменьшается степень показа «синтетической» информации и резко возрастает сте-

при прогнозировании опасных явлений.

пень показа «аналитической» информации. Кроме того, составление информативных синтетических карт, как уже говорилось ранее, невозможно без предварительного составления, хотя бы на часть территории, аналитических карт.

Положение морфолитогенетических карт в общей системе геоморфологического картографирования одновременно указывает на необходимость анализа содержания таких карт (динамика морфолитогенетических процессов, устойчивости земной поверхности, и др.).

Примером необходимости создания подобных карт может служить «Карта развития и прогноза природных опасных процессов». (Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия. М. Минприроды. 1992.). Она принадлежит к картам специального назначения, имея целями, во-первых, получение знаний о существовании и распространении процессов рельефообразования опасных для природопользования, во-вторых, определение видов противодействия и мер защиты от таких процессов; в-третьих, прогноза появления и длительности развития процессов. Основным методом определения содержания легенд к таким картам является метод выявления строения, механизмов и скоростей перемещения обломочного материала, т.е. в конечном счете - морфолитогенетический анализ.

При детальных геоморфологических работах (1:5000 -1:25 000) и хорошей изученности рельефа и рыхлых отложений возможна детализация морфолитогенетического анализа.

На практике раздельно составляются карты: общие морфогенетические, морфост-руктурные, прогнозные, оценочные. Крупномасштабные прогнозные карты при геологоразведочных работах представляют важный этап, поскольку их данные, во-первых, подлежат заверке горными выработками, а во-вторых, определяют пути дальнейших поисков полезных ископаемых.

Для проведения экологической экспертизы рекомендуется создание двух карт: «Геоморфологической карты» и «Карты опасности современных геоморфологических процессов» . (Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия. М. Минприроды. 1992.)

Кроме указанных карт необходима информация об опасных и катастрофических процессах проявлявшихся на данной территории в прошлом (в последние 15-20 тыслет). Неучет их неоднократно приводил к ошибкам в оценках устойчивости рельефа и рыхлых отложений. Примерами могут служить вал Тюбеле ( р. Баксан), ледово-грязевый поток ( р. Геналдон) и др.

Особое место занимают сейсмогенные процессы. Исследованиями установлено, что объем перемещенного материала при сильных землетрясениях мощностью 6-9 баллов, в зону которых попадает исследуемый регион, сопоставимы с объемами рыхлого материала в среднем по площади литосборном бассейне. Есть ряд указаний на то, что сейсмогенные процессы могут вызывать или косвенно влиять на опасные геоморфологические процессы, такие как сели, обвалы, сейсмогенные оползни, лавины. Поэтому учет сейсмического фактора очень важен при анализе территории для оценки прогноза опасных процессов.

При оценке риска опасных геоморфологических процессов может быть использован балансовый подход, т.е. учет вклада всех процессов в перемещение обломочного материала. При этом особое внимание уделяется категории спектров геоморфологических процессов. Из балансовых характеристик вытекает значение напряженности геоморфологических процессов, под которым понимается отношение максимально возможного объема перемещаемого обломочного материала комплексом процессов к среднему объему перемещаемого материала теми же процессами. В эти показатели входят объемы материала, перемещаемого в результате сейсмических явлений.

Балансовые характеристики обломочного материала в басс, реки Кубасанты ( таблица 6) позволили определить значение напряженности экзогенных процессов, которое оказалось равным 1,7*10-6.

Таблица 4.

Балансовые характеристики обломочного материала в литосборном бассейне р. Кубасанты

Полная густота линейного эрозионного расчленения 6.25 км/км*

Густота расчленения постоянными водотоками 0.54 км/км4

Модуль делювиального смыва 0.009м7м"/г

Модуль перемещения обломочного материала 4.13 м/м'/г

Объём обломочного материала в конусах выноса 7*10'У

Объём наиболее подвижного обломочного материала 30*10"^

Объёмы обломочного материала на склонах: обвально-осынных курумово-осыпных блоково-оползневых струйчато-плоскостного смыва О'Ю'м3, 0,48* 10У 0,96* 10V 14

кпиогегатых и гляшгальных 8.9* 10У

Селевого сноса и накопления 6,4* 10 V

Всего в бассейне Кубасанш обломочного материала 46* ЮУ

Объем обломочного материала в вале Тюбеле 42*10"^

Таким образом, составление специализированных карт обеспечивает возможность целенаправленного анализа геоморфологических, геолого-литологических и других данных. Необходимость составления промежуточного звена (слоя) прикладных карт, которым является морфолитогенетическая карта, очевидна.

Ограничения в исследованиях рельефа в каждом регионе обусловлены многими причинами. В частности, это касается неопределенности или произвольном толковании терминов, слабой доказательности признаков происхождения форм рельефа, недостаточной аргументации возраста рыхлых отложений и форм рельефа.

Для вопросов актуальных для геоморфологии северных склонов Большого Кавказа наиболее существенны вопросы оледенения, характеристики источников обломочного материала, возраста рельефа и рыхлых отложений, конвергенции форм рельефа.

Наиболее объёмны в обсуждении вопросов оледенения термины «ледник» и «морены». «Ледником» называют массу льда преимущественно атмосферного происхождения, испытывающую вязкопластичное течение под действием силы тяжести, и принявшую форму потока, системы потоков, купола (щита) или плавучей штаты. Разрушенная часть ледника (особенно у его краёв) содержит ряд признаков, по которым её нельзя без оговорок включать в понятие «ледник». Из этого следует, что формирование части разнообразных форм рельефа (моренные валы, гряды, террасы оседания, и пр.) может быть не связано с гляциальными процессами.

Неясность в терминологии относится и к термину «ледниково-речные отложения» (синоним - флювиогляциальные отложения). Наблюдения показали наличие водных потоков под ледником. Тем самым внутренняя граница распространения флювиогляциальных отложений «отодвинулась» под ледник.

Ещё одним ограничением в использовании данных о рельефе является история формирования последнего. Консервация льдом верхних звеньев долинной сети, столь характерная для Кавказа, продолжающаяся в течение тысяч и десятков тысяч лет разделяет всю историю рельефа на продолжительные эпохи. В то время как средние и особенно ниж-

ние звенья речных долин были свободны ото льда, в верхнем звене отсутствовала деятельность флювиальных процессов. В связи с этим при крупномасштабном геоморфологическом картографировании выявляется невозможность (или ограниченная возможность) показа генезиса рельефа определенного только по морфологическим признакам и морфометрическим данным.

Ограничением для показа на картах-схемах является также местоположение и характеристики источников обломочного материала, которыми в большинстве случаев бывают элювиальные образования. Последние работы по оценке роли сейсмических сотрясений показали, что в формировании таких толщ путём появления трещин и микронарушений участвуют и колебания верхних горизонтов земной коры.

Изложенное выше заставляет с осторожностью подходить к поискам в опубликованных легендах к крупномасштабным геоморфологическим картам условных обозначений соответствующих реальным аналитическим данным.

Заключение.

1. Содержание геоморфологических карт во второй половине XX века продолжало развиваться на прежних принципах картографирования, приспособившись к той технологии изготовления и размножения карт, которая имелась на картографических предприятиях. К концу XX века с развитием компьютерного анализа появились программы позволяющие составлять и изготавливать геоморфологические карты, предварительно разделив их содержание по «слоям» информации. Это сказалось, прежде всего, на повышении качества обзорных и мелкомасштабных карт и схем. Для составления крупномасштабных карт потребовались новые подходы к разработке содержания легенд и способах изображений, поскольку при прежних подходах большинство достоверных сведений о качестве фактического материала отсутствовали. К тому же, в понятийно-терминологическом аппарате выявились проблемы с определениями геоморфологических процессов и механизмов рельефообразования. Главной проблемой остается до настоящего времени остается показ на картах результатов одновременной деятельности нескольких процессов. Это может быть решено представлениями о спектрах геоморфологических процессов. Поэтому данную работу мы рассматриваем как

попытку продолжения разработки основ крупномасштабного геоморфологического картографирования.

2. Наши исследования рельефа и его морфолитодинамики в горном районе Кавказа были ориентированы на использование их в структуре и содержании легенд к крупномасштабным геоморфологическим картам и картам-схемам. При этом геоморфологический анализ основывался на многокомпонентности и полигенетичности как отдельных форм рельефа, так и их морфогенетических комплексов. Нами предложено использование принципа анализа геоморфологических карт по уровням информации (слоям). Аналитический материал в содержании карт был приведен в соответствие с имеющейся терминологией. Методика его анализа включала: набор аналитических данных реализуемых в определенной последовательности (алгоритм); сбор фактического материала и его первичная оценка ( включая различные виды карт, аэрофото- и космофотоматериалов, видеоматериалов); определение уровня информации (слоя); выявление ограничений геоморфологического анализа; определение морфолитогенетических комплексов и спектров процессов; рекомендации способов изображения аналитических данных на картах-схемах; определение (вычисление) балансовых характеристик обломочного материала для оценки его устойчивости.

3. Содержание карт и карт-схем находится в зависимости от результатов совместной и одновременной деятельности нескольких механизмов рельефообразования. Поэтому крупномасштабные карты-схемы, представленные в диссертации, подразделяются на : а) общие геоморфологические, б) морфолитогенетические и в) спектров геоморфологических процессов. В дальнейшем анализе возможно разделение на «карты форм и скоростей движения обломочного материала», «карты устойчивого развития процессов» и т.п.

4. Сейсмогенными процессами в Приэльбрусье и в районе Казбека созданы формы рельефа, происхождение которых необъяснимо только деятельностью гидроклиматических изменений. Прежде всего, это касается элювиального морфолитогенеза зависящего от напряженности в верхних горизонтах земной коры, и слабо связанного с температурными колебаниями в толще скальных пород. Объём обломочного материала, перемещенного при

сильных землетрясениях (т.н. «сейсмическое встряхивание») сопоставим с объемом, перемещаемым экзогенными процессами во всём литосборном бассейне.

5. В состав спектров процессов отмеченных в содержании геоморфологических карт и карт-схем были включены: а) литогенная основа рельефа; б) медленные и быстрые (сейсмо-генные) процессы и создаваемые ими формы рельефа; в) происхождение и параметры чехла обломочных отложений; г) морфолитодинамика рыхлых отложений с показом числовых оценок. Использование аналитических данных одновременно потребовало знания ограничений в использовании имеющихся терминов. Это было связано с определением достоверности показа на картах генезиса рельефа и коррелятных ему отложений.

6. Данные, полученные при сопоставлении содержания серии геоморфологических карт могут быть использованы при определениях устойчивости рельефа, местоположения очагов опасных процессов, мер защиты от них. Частично это нашло отражение в рекомендациях Минприроды (1992). При оценке риска нами рекомендуется т.н. «балансовый» подход к перемещаемому обломочному материалу.

7. Создание каждого из видов геоморфологических карт и карт-схем являлось итогом этапа изучения рельефа конкретной территории, после которого начинается следующий этап, обычно имеющий в качестве основной задачи составление прикладной карты-схемы. Пути дальнейшего разделения морфолитогенетических карт крупного масштаба на ещё более детальные и узкие по специализации зависят от решения конкретных задач.

Основные научные результаты изложены в статьях в рекомендованном ВАК журнале.

1. Савостин А.А. Опыт составления крупномасштабной карты спектров экзогенных процессов ( на примере бассейна р. Адыл-Су, Приэльбрусье), Вест. Моск. Ун-та, сер.5, География, № 4 2004, стр. 48-52

2. Савостин А.А. Анализ крупномасштабных аэрофотоснимков для выявления спектров экзогенных геоморфологических процессов. Деп. ВИНИТИ №2250-В2003. Вестн. Моск.ун-та, сер.5, география, №3, 2004.

3. Савостин А.А. О нерешенных задачах в составлении геоморфологических карт . Деп. ВИНИТИ № 2078-В2004. Веста. Моск ун-та, сер.5, география, № 3 , 2005

Подписано в печать 24.02.2005 Объем 1. усл.п.л. Тираж 75 экз. Заказ № 16 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119992 г.Москва, Ленинские горы, д.1 Главное здание МГУ, к.102

/

1 i. ; 2713

22 МНР 2005 Ni ' -

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Савостин, Алексей Александрович

Введение и общая характеристика работы

Глава 1. Общие черты методики геоморфологического анализа и 9 терминология.

Методологические аспекты содержания карт.

Обоснование необходимости создания морфолитогенетических карт

Использование и морфолитогенетического анализов при составлении 21 геоморфологических карт крупного масштаба.

Методика геоморфологического анализа и терминология

Выводы

Глава 2. Содержание крупномасштабных геоморфологических карт и 28 карт-схем.

Структура и содержание легенды при составлении геоморфологической карты- 29 схемы в масштабе 1:50 ООО

Структура и содержание легенд при составлении геоморфологических карт 34 в масштабе 1:25 ООО

Структура и содержание легенды при составлении геоморфологической 55 карты-схемы в масштабе 1:6 ООО.

Выводы

Глава 3 Условия развития и типы морфолитогенеза в горах Кавказа.

Общие черты и условия

Региональные черты и условия

Элювиальный морфолитогенез

Гравитационный морфолитогенез на склонах междуречий.

Курумовый морфолитогенез.

Флювиальный морфолитогенез.

Эоловый морфолитогенез. Криогенный морфолитогенез.

Гляциалъный и нивально-гляциальный морфолитогенез. Выводы

Глава 4. Выделение и анализ спектров рельефообразующих морфолитогенетических процессов.

Выводы

Глава 5. Использование результатов анализа морфолитогенетических карт при прогнозировании опасных явлений.

Нерешенные задачи нивально-гляциального морфолитогенеза при составлении геморфологических карт.

Выводы

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Сравнительный анализ содержания геоморфологических карт в целях прогноза опасных процессов"

Общая характеристика работы.

Актуальность темы. Разработка проблемы природопользования одна из центральных в географической науке. В одну из них входит вопрос оценки устойчивости в развитии рельефа и определения мер безопасности антропогенной деятельности. Для этого используется метод геоморфологического картографирования, и, прежде всего, создания крупномасштабных карт. Последнее обстоятельство требует конкретных знаний о возникновении, строении и устойчивости форм рельефа и их граней, а также знаний о динамике и механизмах преобразования рельефа. Карты такого рода относятся к группе специальных аналитических карт.

Известные методики геоморфологического картографирования были созданы главным образом для работ в мелких и средних масштабов. Попытки создания универсальной (для любого масштаба и детальности) легенды успеха не имели из-за громоздкости легенд и отсутствия специализации в их содержании.

Решение этой проблемы для горных территорий оставалось наименее разработанным. Особенно это значимым оказалось при составлении крупномасштабных геоморфологических карт и карт-схем, оценках и прогнозе опасных явлений. Заметим, что на равнинах неучет или непонимание значения таких знаний не раз приводили к драматическим последствиям, как например, заселение низких пойм рек, произвольное изменение рельефа при строительстве посёлков, сельскохозяйственных угодий, промышленных предприятий и пр.

Преобразования рельефа происходят в разном диапазоне времени. В горных районах они могут быть вызваны сейсмическими сотрясениями поверхности, деятельностью гравитационных процессов, изменениями гидроклиматических условий, и др. Результатом изменений часто бывает появление опасных и катастрофических процессов и смена экологической обстановки.

Цель исследования заключается в решении проблемы содержания и легенд крупномасштабных карт и карт-схем опасных рельефообразующих процессов при естественных и антропогенных изменениях горных территорий.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

1) разложить геоморфологическую информацию отраженную на разных картах-схемах в виде «слоев» информации;

2) выбрать ключевые участки в горном районе Приэльбрусья, обладающие детальной изученностью рельефа;

3) предложить в качестве основного метода картографирования способ определения спектров геоморфологических процессов;

4) разработать способы прогнозирования рисков неблагоприятных и опасных для природопользования рельефообразующих процессов.

Объекты и состав исследований.

Для решения указанных задач были выбраны участки на северном склоне Большого Кавказа ( в Приэльбрусье и районе Казбека) , где расположена Эльбрусская учебно-научная станция МГУ, в районе которой автор в 1998-2000 гг. проводил изучение рельефа. Кроме того, это было обусловлено хорошей изученностью рельефа и геоморфологических процессов, обеспеченностью аэрофотосъёмочным материалом (включая плановые и перспективные съёмки с вертолета), космическими плановыми и перспективными снимками.

В целях составления карт специального назначения для горных районов Кавказа проводились: а) оценка изученности территорий при более ранних работах; б) полевые работы; в) стационарные и полустационарные работы по определению динамики рельефа и рыхлых отложений; г) геоморфологическое и морфолитогенетическое дешифрирование крупномасштабных аэроснимков; д) расчёты мощностей рыхлых отложений, скоростей и механизмов их перемещения.

Защищаемые положения.

1) показано, что представляя собой поликомпонентную систему, рельеф развивается при совместной и одновременной деятельности многих механизмов рельефообра-зования;

2) многокомпонетность механизмов рельефообразования позволяет заменить в целях картографирования общепринятые подходы и принципы (морфологический, морфо-генетический, генетический, исторический, палеогеоморфологический, и др.) выявлением и анализом спектров геоморфологических процессов;

3) анализ карт и карт-схем спектров геоморфологических процессов является одним из дальнейших направлений развития крупномасштабного геоморфологического картографирования территорий.

В исследованиях автором использовались результаты работ Лаборатории аэрокосмических методов МГУ проведенных под руководством профессора Ю.Ф.Книжникова, опубликованные материалы стационарных наблюдений за динамикой обломочного материала (работы Е.А.Золотарева), работы Проблемной Лаборатории лавин и селей МГУ, собственные полевые наблюдения автора (1998-2003гг) в районах, на которые были составлены морфолитогенетические карты. Этим обеспечивалась достоверность результатов исследования.

Научная новизна исследования заключается в том, что автором впервые:

1) обоснована необходимость составления серии прикладных карт.

2) создана серия геоморфологических и морфолитогенетических карт-схем разных масштабов на районы бассейнов рек Кубасанты, Адыл-су, Геналдона.

3) сформулировано положение о морфолитогенетической карте, ее содержании, границах, месте в общей схеме геоморфологических карт крупных масштабов, последующем использовании морфолитогенетической карты в практических целях;

4) проведена оценка роли сейсмических сотрясений в морфолитогенезе.

Практическая значимость работы. Полученные результаты могут быть использованы при оценках состояния природной среды, механизмов и оценки повторяемости опасных природных процессов, способов природопользования и выработке мер защиты от опасных процессов. Работа может быть также использована местными и федеральными органами управления ведающими строительством, сельским хозяйством, поисками и разведкой полезных ископаемых, и пр.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав посвященных : а) состоянию изученности, терминологии и общих черт методики геоморфологического анализа; б) условиям развития и типам морфолитогенеза; в) геоморфологическому обеспечению легенд к картам-схемам; г) ограничениям в использовании геоморфологического анализа; д) выделению и анализу спектров морфолитогенетических процессов; е) использованию результатов анализа морфолитогенетических карт. В конце приводятся «Заключение», список использованной литературы. Работа содержит приложения в виде таблиц, карт-схем, рисунков. Всего в работе 142 страницы текста, .41 иллюстрация, в т.ч 10 карт-схем и 19 таблиц. Список литературы включает 60 названий.

Диссертационное исследование выполнено на кафедре геоморфологии и палеогеографии географического факультета Московского университета. Автор выражает свою признательность и глубокую благодарность своему научному руководителю профессору, доктору географических наук Г.С.Ананьеву, к.г.н. А.В.Бредихину, доценту кафедры гляциологии и криолитологии МГУ В.В. Поповнину, а также к.г.н.А.А. Алейникову, и другим сотрудникам за предоставленные дополнительные материалы, программы и рекомендации, а также за помощь в сборе полевых данных.

Заключение Диссертация по теме "Геоморфология и эволюционная география", Савостин, Алексей Александрович

Выводы. Прикладные карты являются наиболее часто используемыми при геоморфологических исследованиях. Примером одной такой карты может служить « Карта развития и прогноза природных опасных процессов» Основным методом определения содержания такой карты является морфолитогенетический анализ. Используя такой подход в геоморфологических исследованиях становится возможным определить лито-динамический баланс изучаемой территории. Это особенно важно при оценке рисков опасных процессов. Балансовые характеристики обломочного материала позволили определить значение напряженности экзогенных процессов, которое оказалось равным 1,7*10"6. Определение этой величины в бассейне Кубасанты было особенно важным, поскольку последний относится к практически неосвоенному хозяйственной деятельностью человека и поэтому может служить эталоном для оценки природных геоморфологических процессов.

Таким образом, составление специализированных карт обеспечивает возможность целенаправленного анализа геоморфологических, геолого-литологических и других данных. Необходимость составления промежуточного звена (слоя) прикладных карт, которым является морфолитогенетическая карта, очевидна.

Ограничениями в геоморфологическом и морфолитогенетическом анализе территории могут быть связаны с неоднозначной трактовкой некоторых терминов, с историей развития рельефа территории, с определением источника обломочного материала и его генезиса.

Заключение.

1. Содержание геоморфологических карт во второй половине XX века продолжало развиваться на прежних принципах картографирования, приспособившись к той технологии изготовления и размножения карт, которая имелась на картографических предприятиях. К концу XX века с развитием компьютерного анализа появились про-граммы^позволяющие составлять и изготавливать геоморфологические карты, предварительно разделив их содержание по «слоям» информации. Это сказалось прежде всего на повышении качества обзорных и мелкомасштабных карт и схем. Для составления крупномасштабных карт потребовались новые подходы к разработке содержания легенд и способах изображений, поскольку при прежних подходах большинство достоверных сведений о качестве фактического материала отсутствовали. К тому же, в понятийно-терминологическом аппарате выявились проблемы с определениями геоморфологических процессов и механизмов рельефообразования. Главной проблемой остается до настоящего времени остается показ на картах результатов одновременной деятельности нескольких процессов. Это может быть решено представлениями о спектрах геоморфологических процессов. Поэтому данную работу мы рассматриваем как попытку продолжения разработки основ крупномасштабного геоморфологического картографирования.

2. Наши исследования рельефа и его морфолитодинамики в горном районе Кавказа были ориентированы на использование их в структуре и содержании легенд к крупномасштабным геоморфологическим картам и картам-схемам. При этом геоморфологический анализ основывался на многокомпонентности и полигенетичности как отдельных форм рельефа так и их морфогенетических комплексов. Нами предложено использование принципа анализа геоморфологических карт по уровням информации (слоям). Аналитический материал в содержании карт был приведен в соответствие с имеющейся терминологией. Методика его анализа включала: набор аналитических данных реализуемых в определенной последовательности (алгоритм); сбор фактического материала и его первичная оценка ( включая различные виды карт, аэрофото- и кос-мофотоматериалов, видеоматериалов); определение уровня информации (слоя); выявление ограничений геоморфологического анализа; определение морфолитогенетиче-ских комплексов и спектров процессов; рекомендации способов изображения аналитических данных на картах-схемах; определение (вычисление) балансовых характеристик обломочного материала для оценки его устойчивости.

3. Содержание карт и карт-схем находится в зависимости от результатов совместной и одновременной деятельности нескольких механизмов рельефообразования. Поэтому крупномасштабные карты-схемы, представленные в диссертации, подразделяются на : а) общие геоморфологические, б) морфолитогенетические и в) спектров геоморфологических процессов. В дальнейшем анализе возможно разделение на «карты форм и скоростей движения обломочного материала», «карты устойчивого развития процессов» и т.п.

4. Сейсмогенными процессами в Приэльбрусье и в районе Казбека созданы формы рельефа, происхождение которых необъяснимо только деятельностью гидроклиматических изменений. Прежде всего это касается элювиального морфолитогенеза; зависящего от напряженности в верхних горизонтах земной коры, и слабо связанного с температурными колебаниями в толще скальных пород. Объём обломочного материала, перемещенного при сильных землетрясениях (т.н. «сейсмическое встряхивание») сопоставим с объёмом перемещаемым экзогенными процессами во всём литосборном бассейне.

5. В состав спектров процессов отмеченных в содержании геоморфологических карт и карт-схем были включены: а) литогенная основа рельефа; б) медленные и быстрые (сейсмогенные) процессы и создаваемые ими формы рельефа; в) происхождение и параметры чехла обломочных отложений; г) морфолитодинамика рыхлых отложений с показом числовых оценок. Использование аналитических данных одновременно потребовало знания ограничений в использовании имеющихся терминов. Это было связано с определением достоверности показа на картах генезиса рельефа и коррелятных ему отложений.

6. Данные^ полученные при сопоставлении содержания серии геоморфологических карт^могут быть использованы при определениях устойчивости рельефа, местоположения очагов опасных процессов, мер защиты от них. Частично это нашло отражение в рекомендациях Минприроды (1992). При оценке риска нами рекомендуется т.н. «балансовый» подход к перемещаемому обломочному материалу.

7. Создание каждого из видов геоморфологических карт и карт-схем являлось итогом этапа изучения рельефа конкретной территории, после которого начинается следующий этап, обычно имеющий в качестве основной задачи составление прикладной карты-схемы. Пути дальнейшего разделения морфолитогенетических карт крупного масштаба на ещё более детальные и узкие по специализации зависят от решения конкретных задач.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Савостин, Алексей Александрович, Москва

1. Ананьев Г.С. Геоморфологическое картографирование при поисках россыпных месторождений полезных ископаемых// Вестник МГУ, сер.географ. 1969. №2, с.с.25-30.

2. Ананьев Г.С. Катастрофические процессы рельефообразования, М., МГУ, 1998.

3. Ананьев Г.С. Проблемы структурно-геоморфологического анализа центральных районов Колымы. В сб. «Геоморфология», М.1971. вып.5.

4. Ананьев Г.С. Динамическая геоморфология. Формирование вершинных поверхностей-М.МГУ. 1976. 172 с.

5. Ананьев Г.С. Процессы современной денудации в Восточных Карпатах// Геоморфология, 1980. № 1. С.63-71.

6. Ананьев Г. С. Методологические основы составления «Карты современных экзогенных геоморфологических процессов России, масштаба 1:7 500 ООО». Материалы Международной конференции «3 Щукинские чтения», М.МГУ. 1995. С.57-61.

7. Ананьев Г.С, Ананьева Э.Г. О морфолитогенетическом направлении в динамической геоморфологии//Геоморфология. 1992. № 2. С. 18-23.

8. Ананьева Э.Г. Литолого-минералогический анализ при геоморфологических и палеогеографических исследованиях.-Смоленск-Москва, 1996. 140 с.

9. Астахов В.В. Инженерно-геоморфологическая оценка территории северного склона Западного Кавказа./ Автореферат канд. диссерт. Москва, МГУ, 1988.23 с.

10. Балдина Е.А. Географо-картографическое обоснование локальной геоинформационной системы высокогорного селевого бассейна (на примере р.Кубасанты, Приэльбрусье). Автореферат канд. дисс. М.МГУ. 1994. 24 с.

11. Башенина Н.В., Мирнова A.B., Бронникова В.К., Пиотровский MB., Рубина Е.А Легенда к морфоструктурным картам масштабов 1:50 000 1:500 000. Вкн. «Геоморфологическое картографирование в съёмочных масштабах». М. МГУ. 1975.

12. Башенина Н.В., Геллерт И., Жоли Ф., Климашевский М., Шольц Э. Унифицированная легенда для детальных геоморфологических карт. В кн. «Геоморфологическое картографирование в съёмочных масштабах». М. МГУ. 1975.

13. Башенина Н.В. Душинский Г.К., Голубев Г.Н., Мягков С. М. Краткий геоморфологический очерк Приэльбрусья.-М.МГУ. 1974. 103 с.

14. Васютина Л.Г., Галабала Р.О„ Гостева Т.С., Леонов Б.Н., и др. Геоморфологическое картографирование при геолого-съёмочных и поисковых работах. В кн. «Геоморфологическое картирование». М. Наука. 1978.

15. Веденская И.Э. Черно-белые иллюстративные геоморфологические карты. В кн. «Геоморфологическое картирование». М.Наука. 1978.

16. Волошина А.П. Климатические условия гляциальной зоны Бол.Кавказа. «Оледенение Кавказа», М.МГУ. 1968.

17. Воскресенский С.С. Динамическая геоморфология. Формирование склонов-М.МГУ. 1971.229 с.

18. Геоморфологическая карта СССР масштаба 1:4 ООО ООО. ГУГК. 1960.

19. Геоморфологическая карта СССР масштаба 1:2 500 000. ГУГК. 1987.

20. Геоморфологическая карта Мира масштаба 1:15 000 000. ГУГК. 1989.

21. Голубев Г.Н., Дюргеров М.Б., Маркин В.А., Берри Л.Б, Суханов Л.А., Золотарев Е.А., Данилина A.B., Арутюнов ЮГ. Ледник Джанкуат1. Л.Гидрометеоиздат. 1978.

22. Горелов С.К., Еремин В.К., Леонов Б.Н., и др. Принципы построения и содержания легенд карт, помещаемых в Палеогеоморфологическом Атласе СССР. В кн. «Геоморфологическое картирование». М.Наука. 1978.

23. Гляциологический словарь.-Л.Гидрометеоиздат. 1984.

24. Грязнова Т.П., Кесь, А.С Литолого-геоморфологическая карта междуречья низовий Амударьи-Сырдарьи. В кн. «Геоморфологическое картирование». М.Наука. 1978.

25. Думитрашко Н.В., Геллерт И.Ф., и др. Легенда к Международной геоморфологической карте Европы масштаба 1;2 500 ООО. В кн. «Геоморфологическое картографирование в мелких масштабах». М.МГУ. 1976.

26. Завгородняя С.С. Современные геоморфологические процессы и учет их в экологических и хозяйственных целях в Эквадоре.-Дисс. Канд.наук. М.МГУ. 1996.

27. Заруцкая И.П. Методы сопоставления рельефа на гипсометрических картах-М. Геодезиздат. 1958. 216 с.

28. Золотарев Е.А., Кирпиченков С.Я., Сейнова И.Б. Результаты наблюдений за оползневыми очагами в нижнем течении селеопасных рек с применением фотограмметрического метода/ Сели в горных районах СССР. М.МГУ. 1979. С.84-87.

29. Кендерова P.M. Современные экзогенные геоморфологические процессы и морфолитогенез в вершинном поясе гор Рила и Пирин (НРБ).- Дисс. канд.наук. М.МГУ. 1988.

30. Колебания ледников и процессы моренонакопления на Центральном Кавка-зе.-М. Наука. 1984.216 с.

31. Котляков В.М. Мир снега и льда. М.Наука. 1994.286 с.

32. Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зончрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия. М. Минприроды. 1992.

33. Методическое руководство по составлению карт золотоносности масштаба 1:100 ООО и карт россыпей масштаба 1:25 ООО с элементами прогноза для территории золотоносных районов Северо-Востока СССР. СВТГУ. Магадан. 1969.

34. Методическое руководство по геоморфологическим исследованиям.- Л.Недра. 1972.

35. Милановский Е.Е. Новейшая тектоника Кавказа.- М.Недра.1968

36. Морены источник гляциологической информации.- М.Наука. 1989. 236 с.

37. Обвал Геналдонского ледника// Ежегодник Кавказского горного общества в г. Пятигорске. Пятигорск. 1904. № 1 за 1902 и 1903 гг. С.61-66.

38. Парамонов Б. А. Комплексная крупномасштабная селевая карта (назначение, содержание и оптимальные масштабы). /Сели в горных районах СССР. М.МГУ. 1979. С.25-29.

39. Поповнин В.В., Петраков Д.А., Тутубалина О.В., Черноморец С.С, Гляци-альная катастрофа ¿002 года в Северной Осетии.// Криосфера Земли. 2003. Т.7, №1. С.3-17.

40. Пиотровский М.В. Морфотектоническое картирование как назревшее передовое направление геолого-геоморфологических исследований. В кн. «Геоморфологическое картирование». М.Наука. 1978.

41. Рототаев К.П., Ходаков В.Т., Кренке А.Н. Исследование пульсирующего ледника Колка.- М. Наука. 1983. 108 с.

42. Савостин А.А. Опыт составления крупномасштабной карты спектров экзогенных процессов ( на примере бассейна р. Адыл-Су, Приэльбрусье), Вестн. Моск.ун-та. Сер.5. География, №4, 2004, стр. 48-52

43. Склоновые процессы. Сборник научных работ, вып.2. изд.МГУ. 1977.167 с.

44. Симонов Ю.Г. Морфолитогенез на склонах гор// Вопросы теоретической и прикладной геоморфологии. Чита. 1969. С.3-37.

45. Симонов Ю.Г. Региональный геоморфологический анализ. М. МГУ. 1972.

46. Спасская И.И., Ульянова НС. Опыт составления детальной геоморфологической карты равнинной территории (на примере Зауралья). В кн. «Геоморфологическое картографирование». ММГУ. 1975.

47. Спиридонов А.И. Геоморфологическое картографирование- М.Недра.1975. 184 с.

48. Тульская H.H. Эколого-геоморфологическое картографирование территории субъекта Российской Федерации (на примере Московской области).- Автореферат канд. дисс. М.МГУ. 2003.23 с.

49. Тимофеев Д.А., Маккавеев А.Н. Терминология гляциальной геоморфологии-М, Наука. 1986.

50. Хмелева Н.В., Никулин Ф.В., Шевченко Б.Ф. О движении обломков осыпей (по данным повторной фототеодолитной съёмки)/ Склоны, их развитие и методы изучения. В сб. «Вопросы географии», 1971. Вып.85.

51. Черных В.И. О некоторых тектонически обусловленных геолого-геоморфологических процессах Западного Кавказа/ Проблемы геоморфологии и геологии Кавказа и Предкавказья (материалы 24 пленума Геоморфологической комиссии РАН). Краснодар- 2001. С.90-101.

52. Шадуну К.Ш. Оценка устойчивости склонов с учетом сейсмоактивности территории /материалы 24 пленума Геоморфологической комиссии РАН). Краснодар. 2001. С.240- 250.

53. Щукин И.С. К вопросу о принципах построения классификации форм рельефа и ее использования для геоморфологического картирования// Вестник МГУ, сер. географ. №2. с.с.8-15.

54. Экологический атлас России.- М. Минприроды. 2001.

55. Bakker IP. Different types of Geomorphological Mapping. Geographical Studies/ Warszawa. 1963/№46. P.p. 13-22.

56. International Geomorphological Map of Europe. 1:2 500 000. 1976.

57. Kolka Glacier, Russia, http://www.jsc.nasa.gov/images/eol/kolka.html/14.ll.2002.

58. Panizza M,Carton A., Piacente S. An example of the Metodology for an environmental stability study:'M.S.Giulia, Modenese Apennines./1979. P.p.35-49.

59. Pissart A.,Macar P. Legende de la carte Geomorphologique du Domaine de L,Universite de Liege, an sart tilman / Problems of geomorphological Mapping. Geogr. Stud. Warszawa. №46. P.p. 89-93.