Галанин А.А. Лихенометрический метод датирования: Идентификация и оценка возраста процессов современной морфодинамики в горах Северо-Востока России. СВКНИИ ДВО РАН. 2000

ЗНа уровень вверх

ЫПредыдущий раздел

ЬСледующий раздел

Содержание раздела

Использование лихенометрического метода на Северо-Востоке России

Датирование неогляциальной морфоскульптуры

Оценка скоростей движения современных ледников и каменных глетчеров

Оценка интенсивности современной динамики каменных морфоскульптур

Оценка денудационной устойчивости горных пород

Индикация современных тектонических движений

Идентификация и датирование палеосейсмодислокаций в Примагаданье

Оценка скорости восстановления нарушенных почв на Чукотке

Лопатообразный каменный глетчер в районе оз. Росомаха, Корякский хребет

Лопатообразный каменный глетчер в районе оз. Росомаха. Бассейн р. Ныгчеквеем, Корякский хребет

Использование лихенометрического метода на Северо-Востоке России

Датирование неогляциальной морфоскульптуры

Применение лихенометрического метода для датирования возраста неогляциальной морфоскульптуры получило широкое распространение в научной практике. На территории сопредельных регионов данный метод применялся О.Н. Соломиной с соавторами для датирования позднеголоценовых моренных комплексов в горах Камчатки, различными исследователями - в хр. Брукс и канадских Скалистых горах. На территории СНГ этот метод применялся на Полярном Урале и Кавказе.

В 1997-99 гг. нами проведено датирование около 30 объектов неогляциальной и современной нивально-гляциальной аккумулятивной морфоскульптуры в Мейныпильгинском массиве Корякского хребта и хр. Искатень. Оценка времени экспонирования ледниковой морфоскульптуры проводилась с использованием в качестве индексов возраста теоретических максимальных диаметров лишайников Rhizocarpon секций Rhizocarpon и Rhizocarpon Alpicola по уравнению 4.

Полученная выборка датировок представлена справа в виде частотной гистограммы. Для сравнения нами был проведен анализ хронологии неогляциальных ледниковых подвижек, а также похолоданий климата и изменения его увлажненности в Северном полушарии Земли во второй половине голоцена по данным разных исследователей.

Частотные диаграммы возрастов неогляциальных морен в Корякском и Искатеньском хребтах Северо-Востока России (красная кривая) по 32 лихенометрическим датировкам и частотная диаграмма неогляциальных похолоданий и ледниковых подвижек по разным регионам северного полушария Земли, построенная по данным разных исследователей; 91 датировка (синяя кривая)

Анализ построенных кривых позволяет получить более объективное представление о синхронности и асинхронности наиболее крупных неогляциальных максимумов в этом регионе. Во второй половине голоцена выделяется 3 синхронных ледниковых максимума с модами в 4,5, 2 и около 500 лет. По всей видимости, их можно считать трансрегиональными. Распределение возрастов неогляциальных морен Корякского и Искатеньского хребтов (кривая а), полученное на основе лихенометрических данных, хорошо вписывается в кривую для Северного полушария. Поэтому можно утверждать, что использованная методика оценки возраста пригодна для датирования неогляциальных объектов в данном регионе. Полученные результаты свидетельствуют о том, что в пределах исследованных районов Северо-Восточного региона неогляциальный максимум приходится на период 4,5 тыс. лет назад.

По лихенометрическим данным выделяются ледниковые осцилляции, произошедшие 2500, 2000 и менее 1000 лет назад. Выявлена взаимосвязь возраста и высоты сартанских и неогляциальных морен в бассейне р. Ныгчеквеем (центральная часть Корякского хребта), которая описывается полиномом 3-степени с уровнем значимости 0,85 (кривая справа). Этот график позволяет проследить нелинейный характер отступания ледников по абсолютной высоте.

Взаимосвязь возраста и высоты сартанских и голоценовых морен в центральной части Корякского хребта

Взаимосвязь возраста и высоты сартанских и неогляциальных морен в бассейне р. Ныгчеквеем (центральная часть Корякского хребта). Зеленые точки - неогляциальные морены, датированные лихенометрическим методом; красные - космоизотопные датировки

Оценка скоростей движения современных ледников и каменных глетчеров

Для оценки скоростей поверхностных движений нивально-гляциальных образований наиболее часто используют методы прямого наблюдения, основанные на длительном мониторинге за эталонным объектом: реперный, повторного нивелирования, фотографирования и др. Существенным недостатком перечисленных способов является зависимость их точности от продолжительности периода наблюдений. Динамические характеристики изучаемых процессов жестко контролируются разнопериодическими климатическими циклами, намного превосходящими жизнь исследователя. В ряде случаев традиционные методы количественной оценки оказываются нецелесообразно дорогостоящими и трудоемкими, требуют многократного выезда в труднодоступные районы.

В связи с этим, нами предлагается нетрадиционная методика, суть которой заключается в оценке времени экспонирования поверхностного обломочного чехла на реперных площадках, расположенных через определенное расстояние вдоль оси движения объекта в его транзитной части. Время экспонирования площадок оценивается лихенометрическим методом.

В качестве рабочей гипотезы мы приняли предположение, что поверхностный обломочный материал, накапливаясь и продвигаясь вниз по долине вместе с глетчером, колонизируется накипными лишайниками. Поэтому возраст лишайниковых колоний на обломочном чехле нижней и верхней части тела ледника должен существенно различаться. Величина разности во времени экспонирования двух соседних по профилю площадок обратно пропорциональна скорости движения обломочного чехла, а отношение приращения времени экспонирования к приращению расстояния между площадками будет характеризовать скорость движения на данном участке профиля.

Для проверки вышеизложенного предположения нами были проведены оценки скоростей движения 6 бронированных ледников, расположенных в Мейныпильгинском горном массиве (Корякское нагорье) и хребте Искатень, и принятых нами в качестве эталонных объектов.

Характеристика объектов исследований

Мейныпильгинский массив. Ледники Цирк и Одинокий расположены в пределах горного узла г. Цирк высотой (1498 м н.у.м.), в истоках руч. Находка (бассейн верхнего течения р. Ныгчеквеем). Основные морфометрические показатели ледников приведены в таблице 2. Их поверхность на 90-95% покрыта глыбами и щебнем черных кремнистых песчаников, сланцев и базальтов. Мощность обломочного чехла составляет от первых сантиметров (верх транзитной части) до 1 и более метров - в прифронтальной. На активную современную динамику этих объектов указывает продольно ориентированные полосы течения, трещины, заполненные обломочным материалом. Тела ледников имеют типичный выпуклый поперечный профиль с нарастанием мощности к осевой части. Разрезы ледников, изученные в их транзитной части, характеризуются чередованием слоев льда с наполнением терригенным материалом от 15 до 70%, причем в пределах одного слоя колебания содержания моренного материала намного менее значительны, чем между слоями. Более детальная характеристика исследуемых объектов приведена ранее [Глушкова, Гуалтиери, 1998; Галанин, 1999].

Объект Ледник расположен в пределах одноименного горного узла с (1209,6 м н.у.м.) в бассейне правого притока среднего течения р. Ваамочка. Ориентировка кара – северо-западная. По строению и морфометрическим показателям данный ледник сходен с двумя вышеупомянутыми (таблица 2), однако существенно превосходит последние по протяженности и имеет аномально низкие, для Корякского нагорья абсолютные отметки фронтального уступа (350 м н.у.м.). Поверхность ледника покрыта плащом щебня и глыб базальтов, их туфов и вулканогенных брекчий. Мощность этого чехла составляет от первых сантиметров в верхней части до первых метров - в нижней.

Ледник Росомаха входит в состав группы из 4-х каровых ледников в бассейне притоков оз. Росомаха и является наиболее крупным. Детальное описание ледников этого района и детальные геоморфологические схемы приведены в статье О.Ю.Глушковой и Л. Гуалтиери [Глушкова, Гуалтиери, 1998]. Основные морфометрические характеристики этого объекта приведены в таблице 2.

Ледники Цирк и Ледник - наиболее крупные в центральной части Корякского хребта

Ледники Цирк (верхний) и Ледник (нижний) наиболее крупные в пределах центральной части Корякского хребта (Мейныпильгинский массив) и были выбраны в качестве эталонных для оценки поверхностных скоростей движения глетчеров региона (аэрофотоснимки)

Хребет Искатень. Ледники Первенец и Веры расположены в центральной части хребта Искатень в 22 км к северу от п. Эгвекинот (Залив Креста, Чукотский п-ов). Строение первого отличается от предыдущих наличием просадочной воронки в центральной части, которая по данным Р.В. Седова c соавторами образовалась в 1987 г. [Седов и др., 1990]. Основные морфометрические показатели ледников приведены в таблице 2.

Внутреннее строение ледников было изучено на нескольких естественных обнажениях (ледовых обрывах) вскрываемых эрозионными каналами на ледниках Цирк и Ледник. Под щебне-глыбовым чехлом мощностью от первых сантиметров в верхней части до 1 и более м в нижней, вскрывается горизонт слоистого молочно-белого льда, сильно насыщенного обломочным материалом (до 30% и более) и мелкими пузырьками воздуха сферической формы. Мощность слоев и прослоек колеблется от 0,1 до 2 м. Общая мощность этого горизонта 4-5 м. С глубины 3-4 м количество пузырьков и насыщенность льда обломочным материалом резко уменьшается, а пузырьки приобретают сильно вытянутую иглообразную форму и ориентированы перпендикулярно направлению напластования.

В средней части Ледника в борту ледяного каньона, прорезанного временным водотоком (рисунок справа), на глубине 15 м от поверхности вскрывается монолитное ледяное ядро, сложенное прозрачным льдом голубого цвета с хорошо выраженной кристаллической структурой (рисунок ниже) и практически полным отсутствием внутренней морены.

Ледовый обрыв в средней части карово-долинного ледника в Меныпильгинских горах, Корякское нагорье

Ледовый обрыв в средней части карово-долинного ледника в Мейныпильгинских горах (г. Ледник, 1209,2 м).

Прозрачный глетченый лед с кристаллической структурой из внутреннего ядря ледника Цирк

Прозрачный глетчерный лед с кристаллической
структурой из внутреннего ядра ледника Цирк

Кристаллы хорошо выражены, имеют октаэдрическую или изометричную форму. Их размеры достигают 1-2 см в диаметре. Видимая мощность этого горизонта составляет 3 м. В средней и нижней (по течению) частях ледника в его верхнем уровне происходит нарастание мощности конжеляционного льда. В верхней (по течению) части ледника конжеляционный горизонт практически отсутствует или представлен спорадически в виде линз и натечных струй.

Методика оценки скорости движения

На каждом эталонном объекте вдоль оси движения (в транзитной части) были заложены профили пробных площадок размером 15х15 м. На каждой площадке измерялась выборка (100-200 талломов) диаметров слоевищ лишайника из рода Rhizocarpon секции Rhizocarpon. Определение до секции проводилось визуально по соломенно-желтому цвету слоевищ и другим макропризнакам. С каждой площадки отбирались контрольные образцы лишайников для определения в лабораторных условиях. На каждой площадке проводилось описание особенностей экспонируемой поверхности. Расстояние между реперными площадками измерялось шагами с точностью до 5 м.

В качестве индекса возраста нами использовался свободный член логарифмической регрессии Y=alnX+b, наложенной на убывающий вариационный ряд выборки, где X - порядковый номер элемента выборки (диаметр таллома лишайника), Y- его значение, a, b - коэффициенты. Достоверность аппроксимации (R^2) всех полученных выборок варьирует от 0,8 до 0,99. Для расчета времени экспонирования площадок было использовано уравнение 4. Основные лихенометрические показатели пробных площадок и время их экспонирования приведено в таблице 3. Для расчета скорости движения взято отношение расстояния между соседними по профилю площадками к разности их времени экспонирования (таблица 4).

Результаты

Рассчитанные скорости движения изученных объектов варьируют от первых сантиметров до первых метров в год. Их изменения в пределах тела конкретного ледника согласуются с особенностями строения его ложа. Наиболее высокие скорости движения характерны для участков “ледопадов” в средних частях ледников. В краевых зонах, где возрастает роль абляции, скорости перемещения обломочного материала замедляются. Максимальные и максимальные средние скорости движения характерны для наиболее крупных объектов карово-долинного типа (Цирк, Ледник). На участках перегибов тальвегов при выходе из каров (ледопадов) поверхностные скорости движения этих объектов достигают 1-2,5 м/год.

По сравнению с наиболее активными современными ледниками, скорость движения которых измеряется сотнями и тысячами метров в год, исследуемые объекты можно отнести к “мертвым” или, по крайней мере, весьма инертным образованиям. Поверхностные скорости их движения сопоставимы с каменными глетчерами Средней Азии - 0,17-0,35 м/год [Черкасов, 1989].

Отношение расстояния между краем ледника и внешним конечно-моренным валом к разности их времени экспонирования отражают среднюю скорость деградации ледников за неогляциальный период голоцена.Горизонтальная скорость отступания эталонных объектов варьирует в пределах от 0,23 до 1,05 м/год или 0,25-1 км за 1000 лет.

Бронированный ледник Первенец расположен в 22 км к северу от п. Эгвекинот
(хребет Искатень, Чукотский п-ов)

Наиболее существенным источником ошибок при использовании данного метода, кроме погрешности расчета времени экспонирования, вероятно, будет являться эффект значительной абляции современных ледников исследованного региона по всей дневной поверхности. Поэтому значения скоростей нижних участков эталонных объектов будут завышенными, а наиболее точные оценки представлены в зоне, переходной от абляции к аккумуляции. При значительной мощности обломочного чехла (более 0,5 м), целесообразно рассматривать его как абляционную морену. А отношение расстояния между отдельными участками абляционного плаща к разности их времени экспонирования можно интерпретировать, как скорость формирования морены. В том и другом случае полученные значения количественно отражают характер современной динамики исследуемых объектов.

Выводы

В результате проведенных исследований была подтверждена исходная гипотеза о том, что возраст колоний лишайников Rhizocarpon секции Rhizocarpon на разных участках обломочного чехла бронированных ледников различен. Время экспонирования поверхности (возраст) возрастает от верховий к краевым частям ледников вдоль оси их движения. Рассмотренный выше метод позволяет проводить количественную оценку современных поверхностных скоростей перемещения и динамики бронированных ледников и каменных глетчеров.Исследованные объекты по своим динамическим характеристикам относятся к типу инертных “мертвых” ледников. Средние скорости их поверхностных движений варьируют в пределах 0,28-1 м/год. Средняя горизонтальная составляющая скорости отступания ледников исследованного региона за посленеогляциальный период (4,5 тыс. лет) составляет от 0,2 до 1 км за 1000 лет.

Оценка интенсивности современной динамики каменных морфоскульптур

Как уже рассматривалось выше, размерные характеристики локальных сообществ накипных лишайников, обитающих на определенных морфоскульптурах, степень развитости их сукцессий зависят от интенсивности динамики самой поверхности и/или ее поверхностного слоя. Экспонируемая поверхность может быть монолитной (скалы, обрывы, ригели и др.) или состоять из обломков (осыпи, конусы, террасы, моренные гребни и др.). Процессы обновления экспонируемой поверхности можно сгруппировать в 3 типа. Первый (денудационный) - обновление в результате денудации морфоскульптуры и вскрытия все более глубоких ее слоев (элювиальные останцы, скалы, эрратические валуны и др.). Второй (аккумулятивный) - обновление экспонируемой поверхности в результате систематического перекрытия ее новыми слоями осадков (современные лавинные, флювиогляциальные и пролювиальные конусы, галечные пляжи и др.). Третий тип (транзитный) реализуется за счет переворачивания отдельных участков поверхности морфоскульптуры (слагающих ее обломков) в ходе склоновых и криогенно-склоновых процессов движения обломочного материала в литодинамическом потоке. В условиях криолитозоны, и Северо-Востока в частности, на большей части каменных морфоскульптур в разном соотношении проявляются все три типа обновления экспонируемой поверхности. Например, при полигенном сползании обломков в курумном потоке происходит не только их переворачивание (транзитный тип обновления), но и дробление, а также выветривание (денудационный тип).

Обновление поверхности морфоскульптуры приводит к изменениям в возрастной структуре, полному или частичному уничтожению или омоложению обитающей на ней популяции лишайников. В качестве рабочей гипотезы нами принято предположение, что в качестве количественного критерия интенсивности современной динамики морфолитосистем можно использовать лихенометрический возраст поверхности [Галанин, 1997, 1998].

На основе лихенометрических датировок различных типов каменной морфоскульптуры на Северо-Востоке России нами были сделаны следующие выводы (таблица 5).

Зависимость лихенометрических характеристик от уклона поверхности морфоскульптуры в горах Северо-Востока России

Время полного обновления поверхностей каменистых склонов варьирует в широком диапазоне от первых десятков до нескольких сотен лет. Наиболее динамически активными современными морфоскульптурными элементами являются осыпи, поймы водотоков и криогенные морфоскульптуры котлов кипения, морозной сортировки. Процессы морозного выветривания шелушения и ветровой корразии наиболее развиты на морфоскульптурах сложенных слабоустойчивыми горными породами. Небезынтересно, что крутизна склона не является главным фактором, определяющим интенсивность динамики склонов и склоновых процессов (рисунок слева). Наиболее интенсивное обновление поверхности характерно для мелкощебнистых склонов, более устойчивы к движению средне и крупноглыбовые склоны, сложенные изометричными и утюгообразными обломками. Наиболее важными факторами, определяющими характер ведущего современного процесса на каменистых склонах в горах Северо-Востока России, являются петрографический состав материнской горной породы, ее текстура, характер трещиноватости и денудационная устойчивость.

Оценка денудационной устойчивости горных пород

Количественная оценка степени денудационной устойчивости горных пород, является одним из ключевых вопросов динамической геоморфологии. Если устойчивость отдельных минералов в зоне гипергенеза зависит, главным образом, от их физических и химических свойств, то ни одна из физических и химических характеристик горной породы, образованной одним или несколькими минералами, сама по себе не определяет ее денудационной стойкости (как не определяет ее ни одна их комбинация). Более того, одна и та же порода в одних физико-климатических районах ведет себя как относительно стойкая, в других совершенно противоположно – как неустойчивая. Известные ряды денудационной устойчивости горных пород в некоторых практических случаях трудно использовать, поскольку они выведены для иных регионов, не имеют абсолютной количественной характеристики и измеряются в баллах.

Известно, что для протекания процессов выветривания необходим периодический отток (транспортировка) материала и возобновлением экспозиции. Интенсивность процессов оттока элювиального материала локально зависит от местных ландшафтных и геоморфологических факторов, а регионально - от тектонической обстановки и климатических условий. При замедлении или остановке процессов транспортировки формируются площадные коры выветривания, мощность которых определяется климатом и составом выветриваемых пород.

Нарастание коры выветривания даже при “благоприятных” условиях не может быть бесконечным вследствие выравнивания термодинамических градиентов пропорционально возрастанию ее мощности. На определенном этапе, время наступления которого зависит от устойчивости пород и факторов внешней среды, кора выветривания достигнет своей зрелости и в системе “внешняя среда – кора выветривания – материнская горная порода” наступит подвижное равновесие. При изменении каких-либо факторов внешней среды, например гумидности климата или денудации верхней части элювия, мощность коры может снова начать возрастать, стремясь снова приблизиться к состоянию равновесия.

Рассмотрим частный случай – процесс выветривания и денудации скальных морфоскульптур. Интенсивность возобновления их экспозиции проявляется в периодическом выпадении шелушащихся частиц разного размера из наиболее выветрелых и неустойчивых участков поверхности. Постепенно по мере обновления экспозиции экспонированию подвергаются более глубокие слои горной породы. За определенный период происходит полное обновление первичной поверхности, и уменьшение локальной морфоскульптуры на объем денудированного слоя. Чем устойчивей горная порода, тем, очевидно, медленнее протекают процессы выпадения частиц, большее время потребуется для подготовки очередной “порции” выветрелого материала и завершения “цикла” обновления поверхности. Для решения некоторых задач динамической геоморфологии в качестве количественного критерия гипергенной устойчивости горной породы, в горных районах Северо-Востока в частности, нами предлагается использовать время цикла полного возобновления экспозиции на локальном участке экспонируемой поверхности. Это размер этого цикла будет равен времени экспонирования поверхности наиболее старого участка денудируемой морфоскульптуры. Время экспонирования можно определить с помощью космоизотопных, изотопных, термолюминесцентных, биоиндикационных и других методами.

Наши результаты исследования возрастных структур локальных популяций космополитных видов долгоживущих накипных лишайников, обитающих на денудируемых останцах, скальных обнажениях и щебне-глыбовом элювии, показали, что для достижения климаксного равновесия в локальных сообществах этих видов в таежно-лесотундровых ландшафтах Северо-Востока требуется 3-4 тыс. лет, а в арктоальпийских - от 6 до 10 тыс. лет. Это сопоставимо с продолжительностью цикла полного возобновления экспозиции большинства каменных морфоскульптур, за исключением некоторых наиболее устойчивых. В целях проверки высказанных предположений в качестве эксперимента нами были проведены исследования сообществ Rhizocarpon sp. и лихенометрическая оценка времени экспонирования поверхностей выборки скальных останцов верхнем поясе гор Северо-Востока, сложенных разными горными породами. На основе лихенометрических датировок, рассчитанных по уравнению 4, получен ряд устойчивости, в котором исследованные объекты расположены в порядке возрастания времени полного обновления их экспонируемых поверхностей (рисунок ниже).

Анализ этого ряда показывает, что скорость выветривания слабо зависит от петрографического состава горной породы, и, вероятно, определяется скорее физическими ее свойствами - структурой и текстурой, пористостью, плотностью, степенью трещиноватости, а также экспозицией. Время “цикла” полного возобновления поверхности исследованных объектов варьирует от 400 лет на скалах из мраморизованного известняка (Омолонский массив) до 7000 лет на крупноглыбовом элювии лейкократовых гранитов (Магаданский массив). Корреляция между средним содержанием кремнезема, и степенью гипергенной устойчивости выражена слабо. Большее значение, на наш взгляд, имеет трещиноватость и тектоническая раздробленность пород.

Предельное время экспонирования (цикл полного обновления экспозиции) поверхностей различного петрографического состава

Предельное время экспонирования (цикл полного обновления экспозиции) поверхностей некоторых “плакорных” каменных морфоскульптур в горах Северо-Востока России

Интенсивность обновления поверхностей одинаковых морфоскульптур, образованных в одном случае монолитными, а в другом сильно трещиноватыми гранитами Магаданского массива, отличаются на порядок. Здесь следует отметить, что полученный ряд значений времени полного обновления исследованных морфоскульптур не следует отождествлять с рядом их абсолютной денудационной устойчивости. Поскольку массы коллювия, поступающие с разных морфоскульптур за время цикла полного их обновления могут существенно различаться. У основания одной и той же скальной морфоскульптуры вследствие анизотропности ее физических свойств по мере выветривания с разных сторон может формироваться коллювий с различными модальными значениями фракций, например, с одной стороны - мелкощебнистый, а с другой - крупноглыбовый. При этом возможен случай, когда максимальное время экспонирования поверхности этой морфоскульптуры со всех сторон примерно одинаковое, хотя действительная скорость ее разрушения разная. Поэтому для вычисления истинной скорости разрушения скальных морфоскульптур необходимо провести анализ мощности и гранулометрического состава коллювия, обрушаемого с их поверхностей. Зная среднюю мощность и распределение обломков по размеру в денудированном слое можно также рассчитать удельную денудационную устойчивость конкретного типа горных пород, взяв отношение мощности ко времени полного обновления экспозиции. Необходимо учитывать возможность обновления поверхностей каменных морфоскульптур в результате химического выветривания, а также избирательность разных видов эпилитных лишайников к субстратам различного химического состава.

Рассмотренное в настоящем разделе применение лихенометрического метода требует дополнительных и более детальных исследований.

Индикация современных тектонических движений

В изучение современных тектонических движений, одним из главных вопросов является оценка их возраста, амплитуды и скорости. Эти движения часто сопровождаются экспонированием “свежих” поверхностей и проявляются в рельефе в виде разнопорядковых трещин и разрывов, связанных с движениями отдельных блоков, а также в виде гравитационных образований (оползни, обвалы и др.). Среди их существенное значение имеют сейсмотектонические и сейсмогравитационные структуры. Перспективность датирования сейсмообвалов с помощью лихенометрического метода была показана некоторыми исследователями на примере горных районов Средней Азии, Прибайкалья и других. В некоторых случаях лихенометрический метод оказывается полезен для идентификации быстрых неотектонических движений и оценки скорости и характера современных перемещений вдоль плоскостей скольжения активных разломов [Галанин, Смирнов, 1997].

Оценка скорости перемещения по плоскости разлома

Возможность использования лихенометрического метода в горах Северо-Востока для оценки скоростей современных тектонических движений была нами показана на примере субширотного неотектонического сброса субмеридианального простирания, в бассейне верхнего течения р. Тундровая и среднего течения р. Малый Научирынай (63°10’ с. ш. и 74°18’ в. д., Малонаучирынайский ультраосновной массив (Корякское нагорье).

Фрагмент зеркала скольжения, датированного лихенометрическим методом, Малонаучирынайский меланж, Корякское нагорье

Для данного участка характерно два типа рельефа - сглаженное структурно-денудационно-тектоническое низкогорье и денудационное альпинотипное среднегорье. Первый тип рельефа приурочен к зоне серпентинитового меланжа с выходами даек и штоков габброидов, базальтов и долеритов. Альпинотипный средне расчлененный рельеф сформировался на вмещающей вулканогенно-кремнистой толще весьма устойчивых к денудации пород. Граница этих двух типов рельефа весьма четкая и имеет разломный характер. Она хорошо дешифрируется и часто представлена тектоническими уступами с протяженными участками зеркал скольжения на коренных выходах вулканогенно-кремнистой толщи.

На одном из таких участков в небольшой привершинной седловине нами было отмечено, что диаметры лишайников Rhizocarpon sp. на поверхности “зеркала” закономерно увеличиваются от нижней его части вверх. Это позволило предположить, что исследуемая поверхность имеет не одинаковый возраст экспонирования вследствие активных современных подвижек происходящих на контакте серпентинитов и вулканогенно-кремнистой толщи. Для обоснования этого предположения, на всей поверхности “зеркала” было выделено 5 горизонтальных полос - площадок , и определено их время экспонирования.

Оцененное время экспонирования верхней и нижней части зеркала существенно отличается, а разница в возрасте составляет около 650 лет.

Частотное распределение диаметров талломов Rhizocarpon sp. на поверхности зеркала скольжения активного разлома

Частотное распределение диаметров талломов Rhizocarpon sp. на поверхности зеркала скольжения тектонического уступа. Малонаучирынайский меланж, Корякский хребет

Расстояние между датированными частями зеркала скольжения на данном участке тектонического уступа составляет 3,5 м, а средняя скорость перемещения блока по плоскости сместителя сброса за этот период равна около 5,4 мм/год, что вполне согласуется с данными о скоростях тектонических перемещений в районах средней активности.

Лихенометрические оценки на данной площадке, вероятно, получились несколько заниженными, поскольку в районах, геохимически аномальных на никель, хром, кобальт, к ним относится и район развития серпентинитов, лишайники рода Rhizocarpon растут медленнее.Полимодальное суммарное распределение диаметров талломов Rhizocarpon sp. отражает импульсный характер движений.

Несомненно, по изложенным результатам нельзя сделать представительных выводов о современном тектоническом режиме района в целом.

Для этого необходимо проводить дополнительные исследования с охватом большего количества подобных участков, привлечением комплексных методов исследований. Тем не менее, можно утверждать, что изучение распределений лишайников на тектонических элементах рельефа может дать чрезвычайно важную объективную информацию о скорости и характере современных тектонических движениях.

Идентификация и датирование палеосейсмодислокаций в Примагаданье

Сейсмическая оценка территории и осуществление долгосрочного прогноза в первую очередь необходимо при проектировании, строительстве инженерных сооружений и коммуникаций. В районах нового освоения, к каким относится и Северо-восточный регион, достоверная информация о землетрясениях, необходимая при сейсмическом районировании, как правило, не дает достаточного представления о сейсмической активности в недалеком прошлом, поскольку период инструментальных наблюдений здесь исчисляется первыми десятками лет, что намного меньше природных сейсмических циклов.

Территория Примагаданья по данным инструментальных наблюдений отнесена к зоне возможных 6 балльных землетрясений. В 1992 г. была опубликована схема палеосейсмодислокаций района, составленная на основе дистанционного картирования по космоаэрофотоснимкам. По результатам палеосейсмического анализа район Примагаданья был отнесен к 10-и балльной зоне, поскольку “...обрушения обвальных тел Уптар-16, Хасын-8, Омчак-13 километровой или почти километровой длины без натяжки можно отнести к разряду видимых изменений в ландшафте...” [Важенин, 1992: 115].

В период 1996 -97 гг. в рамках проекта РФФИ № 96-05-66226 нами было проведено выборочное полевое обследование наиболее крупных закартированных гравитационных образований в Дукчинских горах (Примагаданье) с целью идентификации их генезиса и оценки возраста. Для датирования использовались как традиционные геолого-геоморфологические, так и биоиндикационные методы (анализ почвенного покрова, растительных сукцессий, лихенометрический).

В результате исследований было установлено 2 основных типа современной и позднеплейстоцен-голоценовой морфоскульптуры, которые раньше ошибочно картировались как сейсмотектонические и сейсмогравитационные палеосейсмодислокации.

К первому типу относятся верхнеплейстоценовые нивально-гляциальные забойные ниши, небольшие ледниковые кары, морены, древние и современные каменные глетчеры. Их главными отличительными признаками являются: положение днищ каров и присклоновой трещины в пределах абсолютных высот 600-700 м, что коррелирует с верхнеплейстоценовой высотой снеговой линии; ориентация в северных румбах; наличие ледниковой морфоскульптуры (маргинальные каналы, валуны, эскеровый рельеф и др.). Каровые и присклоновые каменные глетчеры часто имеют типичную серповидную форму и волнистую поверхность со следами течения. Размеры каровых морен и каменных глетчеров в Дукчинских горах Примагаданья достигают первых сотен метров, мощность - 15-20 м.

Один из наиболее крупных ледниковых каров в Дукчинских горах, Северное Приохотье

Один из наиболее крупных ледниковых каров в Дукчинских горах с позднеплейстоценовой мореной 2-х генераций интерпретировался раньше как крупнейшая голоценовая палеосейсмодислокация Уптар-16 объемом 16 млн. куб. м [Важанин, 1992]

Ко второму типу относится морфоскульптура скальных оползней, формирующаяся в результате отседания выпуклых склонов и водораздельных пространств. Этот процесс выделяется нами как ведущий в литодинамическом потоке в районах с молодым денудационно-тектоническим типом рельефа. В Примагаданье установлены морфоскульптуры, характеризующие различные стадии процессов отседания – от образования первичных рвов и уступов до формирования ступенчатого аккумулятивного тела в основании склона.

Аккумулятивные тела скальных оползней состоят из крупных глыб-отторженцев “плавающих” в щебнисто-мелкоглыбовом субстрате. Отторженцы часто имеют форму призматических пластин, имеющих вздыбленное, крайне неустойчивое залегание, что характеризует слабую кинетическую энергию процесса отседания в отличие от обваливания. Локализация скальных оползней и блоков отседания в Примагаданье, как правило, контролируется зонами контакта магаданского гранитоидного батолита и периклинально залегающей вулканогенно-осадочной кровли преимущественно кислого состава, кольцевыми и линейными неотектоническими нарушениями, как правило, сбросового типа. На экспонируемой поверхности отседающего блока развивается основной спектр зональных склоновых и биогенных процессов более низкого иерархического уровня (солифлюкция, десерпция, локальное микрообваливание, осыпание, становление почвенного и растительного покрова и др.). Длительность процесса отседания гравитационно-неустойчивого блока охватывает сотни и первые тысячи лет, объем перемещенных масс достигает первых десятков миллионов кубических метров.

Биоиндикационное обследование отдельных наиболее “свежих”, по мнению предшественников, дислокаций показало, что все они имеют возраст не менее нескольких тысяч лет, а растительные и лишайниковые сукцессионные стадии, степень развитости почвенного покрова, наличие маркирующего пеплового горизонта и другие признаки поверхностей этих морфоскульптур аналогичны таковым на неизмененных участках рельефа. Возраст наиболее крупных объектов, имеющих нивально-гляциальное происхождение, по степени постгенетических преобразований, геоморфологическим и морфометрическим особенностям, строению отложений сопоставим с позднеплейстоценовыми и голоценовыми ледниковыми образованиями, широко распространенными в соседних горных сооружениях Северного Приохотья.

Таким образом, в результате исследований установлено, что отнесение предшествующими исследователями Примагаданского района к 10-балльной палеосейсмической зоне на основе, проведенного ими, палеосейсмического анализа не обосновано.

Оценка скорости восстановления нарушенных почв на Чукотке

При изучении закономерностей и скоростей возобновления нарушенных почв исследователи сталкиваются с такими проблемами, как датировка возраста конкретных почвенных профилей. В некоторых случаях данная задача может быть решена лихенометрическим методом. В 1995 г. нами изучался почвенный покров Корякского нагорья (Чукотка) на примере ключевого участка “Тундровая” (бассейн р. Великая). Участок представляет собой ровную флювиогляциальную надпойменную террасу на правобережье р. Тундровая в 3 км выше устья р. Тумгатваям (63°10ў с.ш., 74°27ў в.д.). Терраса возвышается над поймой на 5-7 м. Она имеет слабоволнистую поверхность задернованную травянисто-лишайниковой группировкой на 85-90 %, под которой формируется микрокомбинация палевых почв по скрыто-полигональному микрорельефу. В составе комбинации доминируют грубогумусовые варианты палевых почв. На террасе на небольшом удалении друг от друга были обнаружены 12 колец диаметром от 5 до 7 м, выложенные слабоокатанными валунами от 10 до 50 см диаметром (см. рис. 19).

Почвенный разрез, проведенный через старое чукотское кострище в бассейне р. Тундровая, Корякский хребет

Эти валуны были извлечены из моренных отложений, вскрываемых р. Тундровой в 50 м от места исследований, и перенесены для бытовых целей. В центрах некоторых колец выложены кольца меньшего диаметра (0,5-1 м). Первые служили для укрепления стенок жилых и хозяйственных яранг, вторые - ограничивали небольшие кострища (очаги), на которых люди приготовляли пищу и, в которые бросали бытовые отходы (кости). Посещение подобных кочевых помещений (яранг) местного населения убедили нас в том, что почвенный покров на месте кострищ существенно нарушается даже при непродолжительных стоянках в результате полное выгорание органогенных слоев, существенном, но неглубоком обжиге минеральных горизонтов почв.В результате этого в суглинистых их вариантах обнаруживаются спекание мелкодисперсных частиц, в более легких по гранулометрическому составу - выгорание корневых систем растений, денатурация органо-минеральных веществ, появление яркого охристого оттенка в окраске верхнего 5-10-сантиметрового слоя.

В местах расположения исследуемых кострищ под дикрановым покровом с примесью кладониевых и цетрариевых лишайников и единичных злаков формируются профили антропогенно-измененных палевых грубогумусовых почв, имеющих следующее строение:

O1A1 (0-5 см) - торфяно-гумусовый горизонт, состоящий из сухого растительный опад постепенно переходящего в грубый гумус с примесью растительного детрита, темно-серый, переплетен живыми и мертвыми корнями, слабо отслаивается от нижележащего горизонта, незначительная (5-7%) примесь мелких угольков и пожелтевших раздробленных костей.
A1Bm (5-10(15) см) - органо-минеральный горизонт темно-бурого цвета с рыжеватым оттенком и более темными пятнами от мелких угольков, супесчано-суглинистый, пронизан тонкими живыми корнями, имеет неясную тонкослоистую криогенную текстуру, примесь угольков и раздробленных мелких костей увеличивается вниз, горизонт хорошо отслаивается от нижележащего, переход резкий, граница ровная.
BCl (15-40 см) переходный органо-минерально-почвообразующий горизонт желтовато-бурого цвета, супесчано-суглинистый с большим количеством раздробленных побуревших костей, мелких черных угольков, гравий и галька составляют примерно 50% от объема горизонта, незначительная примесь растительного детрита и редкие тонкие живые корни, граница ровная, переход резкий.
D ( 30 см) - плотный аллювиальный галечник с супесчано-суглинистым заполнителем и единичными валунами.

Аналогичные строение имеют почвы окружающих ненарушенных участков террасы, отличающиеся от антропогенных вариантов на кострищах наличием в генетических профилях торфянистых и торфянисто-перегнойных горизонтов и отсутствием в нижележащих метаморфических и переходных горизонтах погребенных угольков и костных остатков.

Оценка возраста почв лихенометрическим методом проводилось только на очаговых валунах, оконтуривающих местоположение нативных почв, которые активно нарушались человеком. Мы полагали, что восстановление почв внутри очагов началось с момента прекращения использования кострищ и поселения колоний лишайников на обожженных камнях. Измерялись диаметры всех встреченных слоевищ лишайника Rhizocarpon sp. (271 шт.). Их проективное покрытие составляет 5-10 % от экспонируемой поверхности валунов. Распределение диаметров талломов близко к нормальному и характеризуется следующими значениями статистик: выборочное среднее - 7,17 мм, дисперсия - 6,94, медиана - 6,96 мм, мода - 7,40 мм. Характер распределения, общий процент лишайникового покрова и четкие округлые формы слоевищ позволяют предполагать, что поверхность “очага” не подвергалась обновлению с момента поселения лишайников. Расчет возраста экспонирования валунов проведен по формуле 3 с использованием в качестве индекса возраста диаметр наиболее крупного лишайника. Рассчитанные нами параметры роста Rhizocarpon sp. для данного района составляют а0 = 0,16±0,02 мм/год, f = 1080±120 лет.

Рассчитанное время экспонирования валунов кострища составило 114±16 лет. К этому значению необходимо также прибавить примерно 20-30 лет, необходимых для начала колонизации поверхности накипными лишайниками.

Таким образом, установлено, что в течение 120-150 лет на нарушенной кострищем поверхности кустарничково-лишайниковой тундры формируется почва характерная для естественных территорий. За этот период времени между восстанавливающейся почвой и окружающей средой устанавливается относительное равновесие, о чем свидетельствуют ее морфогенетические черты и стратификация генетического профиля на морфоны характерные для типа палевых почв. Полученные данные о скорости восстановления полнопрофильной палевой почвы не противоречат существующим эволюционным концепциям в отечественном почвоведении.

На Чукотке подобные стоянки человека широко распространены. Они имеют самый различный возраст от древних до современных, располагаются на различных гипсометрических уровнях и ландшафтных обстановках и, в большинстве своем, представлены на поверхности каменными кладками различного назначения. Поэтому они являются очень удобными объектами для лихенометрического датирования различных стадий почвообразования и других ландшафтообразующих процессов.

Документ изменен: