CC BY
63
КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ
ЭКЗОГЕННЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ БАРГУЗИНСКОЙ КОТЛОВИНЫ И ЕЕ ГОРНОГО ОБРАМЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ КОНЦЕПЦИИ МОРФОСИСТЕМ И АНАЛИЗА КОСМИЧЕСКИХ СНИМКОВ
Владимир Павлович Ступин
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, доцент кафедры маркшейдерского дела и геодезии, тел. 8(964)7482242, e-mail: [email protected]
Леонид Александрович Пластинин
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, Россия, ул. Лермонтова, 83, профессор кафедры маркшейдерского дела и геодезии, тел. 8(914)8811808, e-mail: [email protected]
В статье представлена методика выявления и картографирования литодинамических поясов и сегментов морфосистем горного рельефа. Рассмотрены вопросы морфодинамической интерпретации морфосистем. Предложена методика картографирования экзогенных геологических процессов на морфосистемной основе.
Ключевые слова: картографирование и морфодинамический анализ морфосистем; картографирование интенсивности экзогенных процессов.
MAPPING THE INTENSITY OF EXOGENOUS GEOLOGICAL PROCESSES OF BARGUZIN BASIN AND ITS SURROUNDING MOUNTAINS ON THE CONCEPT MORFOSISTEM AND ANALYSIS OF SATELLITE IMAGES
Vladimir P. Stupin
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontova, Irkutsk 664074, Russia, associate professor of Surveying and Geodesy, tel. 8(964)7482242, e-mail: [email protected]
Leonid A. Plastinin
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontova, Irkutsk 664074, Russia, professor of Surveying and Geodesy, tel. 8(914)8811808, e-mail: [email protected]
The article describes a method of identifying and mapping of lithodynamic zones and segments of morfosistems of mountainous terrain. The problems of morphodynamic interpretation of morfosistems are considered. The technique of mapping of the exogenous processes are based on the concept of morfosistems are proposed.
Key words: mapping and analysis of morphodynamic of morfosistems, mapping of the intensity of exogenous processes.
Размерность форм рельефа обусловливают естественную делимость земной поверхности на морфосистемы, контролирующие современные экзогенные геоморфологические процессы (ЭГП) по площади (пораженности), типу (склоновые, флювиальные и др.) и интенсивности. Геометрия морфосистем опреде-
ляет потоки вещества и энергии (денудация, перенос, аккумуляция) и их рисунок (конвергентные, дивергентные, параллельные).
Дефиниция, ранжирование и картографирование морфосистем производится посредством морфодинамического анализа рельефа [1-3].
Картографическое моделирование морфосистем включает четыре этапа.
1. Дискретизация и формализация рельефа (морфоаналитическое картографирование) - выделение структурных элементов на основе формализованных алгоритмов морфологического анализа топокарт.
2. Дефиниция (морфосистемное картографирование) - определение, идентификация, ранжирование морфосистем, определение направлений литодинамических потоков, входящих, выходящих и транзитных каналов переноса вещества и энергии. На этом этапе используют карты и данные ДЗЗ.
3. Анализ структуры и динамики морфосистем (морфодинамическое картографирование) - выявление литодинамических поясов и сегментов. Изучение фоновых и осложняющих факторов морфогенеза. Привлекаются тематические карты и литература, организуются стационарные работы.
4. Интерпретация (прикладное картографирование). На этом уровне выполняется составление производных ретроспективных, актуальных, прогнозных, оценочных и других моделей (спектров ЭГП, динамических блок-схем, карт экологических рисков, инженерно-геологических карт). Одним из прикладных приложений являются карты интенсивности ЭГП.
Методика картографирования. Положение и морфология крупных морфосистем определяются тектоникой. Морфоструктуры образуют иерархические ряды, различаются по высоте, вещественному составу, тектонической активности, контролируют пространственное положение и тип региональных морфоси-стем. Так, морфоструктура Байкальской рифтовой зоны определяет положение морфосистемной области «Байкальская горная страна». Внутри нее выделяются поднятия хребтов, межгорные впадины, ступени, перемычки, изолированные блоки, на основе которых существуют морфосистемы ранга округов. Для выявления морфоструктур используют классические методы морфоструктурного анализа. Границы между поднятиями (хребтами) и опусканиями (котловинами), а также между крупными блоками одного знака движения выявляются по заложению антецедентных и сквозных долин, коленчатому рисунку русел рек и т.д. Мелкие блокоразделы выделяют по ландшафтным признакам: сгущению сети временных водотоков, особенностям рельефа: уступам, ступеням, цепочкам седловин и озер, линейности почвенно-растительного покрова и др.
Выявление морфосистем ранга округов выполняют в три этапа.
1. Анализируются разномасштабные геологические, геоморфологические, неотектонические и другие тематические карты, профили, описания. На рабочую карту переносят участки линеаментов и разрывные нарушения, выраженные в рельефе. Оконтуривают массивы рыхлых отложений.
2. Анализируют топографические карты, на которые наносят приподнятые и опущенные массивы. Оценивают корреляции выявленных мофроструктур с геологией территории, производят дефиницию морфосистем (денудационные, аккумулятивные), выполняют уточнение их границ. Определяют роль лито-
морфного фактора. Пластику земной поверхности изучают по данным ДЗЗ с привлечением средств стереофотограмметрии и 3D моделей.
3. Анализируют материалы ДЗЗ, уточняют контура, состав и структуру морфосистем. Проводят аэровизуальные наблюдения.
Картографирование области БРЗ выполняют по материалам ДЗЗ, мелкомасштабным топографическим, геологическим и неотектоническим картам. В пределах областей выделяют округа с подразделением их на денудационные (горные хребты и массивы) и аккумулятивные (котловины).
Картографирование округов выполняют на основе морфоструктур, отвечающих за локальные поднятия и опускания (хребты и котловины).
Картографирование районов (бассейновых систем. На картах районов показывают главный базис денудации (аттрактор), водоразделы (репеллеры) и тальвеги (аттракторы) всех бассейнов вплоть до элементарных. Картирование бассейновых систем денудационных округов (поднятий) выполняют в границах этих округов. При картировании аккумулятивных округов (котловин) отражают связи котловины с сопредельными поднятиями, т.е. картографируют такие системы вместе с опирающимися на нее бассейновыми системами.
Картографирование склоновых морфосистем. Выявление и дефиницию склоновых морфосистем производят в границах их «материнских», элементарных бассейнов или форм рельефа, к которым принадлежат эти склоны. Границы склонов определяются структурными линиями - гребневыми, килевыми, выпуклыми и вогнутыми перегибами. На первом этапе выполняют аналитическое картографирование рельефа, т.е. производят его дискретизацию и формализацию на элементарные участки безотносительно их генезиса по морфологическим признакам. Работу выполняют по топографическим картам и ЦМР с привлечением материалов ДЗЗ, на которых лучше, чем на картах, видны естественные рубежи: тальвеги временных водотоков, границы между денудационными и аккумулятивными частями склонов и т.п.
Склоновые морфосистемы различны в плане и профиле поверхности (наклонные, горизонтальные, вертикальные, нависающие). На карте выделяют ограничивающие их структурные линии. Прямые, выпуклые и вогнутые склоны относят к простым. Выпукло-вогнутые, ступенчатые, волнистые и прочие сложные по продольному профилю склоны (каскады) расчленяют на простые в зависимости от масштаба карты.
На следующем этапе картографирования производят объединение простых склоновых систем в сложные - цепочки (каскады) денудационных, транзитных и аккумулятивных склонов, деструктивные и конструктивные парагенезы. Группируют склоны по крутизне, выявленные группировки склонов отражают характер протекающих в их пределах ЭГП. Элементарные поверхности делят на категории: верхние (привершинные и пригребневые) поверхности: собственно склоновые поверхности; нижние (донные и притальвеговые) поверхности. Склоновые морфосистемы картируют в границах бассейновых систем как отдельные объекты или звенья каскада.
Фон и интенсивность проявлений ЭГП определяются литодинамической поясностью денудационных морфосистем и сегментацией аккумулятивных.
Картографирование поясов и секторов выполняют в границах морфосистем, их каскадов или парагенетических ассоциаций по комплексным ландшафтным признакам с использованием ландшафтных карт и материалов ДЗЗ.
По изложенной выше методике была, в частности, составлена карта аккумулятивной морфосистемы Баргузинской котловины и сопряженных с ней частей (подокругов) денудационных морфосистем Баргузинского и Икатского хребтов, бассейновые системы которых открываются в рассматриваемую котловину. Упрощенная черно-белая версия карты показана на рис. 1. Морфолитодинамические пояса и сегменты идентифицированы согласно классификации Б.П. Агафонова [4]. В пределах рассматриваемой карты выделены альпийский (1), гольцовый (2), горнотаежный (3) литодинамические пояса, а также сегменты подгорных пологонаклонных шлейфов (4), высоких (5) и низких (6) пойм и всхолмленных песчаных массивов (7)
Рис. 1. Карта-схема литодинамических поясов и сегментов Баргузинской котловины и ее горного обрамлении. Пояснения в тексте
Сплошное дешифрирование выполнялось путем экстраполяции эталонов на основе экспертных оценок и стационарных данных. При идентификации ЭГП по типам, классам и видам мы воспользовались (с небольшими изменениями) классификацией В.Б. Выркина [5].
Карты интенсивности составлялись для различных типов ЭГП на единой основе. Контурная часть карты отображает морфолитодинамические пояса и сегменты. На картах отражают интенсивность ведущего процесса. Так, для склоновых процессов в альпийском поясе, это будут гравитационные процессы (обвалы, осыпи, лавины), в гольцовом - курумы, в горнотаежном - крип, а в сегментах котловины - солифлюкция. Для флювиальных процессов (рис. 2) в альпийском и гольцовом поясах ведущим процессом будет эрозия временных водотоков, а на гипсометричеки более низких поясах и сегментах - эрозия и аккумуляция постоянных водотоков.
На полноцветном варианте карты цветом выделены три степени поражен-ности территории ЭГП: широкая, средняя, редкая (на данной схеме не показаны). Интенсивность ЭГП имеет шесть градаций: 0 - незначительная, 1 - очень слабая, 2 - слабая, 3 - умеренная, 4 - сильная, 5 - очень сильная. Интенсивность на полноцветной карте отображается штриховками, а на данной упрощенной схеме - оттенками серых заливок
Рис. 2. Карта-схема пораженности флювиальными ЭГП.
Пояснения в тексте
Особенности проявлений экзогенных процессов в пределах поясов и секторов зависят от ряда переменчивых факторов, главным образом инженерногеологических (характер грунта, наличие мерзлоты, гидрогеологические условия). Поэтому экстраполяция данных характеристик с эталонных участков соответствующих поясов или секторов на остальную территорию носит вероятностный характер и требует дальнейших уточнений и поиска средств отображения этих дополнительных условий.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ласточкин А.Н. Морфодинамический анализ. - Л.: Недра, 1987. - 256 с.
2. Ступин В.П. Картографирование морфосистем. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ. - 2009а. -
160 с.
3. Ступин В.П. Выявление и дефиниция морфосистем в интересах картографирования рельефа // Геодезия и картография. - М., 2009б. - №9. - С. 30-38.
4. Агафонов Б.П. Экзолитодинамика Байкальской рифтовой зоны. - Новосибирск: Наука, 1990. - 176 с.
5. Выркин В.Б. Современное экзогенное рельефообразование котловин байкальского типа. - Иркутск: Изд-во ИГ СО РАН. - 1998. - 175 с.
© В.П. Ступин, Л.А. Пластинин, 2013
