CC BY
45
МОРФОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МАТЕРИАЛОВ
ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ И КАРТОГРАФИЧЕСКАЯ ИНТЕРПОЛЯЦИЯ ДАННЫХ СТАЦИОНАРНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ВЫВЕТРИВАНИЕМ И СКЛОНОВЫМИ ПРОЦЕССАМИ В ПРЕДЕЛАХ ЭТАЛОННОГО БАССЕЙНА ХРЕБТА КОДАР
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, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, профессор кафедры маркшейдерского дела и геодезии, тел. 8(914)8811808, e-mail: [email protected]
В статье рассмотрена методика интерполяции данных стационарных наблюдений за выветриванием на основе морфодинамического анализа топографических карт и материалов дистанционного зондирования в интересах картографирования экзогенных геоморфологических процессов.
Ключевые слова: морфодинамический анализ рельефа; картографирование экзогенных геоморфологических процессов.
MORPHODYNAMIC ANALYSIS OF REMOTE SENSING DATA AND MAPPING INTERPOLATION OF STATIONARY OBSERVATIONS OF WEATHERING AND SLOPE PROCESSES WITHIN THE REFERENCE BASIN OF KODAR RANGE
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 the method of interpolation of stationary observation of weathering are based on the morphodynamic analysis of topographic maps and remote sensing data for mapping of exogenous geomorphological processes.
Key words: morphodynamic analysis of relief, mapping of exogenous geomorphological processes.
Тема данной статьи связана с особенностями интерполяции данных стационарных наблюдений за выветриванием и денудацией на основе морфодинамического анализа топографических карт и материалов дистанционного зондирования в интересах картографирования экзогенных геоморфологических процессов (ЭГП). Ниже будет показано, как предварительное картографирование
бассейновых систем 1 и 2 порядков, входящих в горную часть бассейна 3 порядка (р. Средний Сакукан хребет Кодар, Становое нагорье), позволило нам рационально организовать там сеть репрезентативных точек для стационарных наблюдений за ЭГП, интерполировать полученные данные на остальную территорию эталонного бассейна и составить карту скоростей выветривания в его пределах [1,2].
Выветривание и литодинамическая поясность. Скорость выветривания изучалось методом ловушек на скальных гранитных площадках круче угла естественного откоса, с которых весь выветрелый материал немедленно осыпался и улавливался ловушками. Полученные скорости вполне можно назвать скоростями выветривания-денудации. Ловушки для сбора выветрелого материала были установлены с учетом охвата всех морфолитодинамических поясов эталонного бассейна, а также всех типов склоновых систем.
Всего на территории эталонного бассейна было разбито 33 учетных площадки, 8 площадок было расположено в пределах горнотажного пояса, (абс. высоты 900-1500 м), 20 площадок в пределах гольцового пояса (абс. высоты 1500-2100 м), и 5 площадок в нивальном поясе (выше 2100 м). Самая высокая площадка располагалась на высоте 2400 м в районе перевала Медвежий. В результате обработки данных ловушек было установлено следующее.
В горнотаежном поясе значение скорости выветривания-денудации скальных склонов, сложенных гранитами, колеблется в пределах 0,05 -0,5 мм/год. В гольцовом скорость составляет 0,20-0,65 мм/год. В нивальном поясе она достигает максимальных значений и составляет 0,35-0,80 мм/год.
Если построить график зависимости выветривания (ось ординат) от высоты (ось абсцисс), то будет видно, что возрастание скорости происходит неравномерно, а график наиболее крут в пределах высот 1500-1700 м, т.е. сразу выше границы леса. Далее возрастание графика осуществляется медленнее, но на высотах 1100-1200 м (выше границы нивального пояса) он вновь становится несколько круче и наконец, по видимому, приближается к своему плато.
В тоже время, недостаточное количество точек наблюдения и их ограниченный ряд (4-5 лет) не позволяют считать полученные данные достаточно надежными. Для верификации данных ловушек нами был разработан альтернативный способ определения скорости выветривания, суть которого заключается в следующем. Положим, что у двух одновозрастных гравитационно -денудационных (осыпных) склонов равной крутизны и схожими характеристиками слагающих их грунтов, соотношение денудационной и аккумулятивной частей одинаково. Логично предположить, что и скорости выветривания -денудации у них будут равны. Если же, у какого-то их этих двух склонов это соотношение будет меньше, то скорость выветривания денудации у него будет больше. Эталонный бассейн, сложенный однородными породами гранитного состава, в которые врезаны кары и троги последнего оледенения с примерно одинаковой крутизной бортов, хрошо подходит для такого анализа.
Исходя из вышесказанного, нами, посредством измерений на стереопарах аэроснимков, были получены соотношения денудационных и аккумулятивных частей склонов всех каров и трогов эталонного бассейна и построен график за-
висимости этого соотношения от высоты. Этот график, после подбора соответствующего масштаба по оси ординат был совмещен с графиком скоростей выветривания по данным ловушек. Этот двойной график представлен на рис. 1 и отображает хорошую корреляцию скорости выветривания от таких параметров как высотная литодинамическая поясность и соотношение длин денудационных и аккумулятивных частей склоновых морфосистем.
Рис. 1. Зависимости скорости выветривания (а) и соотношения аккумулятивных и денудационных частей гравитационных склонов (б) от абсолютной высоты (бассейн р. Ср. Сакукан, хребет Кодар)
Выветривание и экспозиция склонов. Согласно проведенных в эталонном бассейне метеонаблюдений [3], установлено, что, вследствие большего перепада суточных температур и большего числа режеляций (циклов замерзания -оттаивания воды), можно было ожидать, что скорость выветривания на склонах южных экспозиций в эталонном бассейне окажется существенно выше, чем на склонах северных экспозиций.
Это предположение было проверено нами путем анализа более чем 100 отдельных глыб по днищам каров и трогов, которые интенсивно разрушались с южной стороны. Благодаря прекрасным возможностям для измерения выветре-лых площадей этих глыб, а также объемов осыпавшегося материала, мы получили хорошую возможность провести дифференциацию скоростей выветривании-денудации в пределах литодинамических поясов (табл. 1).
Таблица 1
Зависимость скорости выветривании от экспозиции склонов и высотной поясности
Литодинамический пояс Экспозиция склона_________Скорость выветривания
Г орно-таежный (900-1500 м) Северная 0,05-0,35 мм/год
Южная 0,15-0,45 мм/год
Гольцовый (1500-2100 м) Северная 0,20-0,50 мм/год
Южная 0,30-0,60 мм/год
Нивальный (более 2100 м) Северная 0,35-0,65 мм/год
Южная 0,30 и более мм/год
Выветривание и трещиноватость склонов. Для гранитов эталонного бассейна, слагающих почти 100% его скальных склонов характерна матрацевидная отдельность, образованная тремя системами трещин - одной субгоризонталь-ной и двумя субвертикальными. Сечение этих систем скальными склонами образует четыре характерных комбинаций, сильно влияющих на характер и скорость выветривании-денудации (рис.2). При этом субвертикальная система трещин с простиранием перпендикулярным простиранию склона на изменения выветривания влияет незначительно, в отличие от субгоризонтальной и второй субвертикальной систем, по простиранию близким к простиранию склона.
Неустойчивые склоны Устойчивые склоны
% Обвальный тип % Эрозионный тип
% Осыпной тип Курумовый тип
Рис. 2. Четыре типа склоновой денудации эталонного бассейна, обусловленные положением систем трещиноватости относительно
скальных склонов
Картирование интенсивности выветривания. Анализ рассмотренных выше факторов выветривания-денудации позволил поэтапно составить карту скоростей этого процесса, придерживаясь нижеследующей методики.
Сначала, для средних значений скорости выветривания по бассейну (04-05 мм/год) и в соответствии с графиком на рис. 1, была выполнена коррекция по каждому литодинамическому поясу. Затем была введена поправка, учитывающая влияние экспозиции склонов. Эта поправка уменьшила скорости выветривания на 0,05-0,10 мм/год на северных склонах и, соответственно, увеличивала на южных, по сравнению с фоновой скоростью, характерной для нейтральных к инсоляции западных и восточных склонов. Наконец, была введена поправка, учитывающая влияние трещиноватости скальных склонов в соответствии со схемой трещиноватости бассейна, составленной исходя из классификации
склонов на рис. 2. Итоговая карта скоростей выветривания -денудации представлена на рис. 3 в упрощенном черно-белом варианте.
[___| до 0,2 мм
Рис. 3. Карта-схема скоростей выветривания-денудации эталонного бассейна.
Утолщенные линии: внешняя - граница эталонного бассейна, внутренние - границы литодинамических высотных поясов
Литоморфный фактор, не отраженный на карте по причине однородности горных пород (гранитов), слагающих территорию бассейна, вполне может быть рассчитан и учтен по изложенной выше методике и отображен, например, значками в черно-белом варианте карты или штриховкой - в цветном.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Пластинин Л.А., Плюснин В.М., Ступин В.П. Аэрокосмические методы и материалы в изучении экзогенных геологических процессов в горных районах БАМа // Исследования Земли из космоса. - Москва, 1981. - №1. - С. 26-31.
2. Ступин В.П. Некоторые закономерности физического выветривания гранитов хребта Кодар и особенности его картирования // Географические исследования восточных районов СССР. Иркутск, 1981. - С.33-34.
3. Дьяконов А.И. Особенности климата горного обрамления котловин юга Восточной Сибири (на примере Кодаро-Удоканского района) и климатические аспекты развития экзогенных процессов // Гляциологические процессы в Сибири. - Иркутск, 1987. - С. 80-103.
© В.П. Ступин, Л.А. Пластинин, 2013
