CC BY
41
УДК 551.435.4
Савельева Полина Юрьевна
Savelyeva Polina
Мистрюков Анатолий Александрович
Mistryukov Anatoly
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗРАСТА ФОРМИРОВАНИЯ ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НА ОСНОВЕ ДАТИРОВАНИЯ ДЕРЕВЬЕВ (НА ПРИМЕРЕ РАЙОНА РУЧ. КУЭХТАНАР,
ЮГО-ВОСТОЧНЫЙ АЛТАЙ)
DETERMINATION OF GEOMORPHOLOGICAL SURFACES FORMATION ON BASIS OF TREES DATING (BY THE EXAMPLE OF AREA OF THE BROOK KUEKHTANAR, SOUTHEAST ALTAI)
Рассказывается о первом применении датировок пней деревьев, произраставших на современных аккумулятивных террасах для расчета скоростей эрозионного вреза р. Чуя и дальнейшего вычисления возраста формирования геоморфологических поверхностей
The article contains the first application of dating of stumps having been in present accumulative terraces for calculation of the river Chuya erosion rate and further calculation of geomorphological surfaces determination
Ключевые слова: плейстоцен, радиоуглеродное да- Key words: pleistocene, radiocarbon dating, geomor-
тирование, геоморфологические поверхности, Горный phological surfaces, Gorny Altai
Алтай
Реконструкция истории формирования рельефа является одной из актуальных проблем Горного Алтая, которой занимаются исследователи уже более полувека. Решение этих вопросов упирается в задачу геохронологии позднеплейстоценовых и голоценовых отложений и формирование геоморфологических поверхностей.
Данная статья посвящена именно этой задаче. Для решения поставленной задачи выбран опорный участок в среднем течении долины р. Чуя, в районе устья руч. Куэхтанар. Он представляет собой узкую протяженную горловину между Чуйской и Курайской впадинами, расположенными в Юго-Восточной части Горного Алтая (рис. 1).
Рис. 1. Орографическая схема Юго-Восточного и Центрального Алтая
По мнению многих исследователей Алтая, территория впадин была занята в четвертичном периоде ледниково-подпрудными озерами. Однако до сих пор возникают разногласия о времени и характере спуска озерных вод, а также динамике ледников, формировавших ледниковые плотины, которые способствовали подпруживанию стока р. Чуя и накоплению во впадинах огромных масс воды. Считается, что одну из таких плотин (на западном выходе из Чуйской впадины) в плейстоцене создавал ледник, спускавшийся по долине современного
руч. Куэхтанар в долину р. Чуя. На это указывают многочисленные выходы морен в береговых обнажениях, прослеживающиеся на протяжении 4 км вдоль р. Чуя. Часть ледниковых отложений в данном районе перекрыта более молодым и менее мощным комплексом флю-виогляциальных, озерных, эоловых и склоновых отложений (рис. 2). Непосредственно вдоль долины р. Чуя тянется серия эрозионных террас, образованных в результате врезания реки в ледниковые отложения.
Рис. 2. Геоморфологическая карта района устья руч. Куэхтанар.
А, Б - схематические профили участков долины р. Чуя и результаты подсчета времени формирования площадок террас на основе скоростей эрозионного вреза:
Условные обозначения к геоморфологической карте: 1 - реки; 2 - тальвеги оврагов и долин временных водотоков; 3 - водоразделы; 4 - поверхности выравнивания; 5 - обрывистые склоны, сложенные коренными породами; 6 - крутые склоны, сложенные коренными породами; 7 - склоны средней крутизны, местами перекрытые маломощным чехлом рыхлых отложений; 8 - низкие террасы и поймы, сложенные аллювиальными отложениями; 9 - эрозионные террасы, сложенные отложениями морен; 10 - крутые склоны эрозионных террас, сложенных моренами; 11 - эрозионные террасы, сложенные отложениями морен и перекрытые местами небольшим чехлом эоловых отложений; 12 - склоны эрозионных террас, сложенных моренами, эоловыми отложениями; 13 - овраги, балки, небольшие долины временных водотоков, сложенные овражно-балочным аллювием; 14 - слабонаклонная равнина, сложенная пролювиаль-ными отложениями; 15 - крутые склоны, сложенные пролювиальными отложениями; 16 - слабонаклонная равнина, сложенная пролювиально-делювиальными отложениями; 17 - шлейфы и конуса, сложенные делювиальными отложениями; 18 - шлейфы и конуса, сложенные делювиально-коллювиальными отложениями; 19 - очень крутые склоны изрезанные каменными реками; 20 - осыпи; 21 - тела обвалов; 22 -склоны тел обвалов; 23 - шлейфы, сложенные коллювиально-пролювиальными отложениями; 24 - меж-моренные понижения, сложенные флювиогляциальными отложениями; 25 - морены; 26 - крутые склоны морен; 27 - каменные глетчеры
Радиоуглеродный метод датирования является наиболее используемым при исследовании молодых отложений, но зачастую органические остатки, необходимые для датирования, в разрезах являются неоднократно пе-реотложенными или отсутствуют совсем. Для участка в районе руч. Куэхтанар нами использован иной подход к применению радиоуглеродных датировок. Была предпринята попытка реконструировать возраст геоморфологических поверхностей на основе результатов датирования древних пней лиственниц, произраставших на молодых поверхностях рельефа. В ходе полевых исследований нами на первой надпойменной террасе р. Чуя обнаружены огромные пни древних лиственниц (координаты 50009/41,5//, 88015/14,6//). Из этих пней были отобраны образцы древесины и подсчитаны годовые кольца. По остаткам древесины получены даты (11) 295±50 лет (С0АН-6008) для пня диаметром 80 см и 235±35 лет (СОАН-6009) для дерева диаметром 116 см (рис. 2). При подсчете годовых колец возраст (12) первого дерева составил 312 лет, второго - 445 лет.
Суммировав результаты датировок и возраст деревьев по годовым кольцам, мы установили время (13), когда деревья поселились на поверхность террасы (1, 1.1, 1.2).
11+12 = 13; (1)
295 лет + 312 лет = 607 лет - для дерева диаметром 80 см; (1.1)
235 лет + 445 лет = 680 лет - для дерева диаметром 116 см. (1.2)
По устному сообщению д-ров биол. наук А.Ю. Королюка и Н.Б. Ермакова, время на восстановление благоприятных условий для начала произрастания лиственницы на поверхности новообразованной террасы после освобождения ее от воды в соответствующих широтных условиях составляет приблизительно 300...400 лет. Таким образом, полученные данные позволяют судить, что площадка данной первой надпойменной террасы сформировалась не раньше, чем приблизительно 1000 лет назад (Т1) (рис. 2, А).
Зная высоту первой террасы (Н1) - 1,7 м, мы путем арифметических вычислений (2, 2.1) получили время (Т2), когда сформировалась вторая надпойменная терраса высотой 2 м (Н2) (рис. 2, А), принимая, что скорость реки на данном участке была близка современной (у1)...1,3 м/с.
Н2*Т1/Н1+Т1 = Т2; (2)
2 м*1000 лет/1,7 м+1000 лет = 2176,47 лет « 2175 лет. (2.1)
Аналогично вычисляем время образования третьей (Т3) и четвертой (Т4) эрозионных террас с относительными высотами 14 (Н3) и 15 (Н4) метров (рис. 2 А). Скорость реки (у2) принимаем равной 1,5 м/с, рассчитанной для позднего плейстоцена-голоцена (данные приведены С.В. Парначевым [3]) (рис. 2, А). Рассчитаем скорость эрозионного вреза реки (У2) при скорости течения (у2) 1,5 м/с, если при у1=1,3 м/с, скорость эрозионного вреза У1 составляет 0,0017 м/год (Н1/Т1):
У1* у2Л/1 = У2; (3)
0,0017 м/год*1,5 м/с /1,3 м/с = 0,0019615 м/год. (3.1) Время образования третьей (Т3) и четвертой (Т4) эрозионных террас вычисляем по формуле
Нп/У2+Т(п-1) = Тп; (4)
Т3 = 14 м/0,0019615 м/год+2176 лет = 9313 лет « 9310 лет; (4.1)
Т4 = 15 м/ 0,0019615 м/год+9313 лет = 16960 лет. (4.2)
Таким образом, время начала образования площадки самой высокой эрозионной террасы, сложенной моренными и флювиогля-циальными отложениями, говорит о том, что формирование эрозионного вреза в данном районе началось не позднее 17 тыс. лет назад.
В том же районе, но на другой первой надпойменной террасе высотой 1,3 м (Н5) нами обнаружены еще пни лиственниц. Возраст самого большого дерева по годовым кольцам диаметром 64 см составил 276 лет. Был отобран образец древесины и определена радиоуглеродная дата 230±80 лет (СОАН 6769) (рис. 2). Время поселения дерева на поверхность террасы рассчитываем по формуле (1):
276 лет +230 лет = 506 лет. (1.3)
Прибавив к полученной дате 400 лет (время, необходимое для восстановления условий произрастания лиственницы на поверхности новообразованной террасы), получаем приблизительное время формирования площадки террасы (Т5) - 900 лет (рис. 2, Б).
Выше этой террасы расположен обрывистый склон высотой (Н6) 25 м, одновременно являющийся наиболее полным разрезом четвертичных ледниковых отложений для данного района.
По формуле (3) рассчитываем скорость эрозионного вреза реки на данном участке для позднего плейстоцена-голоцена (У4), учитывая современную скорость течения на данном участке (у3) 1,4 м/с, и современную скорость эрозионного вреза (У3) 0,00144 м/год (Н5/Т5).
У4 = 0,00144 м/ год*1,5 м/с /1,4 м/с = 0,00154 м/год. (3.2)
По формуле (4) рассчитываем время начала эрозионного вреза р. Чуя в моренные отложения (Т6) (рис. 2, Б):
Т6 = 25 м/0,00154 м/год + 900 лет = 17100 лет (4.3)
Посчитав скорость эрозионного вреза реки на данном участке, мы установили, что 17,1 тыс. лет назад началось врезание Чуи в уже сформированные моренные отложения (рис. 2).
Результаты датирования верхних слоев озерных отложений в Чуйской и Курайской впадинах бериллиевым методом [6] показали, что последние катастрофические паводки, связанные с прорывом озер, происходили не позднее 16 тыс. лет назад (15,8±1,8 тыс. лет). Приведенные результаты подсчета скоростей эрозионного вреза долины р. Чуя на участке руч. Куэхтанар показали, что эрозионное врезание реки в моренные отложения началось приблизительно 17 тыс. лет назад. То есть к этому времени Куэхтанарский ледник начал деградировать, и в долине Чуи сформировался свободный сток. Следовательно, в это время не происходило подпруживания вод в Чуйской впадине. Эти результаты согласуются с дан-
ными П.А. Окишева, который считает, что в период 16.18 тыс. лет назад начался эрозионный врез и размыв озерных и ледниковых отложений [2].
На участке устья руч. Куэхтанар обнажаются пески, по которым развиваются перевеянные формы (см. карту на рис. 2). Образование этих песков связывают с существованием небольшого подпрудного озера, не вторгавшегося в пределы Чуйской котловины. Разногласия у различных исследователей вызывает генезис перегородки. По мнению В.В. Бутвиловского [1], подпруживание Чуйской долины произошло в результате гигантского Су-корского оползня-обвала, произошедшего в начале голоцена. Однако, согласно нашим геоморфологическим исследованиям, образование Сукорского обвала произошло позднее и, не смотря на гигантские размеры, он не мог перегораживать долину р. Чуя.
На геоморфологической карте участка руч. Куэхтанар (рис. 2) наглядно видно, что распространение обвала ограничивается левым берегом р. Чуя, в то время как участок распространения песков, в основном, приурочен к правому берегу Чуи, а на левом берегу они занимают небольшие площади. Так как по этим песчаным отложениям развиты эрозионные террасы, то можно прийти к выводу, что данные осадки сформировались до начала эрозионного вреза реки (до 17 тыс. лет). Наличие серии одновозрастных гигантских оползней-обвалов, перекрывающих комплексы эрозионных террас и приуроченных к нижней хронологической границе голоцена, позволяет говорить о более позднем времени образования. Поэтому мы придерживаемся точки зрения П.А. Окишева, который считает, что подпруда образовалась за счет ледника [2]. Однако в таком случае встает вопрос, каков возраст последнего комплекса морен на данном участке? Окишев полагает, что возраст последней морены в районе устья руч. Куэхтанар соответствует максимуму второго мегастадиала, который, по данным автора, завершился 13 тыс. лет назад (время максимума было определено
по конечно-моренному комплексу Чаган-Узуна) [2]. Следовательно, либо на участке Куэхтанар отступание ледника началось раньше (17 тыс. лет), либо ледниковые отложения в данном районе относятся к одному более древнему оледенению. Из перевеянных песков получены две термолюминесцентные даты 13 + 1,5; 14,5 + 1,5 [4], а также серия радиоуглеродных дат от 8,7 трлн лет и моложе [1]. Образование перевеянных песков вполне вероятно продолжалось после формирования эрозионных террас,
1. Бутвиловский В.В. Палеогеография последнего оледенения и голоцена Алтая: Событийно катастрофическая модель / В.В. Бутвиловский. - Томск: ТгУ, 1993. - 253 с.
2. Окишев П.А. Динамика оледенения Алтая в позднем плейстоцене и голоцене / П.А. Окишев. - Томск: ТГУ, 1982. - 209 с.
3. Парначёв С.В. Геология высоких алтайских террас (Яломано-Катунская зона) /С.В. Парначёв. - Томск: ТГУ, 1999. - 137 с.
4. Шейнкман В.С. Возрастная диагностика ледниковых отложений Горного Алтая и их тестирование на разрезах Мёртвого моря / В.С. Шейнкман // Материалы гляциологических иссле-
Коротко об авторах__________________________________
Савельева П.Ю., аспирантка, Новосибирский государственный университет (НГУ) зауе!еуа [email protected]
Научные интересы: геоморфологическое картирование, палеогеоморфология, дистанционное зондирование, четвертичная геология, эволюционная география, региональная геология
Мистрюков А.А., к. геогр. наук, доцент кафедры общей и региональной геологии, Новосибирский государственный университет (НГУ) [email protected]
Научные интересы: геоморфологическое картирование, палеогеоморфология, дистанционное зондирование, четвертичная геология, эволюционная география
и даты, полученные нами и другими исследователями, не противоречат друг другу. По результатам термолюминесцентного датирования лессовидных отложений [5], период 24.15 трлн лет соответствует сухому, холодному этапу, способствовавшему накоплению суб-аэральных отложений.
Работа выполнена при финансовой поддержке Интеграционных проектов СО РАН: междисциплинарного № 56 и комплексного № 6.10.
________________________________Литература
дований. - М.: ИГ РАН. - 2002. - Вып. 93. - С. 4155.
5. Lehmkuhl F. Luminescence chronology of fluvial and Aeolian deposits in the Russian Altai (Southern Siberia) / Lehmkuhl F., Zander A., Frechen M. - // Quaternary Geochronology. - 2007. - Issues 1-
4, V.2. - P. 195-201.
6. Reuther A.U. Constraining the timing of the most recent cataclysmic flood event from ice-dammed lakes in the Russian Altai Mountains , Siberia, using cosmogenic in situ 10Be / Reuther A.U., Herget J, Ivy-Ochs S., Borodavko P., Kubik P.W., Heine K. // Geology. - 2006 - V. 34. - № 11 - P. 913-916.
__________________________________Briefly about authors
Savelyeva P., graduate, Novosibirsk State University (NSU)
Scientific interests: geomorphological mapping, paleogeo-morphology, remote probing, Quaternary geology, evolutionary geography, areal geology
MistryukovA, Ph.D. (Geography), Assistant Professor of General and Areal Geology Department, Novosibirsk State University (NSU)
Scientific interests: geomorphological mapping, paleogeo-morphology, remote probing, Quaternary geology, evolutionary geography, areal geology
