CC BY
58
УДК 929(092);551.4;902.43:551.4
Вестник СПбГУ. Сер. 7. 2014. Вып. 2
Д. В. Лопатин, И. А. Сытина, Д. А. Нефёдов
ПЕТЕРБУРГСКАЯ ШКОЛА ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ К. К. МАРКОВА И ЕЁ СОВРЕМЕННОЕ РАЗВИТИЕ*
Санкт-Петербургский государственный университет, Российская Федерация, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9
В статье определяется место С.-Петербургской школы в развитии теории и практики геоморфологического картографирования. Она возникла как результат применения сформулированной К. К. Марковым геоморфологической триады картографирования рельефа: морфографии (морфологии), генезиса и геологического возраста форм земной поверхности. Эти положения были успешно реализованы З. А. Сваричевской на практике. В результате широкого внедрения в геологическую практику этих достижений В. В. Ермоловым был использован принцип генетически однородных поверхностей, геометрическое сочетание которых создаёт всё разнообразие форм земной поверхности. Дальнейшая разработка методики геометрического сочетания элементов земной поверхности привела А. Н. Ласточкина к созданию системы морфологической классификации, производимой на строгой математической основе. Построенная геоморфологическая карта на системно-морфологической основе может быть использована как подложка морфогенети-ческой синтетической геоморфологической карты с трёхслойной информационной основой. Она должна быть также системообразующей основой для любой карты ландшафтно-экологического содержания, так как морфология поверхности рельефа является основанием для массо-энергопе-реноса: тепла, влаги, распределения биогеохимических процессов и перераспределения рыхлого вещества кор выветривания материнских пород, движения эффузивных масс коро-мантийных эксплозий. Морфологическая карта также должна быть основой для карт четвертичной геологии, новейшей тектоники, гидрогеологии и др. Всё это убеждает нас в правильности выбранного направления развития науки, анализа рельефа земной поверхности и фиксации результатов на синтетических, аналитических и вторичных геоморфологических моделях. Библиогр. 13 назв.
Ключевые слова: геоморфология, земная поверхность, морфология, генезис, геологический возраст, картографирование, системно-морфологический принцип.
SAINT-PETERSBURG GEOMORPHOLOGICAL MAPPING K. K. MARKOV SCHOOL AND MODERN DEVELOPMENT
D. V. Lopatin, I. A. Sytina, D. A. Nefedov
St. Petersburg State University, 7/9, Universitetskaya nab., St. Petersburg, 199034, Russian Federation
This article defines the role in the development of theory and practice of geomorphological mapping played by the St. Petersburg school. K. K. Markov formulated the geomorphological relief mapping triad: morphography (morphology), the genesis and geological age of landforms, which has been successfully implemented by Z. A. Svarichevskaya. As a result of widespread introduction of these achievments into geological practice V. V. Yermolov devised the principle of genetically homogeneous surfaces, geometric combination of which creates the complete variety of landforms. Further development of the technique of combining the geometric elements of the earth's surface caused A. N. Lastochkin to create a system of morphological classification, produced on a strict mathematical basis. The geomorphological map built on the system-morphological base can be used as a substrate morphogenetic synthetic geomorphological map with three-layer information base. It also should be the system basis for any landscape ecological maps, because the morphology of surface topography is the basis for mass—energy transfer: heat, moisture, and the distribution of biogeochemical processes and redistribution of loose material, source rock crust weathering, volcanic mass movements, coronary mantle explosions. It also should be the basis for maps of Quaternary geology, neotectonics, hydrogeology, etc. All this convinces us of the correctness of the chosen direction of development of science, landform analysis, and recording the results on synthetic, analytical and secondary geomorphological models. Refs 13.
Keywords: geomorphology, land surface, morphology, genesis, geological age, mapping, system-morphological principle.
Геоморфологическая карта отображает размещение форм, слагающих их элементарных поверхностей, структурных линий и точек соединений граней рельефа, отвечающих за их образование агентов, факторов и процессов на определённом временном этапе. В отличие от континуального принципа отображения рельефа на топографических картах, для построения геоморфологической карты необходимо произвести дискретизацию рельефа на элементарные геометрические однородные поверхности и разделяющие их линии в вертикальном и латеральном ряду, после чего проводить смысловое качественное генетическое и геологическое их наполнение. Морфогенети-ческий принцип картографирования рельефа на системно-морфологической основе позволяет использовать геоморфологические карты в качестве основы для составления других геолого-географических и геоэкологических карт в единой легенде, независимо от характеристик местностей, суши, подлёдной поверхности или морского дна.
По принципу построения все общегеоморфологические карты подразделяются на синтетические, когда морфология, генезис и возраст рельефа представлены в виде соединения в одном пространстве всех трёх информационных слоёв, аналитические, когда один или все три элемента картографируются в виде морфологического каркаса из однородных геометрически правильно выделенных поверхностей — элементарных частей целого. Составляют также специальные, или поаспект-ные, карты. К ним относятся вторичные модели отображения рельефа (морфоме-трические, морфотектонические и др.).
К. К. Марков является пионером геоморфологической картографии. Его научное мировоззрение формировалось в стенах Географического института и географического факультета государственного университета г. Ленинграда под влиянием его выдающихся учителей и предшественников А. Е. Ферсмана, Л. С. Берга, П. В. Виттин-бурга, Я. С. Эдельштейна, В. Н. Сукачёва, М. М. Тетяева, И. Д. Лукашевича, И. Н. Глад-цина и др. Оно оттачивалось в полемическом споре с другими учёными, в частности, с В. Пенком, Л. Б. Личковым и А. А. Григорьевым. Будучи доцентом (и далее профессором в 26 лет) кафедры геоморфологии и старшим научным сотрудником Института геоморфологии, уже в 1929 г. в журнале «Геологический вестник» он предложил и теоретически обосновал все те три элемента структуры геоморфологической карты, которые и в настоящее время не претерпели изменений: морфография (морфология), способ образования (генезис) и геологический возраст. До этого времени мировая геоморфологическая картография была ограничена лишь освоением общего орографического отображения рельефа [1].
Наиболее ярким последователем школы К. К. Маркова явилась З. А. Сваричев-ская. Ею уже в 1937 г. была построена первая в мире синтетическая трёхслойная типологическая геоморфологическая карта [2]. Она успешно развивала эти теоретические посылы, предложив представление морфогенетики через новейшую тектоническую составляющую рельефа. Градации рельефа по высотным характеристикам рассчитывались по гипсографическому закону распределения высот и глубин на Земле: а) холмистые предгорья и прилавки, столовые цокольные равнины и плоскогорья — 0-900 м, б) холмогорья и мелкосопочные нагорья — 0-900 м, в) низкие горы и мелкогорья — 900-2000 м, г) среднегорья и цокольные равнины — 2000-3000 м, д) высокогорья и цокольные равнины — 3000-5000 м, е) высочайшие горы и цокольные равнины — >5000 м. Как и у К. К. Маркова немасштабные отдельные формы рельефа предполагалось показывать в виде «слоя» значков [1, 2].
Во второй половине 1930-х гг. К. К. Марков переезжает в Москву и на принципах, сформулированных им в ЛГУ, создаёт лабораторию, а в дальнейшем и кафедру, геоморфологического картографирования в МГУ, собирает и выращивает золотую плеяду русских геоморфологов-картографов-аналитиков: Д. В. Борисевича, А. И. Спиридонова и многих других. В то же время, семена посеянные им в Ленинградском университете, дали замечательные всходы. Неукротимый энтузиазм З. А. Сваричев-ской способствует расширению зоны своего влияния [3]. Геоморфологическая картография укрепляет свои позиции не только в ЛГУ. Из выпускников кафедры геоморфологии создаются тематические группы во всех крупных научных и производственных геологических организациях: ВСЕГЕИ, ВНИГРИ Министерства геологии, НИИГА ГУСМП, в многочисленных геологических управлениях и даже при крупных экспедициях. Это время означилось острой полемикой в развитии теоретических идей этой области на основе широкой практики геоморфологической съёмки. В результате практического использования геоморфологических карт для геологических целей обнаруживается, что передача морфологии (геометрии) рельефа через изогипсы топографической карты и отдельные формы рельефа, в виде наложенного «слоя», оказывается малоэффективной.
В процессе развития методологии геоморфологии в последующие годы выяснилось также, что топография и геоморфология — оба раздела общей картографии — должны отображать морфологию рельефа с диаметрально противоположных позиций. В задачи топографии входит отображение рельефа через континуальную непрерывность, изогипсами. Морфологическое картографирование преследует цель дискретизации континуальной поверхности отображения рельефа через геометрию элементарных однородных поверхностей и разделяющих их линий. Это обстоятельство заставило исследователей вести поиск в этом направлении. И в 1958 г. В. В. Ермолов, опираясь на разработки Ю. К. Ефремова, П. В. Виттинбурга, А. И. Спиридонова и др., предложил сложить геометрическую мозаику всех неровностей рельефа из генетически однородных поверхностей [4]. Этот приём совмещения морфологии и генезиса в одном слое намного упростил структуру общей геоморфологической карты, повысил её информативность и указал направление вектора развития в системном математическом (геометрическом) направлении в создании региональных и локальных геоморфологических карт. Преобразование трёхслойной модели рельефа в двухслойную заметно улучшило точность изображения, читаемость геоморфологических карт основными потребителями её информации — геологами. Это позволило расширить возможности использования геоморфологической карты в прикладных задачах наук о Земле. Сущность такого подхода к картографированию рельефа заключалась в выделении генетически однородных поверхностей и геометрически правильной рисовке границ между ними, подчёркивающих дискретные морфологические единицы — формы рельефа, из сочетания которых и состоит рельеф земной поверхности. Ярким примером воплощения такого подхода явилась геоморфологическая карта Советской Арктики в масштабе 1:2 500 000, составленная под научным руководством С. В. Эп-штейна в исполнении С. А. Стрелкова [5]. При разработке методики были использованы все принципиально важные достижения З. А. Сваричевской и А. И. Спиридонова. Сущность картографирования заключалась в выделении генетически однородных поверхностей со стремлением геометрически точно их разделить. Но математически выверенной методики их морфологической сочетаемости разработано не было.
В конце 1950-х годов геоморфологическая карта была включена в комплекты съёмочных листов ГГК-1000/200. ВСЕГЕИ взялся за внедрение геоморфологических знаний в геологическую практику. За основу были взяты принцип и технология В. В. Ермолова — С. В. Эпштейна. За дело составления унифицированных легенд геоморфологических карт и съёмочные работы взялись многочисленные выпускники кафедры геоморфологии ЛГУ: Г. С. Ганешин, С. В. Эпштейн, Ю. Ф. Чемеков, С. А. Стрелков, Ю. П. Селиверстов, В. В. Соловьёв, Б. А. Борисов, М. А. Спиридонов, В. Д. Торноградский, Д. Б. Малаховский, Т. В. Николаева и мн. др., впоследствии ставшие выдающимися исследователями кайнозойской истории Земли второй половины XX в. и геоморфологического картографирования рельефа. Сотрудниками отдела четвертичной геологии и геоморфологии ВСЕГЕИ в течение многих лет осуществлялись попытки построения унифицированной легенды, обеспечивавшей геоморфологической картой геолого-съёмочные листы разного масштаба. К сожалению, эта работа не была доведена до положительного результата из-за непримиримых разногласий в принципах старых и новых идей в картографировании рельефа. Косность в восприятии нового системно-морфологического и традиционного, не отвечающего всё возрастающим запросам практики, затормозила выработку единых правил построения геоморфологических карт для геологической практики на долгие годы. В результате научно-технологического застоя министерство природных ресурсов исключило из комплекта листов ГГК-200/1000/3 геоморфологическую карту, в целях экономии средств. Геоморфологические знания фактически были выведены из сферы влияния геологической службы. Кафедры геоморфологии потеряли рынок сбыта молодых специалистов и, как следствие, в большинстве университетов страны они были ликвидированы.
Это произошло не только от недомыслия чиновников, но из-за объективно возникших трудностей в точности и однозначности изображения морфологии рельефа наземных, подлёдных и подводных поверхностей и отсутствия однозначно используемой морфологической систематики. Разрядка горизонталей топографической основы в 20, 40 и более метров и ГРИД-оф подлёдной поверхностей не годилась для дискретизации земной поверхности на элементарные. В 1987 г. в трудах СЕВМОРГЕО Министерства геологии такая универсальная систематика была предложена А. Н. Ласточкиным как основа для поисков ЖМК на дне мирового океана. Она была признана НТС «Севморгео» в качестве системной основы общей геоморфологии [6]. Понимая всю важность использования геоморфологических знаний для геологической практики, в 2001 г. по заказу «Минприроды» А. Г. Зинченко и А. Н. Ласточкин воплотили эту систематику в виде инструкции по составлению геоморфологической карты для серии листов ГГК-1000/3 [7], и в 2010 г. она была внедрена на НТС ВСЕГЕИ в геологическую практику. В настоящее время по этой методике большим коллективом исследователей и организаций составлены атлас подлёдно-подв одной поверхности рельефа Антарктиды [8], аналитическая морфологическая основа геоморфологической карты Северного Ледовитого океана и прилегающей арктической суши, а также геоморфологические карты серии листов ГГК-1000/3 и множество частных работ в прикладной сфере [9].
В чём же её достоинства по сравнению со всеми предыдущими систематиками? Во-первых, она строится на строгой математической основе понимания рельефа как геометрической поверхности с трёхмерными координатами неровностей.
Во-вторых, она предусматривает конечное количество геометрических поверхностей, структурных линий и точек, описывающих все виды неровностей поверхности рельефа (95), независимо от ландшафтной и структурно-геологической принадлежности к наземному, подводному или подледному рельефу. В-третьих, дискретизация континуальной топографической поверхности, описывающей горизонтальную и вертикальную кривизну, рассчитывается путём однозначных и точных геометрических построений структурных линий, разделяющих земную поверхность на элементарные поверхности, точки их схождения и расхождения. В-четвёртых, построенная системно-морфологическая основа геоморфологической карты может использоваться и в структурно-минерагенических целях. В этой задаче морфологическая модель рельефа может быть подвергнута структурному анализу и построению на этой основе карт структурно-координатной сети (СКС). Последняя представляет собой вторичную модель морфологической основы геоморфологической карты и предназначается для построения карт дизъюнктивной и пликативной тектоники. СКС включает три взаимно-перпендикулярных направления: килевые (базисные), гребневые (вершинные) и дополнительные линии (поперечные и вертикальные). Структурные линии образуют рисунки, отображающие морфотектонические формы. Все они являются несомненными признаками (индикаторами) новейших тектонических образований; определённые из них могут рассматриваться как признаки рудокоцентрирующих структурных форм земной коры [10].
Построенная геоморфологическая карта на системно-морфологической основе может быть использована как подложка морфогенетической синтетической геоморфологической карты с трёхслойной информационной основой. Она должна быть также системообразующей основой для любой карты ландшафтно-экологического содержания, так как морфология поверхности рельефа является основанием для массо-энергопереноса: тепла, влаги, распределения биогеохимических процессов и перераспределения рыхлого вещества кор выветривания материнских пород, движения эффузивных масс коро-мантийных эксплозий, мутьевых потоков и др. Она также должна быть основой для карт четвертичной геологии, новейшей тектоники, гидрогеологии и др. Всё это убеждает нас в правильности выбранного направления развития науки, анализа рельефа земной поверхности и фиксации результатов на синтетических, аналитических и вторичных геоморфологических моделях, которые могут быть использованы в широком спектре задач: от инженерно-геологических, неотектонических и прогнозно-минерагенических до ландшафтно-экологических, экономико-географических и планировочных.
В настоящее время актуально использование геоморфологической карты, созданной на этих принципах, для решения задач в рамках понятийной базы расширенной геоморфологии [8, 11], рассматриваемой как новое представление о геоморфологии, вменяющее в обязанность науки не только изучение привычной для нас триады свойств земной поверхности, но и других поверхностей представленных в изолинейном виде: геофизических, электронно-оптических, подводных и подлёдных с единых методических позиций. При комплексном и совместном сопоставлений этих поверхностей необходимо проводить сопоставительный анализ с позиций теории многомерной (многослойной) симметрии.
Такие материалы, несомненно, обогатят поисковое дело, помогут решению задач изучения новейшей тектоники и ряда задач инженерной и глубинной геологии.
Тем более, что такие подходы мы употребляли при построении карт и схем морфо-тектоники, глубинного строения и других материалов [12, 13] много раньше, чем были сформулированы и практически обоснованы А. Н. Ласточкиным [8] основополагающие принципы расширенной геоморфологии. Такой путь развития геоморфологии и её материальной основы — геоморфологической картографии отвечает инновационным ожиданиям в будущем.
Литература
1. Марков К. К. О геоморфологической карте // Геологический вестник. 1929. Т. 7, вып. 1-3. С. 34-41.
2. Сваричевская З. А. Легенда для геоморфологической карты крупного масштаба // Тр. ГЕНИИ. Изд. ЛГУ 1937. 21 с.
3. Сваричевская З. А. Методы геоморфологического анализа и картирования // Тр. ИНАН СССР. Вып. 39. Географгиз, 1948. 25 с.
4. Ермолов В. В. Вопросы составления геоморфологических карт при среднемасштабной комплексной геоморфологической съёмке Северных регионов // Тр. НИИГА Ингео и охр. недр. Т. 83. Л., 1958. 32 с.
5. Стрелков С. А., Загорская Н. Г., Мартынов В. Т. Геоморфологическая карта Советской Арктики / под ред. С. В. Эпштейна. М.: Гостехнаучиздат, 1961. 10 с.
6. Ласточкин А. Н. Морфодинамический анализ. Л., 1987. 256 с.
7. Методика геоморфологического картографирования шельфа и континентального склона Российской Федерации (применительно к задачам Госгеолкарты — 1000) / ЗАО «Геоинформмарк». М., 2001. 38 с.
8. Антарктика. Геоморфологический атлас / под ред. А. Н. Ласточкина. СПб.: Изд. «Карта», 2011. 255 с.
9. Прикладная геоморфология на основе общей теории геосистем. СПб.: СПбГУ 2008. 391 с.
10. Ласточкин А. Н., Егоров И. В., Кузнецов Т. В. Исследование строения подводной поверхности и дизъюнктивной морфодинамики осевой зоны Срединно-Атлантического хребта // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 7. 2012. Вып. 1. С. 50-63.
11. Ласточкин А. Н. Новый вид расширенной симметрии в строении и развитии полярных стран. // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 7. 2019. Вып. 3. С. 59-70.
12. Пронин В. П., Лопатин Д. В. Корреляция геофизических полей. М.: Наука, 1991. 254 с.
13. Лопатин Д. В. Линеаментная тектоника и месторождения-гиганты // Исслед. Земли из космоса. 2002. № 2. С. 77-90.
Статья поступила в редакцию 27 января 2014 г.
Контактная информация
Лопатин Дмитрий Валентинович — доцент; [email protected] Сытина Ирина Александровна — преподаватель; [email protected] Нефедов Дмитрий Александрович —старший лаборант; [email protected]
Lopatin D. V. — Associate Professor; [email protected]
Sytina I. A. — Lecturer; [email protected]
Nefedov D. A. — Researcher assistant; [email protected]
