CC BY
27Рельеф и четвертичные образования Арктики, Субарктики и Северо-Запада России. Выпуск 8. 2021 doi:10.24412/2687-1092-2021-8-252-257
ТЕРМОЦИРКИ ЯКУТИИ
1Тумской В.Е., 1Торговкин Н.В., 2Романис Т.В.
1 Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН, Якутск, Россия, vtumskoy@gmail.com; nick1805torg@gmail.com 2 Институт почвоведения им. В.В. Докучаева РАН, Москва, Россия, romanis.tatyana@yandex.ru
Термоцирки широко распространены в криолитозоне. Они образуются в результате развития комплекса деструктивных криогенных процессов (термоденудации) на склонах, сложенных льдистыми породами. В настоящей работе приводятся некоторые полевые наблюдения о морфологии, строении и динамике термоцирков на территории Якутии. Рассмотрены основные характеристики термоцирков на берегах рек Вилюй и Алдан, особенности формирования Батагайского термоэрозионного оврага. Впервые приведены сведения об уникальном термоцирке в долине р. Сунтар (бассейн р. Индигирки), образованном в 2014 г. по изначально мерзлым моренным отложениям.
Ключевые слова: термоцирк, термокар, термоденудация, Вилюй, Алдан, Индигирка
Одними из характерных форм рельефа в криолитозоне, приуроченными обычно к бровкам берегов морей, рек или озер, являются термоцирки. Определение этого понятия приводится далеко не во всех словарях по геокриологии и физической географии. Как синоним понятия «термоцирк» часто используется понятие «термокар», которое определяется как амфитеатровидное (циркообразное) углубление в склоне, речных или береговых уступах, сложенных рыхлыми льдистыми многолетнемерзлыми породами при их вытаивании [Гляциологический словарь, 1984; Геологический словарь, 2010]. Основными процессами, которые ведут к образованию термокаров, считаются термокарст, термоэрозия и термоабразия, развивающиеся по залежеобразующим льдам (Гляциологический словарь, 1984). Совокупность этих процессов, вместе с некоторыми другими (нивацией, криогенными склоновыми процессами, термосуффозией и выветриванием) рассматривается как термоденудация. Таким образом, термоцирки (термокары) являются результатом одновременного или последовательного развития нескольких геологических процессов вблизи бровки склонов, сложенных мерзлыми льдистыми породами, приводящих к появлению специфических форм рельефа. В гляциологии различие между цирком и каром часто (хотя и не всегда) усматривается в существовании у каров устьевых ригелей, которых нет у цирков, что связывается обычно с большей древностью цирков и выработанностью их днища. Именно поэтому в геокриологии обычно используется понятие «термоцирк» - структуры, морфологически сходные с устьевыми ригелями, не возникают в процессе развития термоденудации, и термоцирки обычно имеют в целом полого наклонное вниз по склону днище.
Термоцирки широко развиты в криолитозоне и развиваются как в Западной Сибири по пластовым льдам и высокольдистым морским отложениям, так и в Восточной Сибири по повторно-жильным льдам. В целом термоцирки имеют серповидную форму задней стенки и ширину, часто сопоставимую или превышающую длину. В зависимости от состава и льдистости отложений, типа подземных льдов, возраста термоцирка, уклонов, доминирующих процессов термоденудации и других факторов термоцирки могут сильно отличаться друг от друга по размерам, характеру микрорельефа днища и представлять собой несколько слившихся термоцирков или их фрагментов, развившихся из одного центра.
В 2021 г. авторам довелось посетить несколько термоцирков, в пределах которых производились исследования мерзлых толщ. Некоторые их особенности и общие черты рассмотрены в данной работе.
В пределах Центрально-якутской низменности и Приленского плато основные крупные реки, такие как Лена, Вилюй, Алдан и др., имеют долины, врезанные в дочетвертичные
малольдистые породы. Последние могут быть скальными породами, но на значительных по протяженности участках они представлены песками и гравийно-галечными отложениями. Четвертичные отложения раннего-среднего неоплейстоцена также часто имеют песчано-гравийный состав. Перекрываются они высокольдистыми отложениями ледового комплекса (ЛК) относительно небольшой мощности (10-20 м), содержащими как повторно-жильные льды, так и текстурные льды. В результате в долинах Вилюя и Алдана на вогнутых берегах высотой от 40 до 100 и более метров, в пределах которых реки вскрывают толщи отложений с сильно отличающейся льдистостью, нередко образуются серии термоцирков, маркирующие области распространения отложений ЛК (Рис. 1).
Рис. 1. Термоцирки на берегах р. Вилюй, обнажение Тыалычыма (а), и Алдан, обнажение Мамонтовая Гора (б) Бровки подняты желтым цветом. Фрагменты снимков ESRI satellite.
Поверхностью, формирующей днище термоцирков, в обоих случаях являются малольдистые подстилающие песчаные отложения, однако, несмотря на генеральное сходство геологического строения берегов Вилюя и Алдана, развитие термоцирков отличается. Термоцирки на Вилюе имеют длину от бровки до задней стенки 50-60 м, тогда как крупнейший термоцирк на р. Алдан достигает 250 м в длину. Сток талой воды в цирках на Вилюе приводит к образованию коротких крутых термоэрозионных оврагов, верховья которых быстро «догоняют» задние стенки термоцирков, тогда как на Алдане скорость отступания стенок пока превышает скорость термоэрозии. Причина этого, возможно, заключается в том, что высота берегового уступа на Вилюе существенно меньше, чем на Алдане (40 м против 75-80 м), что при примерно одинаковом количестве талой воды позволяет термоэрозии на Вилюе развиваться интенсивнее. Кроме того, в основании ЛК на Алдане залегает горизонт суглинистых озерных отложений, по которым вынос оттаявшего материала осуществляется быстрее, чем по кровле песков.
Другой замечательный широко известный термоцирк располагается на левом борту долины р. Батагайки вблизи пос. Батагай, бассейн р. Яны (рис. 3). В настоящее время он имеет ширину около 850 м, длину основной части почти 1 км и высоту задней стенки около 80 м. Термоцирк развивается по отложениям ЛК, однако в разрезе вскрытых отложений присутствует минимум 2 горизонта ЛК супесчаного состава, разделенных относительно менее льдистыми супесчано-суглинистыми отложениями.
Рис. 2. Термоцирки на берегах реки Вилюй (а) и реки Алдан (б). Фото авторов.
Его характерными особенностями являются ярко выраженный эрозионный рельеф днища с основной дреной и ее многочисленными притоками, отсутствие байджарахов даже непосредственно вблизи стен с ЛК, практически вертикальные активные стенки (Рис. 4), параболическая форма, обусловленная развитием на склоне долины. В отличие от описанных выше термоцирков на берегах Вилюя и Алдана, здесь нет берегового уступа и речной абразии в основании термоцирка, поэтому Батагайский термоцирк развивается преимущественно по законам термоэрозионного процесса. Примечательно, что в 1.2 км
Рис. 4. Вертикальная задняя стенка Батагайского термоэрозионного оврага. Фото авторов.
выше оврага по линии его оси расположена привершинная часть г. Хатынгнах, на которой расположен действующий карьер стройматериалов. Здесь практически с поверхности открытым способом добывают мелкий щебень глинистых сланцев и песчаников. Можно утверждать, что довольно скоро Батагайский овраг начнет выклиниваться, приближаясь своей вершиной к г. Хатынгнах а значит его развитие будет далее происходить больше в стороны, чем попятно.
Удивительный, но ранее практически не описанный термоцирк был в 2021 г. обнаружен на правом борту долины р. Сунтар вблизи устья р. Сахарыня (Рис. 5). На расстоянии около 800 м от реки Сунтар в уступе основной изначально мерзлой морены высотой около 50 м в настоящее время существует термоцирк шириной и длиной около 100 м. Анализ дистанционных данных показал, что термоцирк появился в летний период 2014 г (Рис. 5). Видимых причин для его возникновения в рельефе не заметно. В настоящее время на поверхности термоцирка хорошо видны 5 ступеней с относительной высотой около 3 -5 м каждая (Рис. 6а), которые, по-видимому, отражают стадийность образования термоцирка.
Рис. 5. Термоцирк в долине р. Сунтар (а - в 2013 г., б - в 2020 г.). В верхних частях снимков видна старая Колымская дорога, севернее нее, за границей снимка, расположено русло реки. Масштабная
линейка сверху слева - 200 м.
Строение и состав отложений можно видеть только в задней стенке термоцирка, которая имеет высоту 4-5 м. Моренный материал, по которому развивается термоцирк, представлен классическими валунными суглинками. Размер хорошо и среднеокатанных валунов достигает 1 м и более, много крупной гальки и более мелкого обломочного материала, общее содержание которого оценивается в 30-40%. Заполнителем служит мерзлый серый суглинок, по криогенному строению которого выделяется два горизонта в видимой части разреза - нижний и верхний (Рис. 6б).
Рис. 6. Термоцирк на р. Сунтар 14 сентября 2021 г. (а). Строение задней стенки термоцирка (б).
В нижнем горизонте в суглинках развиты ломаные неполно-сетчатые криогенные текстуры, толщина шлиров не превышает 2 мм, а вокруг обломков местами присутствуют корковые текстуры. Суммарная льдистость при этом достигает 30-40%. В верхнем горизонте льдистость уменьшается до 15-20%, криогенные текстуры меняются на линзовидные (не более 1 мм толщиной) и неполно-корковые. Обломочный материал упакован более плотно, его содержание достигает 50 и более процентов. При этом от кровли верхнего горизонта вниз пробивают ледяные жилы шириной до 2-3 м, расположенные на расстоянии 25-30 м друг от друга, представленные вертикально-полосчатым грязным льдом темно-серого цвета. Все эти особенности строения позволяют утверждать, что изначально мерзлая морена (нижний горизонт) частично протаивала сверху (предположительно в МИС 5, верхний горизонт), после чего вторично промерзла и была разбита повторно-жильными льдами. Протаивание в голоцене привело к образованию покровного слоя мощностью около 1-1.5 м, сложенного в основном гравийно-галечным материалом, тогда как суглинистый заполнитель был, по-видимому, в основном вымыт. Можно предполагать, что формирование термоцирка было инициировано в относительно теплый год в результате быстрой солифлюкции; кроме того, предположительно в теле морены мог сохраняться захороненный ледниковый лед. Ступенчатое строение днища термоцирка предполагает сезонную активизацию процессов криогенного оползания и/или солифлюкции.
Приведенные выше примеры морфологии, размеров, геологической приуроченности и факторов развития термоцирков на территории Якутии свидетельствуют о том, что их развитие возможно в совершенно различных условиях: на бровках речных долин и на склонах, заросших лесом, на высокольдистых отложениях ледового комплекса и даже на моренных обломочных образованиях. При этом морфология стенок и днищ термоцирков может меняться во времени и определяется не только строением и составом отложений, но и соотношением интенсивности протекания основных термоденудационных процессов - термокарста, термоэрозии и термоабразии, зависящих как от метеорологических условий, так и от локальных особенностей рельефа, строения и состава отложений.
Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (грант 21-17-00054).
ЛИТЕРАТУРА
Геологический словарь. В трех томах. Издание третье, перераб. и доп. / Гл. ред. О.В. Петров. Т. 3. Р-Я. - СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2012. - 440 с.
Гляциологический словарь. Под ред. чл.-корр. АН СССР В.М. Котлякова. - Ленинград: Гидрометеоиздат, 1984. - 527 с.
YAKUTIAN TERMOCARS
1Tumskoy V.E., 1Torgovkin N.V., 2Romanis T.V.
1 Melnikov Permafrost Institute SB RAS, Yakutsk, Russia; vtumskoy@gmail.com;
nick1805torg@gmail.com V.V. Dokuchaev Soil Science Institute RAS, Moscow, Russia, romanis.tatyana@yandex.ru
Thermcars are widespread in the permafrost zone. They are formed as a result of the development of a complex of destructive cryogenic processes (thermodenudation) on slopes composed of ice rich deposits. This work presents some field observations on the morphology, structure and dynamics of thermocars in Yakutia. The main characteristics of thermocars on the banks of the Vilyui and Aldan rivers, the peculiarities of the formation of the Batagai thermo-erosion ravine are considered. For the first time, information is given about a unique thermocar in the valley of the Suntar River (Indigirka river basin), formed in 2014 from initially frozen moraine deposits.
Keywords: thermocar, thermodenudation, Vilyui, Aldan, Indigirka
