Введение к работе
Неизбежность появления новых теорий заключается в осознании недостаточности имеющихся. Попытки объяснения непонятного в природе с позиций старых, хотя и верных, но не все объясняющих теорий не увенчаются успехом даже в том случае, если будут добыты новые данные. Вместе с тем прежние, известные, фактические материалы, рассмотренные через призму новых представлений, могут мгновенно (катастрофически) разрушить пирамиду противоречий, накопившихся в процессе добывания и осмысливания знаний, то есть в процессе восстановления характера и последовательности событий прошлого и их прогноза.
Катастрофические сбросы плейстоценовых приледниковых североамериканских озер Спокан и Миссула (Bretz, 1923; Pardee, 1942; и др.) в течение нескольких десятилетий считались уникальными, характерными только для территории Channeled Scabland Колумбийского базальтового плато и прилегающих к нему районов. Сама территория плато с набором геолого-геоморфологических следов этих сбросов предлагалась в монографиях и учебниках в качестве «особого случая» катастрофических трансформаций лика земли на фоне «нормальной» эволюции земной поверхности.
В начале восьмидесятых годов в Центральной Азии, в первую очередь - в Горном Алтае, в долинах Чуй, Катуни, Чулышмана и Башкауса, были обнаружены первые свидетельства систематических прорывных паводков из гигантских плейстоценовых ледниково-подпрудных водоемов межгср-
ных впадин (Рудой, 1984 и др.; Бутвиловский, 1985 и др.), появились исследования четвертичной гляциогидрологии северо-монгольских впадин (Гросвальд, Рудой, 1986; Гросвальд, 1987; Гросвальд, Рудой, 1995, в печ.) и впадины оз. Иссык-Куль (работы М. Г. Гросвальда и А. В. Стеклен-кова). Расчетные и аналитические материалы показали возможность крупных позднеплейстоценовых гляциальных паводков в Забайкалье и в Прибайкалье (Рудой, 1987 и др.; Grosswald, Kuhle, 1995, а также по работам Д. Б. Базарова, С. С. Осадчего, А. А. Кульчицкого, И. Н. Резанова и др.).
Ко времени появления большинства перечисленных работ горы Южной Сибири были уже основательно изучены, охвачены крупномасштабной геологической съемкой и описаны. Отложениям и рельефу, созданным катастрофическими водными потоками, давались всевозможные, в том числе и взаимоисключающие, объяснения. Отсутствие всеобщей концепции развития природной среды привело к тому, что каждое более или менее правдоподобное объяснение отдельному (из обсуждаемых) геологическому образованию в конкретной долине оказывалось малопригодным для такой же формы в соседней долине и вовсе неприемлемым на водоразделе. В целом это обусловило мозаичность палеогляциологи-ческих версий для смежных территорий у одних и тех же исследователей и полную невозможность корреляции событий (или хотя бы получения общего представления о ходе эволюции природы в позднем плейстоцене и голоцене) по работам различных исследователей. Что же касается единогласия относительно количества и размеров оледенений, то думается, что палеогляциология гор Южной Сибири может закончить двадцатый век с теми же результатами, с которыми она его и начала. Ситуация для равнинных районов Евразии аналогична, хотя масштабы разногласий безусловно значительнее.
Вместе с тем, открытие в горах Алтая систематических гляциальных суперпаводков, расходы которых поражают воображение и на два-три порядка превышают расходы самых крупных известных современных селей, разрушило более чем 60-летние представления об уникальности катастрофических прорывов ставшего уже хрестоматийным озера Миссу-ла. Это, в свою очередь, побудило автора взглянуть с новых, палеогля-циогидрологических, позиций на недавнюю историю природы и других горных и равнинных древнеледниковых территорий и обусловило актуальность изучения гляциальных катастрофических суперпаводков как мощного геологического фактора, роль которого в создании современных ландшафтов ранее практически не учитывалась.
Таким образом, целью диссертации является исследование четвертичной гляциогидрологии гор Центральной Азии и примыкающих к ним с севера равнинных территорий на примере Алтае-Саянской горной области. Достижение этой цели в процессе работы осуществлялось путем параллельного решения нескольких задач: 1) выявление следов и изучение географии, размеров и режима питания ледниково-под-прудных озер межгорных впадин Южной Сибири; 2) разработка диаг-
поетики и выявление геолого-геоморфологических следов катастрофических гляциальных суперпаводков; 3) поиск и исследование закономерностей в распространении реконструированных ледниково-подпрудных озер, катастрофических потоков и оледенений в ключевых участках и разработка общей концепции, увязывающей собранные в опорном регионе фактические данные; 4) проверка концепции палеогляциологически-ми и гидравлическими расчетами. Индуктивная экспертиза концепции в других регионах по авторским и литературным материалам; 5) рассмотрение строения поверхности и истории опорного региона с позиций новой концепции. Экстраполяция результатов и построение теории, в основе которой находятся причинно-следственные связи между колебаниями климата, динамикой ледников, трансгрессиями озер и их прорывами; 6) дедуктивная проверка теории дилювиального морфолитогенеза в других регионах (выводы).
В работе суммируются материалы, собранные лично автором во время экспедиций в Горном Алтае и в Западной Туве (1975-1995) и аэровизуальных работ в Саянах (1976). Геологические следы прорывов современных ледниково-подпрудных озер изучались во время полевых наблюдений в Заилийском Алатау (1976) и экспедиционных работ в составе Памирской гляциологической экспедиции Института географии АН СССР в Горном Бадахшане (1983), а также в речных долинах Австрийских Альп в Северном Тироле (1994). Большое влияние на научное мировоззрение автора оказали исследования особенностей современного и древнего оледенения в Восточной и Центральной Антарктиде (1977-78 и 1981-82), на Памире (1983), в Австрийских и Швейцарских Альпах, а также в бассейнах среднего течения р. Рейн, в Швабском Альбе и в низовьях долины р. Инн (1994, 1995). Последние районы были исключительно интересными, в частности, и потому, что в большой степени на этих территориях разрабатывались классические альпийские схемы подразделения плейстоцена Центральной Европы. Дополнительные, но очень важные материалы для размышлений и обобщений дали полевые экскурсии в Забайкалье (1986), а также геолого-съемочные и разведочные работы на территориях Тунгусского траппового плато (1972) и Восточной Чукотки (1973).
Главным объектом полевых исследований является Горный Алтай, в котором автор проработал более 20 лет и провел около 30 летних экспедиционных и зимних стационарных сезонов. Горный Алтай, как типичный представитель горных систем Центральной Азии, состоит из обширных межгорных впадин, занимавшихся в плейстоцене приледниковыми озерами (Рудой, 1987), и высоких горных хребтов, которые несут самое мощное в Сибире современное оледенение.
Алтай, благодаря своему географическому положению, охватывает широкий спектр ландшафтно-климатических зон - от высокогорных тундр
и нивально-гляциального пояса до горной тайги и лесостепных ландшафтов. Благодаря особенностям строения, относительно хорошей доступности и фактологической изученности, Алтай представляется самым подходящим объектом изучения проблемы палеогляциогидрологии внутри-континентальных горных стран. Не случайно, что первые геологические свидетельства катастрофических гляциальных суперпотоков были обнаружены именно на Алтае. Не случайно также и то, что теория дилювиального морфолитогенеза разрабатывается преимущественно по материалам Алтая.
О НЕКОТОРЫХ ОСНОВНЫХ понятиях ЧЕТВЕРТИЧНОЙ ГЛЯЦИОГИДРОЛОГИИ
Для характеристики прорывных водных потоков и влияния геологически мгновенных сбросов озерных вод на земную поверхность автор принимает короткое и удачное, на его взгляд, определение В. И. Арнольда (1990, с. 8): «Катастрофы - скачкообразные изменения, возникающие в виде внезапного ответа системы на плавное изменение внешних условий». В диссертации отмечается, что хотя многие последние работы автора действительно посвящены изучению катастрофических процессов, связанных со стоком из четвертичных ледниково-подпрудных озер, автор находится на вполне диалектических позициях и отнюдь не является катастрофистом, каковым его иногда именуют (из последних - работа В. С. Шейнкмана, 1994).
Собственно термин «дилювий», разумеется, анахронизм. Предложенный У. Баклендом в 1823 г., он обозначает буквально то же самое, то есть потоп, однако, потоп совершенно определенный, библейский, «всемирный». Позднее библейский контекст был этим термином утрачен, и он применялся в своем точном значении. В некоторых странах, например, в Германии, термин «дилювиальный» традиционно употреблялся вплоть до середины нашего века как синоним четвертичного (ледникового) периода. В таком понимании он сохранился в некоторых словарях и ныне с добавлением «устаревший». Наполняя устаревший термин новым содержанием, мы предполагаем, что слово «дилювий», как анахронизм, у специалистов на слуху, точный перевод этого термина точно соответствует вложенному в него новому содержанию, термин удобен в пользовании и по звучанию хорошо соотносится с названиями многих других генетических типов рыхлых отложений и форм рельефа, таких, например, как «аллювий, пролювий, коллювий».
Замечания некоторых оппонентов термина о том, что «дилювий» по звучанию можно спутать с «делювием», конечно, заслуживают внимания, но не большего, чем замечания оппонентов А. П. Павлову сто лет назад, предложившему последний термин (для обозначения процесса и продуктов плоскостного сноса) в то время, когда все естествоиспытатели мира ассоциировали понятие «дилювий» отнюдь не с Библией, а с оледенения-
5 ми и с большими массами воды. И именно А. П. Павлов выдвигал жесткие требования к геологической терминологии, подчеркивая, что каждый термин должен определять способ образования данной группы отложений (Павлов, 1888, с. 5).
В целом при введении новых терминов для описания катастрофических сбросов из приледниковых озер и их последствий автор в большинстве случаев использует фонетическую или переводную форму привноса в русскую научную лексику слов, уже утвердившихся в мировой науке для соответствующих понятий.
Главным методом исследования на этапе начального накопления фактических данных (1975-1981) было прямое изучение всех четвертичных и им сопутствующих образований, осуществлявшееся лично автором способами маршрутного исхаживания, крупномасштабной съемки и картографирования, полевых описаний всех естественных разрезов, а также проходкой канав и шурфов. На этом этапе производилось массовое опробование рыхлых отложений ледникового генезиса на минералогический, гранулометрический, варвологический и разные виды спектрального анализа, которые производились в лабораториях Томского университета и Алтайской геофизической экспедиции ПГО «Запсибгеология». Отбор полевых образцов и аналитические работы производились лично автором или при его участии.
Детальные полевые работы проводились на ландшафтно-контрастных площадях: крупномасштабная съемка новейших отложений и рельефа в верховьях р. Чуя, детальные геоморфологические работы в долинах pp. Чулышман, Башкаус, Чуя, Катунь и в бассейне Телецкого озера. При камеральных работах автор применял дистанционные методы исследования, главным образом -дешифрирование аэро- и космических фотоснимков.
На втором этапе исследований (1981 - 1995) автор имел возможность сравнения гляциологических и геолого-геоморфологических данных, полученных им в горах Алтая и Саян, с материалами по другим районам мира. Одновременно производились балансовые исследования на современных ледниках Горного Алтая и Восточной Антарктиды.
На третьем этапе (с 1987 года) исследования дилювиальных процессов локализованы в ключевых участках, выбранных в результате предшествующих работ. К таким участкам относятся: 1) местонахождения гигантских знаков ряби течения в предгорьях Алтая в районе ее. Платово-Подгорное; 2) участок Иня-Малый Яломан в Центральном Алтае; 3) весь бассейн Курайской межгорной впадины. Именно на этих участках имеется почти весь набор парагенетических ассоциаций дилювиального морфо-
литокомплекса, большая часть из которых была обнаружена, исследована и впервые описана автором (Рудой, 1984-1995). В последние годы здесь под руководством автора проводятся детальные полустационарные международные исследования крупного масштаба, имеющие целью моделирование гидродинамических обстановок седиментации паводковых отложений методами компьютерной обработки большого числа геодезических и литологических данных. Одновременно здесь же совершенствуются и методы расчетов гидравлики катастрофических суперпаводков.
В результате международных экспедиций, в которые были приглашены специалисты, имеющие многолетний опыт полевых работ на территории Channeled Scabland, было, в частности, установлено, что азиатский набор геологических следов катастрофических прорывов ледниково-под-прудныхозер в основном идентичен североамериканскому (Rudoy, Baker, 1993). Отличия в строении или преобладании тех или иных форм объясняются тем, что исходный рельеф изученных регионов в Америке и на юге Сибири также отличен. Горы Южной Сибири и вулканогенные равнины Америки несли разный тип оледенения, в связи с чем плейстоценовые водоемы Северной Америки были приледниковыми, т. е. перигляциаль-ными, а ледниково-подпрудные озера Южной Сибири были внутриледни-ковыми (интрагляциальными). Кроме этого, контрастность рельефа центрально-азиатского горного пояса предопределила и высокую потенциальную энергию даже у небольших подпрудных озер Южной Сибири, обусловленную крутым падением магистральных долин стока из межгорных озерных впадин.
Одним из научных итогов совместных полевых работ было заключение автора, что понятие «скэбленд» (без определительной части) имеет преимущественно генетическое и более широкое значение, чем это ранее принималось в Америке. «Скэблендом» называются все территории ледниковой и приледниковой зон, подвергающиеся или подвергавшиеся ранее многократному воздействию катастрофических паводков из ледниково-подпрудных озер, оставивших оригинальные эрозионные и аккумулятивные природные образования, по которым возможно определить гидравлические параметры водных потоков, реконструировать историю скэбленда и дать прогноз.
Полевые исследования производились в разные годы по научным темам Томского университета «Колебания ледников СССР», по которой автор работал одним из исполнителей и ответственным исполнителем, и «Атлас снежно-ледовых ресурсов мира» Института географии АН СССР. Гляциологические работы осуществлялись в рамках проекта Института географии АН СССР «Взаимодействие оледенения с атмосферой и океаном» и национальной программы по проекту МАГП (Международный антарктический гляциологический проект). С 1987 года исследования проблемы четвертичной гляциогидрологии гор Центральной Азии проводятся по авторскому проекту «Дилювиальный морфолитогенез» в Томском
университете и в Томском государственном педагогическом институте. Однако подавляющая часть работы все же была выполнена на инициативной основе.
Резюмируя, отметим, что в общем случае базовыми материалами настоящего исследования послужили две группы источников: собственные полевые изыскания и обобщения и литературные данные, что в совокупности обеспечило актуалистический подход в разработке авторской концепции. Определяющими, таким образом, на последнем этапе работы являются индуктивный и дедуктивный методы исследований.
1. Обосновано новое направление научных исследований - четвертич
ная гляциогидрология, и разработаны основные понятия и термины этого
исследовательского направления.
-
Разработана теория дилювиального морфолитогенеза, в основе которой находится положение о связи гляциальных и дилювиальных процессов.
-
Разработана классификация парагенеза морфолитологических ассоциаций ледниковых и приледниковыхтерриторий, подвергавшихся воздействию систематических катастрофических гляциальных суперпавод-ков. Разработана диагностика дилювиального морфоликжомплекса горных скэблендов.
-
Составлена палеогляциогидрологическая карта алтайского скэблен-да на хронологический срез около 14 тыс.л.н. и ряд частных карт.
-
Установлена периодичность заполнения межгорных впадин талыми водами и систематичность катастрофических прорывов ледниково-подпрудных озер.
-
Открыты, изучены и описаны геолого-геоморфологические свидетельства плейстоценовых дилювиальных потоков в долинах Катуни и Чуй, и определена роль дилювиальных процессов как геологического фактора в формировании земной поверхности.
-
Получены гидравлические характеристики прорывных дилювиальных потоков из крупнейших ледниково-подпрудных озер Центральной Азии, которые показывают, что эти потоки были самыми крупными известными потоками пресной воды на Земле.
Предметом защиты являются результаты решения проблемы четвертичной гляциогидрологии гор Центральной Азии на примере Алтае-Саян-ской горной области. Защищается, собственно, вся диссертация, основные же позиции защиты вынесены в резюме раздела «Заключение» настоящего автореферата.
Выводы из теории дилювиального морфолитогенеза актуальны для долгосрочного прогнозирования катастрофических явлений, связанных с прорывами ледниково-подпрудных озер. Особенно в этом аспекте важен вывод о систематичности прорывных гляциальных суперпаводков в определенных ороклиматических условиях.
Разработанные автором диагностические критерии парагенеза мор-фолитологических ассоциаций скэблендов определяют существенно новые поисковые признаки россыпных полезных ископаемых на территориях, которые подвергались воздействию дилювиальных процессов, поскольку толщи дилювиальных отложений, интерпретируемые ранее как отложения постоянных водотоков (аллювий), в действительности являются образованиями временных катастрофических суперпаводков (дилювием). Кроме этого, реконструированная динамика границы питания плейстоценовых ледников в пределах бассейнов озерных впадин позволяет определять зоны активной экзарации коренных источников полезных ископаемых, выявлять пути транспорта обломочного материала к концевым литосборным бассейнам и устанавливать перспективные ареалы концентрации тяжелых минералов, связанные с природной отмывкой на береговых линиях ледниково-подпрудных озер.
Полученные результаты Использовались при геолого-съемочных работах ПГО «Запсибгеология». Геоморфологическая карта бассейна верховьев Чуй и легенды для карт четвертичных отложений и геоморфологической карты, созданные автором на основе теории дилювиального морфолитогенеза, вошли в производственные отчеты по групповой геологической съемке Алтайской геофизической экспедиции.
В научно-методическом отношении наиболее полная для Евразии изученность дилювиальных процессов в горах Южной Сибири актуальна для экстраполяции результатов и выводов на другие территории и хронологические срезы, где и для которых реконструируются ледники, ледниковые покровы и приледниковые водоемы Исследования гидравлики и географии гляциальных суперпаводков, как и размеров продуцировавших их гигантских приледниковых бассейнов, открывают принципиально новые подходы к восстановлению действительных масштабов последнего оледенения и позволяют реконструировать морфодинамические типы ледников, способных удерживать и питать пресноводные моря объемом в тысячи кубических километров.
Представляется важным и социальный эффект исследования дилювиальных процессов как аналогов последствий возможных деформаций гидротехнических сооружений на горных реках.
Основные понятия и положения теории дилювиального морфолитогенеза излагаются в соответствующих разделах учебных курсов по общей гляциологии, общей и флювиальной геоморфологии, динамической и четвертичной геологии в университетах Томска, Барнаула, Аризоны, Цюриха, Ланкастера, а также в Томском государственном педагогическом
университете. Ряд авторских научных положений и терминов вошел во второе издание. Словаря геологических терминов и понятий для студентов геологических специальностей ТГУ (1995).
Главные результаты и положения работы обсуждались на всесоюзных гляциологических симпозиумах (Томск, 1980, Обнинск, 1993); на конференциях молодых географов Сибири и Дальнего Востока (Иркутск, 1981, 1984); на Сибирских гляциоклиматических чтениях памяти профессора М. В. Тронова (Томск, 1982, 1987; Горно-Алтайск, 1992); на всесоюзных совещаниях по истории озер (Таллин, 1983; Ленинград, 1986); на Всесоюзном совещании «Рельеф Сибири, процессы его формирования и прогноз» (Иркутск, 1985): на Всесоюзном совещании по нивально-гляциаль-ным образованиям (Барнаул, 1985); на научно-практической конференции «Снежно-ледовые ресурсы... внутриконтинентальных горных районов» (Алма-Ата, 1989); на международных симпозиумах по четвертичной геологии и стратиграфии Евразии и Тихоокеанского региона (Находка, 1988; Якутск, 1990); на международных конгрессах ИНКВА (Пекин, 1991; Берлин, 1995) и многих других. Теория дилювиального морфолитогенеза обсуждалась на научных семинарах Института географии РАН, Томского государственного университета, Объединенного института геологии, геофизики и минералогии СО РАН, Алтайского университета, Аугсбургского унивеоситета, Института водных исследований Швейцарской высшей технической школы в Дюбендорфе, Цюрих.
По теме диссертации опубликовано 53 работы, часть из которых издана в центральных российских и международных научных журналах. Отдельные материалы диссертации вошли в коллективную монографию по проблемам формирования рельефа Сибири и в геологический словарь для студентов-геологов. Некоторые представления автора использованы при составлении монографического Атласа снежно-ледовых ресурсов мира. В печати находятся 12 работ, подготовлена авторская монография. Основные публикации автора приведены в конце автореферата.
СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ