Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Плейстоценовые оледенения Прибайкалья: обзор основных результатов предшествующих исследований 10
Глава 2. Методика пространственно-временной реконструкции и моделирования палеоледников 24
2.1. Район исследований 24
2.2. Реконструкция палеоледников 27
2.3. ГИС-моделирование палеоледников 38
Глава 3. Формы гляциальной морфоскульптуры как основа реконструкции палеоледников последнего ледникового максимума 49
3.1. Верхняя часть бассейнов 49
3.2. Средняя часть бассейнов 63
3.3. Нижняя часть бассейнов 79
Глава 4. Анализ модели оледенения и оценка его основных характеристик 111
4.1. Оледенение района исследований 111
4.2. Оледенение Баргузинского хребта 133
Глава 5. Примеры использования результатов моделирования палеооледенения в смежных научных дисциплинах 136
5.1. Оценка основных характеристик климата во время последнего ледникового максимума 136
5.2. Оценка скорости ледниковой эрозии 143
Заключение 147
Литература 149
- Реконструкция палеоледников
- Средняя часть бассейнов
- Оледенение Баргузинского хребта
- Оценка скорости ледниковой эрозии
Введение к работе
Актуальность работы
Прибайкалье является уникальной природной лабораторией для изучения глобальных изменений природной среды в континентальных областях Земли. Одним из направлений современных научных исследований на Байкале является расшифровка летописей палеоклимата в контексте глобальных изменений окружающей среды и климата в прошлом по данным изучения осадков озера. В ходе изучения окружения Байкальской впадины и байкальской осадочной летописи были выявлены следы многократных похолоданий и потеплений, ледниковий и межледниковий разных порядков, идентифицируемые биотическими, геохимическими и другими сигналами. Литологические особенности донных осадков, относящихся к холодным этапам свидетельствуют о непосредственном участии плейстоценовых ледников в их образовании. Следы ледниковой деятельности в горах Прибайкалья ранее неоднократно фиксировались в ходе геолого-геоморфологических исследований и предлагались различные (часто противоречивые) сценарии развития плейстоценового оледенения. Однако детальные реконструкции пространственной конфигурации палеоледников Прибайкалья до настоящего времени не проводились. Между тем, данные о форме и размерах древних ледников, а также соответствующих им параметрах массообмена, позволяют восстанавливать основные характеристики регионального палеоклимата, что является одной из актуальных задач гляциологии, тем более что для периодов сильных похолоданий информативность палеореконструкций, базирующихся на анализе биоты уменьшается, в то время как роль палеогляциологических индикаторов существенно возрастает. Модель оледенения района Северного Прибайкалья, представленная в настоящей работе, относится ко времени последнего ледникового максимума плейстоцена, кульминация которого,
согласно глобальным данным, имела место около 18-22 тыс. л.н. Этот хронологический срез является одним из ключевых для изучения механизмов взаимодействия климата и оледенения - научной проблемы, получившей особенную актуальность в свете глобального потепления современного климата. Актуальной является также разработка комплекса методов трехмерного моделирования палеоледников, в том числе, с помощью современных ГИС-технологий.
Помимо перечисленных вопросов, решению которых способствует
данная работа, результаты пространственно-временной
палеогляциологической реконструкции могут быть использованы в смежных дисциплинах, в частности, для изучения особенностей геолого-геоморфологических процессов формирования Байкальской котловины и ее осадочного наполнения. В Прибайкалье изучение ледниковой истории приобретает особую значимость при проведении палеолимнологических исследований.
Цель и задачи работы
Целью работы является комплексная гляцио-геоморфологическая реконструкция оледенения модельного северо-западного участка Баргузинского хребта во время последнего ледникового максимума плейстоцена, а также демонстрация возможностей ее использования в смежных научных дисциплинах - палеоклиматологии и геоморфологии. Для достижения этой цели решались следующие задачи:
Разработка оптимальной комплексной методики трехмерной пространственной реконструкции и ГИС-моделирования палеоледников на основе гляцио-геоморфологического анализа форм ледникового рельефа и отложений.
Идентификация ледниковых форм рельефа и отложений и их возрастная привязка на основе результатов абсолютного и относительного датирования и региональной геоморфологической корреляции.
Пространственное ГИС-моделирование палеоледников (создание электронной карты и каталога палеоледников).
Оценка характеристик массообмена оледенения и основных черт регионального климата с помощью модели связи температуры и осадков с депрессией границы питания и составляющими баланса массы.
5. Оценка средней скорости ледниковой эрозии.
Фактический материал и личный вклад автора
В основу работы положены материалы, полученные автором в ходе многолетнего (1997-2002 гг.) гляцио-геоморфологического изучения территории Северного Прибайкалья. Полевые исследования ледниковых форм рельефа и отложений (визуальное генетическое диагностирование, морфометрические измерения, описания разрезов отложений, изучение соотношений морен и террас Байкала, отбор проб для лабораторных исследований) проводились при непосредственном участии автора (в том числе в качестве начальника экспедиций) в ключевых участках, одиннадцать из которых были расположены в горной части, а десять - в береговой зоне Байкала, маршрутными исследованиями было охвачено двадцать долин. В труднодоступных районах проводились аэровизуальные исследования с помощью вертолета, в ходе которых было детально обследовано наземными маршрутами восемь ключевых участков, отснято восемь часов видеоматериала и сделано 180 фотоснимков типовых объектов. В работе также были использованы материалы одноканального непрерывного сейсмопрофилирования (профиль в районе Томпуды), любезно предоставленные М. Де Батистом (Центр морских исследований Университета г. Гента, Бельгия) и О.М. Хлыстовым (ЛИН СО РАН). В ходе дистанционных исследований ледниковой морфоскульптуры Баргузинского хребта автором было проанализировано 230 листов карт, от дешифрировано 960 аэрофотоснимков и 12 космоснимков (ЛИН СО РАН). Генетическая диагностика ледниковых отложений в лабораторных условиях включала в
себя морфоскопию 143 зерен кварца на электронном сканирующем микроскопе (ЛИН СО РАН, при участии М.М. Масленниковой). Автор принимал непосредственное участие в отборе и первичной подготовке проб для космогенного датирования ледниковых отложений (11 образцов), дальнейшие лабораторные исследования которых проводились К. Хориучи (Токийский Университет, Япония). Кроме того, в работе были использованы многочисленные литературные данные. Научная новизна работы
Разработана методика трехмерного ГИС-моделирования палеоледников на основе компьютерной обработки материалов гляцио-геоморфологического картографирования.
На примере северо-западного участка Баргузинского хребта, проведены комплексные гляцио-геоморфологические исследования ледниковой морфоскульптуры и собран обширный фактический материал, позволивший реконструировать палеоледники последнего ледникового максимума плейстоцена.
Разработана ГИС-модель палеооледенения, в частности, реконструированы пространственные границы палеоледников, определены их количественные и качественные морфологические характеристики (площадь, длина, мощность, объем, диапазон высот), составлены каталог и электронная карта палеоледников с атрибутивной базой данных.
На основе полученных палеогляциологических данных проведены оценки высоты границы питания на палеоледниках, ее депрессии по сравнению с современным положением, баланса массы палеоледников и его составляющих, отклонений летней температуры воздуха и годовых осадков от их современных значений для времени последнего ледникового максимума, скорости ледниковой эрозии.
Защищаемые положения
Для реконструкции и моделирования палеоледников разработана и применена комплексная методика, базирующаяся на сочетании дистанционных и полевых гляцио-геоморфологических исследований с использованием ГИС-технологий.
Во время последнего ледникового максимума оледенение модельного участка на северо-западе Баргузинского хребта было горно-покровным в водораздельной зоне и горно-долинным (с элементами сетчатого) на ее периферии. Основное место в структуре оледенения занимал ледниковый комплекс площадью 1300 км , состоящий из ледникового плато и выводных ледников дендритового типа. Языки отдельных ледников спускались в межгорные впадины и палео-Байкал (до уровня современных изобат 50-80 м). Площадь оледенения модельного участка составляла 1528 км2, степень оледенения - 46%, объем льда - 174 км (для территории Баргузинского хребта, соответственно, 5500 км , 32% и 628 км ). Фоновая граница питания на палеоледниках находилась на высоте 1270±85 м, что примерно на 1000-1100 м ниже современной.
3. Использование результатов моделирования оледенения во время
ПЛМ позволяет оценивать параметры, характеризующие, региональную
палео-обстановку. Согласно модельным оценкам, существование оледенения
обеспечивалось, главным образом, низкими летними температурами воздуха
- уменьшение осадков в 1,5-2 раза во время ПЛМ по сравнению с
современными должно было компенсироваться снижением средней летней
температуры примерно на 7-9С; средняя скорость ледниковой эрозии за
время последнего ледниковья была оценена величиной 0,13 мм/год.
Апробация работы и публикации
Основные положения диссертации докладывались на XVII молодежной научной конференции «Строение литосферы и геодинамика» (Иркутск, 1997), научной конференции «Актуальные вопросы геологии и географии Сибири»
(Томск, 1998), Всероссийском совещании «Главнейшие итоги в изучении четвертичного периода и основные направления исследований в XXI веке» (Санкт-Петербург, 1998), III Верещагинской конференции (Иркутск, 2000), рабочем совещании молодых ученых ИНЦ СО РАН «Байкальский регион: междисциплинарный подход» (Иркутск, 2000), гляциологическом семинаре Института географии РАН (Москва, 2002), Конференции PAGES «High Latitude Paleoenvironments» (Москва, 2002), Гляциологическом симпозиуме «Будущее гляциосферы в условиях меняющегося климата» (Пущино, 2002), Международной конференции «Speciation in ancient Lakes» (Иркутск, 2002), Рабочем совещании «Baik-Sed-2» (Гент, 2003), а также неоднократно на научных семинарах Лимнологического института СО РАН. По теме диссертации опубликовано 12 работ.
Объем работы
Диссертация изложена на 164 страницах, и состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы. Текст сопровождается 48 рисунками и 5 таблицами. Список литературы включает 156 наименований.
Благодарности
Автор считает своим долгом выразить благодарность научному руководителю д.г.-м.н. В.Д. Мацу, к.г.н. О.С. Савоскул, а также д.г.-м.н. Г.Ф. Уфимцеву (ИЗК СО РАН), доктору К. Хориучи (Япония), сотрудникам ЛИН СО РАН к.г.-м.н. А.П. Федотову, О.М. Хлыстову, Е.П. Чебыкину, В.Н. Сергеевой, Т.А. Ходжер, М.М. Масленниковой, А.С. Перетолчину, студенту Берлинского Университета С. Брайтенбаху, сотрудникам Новосибирского ГИС-центра И.С. Забадаеву, А. Елобогоеву, О. Лебедевой, чьи советы, консультации и практическая помощь способствовали написанию диссертации. Кроме того, автор благодарен профессору М. де Батисту (Центр морских исследований, г. Гент, Бельгия) и О.М. Хлыстову (ЛИН СО РАН) за любезно предоставленные данные по НСП Северного Байкала.
Особую благодарность автор выражает чл.-корр. РАН М.А. Грачеву за ценные научные консультации при выполнении палеоклиматических реконструкций и постоянную помощь в организации и проведении научно-исследовательских и экспедиционных работ.
Исследования выполнялись при поддержке РФФИ, грант № 00-07-90199.
Реконструкция палеоледников
Терминология. Под термином «.последний ледниковый максимум» (ПЛМ) в работе понимается последнее в плейстоцене глобальное разрастание ледников, вызванное продолжительным похолоданием в период 24-12 тыс. л.н., которое повсеместно коррелируется с морской изотопной стадией 2 - МИС 2 (Shackleton, Opdyke, 1973; Imbrie et al, 1984; Martinson et al, 1987; Shackleton, 1988). В большинстве регионов Земли кульминация ПЛМ имела место около 18-22 тыс. л.н. {Bradley, 1990; Lowe, Walker, 1997). Региональными аналогами ПЛМ являются поздний висконсин, поздний вюрм, поздний валдай, сартан. Под термином «последнее ледниковье» здесь понимается последний, в целом холодный этап позднего плейстоцена продолжительностью около 60 тыс. лет, который коррелируется с МИС 4-2. Под термином «позднеледниковъе» понимается заключительный отрезок позднего плейстоцена, последовавший за ПЛМ, во время которого происходило повсеместное отступание ледников, прерывавшееся непродолжительными (порядка 700-1000 лет) и менее масштабными, чем во время ПЛМ, наступаннями.
Объекты и методы исследований. Основными объектами исследований являлись формы ледниковой морфоскульптуры, с помощью которых маркировались пространственные границы ледников ПЛМ. Их идентификация производилось с помощью стандартных дистанционных (дешифрирование аэрофото- и космоснимков, анализ топографических карт) и полевых методов гляцио-геоморфологического анализа и картографирования.
Дистанционные исследования включали дешифрирование аэрофото-и космоснимков, анализ топографических и батиметрических карт. В пределах района исследований было отдешифрировано 320 аэрофотоснимков масштаба от 1:23000 до 1:40000 (время съемки - август-сентябрь). Кроме того, на территорию Баргузинского хребта не входящую в район исследований было отдешифрировано 640 аэрофотоснимков масштаба 1:60000. Снимки дешифрировались с помощью стереоскопа СЗС-2 (увеличение хб) по известным методикам (Башенина и др., 1962; Азбукина, 1969; Аковецкии, 1983). Каждый участок просматривался на всех соответствующих стереопарах. Гляцио-геоморфологические объекты опознавались по прямым дешифровочным признакам (размер, форма, пространственное положение объектов, тени, тон и аэрорисунок изображения) и фиксировались на топооснове масштаба 1:25000 в условных знаках рабочей легенды. Кроме того, в пределах ключевого района, объекты исследований опознавались на четырех спектрозональних космических снимках ИСЗ «Ресурс-М» (масштаб отпечатка около 1:500000). В общей сложности, в пределах Баргузинского хребта было отдешифрировано 12 космических снимков по стандартной методике (Аковецкий, 1983). Для дополнительной идентификации гляцио-геоморфологических объектов, определения их морфометрических характеристик и точной географической привязки использовались топографические карты масштаба 1:25000 (в пределах района исследований - 73 листа, ГУГК при Совете Министров СССР, издания 1960-62 гг.). Всего на территорию Баргузинского хребта было проанализировано 230 листов масштабов 1:50000-1:100000. Для создания электронной топоосновы использовались карты масштаба 1:100000 (четыре листа, ГШ МО СССР, издания 1977-88 гг., система координат 1942 г.). Для анализа морфологии подводного рельефа использовались: а) Атлас озера Байкал. Прибрежная часть (масштаб 1:42000, 1959), б) Батиметрическая карта озера Байкал (масштаб 1:200000) и в) Лоция озера Байкал (1993).
Полевые исследования проводились на побережье Байкала и в высокогорной части Баргузинского хребта с целью детализации материалов дистанционного зондирования (рис. 2.1). В процессе работ использовались общепринятые полевые методики, изложенные в соответствующих руководствах {Методическое руководство..., 1955; Батенина и др., 1962; Каплянская, Тарноградский, 1993). Всего маршрутными исследованиями было охвачено 20 долин разных порядков. На байкальском побережье работы проводились в десяти ключевых
Средняя часть бассейнов
Большинство долин Баргузинского хребта в районе исследований являются типичными трогами, формирование которых связано с деятельностью плейстоценовых долинных ледников. Ледниковые долины расположены в высотном поясе от 500 до 1300 м над уровнем моря. Наиболее крупные троги имеют длину в десятки километров: Томпуда - 80 км, Фролиха (с Левой Фролихой) - 65 км, Ширильды (с Левой Ширильдой) - 60 км (рис. 3.1, 3.2). Продольный профиль главных трогов характеризуется незначительными уклонами (в среднем 2-4) и выраженной ступенчатостью в верховьях (участки с малыми уклонами чередуются с крутыми уступами-ригелями). Поперечные профили крупных трогов имеют следующие средние показатели: ширина варьирует от 1 до 2 км, глубина от 150-200 до 500-600 м. Борта трогов крутые (до 45-50), характеризуются наличием скальных стенок высотой от нескольких десятков до 200-300 м. Скальные стенки сверху ограничены выпуклыми перегибами (плечи трога), выше которых начинаются скалистые склоны водораздельных гребней, а снизу - верхней границей шлейфа осыпей. Глубина и степень расчленения скальных стенок значительно меньше чем у вышележащих скалистых гребней. Ниже скальной стенки располагаются шлейфы и конусы аккумуляции высотой до 200-300 м (обвально-осыпные отложения, конусы выноса боковых притоков, выносы снежных лавин и селей, присклоновые террасы). Характерной особенностью долинной сети является широкое распространение висячих долин. Длина их составляет первые километры, а ширина менее 1 км. Продольный профиль висячих долин крутой, ступенчатый, а поперечный профиль корытообразный. Высота устьевых ступеней над тальвегом главной долины от 150 до 300 м, и как правило, увеличивается вниз по течению. Особое место занимают трансфлюэнтные троги (долины Аяи и Бирай), смоделированные в результате переработки ледником седловин левого бокового водораздела долины Фролихи. В верхних и средних частях бассейнов на скальных стенках и плечах трогов локально прослеживаются отчетливые следы ледниковой экзарации (оглаженные участки, полировка, шлифовка, царапины и борозды), а также следы деятельности талых ледниковых вод -маргинальные каналы. В низовьях крупных трогов до высоты 100-300 м над тальвегом прослеживаются фрагменты береговых морен, переходящие ниже по течению в конечные морены. Днища трогов часто покрыты чехлом основной морены и водно-ледниковых отложений, мощность которого увеличивается вниз по течению. Кроме того, в крупных долинах прослеживается серия конечных морен (до 11 моренных валов), фиксирующих положение языков долинных ледников во время пост-ПЛМ наступаний меньшего масштаба. Некоторые конечные морены полностью перегораживают долину, в результате чего образуются моренно-подпрудные озера. Самая мощная пост-ПЛМ конечная морена расположена в долине Фролихи и является плотиной для одноименного озера (рис. 3.2).
Участок 4 (11026 в. д., 55 17 с. ш.).Местоположение. Восточная граница района исследований, среднее течение р. Томпуды в районе ее левого притока - р. Биракан, водораздел рек Томпуда и Левая Фролиха в районе озера Укоинда (рис. 2.1).
Ледниковый рельеф. Участок относится к области высокогорного денудационно-ледникового рельефа. Максимальные абс. отметки высот превышают 1900 м, относительные превышения над днищами долин достигают 700 м. Ледниковые формы представлены меридиональным отрезком ледниковой долины р. Томпуды (рис. 3.8, 3.9). Поперечный профиль долины U-образный, с крутыми (до 50) бортами и широким (400-500 м) днищем. Глубина трога меняется с севера на юг от 250 до 550 м. Локально, в его борта на 200-250 м врезаны молодые (постледниковые) V-образные долины. Выше трога, на склонах долины (особенно левом) прослеживаются наклонные (до 20) плечи шириной до 1,2 км. Свежиеследы ледниковой экзарации (борозды, оглаженные участки) наблюдаются на плечах и выше по склону, вплоть до левого долинного водораздела (650 м над тальвегом - северо-восточная часть участка). Выше правого борта трога расположена ледниково-денудационная поверхность водораздела между Томпудой и Левой Фролихой. Здесь преобладает сглаженный рельеф с округлыми холмами, расширенными седловинами и экзарационными котловинами. Все формы несут на себе следы ледниковой экзарации в виде борозд и полированных поверхностей. Большинство котловин занято озерами (39 озер), самое большое из которых (Укоинда) имеет площадь зеркала 2,2 км2. В юго-западной части участка прослеживается фрагмент каровой долины, состоящей из 4 ступеней, расположенных на абс. уровнях 1650, 1625, 1545 и 1515 м.
Выводы. Характер ледникового рельефа участка свидетельствует о том, что во время ледникового максимума практически вся территория участка была покрыта льдом. Мощность его в троге Томпуды была не менее 650 м. Ледник, двигавшийся по долине Томпуды, являлся крупным выводным ледником.
Участок 5 (110 19 в. д., 5505 с.ш.).Местоположение. Юго-восточная часть района исследований, среднее течение р. Томпуды в нескольких километрах выше впадения ее левого притока - р. Согденгдон (рис. 2.1).Ледниковый рельеф. Участок относится к области среднегорного денудационно-ледникового рельефа. Максимальные отметки абс. высот 1800-1860 м, глубина расчленения до 1200 м. Ледниковый рельеф представлен фрагментом долины р. Томпуды (рис. 3.10). Днище долины широкое (до 1,2 км) и относительно плоское. Продольный профиль имеет общий уклон около 2-3 и отличается отсутствием резко выраженных уступов. Поперечный профиль долины U-образный. Левый борт долины
Оледенение Баргузинского хребта
Дистанционные исследования, выполненные по методике, рассмотренной во второй главе работы, позволили провести реконструкцию палеоледников ПЛМ для всей территории Баргузинского хребта и его предгорий (рис. 4.6). Результаты выполненной реконструкции свидетельствуют, что при площади хребта 15,9 тыс. км , площадь ледников составляла 5,5 тыс. км2 (с их предгорными частями) или 5,0 тыс. км2 (без предгорных частей). Таким образом, степень оледенения Баргузинского хребта достигала 32%. Экстраполируя величину средневзвешенной мощности льда, установленной для модельного участка (114 м) на территорию Баргузинского хребта, объем льда получается равным 628 км . Таким образом, объем ледников Баргузинского хребта в 3,6 раза превышал объем ледников модельного участка, а соотношение площадей Баргузинского хребта и модельного участка составляло 4,8.
Плановый рисунок палеоледников Баргузинского хребта свидетельствует о том, что оледенение Баргузинского хребта было горнопокровным в водораздельной зоне и горно-долинным - на ее периферии. Площадь крупнейшего ледникового комплекса хребта, включающего ледники 12 основных бассейнов составляла 3,9 тыс. км (71% площади оледенения хребта). Основной центр оледенения находился на севере хребта, в его центральной части, в верховьях долин Светлой, Томпуды, Ширильды, Фролихи, Нижней и Верхней Акули. Выводные ледники, преимущественно дендритового типа, радиально распространялись от фирново-ледовых полей в соседние впадины - Северобайкальскую, Баргузинскую и Верхнеангарскую, при этом самый длинный ледниковый язык (97 км) находился в долине Светлой. Оледенение южной части хребта отличалось выраженной асимметрией. На северо-западном (наветренном) макросклоне были развиты сложные долинные и дендритовые ледники, спускавшиеся в Северобайкальскую впадину, местами ниже современного уреза Байкала, при выходе из трогов их языки либо распластывались в широкие лопасти, либо сливались, образуя предгорные ледники. Оледенение юго-восточного макросклона было менее интенсивным, здесь преобладали простые долинные и каровые ледники. В северной части хребта различия в интенсивности оледенения на противоположных макросклонах сглаживались.
На основе предположения того, что хребты Байкальский (восточный склон) и Хамар-Дабан общей площадью 22,9 тыс. км характеризовались такой же степенью оледенения (32%), площадь их ледников может быть оценена в 7,3 тыс. км , а объем льда - в 836 км . Общий объем ледников трех хребтов - горного обрамления озера Байкал (в пределах его водосбора) оценивается, таким образом, в 1464 км . С учетов оледенения остальных хребтов (западный склон Икатского, северный склон Муяканского, южный склон Верхнеангарского хребтов, Северо-Муйский хребет) общий объем палеоледников всего байкальского водосбора во время ПЛМ может быть оценен в 1600-1700 км .
Одним из возможных применений разработанной для ключевого участка Северного Прибайкалья модели оледенения является ее использование при выполнении количественных оценок для последнего ледникового максимума (МИС 2) и последнего ледниковья (МИС 4-2).
Реконструировав компоненты баланса массы стационарного палеоледника (аккумуляцию и абляцию), можно количественно оценить палеоклиматическую ситуацию, имевшую место в ледниковом бассейне при известных параметрах рельефа. Часто баланс массы ледника рассматривается как баланс между зимней аккумуляцией и летней абляцией, которые являются функциями зимних осадков и летней температуры, соответственно. Поскольку баланс массы ледника является функцией аккумуляции и абляции на нем, изменение высоты границы питания должно отражать суммарный эффект изменения температуры и осадков.
Для количественной оценки величины отклонений температуры воздуха и осадков во время ПЛМ от их современных значений была использована модель, разработанная Г.Е. Глазыриным {Глазырин, 1991) и опробованная на одном из участков Западного Тянь-Шаня (Савоскул, Глазырин, 2001). Данная модель связывает изменения высоты границы питания (аТП или депрессия границы питания) с отклонениями средней летней температуры (dTs) и годовой суммы осадков (р) от их современных значений (Глазырин, 1991) и может быть представлена в следующем виде:где Е - энергия оледенения, АЬ - удельная годовая абляция на
Оценка скорости ледниковой эрозии
Во время последнего ледниковъя (МИС 4-2) ледники являлись основным агентом мобилизации, транспортировки и обработки терригенного обломочного материала, а в качестве одного из основных рельефообразующих процессов выступала ледниковая эрозия (или экзарация). Последняя складывалась из процессов абразии (корразии или стачивания), плакинга (выламывания), сквизинга (выжимания), а также механической и химической эрозии подледниковыми водами {Каплянская, Тарноградский, 1993). По данным измерения текущего осадочного поступления из ледниковых бассейнов (Hallet et ah, 1996; Bhutiyani, 2000), скорость ледниковой эрозии современных долинных ледников может варьировать от 0,05 мм/год до (в экстремальных случаях) 50 мм/год. По результатам изучения морского шельфа Баренцева моря {Elverhoi et al, 1998) скорость ледниковой эрозии позднекайнозойских политермальных ледников составляла 0,3-0,4 мм/год, в то время как для быстродвижущихся ледников она возрастала более чем в 2 раза (1 мм/год).
Зная количественные параметры ледников и объем отложенного в Байкале за время ледниковья терригенного материала, можно оценить минимальную (поскольку не учитывается материал отложенный на суше) скорость ледниковой эрозии. В данном случае, были использованы материалы по трем ледниковым бассейнам - Томпуды, Ширильды и Фролихи (рис. 4.1). Согласно данным сейсмопрофилирования {Back et al, 1998) максимальная мощность осадков между подошвой звукопоглощающего голоценового слоя и кровлей первого высокоамплитудного рефлектора на подводной возвышенности в районе бухты Фролихи равна 60 мс TWT (рис. 3.31), что при средней скорости звука в осадке 1700 м/с {Коллектив участников..., 1998, 2000) составляет 51 м. Цитируемые авторы (Back et al., 1998) неправильно перевели известную мощность голоценовых осадков (1,35 м) во временную (15 мс, в действительности 1,6 мс), что повлекло за собой ошибочную оценку возраста всего разреза ( 300 мс 200 тыс. лет). Можно предположить, что осадки заключенные между двумя высокоамплитудными рефлекторами в районе бухты Фролихи были отложены за последнее ледниковье (МИС 4-2). Аналогичные результаты были получены и для района Томпуды (данные сейсмопрофилирования). Известно, что на подводном Академическом хребте мощность осадков этого интервала в среднем составляет 2,3 м {Colman et al, 1995; Кузьмин и др., 1997; Grachev et al, 1998; Коллектив участников..., 1998, 2000; Goldberg et al, 2001). Базируясь на этих данных, можно принять среднюю мощность осадков последнего ледниковья в зоне влияния исследованного участка суши (рис. 4.1) равной 27 м. Поскольку осадочное тело распространяется на территорию площадью 1200 км2 (рис. 4.1), то его объем составляет 32 км3, а масса (при средней плотности влажного осадка 1600 кг/м3) 51x109 т. В пересчете на сухой осадок (исходя из влажности 40%) масса равна ЗІхІО9 т. Если предположить, что все эти осадки образовались за счет эрозионной деятельности ледников, масса эродированной ими поверхности должна быть такой же. Таким образом, зная массу байкальских осадков на указанной площади 1200 км2 (ЗІхІО9 т) и площади, занятые ледниками в бассейнах Фролихи, Ширилъды и Томпуды по реконструкции (1559 км2, табл. 3), при плотности скальных пород 2500 кг/м , можно оценить среднюю скорость ледниковой эрозии за последнее ледниковье (МИС 4-2, продолжительность 61 тыс. лет, Martinson et al, 1987). Она получается равной 0,13 мм/год, то есть, находится в пределах оценки для долинных ледников (Hallet et al, 1996; Elverhei et al, 1998; Bhutiyani, 2000). 1. Несмотря на значительное число предшествующих исследований по проблеме плейстоценовых оледенений Прибайкалья, многие их выводы нуждаются в дополнительном фактическом обосновании и детализации. Существенным пробелом региональных исследований является отсутствие количественных палеогляциологических реконструкций. Имеющиеся единичные разработки недостаточно обоснованы фактологически, картографически и методически. Решение актуальных задач палеогеографии, палеогляциологии, палеоклиматологии и геоморфологии Байкальского региона на современном этапе развития знаний требует применения новых подходов, одним из которых может стать количественная реконструкция палеоледников в трехмерном пространстве по ключевым временным срезам.2. Разработка и применение методики реконструкции и моделирования палеоледников, базирующейся на сочетании дистанционных и полевых гляцио-геоморфологических исследований с использованием современных ГИС-технологий, позволили определить морфологические параметры палеоледников во время ПЛМ - диапазон занимаемых высот, форму, площадь, длину, мощность и объем, а также провести региональные оценки ВГП и составляющих баланса массы палеоледников. Результаты ГИС-моделирования ледников также могут быть применены для решения ряда вопросов в смежных научных дисциплинах - палеоклиматологии и геоморфологии.3. Результаты реконструкции оледенения на северо-западе Баргузинского хребта показали, что во время ПЛМ оледенение водораздельной зоны было горно-покровным, а на ее периферии - горно долинным, с элементами сетчатого. Основное место в структуре оледенения занимал ледниковый комплекс площадью 1300 км , состоящий из ледникового плато (водораздельная часть) и выводных ледников дендритового типа. Языки отдельных ледников, имевшие в длину десятки километров, спускались в межгорные впадины и палео-Байкал до уровней современных изобат 50-80 м. Площадь оледенения модельного участка составляла 1528 км2, степень оледенения - 46%, объем льда - 174 км3 (для территории Баргузинского хребта, соответственно, 5,5 тыс. км2, 32% и 628 км ). Фоновая (макроклиматическая) граница питания на палеоледниках находилась на высоте около 1270±85 м, что примерно на 1000-1100 м ниже гипотетической современной.4. Палеоледники северо-западной части Баргузинского хребта во время ПЛМ характеризовались низкими вертикальными градиентами аккумуляции и абляции, что свидетельствует об очень холодном и сухом климате того времени. Существование оледенения обеспечивалось низкими температурами воздуха. Согласно модельным расчетам, уменьшение осадков в 1,5-2 раза по сравнению с современными должно было компенсироваться снижением средней летней температуры на 7-9С.5. Средняя скорость ледниковой эрозии в бассейнах Фролихи, Томпуды и Ширильды за время последнего ледниковья (МИС 4-2) оценивается величиной 0,13 мм/год.6. ГИС-модель оледенения ключевого участка Баргузинского хребта построенная на основе гляцио-геоморфологических данных для хроносреза ПЛМ может использоваться в дальнейшем при разработке и уточнении комплексных междисциплинарных сценариев развития Байкальского региона, и особенно при проведении балансовых реконструкций потоков вещества и энергии.
