WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Современная денудация в островных степях Сибири

Автореферат докторской диссертации по географии

 

Баженова Ольга Иннокентьевна

СОВРЕМЕННАЯ ДЕНУДАЦИЯ В ОСТРОВНЫХ СТЕПЯХ

СИБИРИ

Специальность 25.00.25 - геоморфология и эволюционная география

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора географических наук

Томск – 2011


2

Работа выполнена   в Учреждении Российской Академии наук Институте географии  им. В.Б. Сочавы СО РАН


Официальные оппоненты

доктор географических наук, профессор

доктор географических наук, профессор

доктор географических наук, профессор


Чичагов Валерий Павлович

Евсеева Нина Степановна

Махинов Алексей Николаевич



Ведущая организация


Санкт-Петербургский государственный университет


Защита диссертации состоится 16 ноября 2011 г. в 14 часов 30 мин. на за­седании диссертационного совета Д 212.267.15 при ФГБОУ ВПО «Нацио­нальный исследовательский Томский государственный университет» по ад­ресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Националь­ного исследовательского Томского государственного университета.

Автореферат разослан «  » __________  2011 г.


Ученый  секретарь диссертационного совета, кандидат географических наук


В.С. Хромых


3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Для прогнозирования развития рельефа и рекон­струкций его изменений в прошлом требуются знания о динамике текущих геоморфологических процессов, механизмах, интенсивности и направленно­сти современного рельефообразования, выступающего связующим звеном между прошлым и будущим. Ключевая роль в получении таких знаний от­водится изучению динамики денудационного рельефа, занимающего на со­временной поверхности суши более 95 % горных и почти половину равнин­но-платформенных областей.

Денудация - совокупность процессов сноса продуктов выветривания горных пород, приводящих к выравниванию рельефа и общему понижению земной поверхности [Davis, 1902; Мушкетов, 1926; Щукин, 1960; Четырехъя­зычный…, 1979]. В ходе денудации передача вещества и энергии от одной формы рельефа к другой происходит в результате цепи последовательных или сопряженных взаимодействий процессов, которые вместе образуют сложный механизм. Чтобы познать его, надо изучить всю цепь взаимодейст­вий, из которых он складывается. Раскрытие механизмов денудации - одна из фундаментальных проблем геоморфологии. Их знание позволяет понять сущность процессов экзогенного рельефообразования, объяснить причины изменения рельефа и увидеть морфологические следствия процессов.

Отмечающееся в настоящее время повышение интереса к созданию общей схемы рельефообразования, вызывает необходимость обратиться в нашем исследовании к идее А. Шоллея (1959) об изучении не отдельно взя­тых форм и процессов, а их взаимодействий – систем эрозии (денудации). В связи с признанием за элементарными геосистемами значения основных яче­ек материально-энергетического обмена [Сочава, 1976], в качестве объекта исследования рассматриваются элементарные денудационные системы. На этих небольших по размерам и очень динамичных объектах можно в течение относительно короткого времени проследить всю совокупность изменений, составляющих механизм функционирования денудационных систем. Это достигается постановкой и проведением детальных многолетних стационар­ных геоморфологических исследований.

Опорной территорией исследования выбраны островные степи дену­дационных предгорных и межгорных равнин юга Сибири. Они являются ин­тересным научным полигоном для изучения процессов денудации, которые отличаются здесь высокими скоростями, доступны для инструментальных измерений, и по данной территории накоплен богатый фактический матери­ал детальных многолетних стационарных исследований (рис. 1).

Изучение экзогенных процессов здесь особенно актуально в условиях отмечающихся изменений климата и природопользования, а также в связи с проблемой опустынивания континентальных районов Внутренней Азии. По­скольку с их развитием на юге Сибири связан ряд серьезных экологических проблем, таких как эрозия почв, деградация земель, миграция загрязнений,


4

заиливание водоемов и др., не менее актуальной представляется экологиче­ская направленность работы.

Рис. 1. Расположение лесостепных (а), степных (б) и опустыненно-степных (в) морфоклиматических районов на юге Сибири.

Районы: 1 - Назаровский, 2 - Красноярско-Канский, 3 - Ангаро-Ленский, 4 - Селен-гинский, 5 - Койбальский, 6 - Минусинский, 7 - Баргузинский, 8 - Селенгинско-Хилокский, 9 - Онон-Аргунский, 10 - Удинский, 11 - Приольхонский, 12 - Кызылский, 13 -Убсунурский.

г - комплексные географические стационары ИГ СО РАН; участки полустационар­ных исследований процессов: д – эоловых, е – делювиальных, ж – оврагообразования; з – центр Сибирско-Монгольского антициклона

Цель исследования – выявление основных закономерностей про­странственно-временной организации процессов современной денудации в островных степях юга Сибири.

Для ее достижения необходимо было решить следующие задачи:

  1. С помощью климатического анализа рассмотреть закономерности пространственной дифференциации современных экзогенных процессов в островных степях юга Сибири.
  2. На основе синтеза материалов стационарных исследований, процес­сов и временных климатических рядов Росгидромета изучить временную ор­ганизованность денудационных систем.
  3. Раскрыть ведущие механизмы современной денудации.
  4. Определить реакцию денудационных систем на современные клима­тические изменения и выявить тенденции изменения режимов их функцио­нирования в условиях современных изменений климата.

5

  1. Оценить вероятность формирования экстремальных морфоклимати-ческих ситуаций.
  2. Изучить влияние хозяйственной деятельности на динамику процес­сов плоскостной денудации.

Исходные материалы, методика исследований. Исследование бази­руется на принципах и подходах климатической геоморфологии [Tricart, Cail-leux, 1972; Дедков, Мозжерин, Ступишин, Трофимов, 1977; Дедков, Бутаков, Мозжерин, 1982; Блюме, Дедков, Тимофеев, 1995]. Именно климат определя­ет особенности выветривания, набор экзогенных процессов, участвующих в переносе вещества, их постоянство или эпизодичность, темп и соотношение с параллельно или навстречу идущими процессами [Флоренсов, 1983].

В основу работы положены материалы многолетних полевых экспе­риментальных исследований современной динамики рельефа, выполняв­шихся на комплексных степных физико-географических стационарах Инсти­тута географии им. В.Б. Сочавы СО РАН несколькими поколениями геомор­фологов под руководством профессора Л.Н. Ивановского. Большой вклад в эти исследования внесли З.А. Титова, Э.В. Фриш, И.Н. Рашба, Р.И. Салюко-ва. Автором экспериментальные геоморфологические исследования прово­дились на трех стационарах: Харанорском (Онон-Аргунская степь) в 1975-1978 гг., Ново-Николаевском (Койбальская степь) в 1979-1980 гг. и Березов­ском (Назаровская лесостепь) с 1979 по 1995 гг. Привлекались также много­численные данные полустационарных инструментальных наблюдений. В ра­боте основное внимание уделяется исследованию механической денудации. При обобщении фактического материала, полученного по единой методике, использовался сравнительно-географический метод. Для всех основных мор­фологических элементов денудационных систем, составляющих морфологи­ческую триаду, определялся баланс рыхлого обломочного материала. В ра­боте использовались опубликованные материалы региональных геоморфоло­гических работ, материалы по дендрохронологии, сведения о колебаниях уровней степных озер, данные о строении опорных разрезов коррелятных от­ложений.

Важное место в работе отводится анализу взаимодействия структуры современных экзогенных процессов и режимов их поведения с многолетними колебаниями тепла и влаги. Совместно с климатологом к.г.н. Г.Н. Мартьяно­вой проведен сопряженный анализ климатических и геоморфологических временных рядов Росгидромета для 65 метеостанций за период 60-105 лет с использованием методов математической статистики. Автором выполнялось разномасштабное картографирование динамики рельефа и прогнозная оценка интенсивности процессов с помощью эмпирических моделей.

Систематизация материала проводилась в рамках плановых тем Инсти­тута географии СО РАН и инициативных проектов РФФИ, руководимых ав­тором: 94-05-16407а «Пространственно-временной анализ динамики эрози­онных процессов юга Восточной Сибири», 99-05-64492 «Климатический ана­лиз современного морфогенеза на юге Сибири» и 02-05-64117 «Оценка со­стояний криоаридных морфодинамических систем юга Сибири при глобаль-


6

ных изменениях климата». Исследования выполнялись также по интеграци­онным проектам СО РАН: № 56 «Исследования влияния солнечной активно­сти и антропогенных факторов на глобальные климатические изменения, их проявление в Сибирском регионе и озере Байкал», № 138 «Сибирская гео-сферно-биосферная программа исследования современных природно-климатических изменений», № 11.3 (Разработка системы комплексной инди­кации процессов опустынивания и оценка современного состояния экоси­стем).

Научная новизна работы. В ходе исследования были получены сле­дующие результаты, определяющие его новизну.

1. Впервые с системных позиций выполнено обобщение знаний об осо­

бенностях современной денудации в пределах предгорных и межгорных рав­

нин островных степей юга Сибири. Систематизирован богатый фактический

материал стационарных исследований современной динамики рельефа.

  1. Впервые показана пространственная упорядоченность процессов денудации, которая в пределах пояса островных степей Сибири выражается в последовательном изменении структуры и режима функционирования дену­дационных систем вдоль векторов аридности и континентальности климата. Получена единая матрица возможных переменных состояний систем, зако­номерно сменяющих друг друга в пространственном ряду морфоклиматических районов.
  2. Впервые исследована временная организация денудационных сис­тем. Разработаны представления о динамических фазах денудации. Созданы картографические модели и принципиальные схемы функционирования де­нудационных систем, раскрывающие главные связи в системах и показы­вающие направленность изменения рельефа.
  3. Впервые определена реакция денудационных систем на современные климатические и антропогенные изменения. Выявлены масштабы антропо­генной трансформации динамики рельефа. Установлены тенденции измене­ния поведения систем на ближайшую перспективу. Впервые оценена вероят­ность формирования экстремальных морфоклиматических ситуаций.

Полученные результаты вносят вклад в познание механизмов денуда­ции и выравнивания рельефа внутриконтинентальных районов юга Сибири в условиях непосредственного соседства криогенной и аридной морфоклима-тических зон.

Практическая значимость работы. Интенсивность экзогенных про­цессов выступает важным показателем состояния окружающей среды. Полу­ченные в работе данные о скорости денудации могут использоваться при ре­шении многих экологических задач. Установленные закономерности распро­странения и динамики современных геоморфологических процессов, выяв­ленные тенденции изменения их интенсивности под влиянием климатическо­го и техногенного факторов могут служить основой при ландшафтном пла­нировании территории, в практике землеустройства и землепользования при проектировании противоэрозионных мероприятий, при оценке геоморфоло-


7

гического риска развития процессов, опасных для жизнедеятельности чело­века.

Автором с помощью эмпирических моделей выполнена количественная прогнозная оценка потерь почв от ливневого смыва для основных сельскохо­зяйственных ареалов юга Восточной Сибири. В работе показаны последствия интенсификации эрозионных процессов на обрабатываемых землях и пред­ложены первоочередные мероприятия по снижению их негативного воздей­ствия. Авторские материалы и карты эрозионноопасных земель использова­ны при разработке «Картографического обеспечения земельного кадастра Иркутской области» (1996), «Экологически ориентированного планирования землепользования в Байкальском регионе (Байкальская природная террито­рия)» (2002). Выявленные закономерности учитывались при создании «Гео­графических и правовых основ организации Байкальского участка всемирно­го природного наследия» (2006), при рекультивации земель открытой угле­добычи (Березовский и Харанорский угольные разрезы).

Полученные материалы с использованием количественной информации нашли применение при крупномасштабном картографировании динамики рельефа (1993), при оценке геоморфологического риска при создании линей­ных инженерных сооружений (1995), при разработке программы действий по борьбе с опустыниванием островных степей юга Сибири.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на Пле­нумах Геоморфологической Комиссии РАН: XV «Климат, рельеф и деятель­ность человека» (Казань, 1978), XIX «Экзогенные процессы и окружающая среда»(Казань, 1988), XXVI «Геоморфология Центральной Азии» (Барнаул, 2001), ХХVII «Самоорганизация и динамика геоморфосистем» (Томск, 2003), XXVIII «Рельефообразующие процессы: теория, практика, методы исследо­вания» (Новосибирск, 2004) и XXX «Отечественная геоморфология: про­шлое, настоящее, будущее» (Санкт-Петербург, 2008), ХХХ Международном Географическом конгрессе (Глазго, 2004), III–VI Щукинских чтениях : «Эко­логические аспекты теоретической и прикладной геоморфологии» (Москва, 1995), «Геоморфология на рубеже XXI века» (Москва, 2000) «Новые и тра­диционные идеи в геоморфологии» (Москва, 2005) и «Геоморфологические процессы и их прикладные аспекты» (Москва, 2010г), на Иркутском теорети­ческом геоморфологическом семинаре (Чтения памяти Н.А. Флоренсова (1988, 1989, 1995, 1999, 2007, 2010), XI - XIII Совещаниях географов Сибири и Дальнего Востока (Иркутск, 2001; Владивосток, 2004; Иркутск, 2007), Симпозиумах «Степи Северной Евразии» (Оренбург, 2009); Чтениях памяти В.Б. Сочавы (Иркутск, 2002)и Д.Д. Базарова (Улан-Удэ,2002), на междуна­родной конференции «Закон Российской Федерации «Об охране озера Бай­кал» как фактор устойчивого развития Байкальского региона» (Иркутск, 2003), на Всероссийской школе-семинаре «Геоморфология гор и предгорий» (Барнаул, 2002), на научной конференции «Фундаментальные проблемы изу­чения и использования воды и водных ресурсов» (Иркутск, 2005), на научной конференции, посвященной 125-летию основания ТГУ «Проблемы геологии и географии Сибири» (Томск, 2003), на Всероссийской конференции «Эколо-


8

гический риск: анализ, оценка, прогноз» (Иркутск, 1998), международной конференции, посвященной 105-тилетию со дня рождения академика В.Б. Сочавы «Динамика геосистем и оптимизация природопользования» (Ир­кутск, 2010) и др.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, за­ключения и списка использованных источников. Работа включает 357 стра­ниц, 82 рисунка, 35 таблиц, 412 использованных источников.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. В островных степях юга Сибири пространственная диффе­ренциация экзогенных процессов определяется сочетанием зональных и провинциальных климатических факторов - с усилением аридности и континентальности климата в структуре денудации последовательно снижается роль дефлюкции, флювиальных процессов и нивации, но по­вышается участие криогенных процессов, дефляции, увеличивается не­равномерность хода процессов во времени.

Островные степи юга Сибири характеризуются ярко выраженным своеобразием условий денудации. Это своеобразие складывается из внутри-континентального положения районов, соседства и функциональной связи с Южно-Сибирским горным поясом, нахождением в зоне активного влияния Сибирского антициклона, расположением у южной границы криолитозоны и вдоль северных пределов обширной аридной области Центральной Азии. Восточная часть островных степей периодически испытывает сильное влия­ние муссонов.

На карте климатического районирования СССР [Будыко, Григорьев, 1959] островные степи юга Сибири относятся к одному типу климата, харак­теризующемуся недостаточным увлажнением, но между отдельными рай­онами отмечаются существенные различия. Отметим, что увлажненность территории меняется более чем в два раза: в Назаровском районе средняя многолетняя сумма осадков достигает почти 500 мм, а в опустыненно-степном Приольхонском едва превышает 200 мм. С учетом внутривековой изменчивости годовая сумма осадков за период инструментальных наблюде­ний варьировала от 100 мм в сухой Удинской степи (станции Улан-Удэ, Хо-ринск, 1946, 1989 гг.) до 820 мм в Ангаро-Ленском районе (Иркутск, 1938 г.). По температурным среднегодовым условиям размах колебаний достигает 7 градусов (от 1,8о С в Койбальском до -5,5о С в Убсунурском районе). Макси­мальная среднегодовая температура в островных степях отмечалась в 2002 г. на метеостанции Бея и составила 4о С, а минимальная зафиксирована в 1956 г. на метеостанции Эрзин, когда она опускалась ниже -6о С.

Аридность и континентальность – главные характеристики климата, определяющие ярко выраженную специфику экзогенного рельефообразова-ния в регионе. В условиях недостаточного увлажнения влияние на морфоге­нез зональных факторов выражается аридностью климата. Степень аридно-


9

сти современного климата оценивалась нами с помощью индекса аридности по Кеппену [Баженова, Мартьянова, Артеменок, 1999], который варьирует в субаридных ландшафтах юга Сибири от 0,55 (Назаровская котловина) до 1,28 (Приольхонье). В качестве интегральной климатической характеристики, по­казывающей степень изменчивости хода экзогенных процессов во времени и отражающей секторные закономерности рельефообразования, взят коэффи­циент континентальности Конрада. В островных степях он меняется от 53 до 96, т.е. почти в два раза.

Значительная изменчивость климата между отдельными районами пре­допределяет большое разнообразие агентов денудации, их сложное взаимо­действие в пространстве и во времени. Двумерная ординация точек наблюде­ний (по данным метеостанций), приуроченных к островным степям, в про­странстве выбранных климатических параметров выявила последовательное расположение морфоклиматических районов, соответствующее климатиче­ским векторам (рис. 2). С северо-запада на юго-восток закономерно умень­шается увлажненность территории, но повышается аридность и континен-тальность территории (сухость и морозность).


со О

аз о о

03

о

а; оз m о

3


550 -I

500

450

400

350

300

250

200


I

/


? I


>

EI

ISI


13

т

и

и

/'b oll^


т

и

и

АА А


¦


©

©


III


#


?

1

ш

2

ш

3

ш

4

© о А

5 6

7 8

^

9

©

10

11

Q

12

#

13



150


50


60


70


80


90


100


Рис.

про-районы детальных исследований

Коэффициент континенталы-юсти 2. Ординация морфоклиматических районов (см. рис. 1) в

странстве климатических параметров. I-III


Сходство рассматриваемых морфоклиматических районов проявляется в их функциональной связи с горами. Среди таежных районов островные степи выделяются интенсивным криогенным и температурным выветривани­ем, обусловленным малой снежностью и большой длительностью бесснеж­ного периода, ночным выхолаживанием грунтов и большим числом дней в году с заморозками-оттепелями на поверхности почвы. В условиях недоста-


10

точного увлажнения поверхность склонов плохо защищена растительностью, а почвы и грунты под влиянием криогенеза слабо устойчивы к эрозии и де­фляции, что предопределило широкое развитие процессов открытой плоско­стной денудации.

Вместе с тем для каждого района характерны и существенные разли­чия в структуре плоскостной денудации, показывающие индивидуальные особенности морфогенеза. Рассмотрим их более подробно в соответствии с направлением климатических векторов (рис. 3). От лесостепных к опусты-ненно-степным районам снижается среднегодовая температура воздуха, го­довая сумма атмосферных осадков, повышается аридность и континенталь-ность, что отражено на графиках (см. рис. 3, а-г). Исключение составляют аномально теплая и влажная предгорная Койбальская степь (район 5) и ано­мально холодная Баргузинская степь (район 7). Повышенной аридностью среди степных морфоклиматических районов выделяется Минусинский рай­он (6), а среди опустыненно-степных Приольхонский (11), отличающийся максимальной аридностью и минимальной в пределах пояса континенталь-ностью климата.

Учитывая вероятностный характер проявления экзогенных процессов при оценке роли плоскостной денудации, нами исследовалась повторяемость развития эрозионных и эоловых процессов высокой интенсивности (Бажено­ва, Мартьянова, 2004). Для характеристики эрозионной (флювиальной) дея­тельности использовалась повторяемость модуля стока взвешенных наносов значимостью более 15 т/км2/год. Флювиальные процессы преобладают в структуре денудации в лесостепных и западных степных районах (Койбаль-ский и Минусинский районы), далее на восток их роль опускается до мини­мума - в сухостепном Удинском и опустыненно-степном Приольхонском районах (см. рис. 3, з).

От лесостепей к степям снижается эрозионная опасность ливней. Ис­ключение составляет Онон-Аргунский степной район, для которого харак­терны максимальные значения эрозионного индекса ливневых осадков (R30), обусловленные муссонным характером дождей (см. рис. 3, е). Анализ мате­риалов полевых экспериментальных наблюдений за динамикой делювиаль­ных процессов на степных склонах показал, что при равной крутизне склонов скорость смыва возрастает с увеличением R30 в направлении от опустынен-ной Приольхонской степи к степям Баргузинской котловины, далее к Наза-ровской лесостепи, достигая максимума в Онон-Аргунской степи [Титова, Баженова, 1978; Баженова, 1988; Агафонов, 1990; Выркин, 1994].

Изменение климатических параметров вызывает различия в динамике эоловых процессов. Количественная оценка вероятности развития эоловых процессов высокой интенсивности выявила резкое повышение эолового рельефообразования при переходе от лесостепных районов к степным (см. рис. 3, д). Степной максимум дефляции имеет два пика повышения интен­сивности. Первый характерен для умеренно континентальных степей запад­ной части пояса, второй - для опустыненно-степных районов (Приольхон-ский, Кызылский и Убсунурский). Различные ландшафтно-климатические


11


типы систем отличаются дальностью эоловой миграции вещества ленностью воздействия ветровых потоков на рельеф.


и направ-


Ландшафтно-климатические типы систем


лесостепные


степные


опустыненно-степные


Морфоклиматические районы (см. рис. 1)




••^тттТПТПТТТТгтпт.............


Рис. 3. Влияние климатических факторов (а-г) на структуру плоскостной денудации (д-з) в островных степях юга Сибири.


12

В структуре денудации наблюдаются заметные различия, связанные с климатически обусловленным изменением состояния рыхлых склоновых от­ложений, их способностью к медленным массовым смещениям. При одина­ковом составе коренных пород в лесостепи образуются продукты выветрива­ния, обладающие более высокой подвижностью, чем в степи, так как они значительно лучше увлажнены и обогащены глинистыми частицами по срав­нению с рыхлым чехлом степных склонов. В Назаровской лесостепи высокая подвижность грунтов сочетается с продолжительным периодом дефлюкци-онного смещения грунтов (3-4 мес. в год) и большой мощностью смещающе­гося слоя (в среднем 120 см). В Койбальской степи эти показатели сокраща­ются вдвое – 1,5-2 мес. и 50-60 см соответственно. Средние скорости де-флюкции в лесостепи достигают 2,6-8 мм/год, а в степи - 0,7-1,5 мм/год [Ба­женова, 1982; Рашба, 1976]. При дальнейшем снижении увлажненности грун­тов, их опесчанивании, уменьшении плотности (Приольхонье) скорость мас­сового смещения склонового чехла падает до 0,6-0,8 мм/год, а мощность смещающегося слоя сокращается до 25-35 см [Агафонов, 2001].

С понижением увлажненности территории и сокращением доли зимних осадков в рельефообразовании снижается участие нивации. Но с ростом кон-тинентальности климата в центральной и восточной части рассматриваемого пояса в структуре систем значительно повышается роль криогенных процес­сов. По геокриологическому районированию рассматриваемая субаридная территория относится в основном к зоне островного и редко островного рас­пространения многолетнемерзлых пород и длительного сезонного промерза­ния почвогрунтов [Лещиков, 1978; Геокриология СССР, 1989]. Многолетне-мерзлые породы характеризуются небольшой мощностью со среднегодовыми температурами -0,1?-1,5 С. Здесь, у южной границы распространения высо­котемпературных многолетнемерзлых пород, находящихся в неустойчивом термодинамическом состоянии, криогенные процессы отличаются большим разнообразием и повышенной динамичностью. Они включают пучение и мо-розобойное растрескивание грунта, солифлюкцию, термокарст и термоэро­зию, мерзлотную сортировку грунтов, наледеобразование.

Таким образом, в пределах островных степей Сибири экзогенные про­цессы образуют закономерный пространственный ряд корреспондирующих систем, изменяющих свою структуру с севера-запада на юго-восток вдоль векторов аридности и континентальности климата. Анализ спектров экзоген­ных процессов, их интенсивности и направленности воздействия на рельеф показал, что наиболее существенные различия в структуре систем отмечают­ся между лесостепными, степными и опустыненно-степными районами, а также между их умеренно-, резко- и экстраконтинентальными вариантами. Они проявляются в механизмах ближнего и дальнего транспорта вещества.

Лесостепные системы денудации характеризуются господством флювиальных процессов, которые осуществляют дальний транспорт вещест­ва. Для лесостепных районов свойственна большая глубина долинных врезов и разнообразие типов русловых процессов. Густота овражного расчленения и плотность оврагов здесь выше в 6-10 раз, а средняя скорость линейного при-


13

роста оврагов в 3-4 раза по сравнению со степными районами [Салюкова, 1976; Баженова, Любцова, Рыжов, Макаров, 1997; Кожуховский, 2004].

На высокую активность делювиальных процессов в лесостепях указы­вают хорошо развитые делювиальные шлейфы. Вычисленные по геологиче­ским, археологическим и радиоизотопным данным средние скорости аккуму­ляции делювия в лесостепях в среднем в 2-4 раза выше, чем в степях [Баже­нова, 1998]. Лесостепной максимум эрозии предопределен стоком как талых, так и ливневых вод в связи с большим запасом воды в снеге в период снего­таяния и высокой эрозионной опасностью ливней (см. рис. 3, е, ж). Для скло­нов характерна полосчатость, связанная с развитием деллей.

В лесостепях происходит преимущественно эоловая аккумуляция, о чем свидетельствуют толщи лессовидных суглинков, в формировании кото­рых участвовали эоловые процессы.

Степные денудационные системы отличаются постоянным чередова­нием и взаимодействием эрозионных и эоловых процессов [Титова, 1976]. Для них характерен транзит поступающего эолового вещества, перераспре­деление его внутри системы (между наветренными и подветренными скло­нами) и вынос за пределы системы при ведущей роли дефляционной состав­ляющей. К морфологическим свидетельствам этих процессов относятся: асимметрия склонов, дефляционная моделировка седловин, формирование дефляционных котловин, останцов, грив. В зонах дефляции на степных скло­нах отмечается поверхностное защебнение, верхние горизонты склоновых отложений обеднены пылеватыми и глинистыми частицами.

Опустыненно-степные системы отличаются господством дефляци­онной денудации высокой интенсивности. Мощной дефляционной перера­ботке подвержены практически все формы рельефа и верхние горизонты горных пород. В экстраконтинентальных опустыненно-степных системах (Кызылский и Убсунурский районы) дефляция - основной процесс избира­тельной денудации, приводящий к формированию широко распространенно­го структурно обусловленного рельефа [Рельеф Алтае-Саянской горной об­ласти, 1988]. Следует также отметить коррадирующее воздействие перено­симых ветром частиц песка, в результате которого в гранитах образуются ниши пескоструйного выдувания (тафони). По данным С.Д. Кужугет (2005), дефляционный рельеф этих районов представлен лунковыми и ячеистыми песками, котловинами выдувания, дефляционными коридорами. В функцио­нировании систем принимают активное участие криогенные процессы.

Дефляционный тип денудации характерен и для умеренно континен­тальных прибайкальских опустыненно-степных систем (Приольхонский рай­он). Здесь дефляция создала своеобразный лощинно-грядовый рельеф с замкнутыми котловинами выдувания, которые группируются в линейные де­прессии, что является характерной особенностью рельефа. Следы длительно­го эолового воздействия на рельеф и горные породы проявляются в камени­стой отмостке, в распространении ветрогранников, в формировании эоловых россыпей железомарганцевых и титановых руд [Тайсаев, 1982, 1999; Акулов, Агафонов, 2007].


14

С возрастанием аридности климата в опустыненных степях отмечается последовательное снижение активности эрозионных процессов (см. рис. 3). Но в отдельные годы редкой повторяемости здесь возникают кратковремен­ные бурные водные и даже селевые потоки, играющие важную рельефообра-зующую роль. В Приольхонье, в долине р. Сармы, небольшое проявление се­левой деятельности отмечалось в 1948 и 1957 гг. [Макаров, 1998]. Характер­ная особенность опустыненно-степных систем заключается в формировании областей внутреннего стока, в которых деятельность водных потоков в ос­новном направлена на выравнивание рельефа, так как практически весь мате­риал, даже в экстремально влажные годы, остается в бессточных бассейнах.

2. Поведение денудационных систем во времени характеризуется сменой их переменных состояний, обусловленных определенным соче­танием климатических показателей и выражающихся в особом соотно­шении динамических, литологических и морфологических параметров экзогенного морфогенеза.

В проблеме временной организации геосистем одно из ключевых по­нятий - состояние системы, т.е. ее качество, которое описывается набором признаков или параметров, сохраняющихся некоторое время. Согласно Ю.Г. Симонову (1988), весь путь эволюции рельефа можно рассматривать как не­прерывную смену разнокачественных состояний различной длительности, характеризующихся единством структуры и функционирования систем. Ис­ходя из этого, при изучении внутривековой организации денудационных систем на траектории их изменения нами находилось такое минимальное ко­личество точек (состояний), которые достоверно и полностью описывают движение системы за вековой период. Управляющим параметром поведения систем в спонтанных условиях выступает климат [Баженова, Мартьянова, 2002]. Особенно высокая согласованность геоморфологических и климатиче­ских изменений выявляется при анализе сглаженных рядов. Установлено, что в разные по сочетанию тепла и влаги годы проявляются характерные гео­морфологические процессы с определенным уровнем интенсивности, на­правлением воздействия на рельеф и распределением по элементам склонов разной экспозиции.

На основе классификации лет по сочетанию тепла и влаги за весь пери­од инструментальных наблюдений по 65 метеостанциям исследуемой терри­тории получена единая матрица возможных переменных состояний систем, закономерно сменяющих друг друга в пространственном ряду островных степей (табл. 1). По тепловым условиям выделены шесть типов градаций - от очень теп­лых до очень холодных. Диапазон изменений увлажнения включает 8 типов гра­даций — от экстремально сухих до экстремально влажных. Эта матрица рас­сматривается нами в качестве климатической основы типизации состояний денудационных систем.


15

Таблица 1 - Вероятность формирования переменных состояний денудацион­ных систем при различных сочетаниях тепла и влаги (среднегодовые усло­вия), %

Важным морфологическим индикатором при диагностике состояний яв­ляется микро- и нанорельеф, орнаментирующий поверхность степных склонов,


16

днищ падей, долин и озерных котловин. Он представлен положительными (холмики, валики, микрогряды, бугры и др.), отрицательными (воронки, ниши, микрокотловины, трещины, ложбины, микрорусла и др.) и ступенеобразными (террасеты и др.) формами размером от нескольких сантиметров до нескольких метров. Сочетание длительно существующих (многолетних) форм микро­рельефа, таких как дюны, бутаны, гидролакколиты, овраги, делли, нивальные ниши, наледные поляны, карстовые воронки, суффозионные степные блюдца и другие, могут служить визитной карточкой экзогенного морфогенеза на той или иной территории. Наноформы образуют морфологические комплексы, сме­няющие друг друга во времени и отражающие смену состояний систем денуда­ции. Выделены пять переменных состояний систем.

Аридные состояния формируются в экстремально и аномально сухие го­ды. Они характеризуются господством эоловых процессов высокой интенсив­ности в условиях разреженного травостоя и сильного иссушения верхних гори­зонтов склоновых отложений. Дефляция усиливается также благодаря активной деятельности землероев, которые выбрасывают на поверхность склонов боль­шой объем сыпучего материала, легко подхватываемого ветровым потоком. Глубокой эоловой переработке подвергаются верхние горизонты отложений вершинных поверхностей, склонов, где увеличивается защебненность, выдува­ются соленосные осадки сухих днищ озерных котловин. В структуре микро­морфологических комплексов господствуют дефляционные котловины, ложби­ны, ветровая рябь, ветровые косички, флажки, гряды, дюны, отмечается эоло­вая переработка бортов и днищ малых эрозионных форм, размеры которых мо­гут уменьшиться в связи с накоплением в них эолового материала.

Для семиаридных состояний характерно взаимодействие эоловых и делю­виальных процессов, скорость которых близка к средним значениям, свойствен­ным зональным степным системам. Происходит незначительный вынос эолово­го материала из системы, основная же его часть перераспределяется между на­ветренными и подветренными склонами. В малых эрозионных формах замет­ные изменения отмечаются лишь в привершинной части. У подножий склонов постепенно формируются делювиальные шлейфы. Семиаридные состояния ди­агностируются микроморфологическим комплексом, представленным сочетани­ем эоловых, эрозионных и зоогенных форм при ведущей роли первых.

Семигумидные состояния появляются в основном в умеренно влажные, умеренно теплые или умеренно холодные годы. В это время расширяется спектр процессов и изменяется направленность преобразования склонов. Ин­тенсивность эоловых процессов и зоогенного сноса снижается, а скорость делю­виальных процессов и оврагообразования увеличивается. Заметное участие в структуре денудации принимают дефлюкция и нивация. Процессы отличаются средней интенсивностью. В микрорельефе преобладают эрозионные формы.

Гумидные состояния возникают при аномально и экстремально высоком увлажнении в основном в теплые и умеренно теплые годы. Поверхность скло­нов хорошо защищена растительностью, преобладают процессы медленного массового смещения склонового чехла. При высокой скорости дефлюкции формируются террасеты. Увеличиваются размеры карстовых и суффозионных


17

воронок, нивальных ниш, малых эрозионных форм рельефа. Господствуют про­цессы флювиальной денудации, при этом резко повышается сток взвешенных наносов за счет русловой и овражной эрозии.

Перигляциальные состояния характеризуются значительным повышением в морфогенезе роли криогенных процессов в холодные и очень холодные годы. Их индикаторами служат солифлюкционные валики, мерзлотные сальзы, бугры пучения, полигональный микрорельеф и т.д. Мерзлотной переработке подвер­гаются склоны и днища малых эрозионных форм. Следы современного глубо­кого воздействия криогенных процессов на морфолитогенез склонов четко про­слеживаются в микроморфологии почв [Семенов, 1978]. Лимитирующим факто­ром формирования перигляциальных состояний в островных степях юга Сиби­ри выступает влага.

3. В функционировании денудационных систем различного ранга проявляется климатически обусловленная цикличность. Циклы вклю­чают продолжительную зональную фазу интеграции вещества в системе и экстремальные фазы «залпового» выноса вещества. Для каждого мор-фоклиматического района характерна своя упорядоченная во времени смена динамических фаз денудации, составляющих внутривековые цик­лы.

Установлено, что для каждого степного «острова» юга Сибири харак­терны не только свои преобладающие сочетания тепла и влаги, но и своя четкая последовательность в смене этих соотношений, каждый район имеет свою структуру климатических колебаний, которая повторяется в климатиче­ских циклах различного иерархического уровня [Мартьянова, Харахинова, 1988; Мартьянова, Баженова, 2000; Магда, Зеленова, 2003; Баженова, 2008]. Процессы денудации чувствительны к этим колебаниям. В функционирова­нии денудационных систем различного ранга проявляется климатически обу­словленная цикличность. Она выражается в последовательном чередовании периодов активного сноса вещества, во время которых рельеф перестраива­ется, и периодов относительной стабилизации. Части цикла представляют собой динамические фазы денудации, которые следуют друг за другом в оп­ределенном порядке и различаются между собой дальним или ближним транспортом вещества, уровнем интенсивности и структурой процессов, ло­кализацией их воздействия на тот или иной морфологический элемент систе­мы. Процессы, принадлежащие одной фазе, образуют в пространстве параге-нетические цепочки (ассоциации). При этом происходит кумуляция энергии рельефообразования на привершинном, склоновом или долинном элементе системы. Динамические фазы дают представление о временном инварианте денудационной системы, свойственном тому или иному морфоклиматиче-скому району.

В островных степях юга Сибири региональное развитие получили три типа функционирования денудационных систем, которые иллюстрируют принципиальные схемы (рис. 4, 5, 7), отражающие главные связи в системе и дающие общее представление о механизмах денудации. Схемы включают пять блоков. Первый блок (вход в систему) показывает структуру климатиче-


18

ских колебаний. Они дают импульс для движения литодинамических потоков и определяют способ транзита вещества на склонах. Взаимодействие процес­сов рассматривается во времени, что отражает второй блок модели. Во вре­менном аспекте схема охватывает один денудационный цикл. Цикл подраз­деляется на части (фазы) неодинаковой продолжительности. Процессы сноса вещества принадлежат к основным динамическим элементам денудационной системы и составляют третий блок модели. Интенсивность процессов пока­зана высотой столбца, что позволяет проследить изменение относительного участия каждой группы процессов в ходе денудации и сравнить особенности функционирования систем в разных районах.

В результате взаимодействия процессов с формами рельефа на выходе из системы изменяется расход вещества отдельных литодинамических пото­ков и в целом баланс вещества основных элементов морфологической триа­ды, что иллюстрирует четвертый блок модели. При этом соответствующим образом изменяется и направленность рельефообразования, которая пред­ставлена на пятом замыкающем блоке модели, где в общем, схематичном виде рассмотрено преобразование элементов морфологической триады за один денудационный цикл. Стрелками и пунктирными линиями показано взаимодействие климатических факторов, процессов и морфологических элементов системы в пределах одной динамической фазы денудационного цикла.

Среднесибирский тип денудации характерен для лесостепных уме­ренно континентальных предгорных равнин Назаровской котловины

(коэффициент континентальности 50, индекс аридности 0,65). Функциони­рование систем инициируется синхронным ходом тепла и влаги (рис. 4). В течение цикла происходит чередование теплых очень влажных периодов с относительно сухими и холодными. Отличительной особенностью этого ти­па функционирования является завершение цикла любого иерархического уровня коротким противофазным скачком тепла и влаги. Температурные среднегодовые условия рельефообразования изменяются от – 0,1 до 2,3о С, условия увлажнения варьируют от 300 до 700 мм при средних фоновых зо­нальных семигумидных значениях соответственно 1,1о С и 500 мм.

Зональная, наиболее продолжительная фаза интеграции вещества в системе занимает около 70 % времени цикла, характеризуется ближним транспортом вещества с его перераспределением в системе (рис. 4). Хотя на степных склонах юго-западной экспозиции в перемещение вовлечен «актив­ный» слой мощностью 5-10, реже 15-26 мм, но вынос вещества со склонов незначителен. Средняя скорость делювиального сноса варьирует от 0,03-0,1 до 0,8 мм/год на пологих, до 1,5 – 2,0 мм/год на крутых склонах.


19




Рис. 4. Принципиальная схема функционирования систем в Назаровской лесостепи. Циклы: 1 – предыдущий, 2 3 – снос; 4 – аккумуляция.


денудационных – последующий;


20

Средняя скорость аккумуляции делювия, вычисленная по геологиче­ским, археологическим и радиоизотопным данным древних поселений чело­века, составляет 0,10-0,41, по данным натурных наблюдений она колеблется от 0,10 до 2,2 мм/год. На лесных склонах господствуют процессы медленно­го массового смещения склонового чехла.

С ростом увлажненности территории функционирование переходит в новое качественное состояние - экстремальную гумидную фазу флювиально-го выноса вещества из системы, занимающую 8-10 % времени денудацион­ного цикла. Наибольшее преобразование характерно для днищ долин рек и временных водотоков, в которых наблюдается эрозионный врез. При этом одним оврагом за ливень выносится от 10 до 100 м3 рыхлого материала [Любцова, 1989], модуль твердого стока р. Чулым увеличивается до 110 т/км2 в год, а слой смыва на крутых склонах может достигать 4-7 мм/год.

При снижении атмосферного увлажнения до минимума в экстремаль­ную аридную фазу вынос из системы прекращается, отмечается интенсивное выпадение эолового материала (положительный баланс вещества), который поступает из соседних степных районов Хакасии и максимально накаплива­ется в верхнем ярусе рельефа (на орографических барьерах). Фаза составляет около 20 % продолжительности цикла.

В заключение цикла при противофазном скачке увлажнения и резком похолодании отмечаются кратковременная вспышка солифлюкции и разви­тие наледей, способствующие выносу склонового материала в долинный ярус рельефа. В результате при завершении денудационного цикла происхо­дит расчленение рельефа.

С повышением ранга системы увеличиваются объемы перемещаемого вещества и время совершения одного денудационного цикла. Для системы склон - делювиальный шлейф характерен 11-летний цикл денудации, а для морфологически однородного участка денудационного склона – 3-5-летний. Установлено, что циклы различного иерархического уровня обладают чер­тами сходства. Это сходство проявляется в механизме денудации и последо­вательности смены фаз внутри циклов.

Минусинский тип денудации характерен для южно-сибирских уме­ренно континентальных относительно теплых степей Минусинского межгорного понижения (К к = 65, индекс аридности по Кеппену составляет 0,75-1,0); среднегодовая температура варьирует от 3,0 до -1,0о С, атмосфер­ное увлажнение от 150 до 450 мм при средних значениях тепла и влаги соот­ветственно 1о С и 300 мм. Функционирование денудационных систем опре­деляется противофазным ходом тепла и влаги – влажные холодные периоды сменяются очень теплыми и сухими (рис.5).

Зональная фаза преимущественно ближнего делювиального и эолового транспорта вещества составляет около 70 % продолжительности денудаци­онного цикла, она характеризуется умеренной интенсивностью преобразова­ния поверхности степных склонов. Процессы смыва и дефляции, происходя­щие соответственно со скоростью 0,2-0,3 и 0,3-0,9 мм/год постоянно сменяют друг друга во времени и перераспределяют вещество в системе между


21

Рис. 5. Принципиальная схема функционирования денудационных систем в степях Минусинской котловины. Циклы: 1 – предыдущий, 2 – по­следующий; 3 – снос; 4 - аккумуляция


22

верхними и нижними элементами склонов, между наветренными и подвет­ренными склонами. Темпы аккумуляции делювиальных шлейфов составляют 0,1-0,7 мм/год, эоловое накопление вещества в среднем происходит со скоро­стью 0,1-0,2 т/ га в год.

Для фазы характерна активная роющая деятельность полевок. Наибо­лее интенсивно полевки перемешивают почву до глубины 30-35 см, в сред­нем зоогенный вынос рыхлого материала на поверхность степных склонов, по данным О.А. Зайченко (1996), составляет 1-4 тонны на 1 га в год. В даль­нейшем этот материал участвует в ближнем транспорте вещества, так как подхватывается водой и ветром и перераспределяется в системе.

Экстремальная фаза нивально-делювиального и пролювиального вы­носа вещества со склонов и флювиального транспорта и аккумуляции при­урочена к аномально и экстремально влажным холодным периодам. Макси­мальной денудации подвержены верхние участки склонов северной и северо­восточной экспозиций, на которых морфологически хорошо выражены ни-вальные ниши. Интенсивность денудации в нишах достигает 2,5 мм/год [Рашба, 1976]. Экстремальный сток взвешенных наносов превышает 140 т/км2. В результате склонового сноса в реки поступает огромное количество мелкозема. При этом в экстремально влажные годы (1966 г.) годовая мут­ность малых рек достигает 1700 - 9000 г/м3 [Черкасов и др., 1973]. Реки не могут транспортировать такой объем наносов, начинается их аккумуляция, приводящая к формированию «внутренних дельт», образующих у подножия Западного Саяна наклонные болотистые аллювиальные равнины [Воскресен­ский, 1968]. Фаза занимает 10-15 % времени цикла.

Во время экстремальной аридной фазы выравнивания рельефа (рис. 5) происходит эоловый вынос вещества из системы. Интенсивность дефля­ции на верхних денудационных участках наветренных склонов достигает 2,2 мм/год. Наиболее крупная часть эолового материала переносится на сосед­ние участки. Остальной мелкозем господствующими юго-западными ветра­ми откладывается в лесостепных и таежных районах, расположенных северо-восточнее предгорных равнин, в узких глубоких депрессиях рельефа, а также на склонах и вершинных поверхностях Восточного Саяна. Фаза составляет 10-20 % продолжительности денудационного цикла.

В связи с интенсивным снижением верхнего яруса рельефа в экстре­мальные фазы денудационного цикла и накоплением материала в нижнем долинном ярусе, функционирование систем данного типа сопровождается выравниванием рельефа. Этот механизм отражает картографическая модель функционирования денудационных систем, составленная на Красноозерский участок, расположенный на междуречье Абакана и Енисея (рис. 6).


23




i       M          N        I «I        Ы        |e|        h


? '?*? =


|«С>Е1]«Ш'И«[^!«


Рис. 6. Картографическая модель функционирования денудационных систем

в степях Южно-Минусинской котловины (Баженова, Тюменцева, 2010).

A. Механизм и направление движения вещества в экстремальную (семигумидную) фазу (сцена­

рий 1970 г.). Ведущие процессы: 1 – физическое

выветривание; 2 – интенсивный плоскостной

смыв от стока талых и ливневых вод в сочета­

нии с десерпцией; 3 – плоскостной смыв уме­

ренный в сочетании с десерпцией; 4 – слабый

смыв в сочетании с дефлюкцией; 5 –зона тран­

зита вещества (слабый смыв чередуется с акку­

муляцией вещества); 6 – интенсивная нивация в

сочетании с дефлюкцией; 7 – дефлюкция в соче­

тании с нивацией и интенсивным смывом; 8 –

интенсивная эрозия временных водотоков в со­

четании с дефлюкцией; аккумуляция: 9 – скло­

новая,10 – пролювиальная, 11 – пойменная.. На­

правление движения вещества: 12 – основное, 13

– дополнительное.

Б. Механизм преобразования рельефа в зональ­ную фазу цикла (сценарий 1986 г.). Ведущие процессы: 1 – выветривание и умеренная дефля­ция; 2 – умеренные смыв и дефляция; 3 – слабый смыв и эоловая аккумуляция; 4 – умеренный

смыв и линейный размыв в сочетании со слабой дефлюкцией и эоловой аккумуляцией; 5 – слабый смыв в сочетании со слабой дефляцией; 6 – слабая склоновая аккумуляция; 7 – слабая и умерен­ная эоловая аккумуляция; 8 – участки с интенсивным проявлением роющей деятельности мелких млекопитающих (зоогенный снос); 9 – преобладающее направление движения вещества.

B. Преобразование рельефа в экстремальную (аридную) фазу дефляционного выноса вещества из

системы (сценарий 1979 г.). Ведущие процессы: 1 – очень сильная дефляция в сочетании с эоловой

корразией и температурным выветриванием; 2 – сильная дефляция в сочетании с десерпцией и

слабым смывом; 3 – умеренная дефляцияв сочетании с морозобойным растрескиванием и зооген-

ным выносом вещества; 4 – слабая дефляция. Эоловая аккумуляция вещества: 5 – сильная; 6 –

умеренная; 7 – слабая. 8 – преобладающее направление движения эоловых литопотоков.


24

Центральноазиатский тип денудации характерен для холодных экстраконтинентальных Онон-Аргунских степей, которые в первом при­ближении можно считать аналогом перигляциальных степей плейстоцена. Перемещение вещества происходит в условиях повышенной аридности (ин­декс аридности 0,70-1,0) и крайней континентальности (Кк = 79-93), средние годовые температуры варьируют от -0,2 до -4,20 С, амплитуды колебания увлажненности близки Минусинским степям (157-457 мм). Для района ха­рактерен противофазный ход тепла и влаги – относительно влажные и очень холодные периоды чередуются сухими и относительно теплыми (рис. 7).

В нормальную (зональную) фазу интеграции вещества происходит обмен веществом и энергией между элементами системы, вынос из системы незначителен (рис. 7). Ближний транспорт вещества сопровождается макси­мальным преобразованием склонов. Для фазы характерна четко выраженная корреляция зон смыва, транзита и аккумуляции делювия с морфологически­ми элементами степных склонов. Снос с привершинных пологих элементов склонов составляет -0,11...-0,40 мм/год, на уступах денудационных останцов смыв интенсивный (-0,70…-1,50 мм/год), на педиментах, представляющих зону транзита, баланс делювия близок к нулю, и, наконец, в нижней аккуму­лятивной части формируются делювиальные шлейфы со скоростью 0,3…2,6 мм/год. С наветренных более крутых склонов северо-западной экспозиции мелкозем переносится в результате эоловой миграции вещества на склоны юго-восточной экспозиции. Для фазы характерно интенсивное морозобойное растрескивание почвогрунтов, способствующее снижению их прочности и повышению податливости к смыву и дефляции.

Резкий рост увлажненности территории дает импульс для перехода системы в новое качественное состояние - экстремальную перигляциальную фазу дальнего транспорта вещества. Вынос вещества из системы осущест­вляется флювиальными потоками, формирующимися в результате таяния родниковых наледей и ливневого стока при резкой активизации солифлюк-ционно-наледных процессов. В зоне вогнутых перегибов склонов у подно­жий уступов педиментов «подновляются» мерзлотные забои. На педиментах активны дефлюкция, плоскостной и струйчатый смыв. Высокий подъем уровня грунтовых вод и массовое развитие наледей практически во всех па­дях [Фриш, 1966] приводят к образованию мерзлотных долинных поясов, при разрушении которых водными потоками выносится большой объем ма­териала. Объем твердого стока в целом по бассейну Шилки превышает фо­новый более чем в 15 раз и достигает 158 т/км2. Вынос же из элементарных литосборных бассейнов верхних звеньев гидрографической сети достигает 60-80 т/га [Баженова, 2007].

В период дальнейшего снижения увлажненности региона система вновь возвращается к нормальной зональной фазе интеграции вещества в днище пади и делювиальных шлейфах. При снижении увлажнения до мини­мума она вступает в заключительную фазу функционирования - экстре­мальную аридную фазу выравнивания рельефа за счет мощной дефляцион-


25

Рис. 7. Принципиальная схема функционирования денудационных систем в Онон-Аргунской степи. Циклы: 1 – предыдущий, 2 – последующий; 3 – снос


26


Рис. 8. Картографическая модель функционирования малого литосбор-ного бассейна в отрогах Нерчинского

хребта. А. Перигляциальная фаза (сценарий 1961-1962 гг.). Ведущие процессы: 1 - интенсив­ная эрозия временных водотоков в сочетании с наледеобразованием; 2 - эрозия временных водо­токов в сочетании с солифлюкцией; 3 - солифлюк-ция, пучение грунта в сочетании с делювиальной аккумуляцией; 4 -дефлюкция в сочетании с нива-цией; 5 - дефлюкция в сочетании со слабым смы­вом и делювиальной аккумуляцией; 6 - смыв очень сильный в сочетании с десерпцией; 7 -смыв умеренный в сочетании с десерпцией; 8 - смыв слабый; 9 - криогенное выветривание; 10 - крио­генное выветривание в сочетании с морозной сор­тировкой грунта. 11 - промоины; 12 - наледи; 13 -основное направление движения вещества; 14 -дополнительное направление; 15 - граница литос-борного бассейна. Б. Зональная фаза (сценарий 1976г.) Ведущие процессы: 1 - физическое выветривание, умеренная де­фляция; 2 - интенсивный плоскостной смыв от стока ливневых вод в сочетании с дефляцией; 3 -плоскостной смыв умеренный с дефляцией, десерпцией, морозобойным растрескиванием; 4 - плоско­стной смыв умеренный в сочетании с эоловой аккумуляцией; 5 -плоскостной смыв слабый от стока дождевых вод в сочетании со слабой дефляцией и морозобойным растрескиванием; 6 - слабый плоско­стной смыв, эоловая аккумуляция; 7 - кратковременная дефлюкция в сочетании с нивацией и делюви­альным процессом; 8 - эрозия временных водотоков; 9 - аккумуляция делювия; 10 - дефлюкция в соче­тании с делювиальной аккумуляцией и зоогенным сносом. 11 - основное направление движения веще­ства; 12 - граница литосборного бассейна.

В. Аридная фаза (сценарий 1971 г). Ведущие процессы: 1 - дефляция очень сильная в сочетании с тем­пературным выветриванием; 2 - дефляция сильная в сочетании с десерпцией и слабым смывом; 3 - де­фляция умеренная в сочетании с морозобойным растрескиванием и зоогенным сносом; 4 - дефляция слабая в сочетании с зоогенным сносом; 5 - эоловая аккумуляция. 6 - основное направление движения вещества; 7 - граница литосборного бассейна.


27

ной денудации. Механизм выравнивания определяется максимальным эоло­вым сносом вещества с верхних элементов рельефа, образно говоря, «эоло­вой шлифовкой» вершин и частичным заполнением эрозионных врезов. При этом структура системы упрощается, так как господствует один процесс – эоловый. Объем выносимого эолового вещества с поверхности степных склонов варьирует от 10-16 до 25-50 т/га, а с вершинных поверхностей дос­тигает 100т/га и более в год [Любцова, 1997]. Благодаря такому чередованию экстремальных фаз дальнего транспорта вещества с примерно одинаковым объемом удаления вещества с водораздельных и долинных участков в сис­теме сохраняется динамическое равновесие (см. рис. 7).

На примере малого литосборного бассейна создана картографическая модель функционирования денудационных систем в отрогах Нерчинского хребта (рис.8). Денудационные системы Онон-Аргунской степи функцио­нально связаны с областями внутреннего стока, с флювиальной гиперсисте­мой Амура, куда в перигляциальную фазу денудационного цикла направлен основной поток наносов, а также поставляют вещество в область транзита и аккумуляции вещества обширной восточноазиатской эоловой морфодинами-ческой системы (аридная фаза).

Таким образом, при прочих равных условиях различные сочетания ландшафтно-климатических параметров могут вызывать в одних случаях расчленение рельефа, в других выравнивание, а в третьих денудация сопро­вождается сохранением морфологического облика рельефа в условиях дина­мического равновесия. Кроме этих трех региональных типов денудации, рас­смотренных в работе, в семиаридных условиях возможен еще один механизм денудации, выражающийся в дефляционном расчленении рельефа. Данный механизм встречается в Восточной Монголии [Чичагов, 1998], в Западном Забайкалье на участках сужения долин, пересекающих горные хребты (Ха-мар-Дабанский, Калиновский, Боргойский, Заганский и др. ветровые кори­доры) и в Баргузинской котловине [Антощенко-Оленев, 1982].

Схемы современного функционирования денудационных систем полу­чены для начала, средней части и конца анализируемого пространственного ряда и охватывают все возможное разнообразие динамических фаз денуда­ции и морфоклиматических обстановок рельефообразования в семиаридных условиях юга Сибири. Поэтому, опираясь на принцип эргодичности, их по­лезно использовать для реконструкции прошлых природных событий и про­гнозных оценок изменения хода денудации в ближайшем будущем.

Обобщение разрозненных данных по морфологии и динамике рельефа, а также строению опорных разрезов четвертичных отложений, полученных для отдельных районов, подтверждает наши представления, полученные экс­периментальным путем, об особом региональном механизме денудации и транзита вещества, характерном в целом для субаридных предгорий северной периферии Южносибирского горного пояса. Суть его заключается в интен­сивном выносе продуктов выветривания из горной страны в результате сложного пространственно-временного чередования флювиальных и эоловых процессов. Аллювиальные и озерные отложения, а также отложения делюви-


28

альных и пролювиальных конусов выноса в последующем подвергаются де­фляционному выносу на значительные расстояния согласно направлению господствующих ветров. Эоловый материал откладывается в депрессиях рельефа, на наветренных склонах, иногда включая верхние части склонов горных хребтов, и даже на вершинных поверхностях. В свою очередь, эоло­вые отложения вновь подвергаются смыву со склонов и размыву водными потоками.

Такой комбинированный транспорт продуктов выветривания из горной страны зафиксирован в опорных разрезах практически во всех субаридных морфоклиматических районах. В Южно-Минусинской котловине большая часть эолового материала уносится за пределы левобережья Енисея и откла­дывается на водоразделах и пологих склонах юго-западного макросклона Восточного Саяна. По данным О.П. Добродеева (1965), эоловый материал на склонах Восточного Саяна улавливается лесом в интервале высот 400-700 м, где он залегает в виде покровных глин, которые отличаются однородностью – постоянством окраски, структуры, сложения. Они не слоисты, от всех ос­тальных пород отличаются очень низким содержанием минералов тяжелой фракции.

Значительная часть эолового материала переносится еще дальше – в полосу северных предгорий В. Саяна (600-700 м), где эоловые отложения, по мнению Л.С. Миляевой (1988), накапливаются в приразломной зоне в узких депрессиях рельефа. В лесостепных районах Назаровской и Северо­Минусинской котловин они подвергаются смыву и размыву. Здесь, по дан­ным опорных разрезов лессовой формации Куртакского геоархеологического района, в их строении преобладают делювиальные и эоловые фации [Дроз­дов, Чеха, Хазартс, 2005]. Совместное делювиально-эоловое происхождение имеют также лессовидные суглинки в лесостепных районах Иркутско-Черемховской и Канско-Рыбинской предгорных равнин [Рященко,1984]. По­мимо пролювиальных шлейфов и речных террас, раздуванию здесь подвер­гаются отложения внутренних дельт, образуемых реками при выходе из гор Восточного Саяна.

В Байкальской котловине, согласно последним исследованиям Б.П. Агафонова (2002), в этом механизме принимает участие волновая деятель­ность. Эоловый материал из области дефляции (Приольхонье и о. Ольхон) поступает в Байкал. Затем выбрасываемый волнами песок вновь подхватыва­ется ветром и переносится в восточном направлении. Этот же механизм вы­явлен в строении песчаных толщ в Ингодино-Читинской депрессии [Рыжов, 1966]. Особенно детально он изучен в котловинах Западного Забайкалья. Механизм включает «извлечение частиц из водных осадков ветром, затем выпадение материала из ветрового потока на склонах и смыв его со склонов с формированием шлейфов» [Антощенко-Оленев, 1982, с. 76]. Мощные эоло­вые пески широко распространены на наветренных склонах Худунского, За-ганского, Бугутуйского, Калинового хребтов, Цаган-Дабана, отрогов Боргой-ского, Джидинского, Малханского и др. хребтов.


29

Флювиальные литопотоки дальнего транспорта вещества из гор юга Сибири носят центробежный рассеивающий характер, а эоловые опоясыва­ют в виде выпуклой на север дуги субаридные предгорные районы, объеди­няя их в региональную подсистему единого эолового кругооборота вещества Центральной Азии. В свою очередь, данная подсистема подразделяется на 4 звена: Енисейское, Байкальское, Селенгинское и Онон-Аргунское. Отме­чающаяся в каждом звене упорядоченность эоловых потоков вещества, за­крученных по часовой стрелке, заключается в последовательной смене об­ластей дефляции, транзита вещества и областей выпадения эоловой пыли.

Следует подчеркнуть соразмерность объемов дальнего транспорта ве­щества водными и ветровыми потоками – модуль твердого стока рек и мо­дуль эоловой миграции вещества в среднем имеют один порядок величин.

4. Процессы денудации в островных степях юга Сибири отличают­ся высокой чувствительностью и быстрой реакцией на отмечающееся потепление климата и изменение хозяйственной деятельности, что вы­ражается в повышении разнообразия и контрастности режимов экзоген­ного рельефообразования в конце ХХ столетия.

В последние десятилетия во всем мире отмечается повышение интереса к изучению влияния глобального потепления климата на ход геоморфологи­ческих процессов и оценку их вклада в изменение окружающей среды [Ти­мофеев, 2001]. В связи с этим становится актуальной прогнозная направлен­ность геоморфологических исследований. К числу основных методов гео­морфологического прогнозирования относится экстраполяция тенденций рельефообразования. Основное внимание в работе уделялось исследованию отклика на климатический сигнал эрозионных, эоловых и криогенных про­цессов, играющих ведущую роль в экзогенном рельефообразовании в степях.

При прогнозной оценке из большого количества теоретических и эмпи­рических моделей выбирались зависимости, в которых климатические пара­метры, характеризующие поведение процессов, обеспечены временными ря­дами. Правомерность их применения в данном регионе подтверждают экспе­риментальные материалы стационарных наблюдений. Коэффициенты корре­ляции измеренных и расчетных скоростей процессов достаточно высоки. В большинстве случаев при определении тенденций изменения того или иного экзогенного процесса использовались временные ряды нескольких станций и, как правило, не по одному, а по нескольким параметрам, что повышает достоверность полученных научных заключений.

Начавшаяся деградация криолитозоны, обусловленная потеплением климата в конце ХХ столетия, находит отражение в ходе экзогенных процес­сов мерзлотного экотона островных степей юга Сибири, обладающего высо­кой чувствительностью и уязвимостью к потеплению климата, а процессы потепления отличаются значительными темпами. Процессы деградации мно­голетней мерзлоты проявляются здесь в повышении температуры поверхно­сти почвы и температуры верхних горизонтов грунта, сокращении числа дней с морозом на разных глубинах деятельного слоя, уменьшении глубины и скорости сезонного промерзания [Баженова, Мартьянова, 2003].


30

Отмечаются различные темпы деградации криолитозоны в западных и восточных районах Южной Сибири. С начала 80-х гг. ХХ в. в Приангарье фиксируется устойчивое снижение глубины и скорости сезонного промерза­ния почв (рис. 9, I).

Рис. 9. Многолетняя динамика глубины сезонного промерзания грунта в Прибайкалье (I) на 31 марта и Забайкалье (Борзя, II) на конец октября-января.

Помимо роста температур воздуха, в этом районе следует отметить оте­пляющую роль снежного покрова, высота которого в исследуемый период заметно увеличивается с коэффициентом линейного тренда 0,02-0,33 см/год. Ускоренный характер процессов деградации ММП в Приангарье и Прибай­калье сопровождается активизацией термокарста и сокращением площади подземного оледенения пещер [Трофимова, 2000].

В восточных наиболее холодных степных районах почвы и грунты об­ладают большой инерционностью к климатическим колебаниям, т.е. отмеча­ется их медленная (запоздалая) реакция на потепление климата. Региональ­ные особенности деградации многолетней мерзлоты в степном Забайкалье определяются интенсивным ростом атмосферных осадков в сочетании с уме­ренным потеплением в зимний период и некоторым похолоданием в весенне-летний. Эти тенденции обусловливают невысокую скорость уменьшения глубины сезонного промерзания (рис. 9, II) при слабом изменении интенсив­ности сезонного оттаивания или даже снижении их темпов (ст. Нерчинский Завод). Изменение мерзлотных условий сопровождается ослаблением про­цессов физического выветривания и морозобойного растрескивания грунтов. В структуре экзогенных процессов повышается роль солифлюкции, нивации и наледеобразования. На участках развития ММП особенно большой актив­ностью отличаются термокарстовые и термоэрозионные процессы. При со­хранении отмечающейся климатической тенденции следует ожидать их дальнейшего усиления. Индикатором процессов деградации ММП служат


31

многочисленные свежие термокарстовые воронки в долинах Унги, Залари, Оки, Китоя, Иркута, Тыпты, Баяндайки и других рек (Приангарье) и в падях Забайкалья. Следы деградации мерзлотных форм рельефа четко прослежи­ваются и в Убсунурской котловине [Чистяков, 1997].

На основе статистического анализа многолетних рядов наблюдений за стоком взвешенных наносов выделены бассейны, объединенные в четыре района с различными тенденциями поведения эрозионных процессов.

Преобладающая тенденция в первом Обь-Енисейском районе с поло­жительным трендом атмосферного увлажнения – повышение интенсивности эрозионных процессов. Она свойственна 80 % бассейнов района. В структуре эрозионных процессов увеличивается роль ливневого смыва, усиливается ак­тивность овражной эрозии. Особенно быстрыми темпами (до 7 м в год) овра­ги растут в правобережных лесостепных районах Назаровской, Южно­Минусинской и Сыдо-Ербинской котловин [Баженова и др., 1997; Кожухов­ский, 2004].

Второй Ангарский район отличается сложным разнонаправленным ха­рактером изменения интенсивности процессов. На фоне в целом нисходящей тенденции эрозионных процессов, обусловленной отрицательным трендом атмосферного увлажнения и снижением запасов воды в снеге, в отдельных речных бассейнах наблюдается заметная активизация эрозионной деятельно­сти, связанная с массовыми рубками лесов и с увеличением количества по­жаров. Наиболее сильное повышение интенсивности эрозионных процессов отмечается в зоне влияния Братского водохранилища – в бассейнах Унги, Осы, Залари, Оки, Белой и других притоков Ангары.

В третьем Селенгинском районе, охватывающем бассейны Баргузина и Селенги, преобладает нисходящий тренд стока взвешенных наносов. Основ­ная причина его – резкое снижение сельскохозяйственной деятельности на этой территории за последние 20-25 лет. В отдельных районах Бурятии, где отмечается практически полное «свертывание» земледелия, обусловленное социально-экономическими причинами, снижаются скорость роста оврагов [Рыжов, 1997] и темпы плоскостной эрозии на склонах и, соответственно, отмечается нисходящий тренд стока наносов (рис. 10).

Для четвертого района (бассейн верхнего Амура) характерна противо­положная тенденция – повышение интенсивности эрозионных процессов на фоне прогрессирующего роста атмосферного увлажнения второй половины ХХ в. Направленное увеличение стока наносов в Забайкалье в 1970-1980-е гг. отмечено Н.Н. Бобровицкой (1995). Резкое повышение интенсивности ов­ражной эрозии на юге Забайкалья в конце ХХ века было вызвано, по мнению В.Н. Голосова (2006), усилением муссонных дождей.


32

Рис. 10. Многолетняя динамика расходов воды (Q) и взвешенных нано­сов (R) в бассейне озера Байкал

Расходы наносов: 1 – сглаженные по пятилетиям, 2 – линейный тренд. Расходы во­ды: 3 – сглаженные по пятилетиям, 4 – линейный тренд.

Активизация эрозионных процессов характерна и для соседних рай­онов Приамурья [Махинов, Махинова, 2005]. Рост эрозионной деятельности в Онон-Аргунской степи проявляется в повышении частоты экстремальных событий стока взвешенных наносов, активном переформировании малых эрозионных форм рельефа (промоины, струйчатые размывы, овраги). Катаст­рофическое развитие эрозионных процессов в 1998-1999 гг. привело к омо­ложению вершин оврагов и образованию новых форм на степных склонах и в днищах падей.


33

Выявленные положительные тренды эрозии свойственны для бассей­нов с высокой интенсивностью процессов (бассейны Енисея и Амура). В ус­ловиях происходящих изменений климата эти тенденции еще более усилят­ся. Наиболее существенного повышения стока наносов следует ожидать также в районах нового хозяйственного освоения (разработка месторожде­ний золота, нефти, газа, вырубка лесов и др.).

Интенсивность эоловых процессов в западной части островных степей (степи Минусинской и Убсунурской котловин, Красноярско-Канская и Наза-ровская лесостепи) снижается. На это указывают отрицательные тренды пыльных бурь, ветровой деятельности и комплексного климатического пока­зателя дефляции по данным 9 метеостанций. Исключение составляют степи Кызылской котловины, в которых отмечается повышение интенсивности де­фляции, расширение площади и скорости движения эоловых песков [Кужу-гет, 2005]. Установленные тенденции ослабления эоловой деятельности на­ходят морфологическое подтверждение. Так, в Баргузинской, Южно­Минусинской и Убсунурской котловинах площади подвижных песков со­кращаются, эоловые формы рельефа зарастают. Ослабление эоловых процес­сов в Минусинских котловинах связано, на наш взгляд, не только с совре­менными климатическими трендами, определенную положительную роль здесь сыграло массовое внедрение противодефляционной почвозащитной системы земледелия.

В Селенгинско-Хилокской и сухой Удинской степях сложившийся уровень динамики эоловых процессов сохраняется. Рост активности эоловой деятельности и повышение частоты экстремальных эоловых событий харак­терны для экстраконтинентальных степей Центральной Азии (Онон-Аргунская и Кызылская) и Ангаро-Ленской лесостепи. В Прибайкалье тен­денция усиления эоловых процессов отмечается на фоне повышения аридно-сти климата на протяжении XIX иХХ вв., выявленной дендроиндикацион-ными исследованиями [Воронин и др. 2000]. В целом на юге Сибири отмеча­ется расширение ареала эолового рельефообразования за счет лесостепных районов.

Результаты вычислений трендов объединены в сводной таблице 2, ха­рактеризующей чувствительность различных типов денудационных систем к климатическим колебаниям. Наиболее высокой чувствительностью отлича­ются предгорно-степные системы, степные центрально-азиатские, лесостеп­ные и опустыненно-степные системы, где изменяется более 75 % анализи­руемых параметров. Слабая чувствительность к происходящим климатиче­ским изменениям свойственна сухостепным системам Удинского района, сформированным на мощной песчаной литогенной основе (изменяется менее 25 % анализируемых параметров). Для остальных типов систем характерна средняя чувствительность.

При анализе трендов учитывалось, что каждый тип денудационных систем отличается своими «стартовыми» (базовыми) режимами функциони­рования [Баженова, Мартьянова, 2002]. Дальнейшая трансформация режимов происходит в зависимости от этого базового уровня, от чувствительности


34

Таблица 2 - Тенденции изменения экзогенных процессов, обусловленные климатическими трендами

Морфоклиматический район

Климатические тренды

Направленность процессов

средне­годовая темпе­ратура возду­ха, оС/год

годовая сумма осад­ков, мм

бас-сейно-вая эрозия

склоно­вый лив­невой смыв

талый сток и смыв

нивация

де-

флюк-

ция

эоловые

дегра­дация много­летне-мерз­лых по­род

пыль­ные бури

климати­ческий показа­тель де­фляции

Красноярско-Канский

0,08

0,13

+

+

о

о

-

-

+

Назаровский

0,08

1,06

+

+

о

о

+

-

-

Минусинский

0,07

1,14

+

-

-

о

о

-

-

Койбальский

0,05

2,50

+

+

+

+

+

+

-

Ангаро-Ленский

0,03

-0,95

-

о

-

-

-

+

+

+

Баргузинский

0,08

0,09

-

-

о

о

о

-

-

+

Удинский

0,06

0,53

-

о

о

о

о

о

о

+

Селенгинско-Хилокский

0,05

-0,55

-

-

о

о

-

о

о

+

Онон-Аргунский

0,04

2,13

+

+

о

+

+

+

+

+

Кызылский

0,09

-0,99

-

+

+

о

-

+

+

+

Убусунурский

0,05

0,49

+

+

+

-

-

-

+


35

систем к климатическим колебаниям и характера климатического сигнала (соотношения трендов тепла и влаги).

Лимитирующим фактором изменения режимов функционирования сис­тем выступает влага. В районах с высокими темпами роста атмосферного ув­лажнения повышается энергетическая база рельефообразования, здесь отме­чаются положительные тренды экзогенных процессов. Такой гумидный тип трансформации режимов функционирования систем характерен для Кой-бальского, Онон-Аргунского и Назаровского районов. При сохранении кли­матической тенденции (повышение атмосферного увлажнения) в Койбаль-ской степи с учетом ее базовых режимов следует ожидать развития процес­сов, свойственных лесостепям. В Назаровской лесостепи будет повышаться роль медленных массовых движений грунта (дефлюкция), оползневых и об­вально-осыпных процессов, а также флювиальной деятельности, т.е. получат развитие процессы, свойственные подтаежным территориям.

Тенденция снижения увлажненности в настоящее время хорошо выра­жена в Ангаро-Ленском лесостепном районе, в котором возрастает роль эо­ловой миграции вещества, в Селенгинско-Хилокской степи, а также в опус-тыненных степях Тувы и Приольхонья, где трансформация экзогенных ре­жимов идет по аридному типу. Высокие темпы потепления в сочетании с по­степенным сокращением атмосферных осадков, а также с антропогенной де­градацией почвенно-растительного покрова будут способствовать расшире­нию ареалов с сухостепным морфогенезом (Баргузинский, Удинский, Селен-гинско-Хилокский районы), в Кызылском и Приольхонском районах совре­менные климатические тренды создают вероятность появления полупустын­ного типа морфогенеза.

5. Согласованность экстремальных фаз денудации с климатиче­скими аномалиями и экстремалиями увлажнения позволяет прогнози­ровать вероятность формирования чрезвычайных эколого-геоморфологических ситуаций в островных степях Сибири на ближай­шую перспективу.

Исследование временной структуры климатических колебаний позво­лило выделить и статистически оценить соотношение нормальных, аномаль­ных и экстремальных проявлений климата, определяющих ход экзогенных процессов [Баженова, Мартьянова, 2004]. В экстремальные по условиям ув­лажнения годы эрозионные и эоловые процессы в островных степях приоб­ретают катастрофический, разрушительный характер. Резкая активизация процессов приводит к ускоренной эрозии или дефляции почв, гибели сель­скохозяйственных культур, загрязнению поверхностных вод продуктами смыва и дефляции и другим негативным экологическим последствиям, ухудшающим условия жизни и ведения хозяйства.

На основе изучения интегральных разностных кривых стока воды и взвешенных наносов в исследуемых бассейнах выявлена приуроченность экстремалий эрозии к вековым циклам повышенной водности. В бассейнах


36

Ангары и Енисея фазы повышенной водности отмечались в 1906-1921, 1930-1952, 1959-1975 и 1983-1995 [Бережных, Абасов, 2004]. В бассейне Селенги повышенная водность рек и интенсивная бассейновая эрозия наблюдались в 1959-1973 гг., а в бассейне верхнего Амура многоводные фазы внутривеко-вых циклов колебаний стока рек отмечались в 1906-1910, 1932-1937, 1959-1964 и 1983-1998 гг. [Обязов, 1998].

Синфазность стока воды в соседних бассейнах рек юга Сибири предо­пределяет формирование регионально значимых экстремалий стока взвешен­ных наносов. В западной части островных степей такая ситуация наблюда­лась в 1966 г. на реках Урюп, Чулым, Енисей, Абакан, Кан, Бирюса, Ия, Ир-кут, а также в 1969 и 1971-1973 г. Для Забайкалья регионально значимая ак­тивизация эрозионных процессов, охватившая бассейны Баргузина, Уды, Чи-коя, Хилка, Онона, Ингоды и Шилки, зафиксирована в 1962 г. Она была вы­звана положительными аномалиями атмосферных осадков и почти на всех реках совпала с высокими паводками. Региональное значение для Забайкалья имеют также экстремали стока взвешенных наносов, приуроченные к по­следней фазе повышенной водности ХХ в., наблюдавшиеся в 1985 (Уда, Онон), 1988, 1990 и 1998 гг. (Хилок, Чикой, Борзя, Шилка, Онон).

Для выявления степени опасности эрозионных процессов оценена ве­роятность формирования стока взвешенных наносов различной интенсивно­сти, позволившая подразделить природные риски по проявлению эрозии на приемлемый (модуль стока взвешенных наносов < 15 т / км2 в год), значи­тельный (15-30 т / км2 год), чрезвычайный (30-50 т / км2 год) и катастрофиче­ский (> 50 т / км2 год). Особенно высокой вероятностью катастрофического развития эрозии отличаются бассейны Енисея и Ангары. В бассейне Байкала оно возможно в малых речных бассейнах, сложенных легко размываемыми рыхлыми породами, а также на реках бассейна верхнего Амура с обеспечен­ностью 4 %.

В соответствии с фоновым прогнозом колебаний стока рек Сибири [Бе­режных, Абасов, 2004], очередная фаза повышения водности рек и интенсив­ности эрозионных процессов в бассейне Оби начинается с 2010 г., Енисея и Ангары – с 2015 г, в бассейне Байкала – с 2024-2026 гг.

Экстремалии эоловых процессов связаны с отрицательными аномалия­ми и экстремалиями атмосферных осадков. В Минусинских котловинах рез­кое усиление эоловой деятельности отмечалось в начале 1920-х, 1960-х и в конце 1970-х гг., в Забайкалье – в 1902-1903, 1921-1922, 1929 гг., в начале 1940-х, конце 1960-х и начале 1980-х гг. На фоне этих колебаний, свойствен­ных отдельным районам, выделяются общие периоды их усиления (начало 1920-х и 1980-х гг.), обусловленные сильными засухами, распространяющи­мися на весь юг Сибири.

В качестве ориентира при выделении экстремалий дефляции принята динамика солнечной активности. Для выявления экстремумов проведен ана­лиз многолетних рядов количества пыльных бурь и годовых значений ком­плексного климатического показателя дефляции (рис. 11).


37

Рис. 11. Расположение экстремальных событий эоловых процессов от­носительно циклов солнечной активности (XIX – XXIII).

С – климатический показатель дефляции; Пб – пыльные бури. Ураганы (Восточная Монголия) даны по В.П. Чичагову (1998).

В Хакасии во вторую половину ХХ столетия восходящая ветвь цикла динамики эоловых процессов совпала с периодом освоения целинных земель, что привело к катастрофическому развитию эоловых процессов в 1956-1958 гг. (пик XIX цикла солнечной активности). При этом в сухих степях более трети освоенных площадей были разрушены и исключены из пашни, полно­стью погибли посевы на площади 16 тыс. га, а на 114 тыс. га они сильно по­страдали. Мелкозем, вынесенный с полей, засыпал 146 км оросительной сети, слой эоловых отложений накопился на сенокосах и пастбищах. Экстремаль­ное развитие эоловых процессов отмечалось также в 1970 (вершина ХХ цик­ла), 1971 и 1972 гг. По масштабам развития ветровой эрозии выделяется 1979 г., совпавший с максимумом XXI цикла солнечной активности. В этот год мощная дефляция почвы охватила центральные и южные степные и лесо­степные районы Красноярского края и Тувы. Следует также отметить про­должительную экстремальную эколого-геоморфологическую ситуацию 1988-1990 годов (Эрзин, Кызыл, Бея, Шарыпово, Красноярск), приуроченную к максимуму XXII цикла, во время которой с полей был снесен слой почвы мощностью 5-7 см, а местами более 10 см. Дефляции также подверглись на­рушенные земли – отвалы, угольных разрезов, промплощадки, карьеры и др.

В лесостепных районах Иркутско-Черемховской равнины резко выде­ляются чрезвычайные морфоклиматические ситуации, вызванные пыльными бурями редкой повторяемости с высокой разрушительной способностью. Это пыльные бури 1897 и 1990 гг., нанесшие огромный материальный ущерб, а также ураган 16 июля 2004 г. Причем, если первое событие от второго отде-


38

ляют 93 года, то между вторым и третьим прошло всего 14 лет, т.е. можно говорить о росте частоты их повторяемости.

В Забайкалье (Удинская степь) также установлена приуроченность экс­тремальных эоловых событий к максимумам циклов солнечной активности (рис. 11). Причем экстремалии пыльных бурь запаздывают по отношению к крупным региональным засухам и максимумам климатического показателя дефляции на один-два года. По данным ст. Улан-Удэ, крупная вспышка эоло­вых процессов отмечалась в 1960 г., когда скорость движения эоловых форм рельефа достигала 13,5 м/год. В 1970, 1979-1981, 1992 и 2002 гг. песком за­носились большие площади сельскохозяйственных земель и некоторые насе­ленные пункты. Такой же механизм формирования экстремальных эоловых ситуаций характерен и для Онон-Аргунской степи, где серия засушливых лет приводит к резкому повышению климатического показателя дефляции, а за­тем к катастрофическому проявлению эоловых процессов. В соседних рай­онах Восточной Монголии также выделяется 11-летний цикл повторения наиболее сильных ураганов [Чичагов, 1998]. Оценка вероятности развития эоловых процессов различной интенсивности позволила ранжировать риски по степени опасности их проявления на приемлемый, значительный, чрезвы­чайный и катастрофический.

Чередование экстремальных проявлений эрозионных и эоловых про­цессов в островных степях юга Сибири повышает частоту формирования чрезвычайных природных и природно-антропогенных ситуаций. Это позво­ляет отнести рассматриваемую территорию к районам с неблагоприятной эколого-геоморфологической обстановкой. Для ее улучшения необходимы меры эколого-геоморфологической безопасности. Степень техногенной трансформации динамики рельефа в островных степях определяется уровнем и темпами антропогенного воздействия. Быстрое и интенсивное хозяйствен­ное освоение земель или, напротив, их консервация в островных степях юга Сибири вызывают, соответственно, резкое повышение или снижение объе­мов перемещаемого вещества в денудационных системах, что приводит к на­рушению сложившегося режима их функционирования.

Основные выводы

  1. Современное экзогенное рельефообразование в островных степях Сибири отличается ярко выраженным своеобразием. Оно не укладывается в рамки ни одного из выделенных в умеренном поясе основных климатических типов морфогенеза, так как сочетает в себе черты гумидного, аридного и пе-ригляциального рельефообразования в условиях непосредственного соседст­ва криогенной и аридной морфоклиматических зон.
  2. Пространственная упорядоченность денудации проявляется в виде последовательных рядов морфоклиматических районов, в которых структура процессов и режим функционирования денудационных систем закономерно изменяются вдоль векторов аридности и континентальности климата. С севе-

39

ро-запада на юго-восток в островных степях понижается интенсивность де-флюкции, флювиальной эрозии, талого смыва и нивации, но повышается роль криогенных процессов, дефляции, увеличивается неравномерность хода процессов во времени и количество экстремальных проявлений процессов.

  1. Ход денудационных процессов четко упорядочен во времени. Для них характерны трехфазные денудационные циклы различной продолжи­тельности. Денудационный цикл включает продолжительную зональную фа­зу интеграции вещества в системе, во время которой вещество перераспреде­ляется в системе, и экстремальные фазы выноса вещества из системы и даль­него транспорта продуктов выветривания горных пород. В результате смены этих фаз система проходит законченный круг (цикл) своей временной орга­низации. Продолжительность цикла увеличивается с повышением ранга сис­темы. Самые малые системы (элементы склонов) реагируют на смену клима­тических фаз в годовом цикле, а литосборные бассейны верхних звеньев гид­рографической сети наиболее чувствительны к внутривековым и многовеко­вым колебаниям климата.
  2. Функционирование денудационных систем проходит в условиях ус­тойчивых соотношений тепла и влаги, свойственных отдельным морфокли-матическим районам, которые контролируют особенности перераспределе­ния вещества и энергии между главными морфологическими элементами систем. В результате такого перераспределения, в одних случаях происходит расчленение рельефа (среднесибирский тип денудации), в других - выравни­вание (минусинский тип денудации), а в третьих, денудация сопровождается сохранением морфологического облика рельефа (центрально-азиатский тип денудации).
  3. Для субаридных предгорий северной периферии Южно-Сибирского горного пояса характерен особый региональный триггерный механизм дену­дации, осуществляющий интенсивный транспорт вещества. Суть его заклю­чается в поступательном выносе продуктов выветривания из горной страны поочередно водными и ветровыми потоками. Механизм отличается устойчи­востью, так как он установлен не только современными многолетними на­блюдениями, но обнаруживается в строении опорных разрезов четвертичных отложений. При этом переключателем перестроек процессов выступают климатические колебания.
  4. Следует подчеркнуть соразмерность объемов дальнего транспорта вещества водными и ветровыми потоками – модуль твердого стока рек и мо­дуль эоловой миграции вещества в среднем имеют один порядок величин. Поэтому степи следует отнести к географическим зонам с высокими темпа­ми денудации, что, вероятно, и обеспечивает за длительную историю разви­тия равнинность степей.
  5. Ведущая роль в перестройке рельефа принадлежит не длительным зональным фазам денудации с медленными и умеренными скоростями про­цессов, а эпизодическим экстремальным фазам с быстрым (импульсивным) сносом большого объема вещества. Суммируясь в геологическом масштабе

40

времени, такой «залповый» снос вещества создает соответствующий геомор­фологический эффект.

  1. В островных степях Сибири экзогенные процессы отличаются высо­кой чувствительностью и быстрой реакцией на современные изменения кли­мата и хозяйственной деятельности. Выявленная исследованием согласован­ность хода экстремальных проявлений процессов с климатическими анома­лиями и экстремалиями увлажнения позволяет прогнозировать вероятность формирования чрезвычайных эколого-геоморфологических ситуаций.
  2. Принципиальные схемы (модели) функционирования денудацион­ных систем получены для разных частей пояса островных степей. Вместе они составляют единую эргодическую систему внутриконтинентального экзоген­ного рельефообразования юга Сибири, представляющую инструмент для па-леореконструкций динамики рельефа и прогнозных оценок геоморфологиче­ских процессов.

Основные публикации по теме диссертации

Статьи, опубликованные в журналах, рекомендуемых для публи­кации ВАК:

  1. Баженова О.И. Морозобойное растрескивание почвогрунтов в степ­ном Забайкалье // География и природные ресурсы, 1980. - № 4. – С.107-115.
  2. Баженова О.И. Закономерности движения рыхлого материала на ле­состепных склонах в Назаровской впадине // География и природные ресур­сы, 1982. - № 2. – С.98-103.
  3. Баженова О.И. Крупномасштабное картографирование динамики современных экзогенных процессов // География и природные ресурсы. – 1993 - № 1. – С.132-138.
  4. Семенов Ю.М., Баженова О.И., Воробьева И.Б., Дубынина С.С., На-прасникова Е.В., Семенова Л.Н. Ландшафтно-экологический подход к реше­нию проблем оптимизации природопользования в районах открытой угледо­бычи // География и природные ресурсы. – 1993. - № 4. – С.17-22.
  5. Баженова О.И. Эрозионноопасные земли Канской котловины // Гео­графия и природные ресурсы. – 1994. - № 4. – С. 51-59.
  6. Баженова О.И., Лещиков Ф.Н., Любцова Е.М. и др. Экзогенные про­цессы и геоморфологический риск на Иркутско-Черемховской равнине // География и природные ресурсы. – 1995. - № 3. – С.38-51.
  7. Баженова О.И. Эрозионная опасность дождей в южных районах Восточной Сибири // География и природные ресурсы. – 1996. - № 2. – С. 43-51.
  8. Баженова О.И., Любцова Е.М., Рыжов Ю.В. Эрозионное райониро­вание юга Восточной Сибири // География и природ. ресурсы. – 1997. - № 2. – С. 68-73.

41

9. Снытко В.А., Баженова О.И., Любцова О.И. Эоловая миграция ве­

щества в степных и лесостепных ландшафтах Сибири // Доклады Академии

Наук, 1997. - Том 357. - № 1 – С. 108-111.

  1. Баженова О.И., Мартьянова Г.Н. Современная многолетняя измен­чивость морфоклиматических ситуаций в переходных криоаридных зонах Центральной Азии // География и природные ресурсы. – 1998. - № 2. – С.22-31.
  2. Баженова О.И., Мартьянова Г.Н., Артеменок В.Н. Климатический анализ структуры современной денудации в степях Хакасии // География и природ. ресурсы. – 1999. - № 3. – С.76-84.
  3. Баженова О.И., Мартьянова Г.Н. Реакция степных и лесостепных морфодинамических систем на современное изменение климата // География и природ. ресурсы. – 2000. - № 4. – С. 23-32.
  4. Баженова О.И., Мартьянова Г.Н. Оценка многолетней изменчиво­сти современных эоловых процессов на юге Сибири // География и природ. ресурсы. – 2001. - № 4. С. 79-85.
  5. Баженова О.И., Мартьянова Г.Н. Современные морфоклиматиче-ские режимы степей и лесостепей Сибири // География и природ. ресурсы. – 2002. - № 3. – С.57-64.
  6. Баженова О.И., Мартьянова Г.Н. Оценка изменений геокриологи­ческих условий субаридных районов Сибири при современном потеплении климата // География и природ. рессурсы – 2003. - № 4. – С. 51-58.
  7. Korytny L.M., Bazhenova O.I., Martianova G.N., Ilyicheva E.A. The influence of climatic change and human activity on erosion processes in sub-arid watersheds in southem East Sibiria // Hydrological processes. – 2003. – No 17. – P. 3181-3193.
  8. Баженова О.И., Мартьянова Г.Н. Формирование экстремальных морфоклиматических ситуаций на юге Сибири // География и природ. ресур­сы. – 2004. - № 4. С.87-94.
  9. Баженова О.И. Изменение режимов экзогенного рельефообразова-ния на юге Сибири во второй половине ХХ столетия // География и природ. ресурсы. – 2005. - № 4. – С. 80-86.
  10. Баженова О.И. Ландшафтно-климатические типы систем экзоген­ного рельефообразования субаридных районов Восточной Сибири // Геогра­фия и природ. ресурсы. – 2006. - № 4. – С. 57-65.
  11. Баженова О.И. Внутривековая организация систем экзогенного эк­зогенного рельефообразования в степях Центральной Азии // География и природные ресурсы. - 2007. - № 3. – С.116-125.
  12. Баженова О.И. Структура денудационных циклов в лесостепях Средней Сибири // География и природ. ресурсы. – 2008. - № 4. – С. 7-17.
  13. Баженова О.И. Эколого-геоморфологические последствия консер­вации сельскохозяйственных земель в бассейне оз. Байкал // География и природные ресурсы. – 2009. - № 3. – С. 55-61.

42

  1. Баженова О.И., Тюменцева Е.М. Структура современной денуда­ции в степях Минусинской котловины // География и природные ресурсы. – 2010. - № 4. – С. 86-94.
  2. Баженова О.И. Динамические типы денудации в островных степях юга Сибири // География и природные ресурсы. – 2011. - № 2. – С. 23-32.

Статьи в рецензируемых журналах:

  1. Bazhenova Olga I., Martjanova Galina N. Wspolczecne warunki mor-foklimatyczne na obszarach stepowych Azji Centralnej // Geographia. Studia et dissertations. – Katowice, 2001. – T. 24. – C. 7-20.
  2. Bazhenova Olga I., Martjanova Galina N. Cechy funkcjonowania sys-temow denudacyjnych na obszarze stepow syberyjskich // Geographia. Studia et dissertations. – Katowice, 2002. – T. 25. – C. 7-16.

Статьи в сборниках и материалах конференций:

  1. Баженова О.И. Пучение грунта в степном Забайкалье // Процессы современного рельефообразования в Сибири. – Иркутск, 1978. – С. 109-126.
  2. Титова З.А., Баженова О.И. Изучение современных экзогенных процессов рельефообразования в степном Забайкалье // Процессы современ­ного рельефообразования в Сибири. – Иркутск, 1978. – С. 3-21.
  3. Баженова О.И. Антропогенные изменения интенсивности эрозии почв на склонах Назаровской впадины // Экспериментальные основы геогра­фического прогнозирования воздействия КАТЭКа на окружающую среду. – Иркутск, 1984. – С. 81-92.
  4. Баженова О.И. Интенсивность склонового смыва в Назаровской котловине (полевые исследования и расчет) // Рельеф и склоновые процессы юга Сибири. – Иркутск, 1988. – С. 53-73.
  5. Снытко В.А., Баженова О.И., Бессолицына Е.П., Дубынина С.С., Напрасникова Е.В., Нефедьева Л.Г. Комплексный анализ техногенно изме­ненных геосистем КАТЭКа // География почв и геохимия ландшафтов Сиби­ри. – Иркутск, 1988. – С.114-134.
  6. Bazhenova O.I. Trends of exogenous relief-formation regimes in south­ern Siberia in the second half of the 20th century // Geography of Siberia. – Re­search India Publications. – 2006. – P. 43-51.
  7. Баженова О.И., Любцова Е.М. Экзогенное рельефообразование в криоаридных степях Центральной Азии // Байкал и естествознание за 100 лет. – Иркутск, 1993. – С. 14-22.
  8. Walerian A. Snytko, Olga I. Bazhenova, Jelizawieta M. Lubcowa, Ga-lina N. Martjanova. Climatic conditions and Aeolian migration of matter in the steppe Landscapes of Sibiria // Wspolczesne oraz kopalne zjawiska i formy eolic-zne wybrane zagadnienia. –Sosnowiec, 1996. – P. 119-126.

43

  1. Bazhenova O.I., Lyubtsova E.M. Erosion processes in the southern part of Siberia and the environment: Quantitative analysis of interaction// Engineering Geology and the Environment: proceedings international symposium. – 1997. – Balkema. – P. 49-54.
  2. Semenov Yu.M., Bazhenova O.I., Semenova L.N. Landscape changes in area of KAFEC strip mines influence, Russia // Engineering Geology and the Environment: proceedings international symposium. – 1997. – Balkema. – P. 2495-2498.
  3. Баженова О.И., Мартьянова Г.Н. Современные изменения морфок-лиматических параметров субаридных ландшафтов на юге Сибири // При­родные и антропогенные ландшафты. – Иркутск-Минск, 2002. – С. 17-24.

Коллективные монографии:

  1. Баженова О.И., Гумбина И.А., Калеп Л.Л. и др. Картографическое обеспечение земельного кадастра // Экологическое картографирование Сиби­ри. – Новосибирск: Наука, 1996. – С.197-232.
  2. Баженова О.И., Любцова Е.М., Рыжов Ю.В., Макаров С.А. Про­странственно-временной анализ динамики эрозионных процессов на юге Восточной Сибири. Новосибирск: Наука, 1997. – 208 с.
  3. Баженова О.И. Делювиальный морфогенез в южных районах Си­бири // Генезис рельефа. – Новосибирск: Наука, 1998. – С. 117-127.
  4. Антипов А.Н., Плюснин В.М., Баженова О.И., Бардаш А.В. и др. Экологически ориентированное планирование землепользования в Байкаль­ском регионе. – Иркутск, 2002. -104с.

42.  Баженова О.И. Пространственно-временная организация систем

экзогенного рельефообразования в субаридных ландшафтах юга Сибири //

Географические исследования Сибири. Том 1. Структурно-динамический

анализ организации биоты и геосистем Сибири. – Новосибирск: Изд-во

«Гео», 2007. – С. 143-173.

 





© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.