Гигантская рябь течения

Пятна-медальоны формируются в криолитозоне в глинах и суглинках, иногда с примесью дресвы и щебня вследствие выдавливания на поверхность жидкой глины или пучения. При замерзании воды в мелкоземах их объем увеличивается почти на 10%. Это приводит к пучению грунтов. При переходе от глинистых пород к песчаным процессы пучения и выдавливания замедляются. В хорошо дренируемых же крупнообломочных породах морозобойное растрескивание и полигональный микрорельеф не проявляются.

Полигональные грунты, пятна-медальоны и туфуры развиты на озерно-аллювиальных супесчано-глинистых пониженных поверхностях Чуйской и Курайской котловин, где отмечаются и другие формы современного и голоценового криогенеза - тебелеры и термокарстовые западины. Отложения этих поверхностей в результате криотурбаций дислоцированы в пределах современного и голоценового деятельного слоя соответствующего возраста. Однако никаких криогенных изменений в хорошо промытых галечниках и гравийниках курайской ряби нет, потому что нет в них и глинистого заполнителя.

Г.Г. Русанов резонно заключает что «предлагая новые альтернативные гипотезы для объяснения генезиса курайских гряд, авторы даже не попытались обосновать их конкретным фактическим материалом. В этих работах нет ничего, кроме общих рассуждений и предположений…».

Подводя итог этому разделу, замечу, что пока в отечественной науке идет обсуждение генезиса гигантских знаков ряби течения на кратко рассмотренном только что научном уровне, английские и американские геологи и планетологи на основе материалов по гигантскоя ряби Алтая открыли такой рельеф на Марсе и даже подсчитали гидравлические параметры дилювиальных потоков.

Диагностика

В настоящее время выявлены сотни местонахождений полей гигантской ряби течения в Северной Америке и в Северной Азии. Приведем здесь краткое описание главных черт этого рельефа и его отложений на ключевых, наиболее посещаемых сегодня, районах Алтая и Тувы с необходимыми ссылками на основные публикации по другим территориям.

Североамериканские местонахождения исчерпывающе охарактеризованы в работах Дж. Парди, Дж.Х. Бретца и др., В.Р. Бейкера. Эти характеристики являются пионерными и представляются эталонными для сравнения, в связи с чем в дальнейшем мы будем к ним обращаться.

Горный Алтай.

Ключевые местонахождения находятся: 1) в предгорьях Алтая, на поверхности 10-14 метровой левобережной террасы р. Катунь севернее пос. Платово; 2) в Центральном Алтае на поверхности 80-100 метровой левобережной террасе р. Катунь выше по течению устья р. Малый Яломан и 3) на днище Курайской межгорной впадины.

В плане гигантские знаки ряби течения представляют собой систему вытянутых, слабо извилистых гряд или цепочки дюн серповидной формы, ориентированных субперпендикулярно современному простиранию долин. Межгрядовые понижения обычно имеют вытянутую мульдообразную форму. На платовском и яломанском участках такие мульды обычно разделены небольшими перемычками, понижения платовской ряби, открывающиеся к Катуни, трансформированы растущими оврагами. Оврагами часто освоены и разомкнутые мульды в других местонахождениях. Курайская рябь на участках Актру-Тете и правобережьье Тете имеют более вытянутые межгрядовые понижения, хотя и на этих участках длинные, извилистые мульды также часто имеют перемычки с высотой, сопоставимой с высотами гребней паводковых дюн

Поле ряби участка Платово-Подгорное имеет простирание около 350 на север. На этом участке знаки ряби вскрываются рекой почти в поперечном сечении, и можно наблюдать, что соседние дюны почти до деталей повторяют друг друга. Ниже по течению р. Катуни поверхность поля маскируется хвойным перелеском. Сами паводковые дюны залегают на поверхности валунно-галечниковой террасы р. Катунь, отложения которой вскрыты канавами на глубинах более 1 м от подошвы дюн.

Проксимальные склоны дилювиальных дюн, ориентированные навстречу потоку, имеют во всех местонахождениях слабовыпуклые профили. Дистальные склоны имеют слабовогнутые в пригребневой части профили. Проксимальные склоны всегда более пологие и длинные, вогнутые - крутые и короткие. Углы падения проксимальных склонов колеблятся в интервалах 3-11 до 1 в пригребневых участках. Дистальные склоны падают под углами 5-20. Самые контрастные значения этих характеристик - на поле гигантских знаков ряби Тете.

Длина гряд по простиранию коррелирует с их высотой и может достигать первых километров. В Курайской котловине наиболее крупные цепочки дилювиальных барханов имеют по длинным осям протяженность в несколько сот метров при высоте до 20 м. Самой малой протяженностью обладают паводковые дюны в Центральном Алтае на участке Яломан-Иня и в урочище Кара-Коль в западной части Курайской котловины. Высота гребней ряби участка Платово-Подгорное составляет 230-290 см при средней длине волны около 60 м, меняясь от 45 до 90 м. Современное превышение гряд на яломанском участке относительно межгрядовых понижений составляет около 1,5 м, однако, учитывая, что в понижении шурфом вскрыта более чем 1,5 метровая толща бурых среднезернистых влажных песков, истинная высота дюн и антидюн здесь составляет более 2,5 м. Отношение длины волны дилювиальных дюн к высоте на ключевых участках демонстрируется гистограммой П.А. Карлинга.

Поверхность гряд и межгрядовых понижений покрыта тонким слоем лессовидного суглинка, межгрядовые понижения иногда слабо заболочены. Мощность лессовидного суглинка и на гребнях, и в межгрядовых понижениях - первые десятки сантиметров. На поверхности яломанских и курайских гряд покровных отложений почти нет. В межгрядовых понижениях дилювиального поля Тете под слоем покровных отложений вскрываются бурые пески с мощностью в ряде шурфов до 2 м.

На склонах знаков ряби, реже - на гребнях, на участке Платово-Подгорное залегают сильно выветрелые слабо- и среднеокатанные валуны гранитоидов, диаметр которых может превышать 1 м по длинным осям. В среднем встречается один такой экземпляр на 250 м2, а в обнажениях - на 800 м2. Эти глыбы - одна из форм дилювиальной эрратики. В коренном залегании эти породы имеются несколькими десятками километров выше по долине Катуни.

На поверхности курайских дилювиальных дюн также можно обнаружить как отдельные экземпляры, так и целые поля грубообломочного неокатанного материала, размерами более 6 м по длинным осям. Эти глыбы тяготеют к вершинным поверхностям дюн, очень слабо «утоплены» и состоят, преимущественно, из метаморфизованных сланцев, гнейсов, гранито-гнейсов и крупнозернистых порфировидных гранитов. Такой петрографический состав глыб не характерен для пород бассейнов Актру и Тете. Эти глыбы являются дропстоунами и несут большую палеогидрологическую информацию.

В строении знаков ряби участвуют хорошо промытые галечниково-мелковалунные отложения с присутствием крупнозернистых буроватых полимиктовых песков. Редко попадаются маломощные линзы таких песков, длиной в несколько десятков сантиметров. В песчанистых линзах намечается тонкая косая слоистость за счет чередования более- и менее крупнозернистого материала. Крупнообломочный материал имеет среднюю и хорошую окатанность, галька, напротив, слабо окатана, имеет дресвянистый облик. По данным Г.Г. Русанова в кернах и разрезах курайской ряби Тете во всех прослоях мощностью 0,1-1,0 м заполнитель представлен мелкой угловатой галькой и гравием. В заполнителе полностью отсутствует глинистая и алевритовая фракции, так же, как и в составе платовской ряби, очень незначительно содержание крупнозернистого песка. В некоторых прослоях песок отсутствует.

В составе валунной и грубогалечниковой фракций ряби Тете В.П. Парначевым доминируют микрограниты, базальты, эпидот-хлорит-кварцевые метасоматиты, микродиориты, андензиты. Петрографический состав галечникового материала однообразнее - это преимущественно обломки метаморфических сланцев с участием перечисленных выше пород. Размер валунов не превышает 0,5 м.

Отложения во всех местонахождениях ряби очень рыхлые и сухие. Г.Г. Русанов отмечает отсутствие даже гигроскопической влаги, которая появляется только в очень небольшом количестве на глубинах 10-15 м в основании отложений курайской ряби, залегающей на плотно сцементированных суглинистых галечниках. Нижние грани обломков во всех местонахождениях имеют толстую карбонатную пленку, а в яломанском местонахождение некоторые обломки полностью одеты в карбонатную «рубашку».

Обломочный материал во всех местонахождениях обладает диагонально-косой слоистостью, в целом согласной падению дистального слоя. Часто к пригребневой части гряд тяготеет «армирующий» грубопесчано-галечниковый слой, выклинивающийся везде к средним частям склонов. Слоистость обусловлена различным гранулометрическим составом горизонтов, мощность которых составляет 0,1 - 0,7 м. Относительно более грубозернистые слои в среднем вдвое мощнее мелкозернистых. Концентрация валунного материала и крупной гальки возрастает в нижних частях разрезов.

Наличие такой слоистости - характерная особенность строения паводковых дюн и антидюн. В.Р. Бейкер, обобщив материалы предыдущих исследователей и свои собственные, писал, что слоистость галечников, слагающих знаки ряби, всегда повторяет падение «подветренного» склона гряд, составляя в среднем около 20 при максимуме в 26-27. Для мелкой песчаной ряби этот факт отмечен во многих специальных работах.

Гигантские знаки ряби в долине Башкауса ниже устья р. Кубадру в 1982 г. впервые описал В.В. Бутвиловский. Их морфология и строение не отличаются от вышеописанных. Высота дилювиальных дюн варьирует от 1,5 до 8 м, длина ряби по простиранию - 25-30 м. Гряды сложены косослоистыми щебнистыми галечниками, почти не содержащими тонкого цемента. Пористость отложений в стенках канав достигает 20%. Для башкаусской ряби характерны наклонные горизонты мелких и средних валунников и дресвяно-галечниковые, чередование которых подчеркивает слоистость, согласную падению дистального слоя. Длинные оси обломков ориентированы по течению, а их наклон также согласен наклону прослоев.

Проксимальные склоны имеют падение 4-12, а дистальные - 15-35. Резкая асимметрия склонов подчеркивается характерным выпуклым профилем «китовой спины» у проксимальных склонов. На поверхности пологих склонов также часто залегают крупные слабо обработанные дилювиально-эрратические глыбы.

В целом на Алтае гигантская рябь известна во всех крупных долинах от предгорий до высокогорья. В.В. Бутвиловский закартировал несколько полей гигантских знаков ряби в бассейнах рр. Башкаус и Большой Улаган, а также упомянул, что обнаружил гигантскую рябь и в долине р. Чулышман выше пос. Коо. Общеизвестны поля гигантской ряби в предгорьях на правобережье р. Катунь в районе пос. Чуйский, на участке Платово-Подгорное, в районе пос. Элекманар, в Яломанской впадине, в Курайской впадине, в Чуйской котловине на правом берегу р. Чаган-Узун в «тени» высокого эрозионного останца и во многих других местах. Поэтому на рисунке показаны лишь основные местонахождения этого рельефа.

Не совсем понятным является отсутствие дилювиальных дюн в долинах бассейна Джазатера-Аргута. Одним из не очень, впрочем, удовлетворительных объяснений может служить их морфология - глубокие относительно узкие каналы, где рыхлые отложения уничтожались позднейшей, возможно - дилювиальной, эрозией. Другая возможная причина - малая изученность с дилювиальных позиций в связи с малой, относительно Катуни и Чуи, посещаемостью. Думается, что гигантские знаки ряби течения имеются в Самахинском расширении р. Джасатера.

Тувинские местонахождения

О верхнеенисейских полях гигантских знаков ряби сообщали еще в начале 1980-х годов М.Г. Гросвальд, Н.В. Лукина и Ю.П. Селиверстов. Позднее Б.А. Борисов и Е.А. Минина подробно описали все поля ребристого рельефа и диагностировали его как «рельеф ребристой морены», или «рельеф стиральной доски». Последнее может напоминать обсуждаемые образования, но лишь в том случае, если гофры стиральной доски закономерно асимметричны.

В 1987 году М.Г. Гросвальд впервые кратко описал грядовый рельеф на берегах верхнего Енисея как гигантскую рябь и представил его фотографию на 30-метровой террасе р. Ка-Хем выше Кызыла. М.Г. Гросвальд связал образование гигантских знаков ряби в долине Ка-Хема - Улуг-Хема с катастрофическими прорывами Дархатского ледниково-подпрудного озера. Позднее гигантские знаки ряби течения здесь описала Н.В. Лукина.

В 2002 г. долины Верхнего Енисея посетили участники полевой конференции комиссии INQUA GLOCOPH, в которой, в частности, принимали участие знатоки североамериканского скэбленда В.Р. Бейкер и Г. Комацу, а также палеогеографы, седиментологи и гидрологи из Австралии, Южной и Северной Америки, Великобритании и Европы. Этой конференцией, в которой участвовал и автор, руководил А.Ф. Ямских. Группа посетила все доступные поля гигантских знаков ряби по Ка-Хему - Улуг-Хему. В целом, тувинская рябь принципиально не отличается от таковой на Алтае и в Северной Америке и представляет собой следующее.

Дилювиальные дюны и разделяющие их ложбины имеют изогнутую и извилистую в плане форму. Профили паводковых дюн асимметричны, выпуклые дистальные склоны ориентированы вверх по долинам и имеют падение около 20, проксимальные склоны падают под углами 3-5. Длина гряд по простиранию изменяется от сотен метров до нескольких километров при ширине волны от 5 до 150 м. Высота волны у паводковых дюн в долине Улуг-Хема - до 10 м, обычно - около 5 м. Межгрядовые западины, как и на алтайской ряби, часто разделены перемычками, причем, как отмечает М.Г. Гросвальд грядовый рельеф местами нередко переходит в сетчато-ячеистый типа рыбьей чешуи, или в волнисто-грядовый. У денудационных останцов гряды круто изгибаются, как бы обтекая препятствия. На поверхности гряд в привершинной части обычны крупные, более 2 м в диаметре, глыбы долеритов и базальтов.

Гигантская рябь Верхнего Енисея почти везде подрезается рекой, что позволяет изучать ее строение. Она состоит из косослоистых хорошо окатанных мелковалунных галечников с дресвяно-щебнистым и крупнопесчаным заполнителем. Слоистость согласна дистальному склону. Порода рыхлая и сухая.

Как уже отмечалось, тувинские поля гигантской ряби течения уже много лет наблюдаются и анализируются с точки зрения палеогидрологической информативности. Однако, как ни странно, такого большого внимания, как на Алтае и в Америке, тувинская рябь к сожалению пока не привлекла.

Тем не менее, есть основания говорить о том, что гигантские знаки ряби распространены гораздо шире, чем это показано на пионерной схеме М.Г. Гросвальда. В частности, А.В. Мацера упоминает о широком распространении в Тоджинской котловине «сетчато-ячеистых озов», образование которых он связывает с распадом оледенения в котловине и циркуляцией талых вод среди массивов «мертвого льда». Вероятно, речь может идти о гигантских знаках ряби течения во впадине, что признал и сам автор в устном общении.

Главные общие диагностические признаки гигантских знаков ряби течения

1) Высота волны от 2 до 20 м при длине волны от 5-10 м до 300 м;

2) Знаки ряби вытянуты вкрест дилювиальным потокам. Они четко и закономерно асимметричны. Проксимальные склоны, ориентированные навстречу потоку, более пологие и имеют слабовыпуклые профили; дистальные склоны более крутые и имеют слабовогнутые профили в пригребневых частях;

3) К гребням и верхним частям склонов часто приурочены скопления крупных слабоокатанных валунов и глыб;

4) Гигантские знаки ряби состоят из галечниково-мелковалунных отложений с незначительным присутствием грубо- и крупнозернистых песков. Обломочные материал обладает диагонально-косой слоистостью, согласной падению дистального склона. Независимо от возраста гряд порода сухая и рыхлая, обломки не цементированы суглинистым и супесчаным материалом.

5) Поля гигантской ряби течения приурочены к путям стоков из котловинных ледниково-подпрудных озер и круговоротным зонам в расширениях каналов стока.

К сожалению, до сих пор не удалось выявить диагностических признаков литологии вещества гигантской ряби, отличавших бы их от других генетических типов рыхлых отложений в разрезах. Наличие косослоистых серий в некоторых толщах явно флювиального генезиса, которые В.В. Бутвиловский диагностирует как погребенную рябь, в природе выглядят не так замечательно, как это рисуется автором. Мне много лет приходилось работать на этом и других подобных разрезах. Кроме факта косого падения флювиальных валунных галечников ничто не говорит о том, что перед исследователем - погребенные гигантские знаки ряби. Это можно не более чем предполагать. А крутое падение слоистости русловых аллювиальных фаций - очень частое явление. По-видимому, проблема диагностики дилювиальных отложений в погребенном состоянии, то есть - без геоморфологического контроля, может быть решена не только и не столько на уровне текстурных особенностей дилювия, сколько на уровне микроскопического изучения литологии отложений гигантских знаков ряби, т.е. минералогии тонкой фракции, формы зерен, анализа акцессорий и т.д. и сравнения корректных обобщений этого материала с различными фациями современного горного аллювия на одноименных створах.

Такую работу пытался провести С.В. Парначев, но исследования привели его к неожиданному выводу - вещество дилювия ничем не отличается от вещества аллювия. С.П. Парначев был вынужден ввести новое понятие «дилювиальный аллювий». Это, конечно, невозможное сочетание, так как физические характеристики сред, в которых формируются аллювий и дилювий принципиально различны.

Поэтому на сегодняшний день можно констатировать, что главными диагностическими признаками гигантских знаков ряби течения являются их большие размеры, особенности морфологии и текстуры, и грубый состав слагающего их обломочного материала.

Механизм формирования гигантских знаков ряби течения принципиально подобен процессу образования мелкой песчаной ряби, который сейчас довольно подробно изучен. В нашей стране для мелкой песчаной ряби этот вопрос решался в искусственных желобах и на экспериментальных участках с песчаным ложем. В общем, было установлено, что высота и длина волны ряби увеличивается с увеличением глубины и скорости воды. Эта зависимость сложна, хотя в отдельных интервалах парных параметров гряд и потока может быть линейной: В = 4,2D, где В-длина волны, а D - глубина потока. Близкие взаимоотношения приводит и М.С. Ялин: В = 5D.

При некоторой критической глубине воды эта зависимость может меняться на обратную: чем глубже поток, тем ниже дюны, но, вероятно, больше длина волны.

Первая зависимость часто применяется для расчета гидравлических параметров русловых процессов в отечественной литературе, вторая - в западной.

Как отмечает Р.Б. Дайнхарт, правила Ялина вполне справедливы для малых гравийных форм ложа, но, исходя из приведенных формул, уже при стометровой длине паводковой дюны глубина потока должна быть 20 м. При глубинах потока в сотни метров, какие имели американские, алтайские и тувинские дилювиальные потоки, следовало бы ожидать совсем другую морфометрию русловых форм скэбленда. Следовательно, приведенные зависимости мало пригодны для гигантской ряби, генерированной высокоэнергетическими течениями.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6