Геоморфология и палеогеография

В пределах юга Западной Сибири и прилегающих территорий выделено 23 типа геоморфологических формаций, относящихся к трем физико-географическим зонам: равнинной, предгорной и горной, а также к одному типу внезональных формаций. Применение формационного анализа обеспечило возможность выявления генетических взаимосвязей между крупными пространственно-разобщенными геоморфологическими элементами, рассматривая их как формационные ряды. Впервые выделена катафлювиальная геоморфологическая формация для юга Западной Сибири, показано ее место среди других геоморфологических формаций региона. Установлена связь между ложбинами древнего стока Западной Сибири, транзитными эрозионными долинами и катафлювиальными событиями (суперпаводками).

В результате полевых исследований последних лет в долине Среднего Енисея установлено отсутствие высоких террас аллювиального и перигляциального происхождения, традиционно являвшихся основой четвертичной стратиграфии Минусинских котловин. Отложения, ранее относившиеся к аллювию высоких террас, являются суперпаводковыми. В статье приведена литофациальная характеристика субаэральных и суперпаводковых отложений, а также особенностей их пространственных взаимоотношений. В Северо-Минусинской котловине анализ опорных разрезов Куртакского района, детально изученных предыдущими исследователями, позволил определить стратиграфическое положение суперпаводковых толщ по залеганию между субаэральными пачками с палеопочвами, возраст которых известен. Приведена геохронометрическая, палеонтологическая, геоархеологическая характеристика последовательности изученных геологических тел. На основе систематизации уже известных материалов и обобщения новых полевых данных установлено наличие в долине Среднего Енисея отложений трех суперпаводковых толщ: разлогской (II₄ rz), чанинской (III₂ chn), дивнинской (III₄ dv).

В целях реконструкции голоценовой истории развития долины р. Белой проведено геоморфологическое изучение ключевого участка долины в нижнем течении. Проанализировано пространственное распределение пойменных генераций различной морфологии и низких террасовых уровней. Для уточнения возрастных соотношений различных поверхностей проведено исследование фациального строения и состава рыхлых отложений десяти разрезов и семи скважин, заложенных на поперечном профиле, методом радиоуглеродного датирования установлен возраст формирования аллювиальных толщ. Строение продольного профиля поймы и русла, отсутствие признаков констративного накопления аллювия позволяет предполагать отсутствие влияния тектонического фактора на формирование аллювия пойм и низких террас р. Белой в голоцене. Тем не менее контроль развития ряда излучин в нижнем течении р. Белой системой линеаментов и связанная с этим стабильность данных форм рельефа обусловила их репрезентативность для оценки ритмики аллювиального осадконакопления и развития флювиальных процессов рельефообразования в голоцене. Ландшафтно-климатические изменения финала позднеледниковья и голоцена обусловили чередование стадий высокой и низкой водности и связанные с ними этапы развития долины р. Белой в пределах равнинной части ее бассейна. Этапы относительно невысокого речного стока, характерного для временных интервалов 12.9–7.0; 5.6–4.5; 4.1–2.3 и 0.3-0 тыс. кал. л. н. сменяются этапами высокой водности и активного осадконакопления на поймах 7.0–5.6; 4.5–4.1 и 2.3–0.3 тыс. кал. л. н. Развитие флювиальных процессов и ритмичность формирования исследуемых пойм хорошо вписывается в общий контекст колебаний температуры и увлажнения в регионе на протяжении позднеледниковья и голоцена, позволяя рассматривать поймы левобережных притоков р. Ангара в качестве значимых палеогеографических архивов.

Установлено, что в регионе распространены два основных генетических типа карстовых колодцев: гравитационные и нивально-коррозионные. Первые представляют собой широко распространенные провалы, вторые – редко встречающиеся отрицательные формы рельефа, образованные талыми снеговыми водами, которые сформированы в гипсах кунгурского яруса приуральского отдела пермской системы в условиях открытого карста. Максимальное распространение нивально-коррозионных колодцев зафиксировано на двух участках: Аургазинском – на Прибельской пологоволнистой равнине и Селеукском – в западных холмисто-увалистых предгорьях Южного Урала. На этих участках такие колодцы образуют карстовые поля, где плотность в пересчете на 1 км² достигает 5 тыс. шт. Это самая высокая плотность поверхностных карстопроявлений в Южном Предуралье. На остальной территории региона нивально-коррозионные колодцы распространены одиночно. Характерны однообразная морфология и морфометрия этих колодцев, и их приуроченность к определенным элементам рельефа – в придолинных частях междуречий, резко сочленяющихся с обрывистыми склонами. При общей условно цилиндрической форме средний поперечник колодцев составляет 5 м, а глубина – 10 м. Определяющим фактором их образования являются сходные геолого-геоморфологические условия – одинаковый литотип карстующихся гипсов, обнажающихся на ровных или слабонаклонных участках. Приведен предполагаемый механизм формирования колодцев, обусловленный, деятельностью метеорных (преимущественно снеговых) вод.

Приводятся результаты палеоэкологической реконструкции для подножья северо-западного макросклона Восточного Саяна за последние 6600 лет, полученные на основе радиоуглеродного AMS- датирования, спорово-пыльцевого, ботанического, палеоантракологического и ризоподного анализа торфяных отложений болота Большое на правобережье р. Енисей. Установлено что, процесс заболачивания был инициирован пирогенным фактором в термический оптимум голоцена. Последние примерно 6000 календарных лет в предгорье распространены темнохвойные леса с доминирующим положением Pinus sibirica. Изменение климатических условий в сторону снижения влагообеспеченности 4050–3600 календарных лет назад (кал. л. н.) способствовало подъему нижней границы темнохвойных лесов, и усилению лесостепных сообществ с Betula sect. Albae. Это время отличается наиболее сильными преобразованиями и усилением пожаров. Менее продолжительные периоды осветления лесов пришлись на 3170–3080, 1850–1720, 490–400 и 310–220 кал. л. н. Наиболее значительное расширение ареала темнохвойных пород началось 1600 кал. л. н. и достигло максимума 1350–1230 кал. л. н., что можно соотнести с откликом на Похолодание темных веков. По результатам палеоантракологического анализа выделено шесть этапов усиления пожарной активности: 6500–6300 кал. л. н., 4300–3600 (включает 4 пожарных эпизода, отличается наименьшими межпожарными интервалами), 3400–2800, 1800–1550, 1200–1000, 150 кал. л. н. – по настоящее время. На основе комплексного анализа установлены периоды увеличения увлажнения: 6300–5320, 4700–4200, 3080–2900, 2820–2390, 1720–1230, 400–310 и 130–70 кал. л. н. Снижение увлажнения характерно для интервалов 5320–4960, 4050–3600, 2390–2220, 1000–700 кал. л. н.

В работе предлагается новый алгоритм, позволяющий производить высокоточное совмещение разновременных цифровых моделей высот, не имеющих надлежащей абсолютной географической привязки, для вычисления по ним разности высот за известный интервал времени. Подобные алгоритмы существуют, предлагаемый – основан на несколько иных принципах, а потому может дополнять инструментарий для корегистрации пространственных данных. В работе описаны этапы алгоритма, в обобщенном виде включающего сначала совмещение регистрируемой модели с референсной в плане, затем – по высоте. Проведена апробация алгоритма на двух участках и качественно разных данных: 1) обвал-оползень 2014 г. в долине р. Гейзерной на Камчатке по данным космической съемки и стереофотограмметрии (ArcticDEM), 2) участок мониторинга эрозии в урочище Гитче-Гижгит на Большом Кавказе по данным аэрофотосъемки и подхода “структура из движения” (БПЛА). Предлагаемый алгоритм оказывается эффективно применимым к данным разного происхождения, детальности, пространственного охвата. Условия его эффективного применения – наличие: 1) сколько-нибудь значительных по площади участков с неизменным рельефом и 2) выраженного рисунка топографического расчленения (текстуры изображения или цифровой модели высоты). Показано, что уточнение географической привязки регистрируемой модели высот значительно улучшает оценки объемов денудированного и аккумулированного материала, что особенно важно в задачах динамической геоморфологии. В приведенных примерах ошибка регистрации цифровых моделей высот снизилась по итогу работы алгоритма от 3–4 до почти 70 раз. А объемы изменений поверхности на участках достоверно преобладающей денудации скорректировались как по величине (как правило, в сторону уменьшения), так и по знаку.