Введение 1
Глава 1. Особенности биологического выветривания плотных пород (история изучения вопроса) 3
Глава 2. Физико-географическая характеристика долины р. Каргы 5
2.1. Географическое положение территории 5
2.2. Геоморфология 6
2.3. Геология 9
2.4. Климат 17
2.5. Гидрография и речной сток 19
2.6. Растительность и почвенный покров 20
Глава 3. Объекты и методы исследований 28
3.1. Объекты исследований 28
3.2. Методы исследований 30
3.2.1. Физико-географическое описание территории исследования 30
3.2.2. Климатическая изменчивость основных метеорологических величин в долине р. Каргы за период с 1963 по 2019 гг. 30
3.2.3. Минералогический состав морен 36
3.2.4. Биотическая колонизация морен 36
Глава 4. Результаты исследований 38
4.1. Физико-географическое описание территории исследования 38
4.2. Климатическая изменчивость основных метеорологических величин в долине р. Каргы за период с 1963 по 2019 гг. 38
4.3. Минералогический состав морен 41
4.4. Биотическая колонизация морен 42
Заключение 47
Список литературы 49
Изучение выветривания морен относится к одной из фундаментальных проблем естествознания и имеет длительную историю исследования. На современном этапе развития науки решение вопросов, стоящих в рамках этой проблемы, требует реализации междисциплинарного подхода, а именно использования методов, применяемых в биологии, геологии и физической географии. Знания о скорости и времени выветривания морен (в зависимости от их химико-минералогического состава, закономерностей распределения биообрастаний по поверхности камня в зависимости от климатических условий) вносят существенный вклад в решение таких вопросов как относительное датирование ледниковых отложений. Этиисследованияособенноактуальныдлятруднодоступныхслабоизученных горных регионов – зон дегляциации, примером которых и является долина р. Каргы (горный Алтай, Юго-Западная Тува).
Для изучения динамики оледенения верховья долины р. Каргы и прилегающих к ней территорий в июле 2019 года под руководством Д.А. Ганюшкина были проведены экспедиционные работы, которые состояли из гидрологических, геофизических, палеогеографических и гляциологических исследований. Также были проведены исследования по изучению ледниковых отложений с помощью метода относительного датирования морен. Относительное датирование проводили по ряду показателей, которые учитывают изменение моренных отложений по отношению к «свежему», находящемуся в теле ледника материалу, не подверженному влиянию агентов выветривания. Одним из параметров относительного датирования является корка ожелезнения, которая формируется на поверхности плотных пород в результате химических и биохимических процессов. Холодные аридные резко-континентальные климатические условия с большими амплитудами температур воздуха обуславливают преобладание в долине р. Каргы процессов физического выветривания(дробления)под действием циклов замерзания-оттаивания.
Знания о химико-минералогическом составе морен, а также составе и строении биообрастаний на их поверхности в долине р. Каргы позволяют выявить основные закономерности в выветривания горных пород в условиях, приближенных к экстремальным, и экстраполировать полученные результаты на труднодоступные территории с похожими климатическими условиями.
Целью данной работы является изучение реакции морен на процессы физического (под действием циклов замерзания-оттаивания) и биохимического (как результат колонизации пород биотой) выветривания в условиях холодного аридного климата (на примере морен долины р. Каргы).
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Дать комплексную физико-географическую характеристику долины р. Каргы (особенности геологического строения, геоморфологических и биоклиматических условий для современного выветривания) на основании обзора литературных данных;
2. Для изучения сходства/различия химико-минералогического состава морен долины р. Каргы и базового объекта морен горного массива Монгун-Тайги, возраст которых известен, изучить минералогический состав пород в петрографических шлифах;
3. Выявить состав и закономерности пространственного распространения биообрастаний на поверхности плотных пород с использованием метода электронной микроскопии, что позволит выявить роль биоты в выветривании морен;
4. Для характеристики климатических условий, в которых происходит выветривание морен, выявить колебания основных климатических показателей за доступные для метеорологических наблюдений короткие временные интервалы (рассчитать уравнения регрессии с входящими в них коэффициентами аппроксимации по данным с ближайшей метеостанции Мугур-Аксы).
Объектом изучения данной работы являются моренные отложения (плотные породы),отобранные в верховье долины р. Каргы в качестве материала для относительного датирования и для дальнейших микроскопических исследований.
Работа состоит из четырех глав. В первой главе приводится обзор литературы по истории изучения процесса биологического выветривания плотных пород. Во второй главе дана комплексная физико-географическая характеристика долины р. Каргы. Третья глава посвящена описанию объектов и методов исследования. В заключительной четвертой главе представлены полученные результаты исследований.
Исследуемая территория верховья долины р. Каргы освободилась от ледника в среднем плейстоцене-голоцене (около 186-11 тыс. лет назад). С тех пор моренные отложения подвергались воздействию различных агентов выветривания.
Выветривания образцов морен происходило в неоднородных климатических условиях.
За период метеорологических наблюдений с 1963 по 2019 гг. обоснованы знак и степень изменчивости основных климатических параметров и их совместные тренды. Показано, что тенденции летних температурно-влажностных характеристик, имеют общую положительную направленность за весь период наблюдений за счет роста температур, а на современном этапе, при их стабилизации, за счет значительного роста осадков. Наиболее благоприятные изменения летних климатических условий особенно проявляются в июне в период с 2005 по 2019 гг. В данный период наблюдается совместное увеличение коэффициентов аппроксимации средней месячной температуры воздуха (0.52оС/10 лет) и сумм осадков (11.4 мм/10 лет).При этом не зафиксировано какой-либо явной изменчивости зимних температурно-влажностных условий, но отмечается значительное увеличение роста средней зимней температуры со скоростью почти 1°С/10 лет и некоторый рост мощности снежного покрова в период 2005-2019 гг. позволяет говорить об улучшении этих условий за последнее время. При этом рост температур в феврале более 1,5°С/10 лет. Учитывая различные глобальные и региональные модели, изменение климата в основном сходится на увеличении температур со временем в долине реки Каргы и на прилегающих территориях.
Морены относятся по возрасту к МИС 6 (образец 1), МИС 4-1 (образец 2), МИС 4-2 (образец 3), определенному на основании относительного датирования. Выветривание морен, в том числе под действием биоты, отражает суммарный эффект процессов выветривания не только в современных климатических условиях, но и в различные периоды времени: не только за весь голоцен, но и за доступные для метеорологических наблюдений короткие интервалы.
Выветривание обусловлено влияниям преимущественно физических факторов, связанных с большими амплитудами температур, характерными для резко-континентального климата территории. Преобладанию физического выветривания способствует и минералогический состав образцов: морена представлена сланцем, который легко подвержен механическому разрушению, в отличие от физически устойчивых гранитов, слагающих базовый объект – горный массив Монгун-Тайга. Кроме физического воздействия морена подвергалась и химическому преобразованию, что выражалось в появлении на поверхности пород корок ожелезнения – один из параметров для относительного датирования.
С помощью детального изучения образцов плотных пород методом сканирующей электронной микроскопии выявлены следы колонизации биотой(биологическое выветривание) и состав биообрастаний. Зафиксированы основные зоны локализации микроорганизмов на поверхности плотных пород, выявлено неравномерное распределение зон биологической колонизации.
Таким образом, исследования показали, что, несмотря на холодные и аридные условия, характерные для долины р. Каргы, которые предполагают относительно слабое проявление биохимической активности, моренные отложения подвержены и химическому выветриванию и биологической колонизации.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
