ВВЕДЕНИЕ 4
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ И МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ СОВРЕМЕННОГО
МОРФОГЕНЕЗА 9
1.1 Вопросы изучения и классификация современных процессов экзоморфодинамики 9
1.2 Традиционные методы исследования 16
1.3 Современные методы исследования 21
1.4 История изучения рельефа Тункинской котловины 28
2 ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ ТЕРРИТОРИИ ТУНКИНСКОЙ КОТЛОВИНЫ 31
2.1 Геологическое строение 32
2.1.1 Тектоника 39
2.2 Рельеф 43
2.3 Климатические условия 51
2.4 Поверхностные воды и мерзлота 54
2.5 Почвенный и растительный покров 58
3 МОРФОГЕНЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА РЕЛЬЕФА ТЕРРИТОРИИ ТУНКИНСКОЙ
КОТЛОВИНЫ 64
3.1 Ведущие экзогенные процессы рельефообразования 64
3.2 Флювиальное рельефообразование 67
3.2.1 Морфодинамические типы русел малых рек 71
3.2.2 Природные факторы морфодинамики речных русел 73
3.2.3 Антропогенные факторы морфодинамики речных русел 79
3.3 Склоновые процессы 82
3.4 Криогенные и криогенно-склоновые процессы 85
3.5 Эоловое рельефообразование 87
3.5.1 Дефляция почв 89
3.6 Сопутствующие процессы рельефообразования 95
3.7 Влияние современного морфогенеза на хозяйственную деятельность человека .. 96
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 101
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 103
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 110
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 112
Анализ взаимодействия процессов морфогенеза и рыхлых отложений, обусловленных ими, - одна из наиболее актуальных и недостаточно изученных проблем геоморфологии [42,55], поскольку она ориентируется на изучение механизма динамически нестабильных геоморфологических целостностей, т.е. изменчивых во времени и пространстве. Исследования экзогенных процессов проводятся практически во всех странах мира и наибольших успехов в изучении достигли ведущие геоморфологические школы мира - России, США, Китая, Франции, Великобритании, Японии. Большую роль при изучении этих процессов отводят геоморфологически опасным явлениям, которые могут привести к катастрофическим изменениям, к ним относятся процессы эрозии почв, русловые, береговые, эоловые и другие. Не является исключением и территория Тункинской котловины, в пределах которой развиты опасные процессы рельефообразования.
Тункинская котловина является частью Байкальской рифтовой зоны, территория которой осложняется тектоническими разломами. Тункинский разлом - причина высокой сейсмической активности данного участка. Землетрясения способствуют возникновению ряда экзогенных процессов рельефообразования, среди которых выделяются опасные явления, такие как обвалы, осыпи, сели. Опасные экзогенные процессы способны влиять не только на природные комплексы, но и могут послужить причиной разрушения инфраструктуры и гибели людей. Активная хозяйственная деятельность человека в пределах впадины может быть нарушена проявлением данных процессов. Например, 28 июня 2014 года в окрестностях поселка Аршан сошли водокаменный сель и грязекаменные потоки, которые вызвали частичное разрушение построек и инфраструктуры поселка, а также привели к гибели 1 человека. Поэтому актуальность темы определяется необходимостью выявления закономерностей и особенностей экзогенного морфогенеза не только для предотвращения нарушения природных комплексов, но и для сохранности населения и инфраструктуры.
Объект исследования - Тункинская котловина в пределах Тункинской ветви впадин Байкальского рифта.
Предмет исследования - экзогенные процессы рельефообразования Тункинской котловины.
Целью исследования является анализ закономерностей проявления экзогенного морфогенеза на территории Тункинской котловины.
Для достижения цели решались следующие задачи:
• На основе литературных источников выявить степень
геоморфологической изученности региона;
• Определить роль природных факторов, влияющих на развитие экзогенных процессов рельефообразования на территории котловины;
• Провести морфогенетический анализ территории, выявить доминирующие генетические комплексы рельефа;
• Построить специальные тематические карты территории: современных экзогенных процессов котловины, морфодинамических типов русел малых рек Тункинской котловины на примере бассейна р. Тунка, неблагоприятных рельефообразующих процессов бассейна р. Кынгарга в программах ArcMAP 10, QGIS 3.4, SAGA GIS, Orfeo ToolBox (OTB).
Фактический материал и информационная база. В основу диссертационной работы положен фактический материал, полученный автором при анализе литературных источников, а также при проведении полевых исследований в 2018-2019 гг. в рамках экспедиций Института Географии им. В.Б. Сочавы СО РАН г. Иркутска. Исследования проводились в Тункинской впадине (западная часть Байкальской рифтовой зоны; 51°45' с. ш. 102°30' в. д.). Проведены маршрутные исследования протяжённостью более 130 км, составлено комплексное геоморфологическое описание 79 точек на ключевых участках рельефа.
Автором в исследованиях использованы следующие материалы: топографическая карта масштаба 1:100 000, разновременные космические снимки Landsat за период 1977-2018 гг., цифровая модель рельефа (данные SRTM - The Shuttle Radar Topography Mission; пространственное разрешение 30 м), данные натурных микроклиматических исследований, а также имеющиеся мелкомасштабные геологические и ландшафтные карты территории. Для построения цифровой модели рельефа (ЦМР) и тематических карт использовалось следующее программное обеспечение: полнофункциональный программный комплекс ArcGIS 10 (ESRI Inc.), QGIS 3.4, SAGA GIS, векторизатор Easy Trace Pro 8.6 (Easy Trace Group). На этой основе созданы различные карты, характеризующие геоморфологию, рельеф и динамику современных экзогенных процессов территории Тункинской котловины.
Теоретико-методологической основой исследования стали: учение о ведущих экзогенных процессах рельефообразования, разработанное Л.Н. Ивановским; классификация экзогенных процессов суши и труды по экзогенному рельефообразованию Тункинской котловины В.Б. Выркина; работы по тектонике Д.А. Уфимцева и А.А. Щетникова; учение о русловедении Р.С. Чалова, а также труды О.И. Баженовой, Ю.В. Рыжова, Н.А. Флоренсова, проводивших геоморфологические исследования на территории Тункинской впадины.
Методы исследования, используемые в работе: сравнительно-географический, картографический, математический, геоморфологический, системный, метод радиоуглеродного анализа, методы геоинформационного картографирования, дешифрирования космических снимков и съёмки с помощью БПЛА.
Научная новизна работы:
1. Дополнены фактические данные о структуре и динамике рельефа территории Тункинской котловины;
2. При исследовании структуры современного морфогенеза Тункинской котловины впервые опробована методика автоматизированного картографирования современных экзогенных процессов рельефообразования, создана среднемасштабная картосхема современных экзогенных процессов рельефообразования территории Тункинской котловины;
3. Впервые изучены морфодинамические типы русел малых рек котловины и построены среднемасштабные карты морфодинамики русел малых рек и видов эколого-геоморфологических обстановок бассейнов рек Тунка и Кынгарга.
Защищаемые положения:
1. Широкий спектр экзогенных процессов рельефообразования территории Тункинской котловины представляет собой целостную и организованную систему, где выявлены ведущие и сопутствующие процессы. Ведущими для всей территории Тункинской котловины являются три класса: флювиальный, эрозионно-склоновый и криогенно-склоновый.
2. Климат в совокупности с современной геоморфологической обстановкой является одним из главных факторов развития опасных геоморфологических процессов. Стихийность некоторых природных явлений, таких как землетрясения, сели, обвалы, способна стать основной причиной нарушенности сельскохозяйственных земель, инфраструктуры и природных комплексов.
3. В условиях малых впадин байкальского типа пространственная локализация активных проявлений флювиальных процессов определяется морфологией рельефа, тектоникой и климатическими условиями. Активные тектонические движения способствовали усилению процессов вреза русел малых рек в пределах Тункинских Гольцов, а в области молодого погружения фундамента впадины привели к образованию обширной зоны болотообразования с развитием озёрных расширений русел.
Личный вклад автора заключается в формировании цели и задачи исследования, сборе и обработке фактического материала. Основной фактический материал получен автором, либо при его участии в ходе полевых исследований в Тункинской впадине в 2018-2019 гг. Автором составлены все тематические карты, картосхемы и профили, представленные в третьей главе диссертации. С помощью беспилотного летательного аппарата (БПЛА) DJI Mavic Air автором выполнено более 20 полётов с целью исследования динамики экзогенных процессов котловины и сбора фотоматериалов. На основе собственных полевых наблюдений, анализа космических снимков и изучения картографического материала автором представлена структура современного морфогенеза для территории Тункинской котловины. Выделение классов экзогенных процессов проводилось автором с помощью новейшей методики автоматизированного геоинформационного картографирования. Анализ полевого материала, разновременных снимков (за 1977, 2011, 2018 года) и картографического материала позволил выделить автору основные морфодинамические типы русел малых рек территории котловины.
Теоретическая и практическая значимость работы заключается в том, что представленные в работе материалы могут быть использованы при дальнейшем хозяйственном и рекреационном освоении территории, для прогноза развития природной среды исследуемого региона; для оценки опасности геоморфологических процессов, благодаря чему возможен мониторинг таких явлений как паводки, сели, обвалы и т.д. Также данные исследований могут быть использованы в учебном процессе при подготовке студентов по соответствующим направлениям.
Апробация. Основные результаты исследований доложены на научных конференциях, в том числе: Международной научно-практической конференции «Биоэкологическое краеведение: мировые, российские и региональные проблемы» в Самаре 16 ноября 2018 г.; II Международной научно-практической конференции «Безопасность природопользования в условиях устойчивого развития» в городе Иркутске 19-21 ноября 2018 г.; IV Международной научно-практической конференции «Архитектура многополярного мира в XXI веке: экология, экономика, геополитика, культура и образование» в Биробиджане 25 апреля 2019 г.; II Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы природопользования и природообустройства» в городе Пенза (ноябрь 2019 г.); II-ой Всероссийской научной конференции с международным участием «Фундаментальные и прикладные аспекты устойчивого развития ресурсных регионов» в Новокузнецке 10-13 декабря 2019 г.
По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, в том числе 1 статья в журнале перечня ВАК и 1 статья в базе данных Web of Science, 5 статей в материалах конференций, входящих в базу РИНЦ.
Объем и структура. Работа состоит из 3 глав, введения, заключения (115 страниц текста) и списка литературы (83 источника), содержит 46 рисунков, 8 таблиц и 2 приложения.
Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю - Н.С. Евсеевой за многолетнюю помощь и содействие в работе; Е.А Распутиной за совместную работу в разработке методики автоматизированного картографирования и построении карт; М.Ю. Опекуновой за ценные методические и научные рекомендации; Н.Н. Воропай за организацию экспедиций и поддержку в исследованиях; сотрудникам Института Географии им. В.Б. Сочавы - С.А. Макарову, О.В. Василенко.
Проведенный анализ территории исследования позволил выявить основные закономерности пространственной организации современных процессов экзоморфодинамики и факторов влияющих на их распространение. В результате проведенного исследования автором сделаны следующие выводы:
1. Горное обрамление территории делится на северную часть, представленную Тункинскими Гольца, и южную - хр. Хамар-Дабан. Отмечено, что хр. Тункинские Гольцы оказывает наибольшее воздействие на рельеф территории в виде влияния на климатические особенности, гидрологические, растительные и почвенные. Тункинские Гольцы состоят из трех ярусов, в пределах которых действует определённый набор экзогенных процессов, приносящих рыхлый материал в днище котловины. Верхний ярус гольцов является результатом последнего оледенения и характеризуется резким расчленением рельефа. В среднем ярусе рельеф преобразуется гравитационными и флювиальными процессами, которые способствовали активной денудации и сгладили склоны гор. Активная глубинная эрозия рек при выходе из гор образовала рельеф нижнего яруса с крутыми склонами, обрывами и узкими ущельями.
2. Сочетание ландшафтно-климатических и геолого-геоморфологических
условий предопределило разнообразие процессов современного морфогенеза на территории Тункинской котловины. Для более полного понимания структуры экзогенного рельефообразования на территории котловины выделены ведущие и сопутствующие процессы. Ведущие процессы влияют не только на формирование современного морфологического облика территории, но и в значительной мере определяют ход развития сопутствующих процессов. Для территории котловины ведущими процессами экзогенного рельефообразования являются следующие классы: флювиальный, эрозионно-склоновый и криогенно-склоновый. Наиболее интенсивными процессами являются флювиальные, склоновые (гравитационно-склоновый и эрозионно-склоновый классы) и эоловые процессы (дефляция почв). По площади распространения выделяются: флювиальный, эрозионно-склоновый, криогенно-склоновый и биогенный.
3. Флювиальные процессы чаще всего приурочены к долинам временных и постоянных водотоков, наиболее опасными из которых являются сели в долинах рек Кынгарга, Артемьева, Малая и Большая Харимта и др. Из анализа условий формирования территории бассейна Тунки можно сделать вывод о том, что основными факторами морфодинамики русел малых рек являются: тектонический, климатический, селепроявления и антропогенное воздействие, наиболее выраженное проведением мелиоративных работ. Тектонический фактор, а именно преобладание опускания в центральной части котловины, является причиной развития извилистости и русловой многорукавности; геолого-геоморфологические и климатические условия оказывают влияние на врезание рек в горной части исследуемой территории; сели приводят к закупорке долин селевыми отложениями и перестройке речной сети, а т акже усиливают процессы врезания русла; антропогенное воздействие привело к спрямлению участков русел малых рек широкопойменного типа, тем самым снизив интенсивность процессов, приводящих к извилистости русел. Многообразие условий формирования русел малых рек, а также их малая изученность, приводят к необходимости дальнейшего их изучения.
4. Эрозионно-склоновый класс развит преимущественно на предгорных наклонных равнинах и склонах отрогов и представлен струйчатым смывом, капельной, ручейковой и овражной эрозией, где последняя несёт наибольший вред для пастбищ и пашни. Солифлюкция и крип из криогенно-склонового класса в сочетании с процессами вытаптывания крупным рогатым скотом образуют террасы на склонах предгорий и отрогов. Локальную опасность несут обвалы и осыпи из класса гравитационно-склоновых процессов (долина р. Кынгарга), подтопление сельскохозяйственных участков в районе населённых пунктов Тунка, Хурай-Хобок, Улбугай.
5. Построенная карта экзогенных процессов рельефообразования позволила провести пространственный анализ современной морфогенетической структуры. В данном исследовании ставилась задача автоматизированного картографирования современных экзогенных процессов Тункинской котловины, которая успешно решена с применением ЦМР и ее производных, космических снимков и геоинформационных технологий, а именно методов автоматической обработки космических снимков (для расчета NDVI), морфометрического анализа, сегментации изображений и др. Полученная таким образом карта позволила провести анализ распространения экзогенных процессов, переходя от признакового пространства характеристик к пространственному анализу
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
