Ледовые ресурсы Тянь-Шаня в забронированных ледниках

МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ

«ВОДА ДЛЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ АЗИИ»

ПОСВЯЩАЕТСЯ НАЧАЛУ МЕЖДУНАРОДНОГО ДЕСЯТИЛЕТИЮ ДЕЙСТВИЙ

«ВОДА ДЛЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ, 2018-2028»

23-24 марта 2018 г.

г. Душанбе, Республика Таджикистан

  Ледовые ресурсы Тянь-Шаня в забронированных ледниках

Владимир Шатравин¹, Дюшен Маматканов², Рысбек Сатылканов¹, Бакыт Эрменбаев¹, David W. Watkins ³

¹Тянь-Шаньский высокогорный научный цент при Институте водных проблем и гидроэнергетики Национальной Академии Наук Кыргызской Республики

²Институт водных проблем и гидроэнергетики Национальной Академии Наук Кыргызской Республики

³Michigan Technological University

Ice Resources of Debris-covered Glaciers in the Tien Shan

Vladimir Shatravin¹, Dushen Mamatkanov², Rysbek Satylkanov¹, Bakyt Ermenbaev¹, David W. Watkins³

₁Tien Shan High Mountain Science Center under the Institute of Water Problems and Hydro Power of the National Academy of Sciences of the Kyrgyz Republic

²Institute of Water Problems and Hydro Power of the National Academy of Sciences of the Kyrgyz Republic

³Michigan Technological University

Abstract

На примере Тянь-Шаня показано, что в горах Центральной Азии нет отдельно взятых ледников и их морен, а имеются морено-ледниковые комплексы в виде комбинации стадиальных морено-ледниковых генераций. С помощью горных выработок и естественных обнажений установлено, что в забронированных ледниках содержатся значительные запасы льда, которые представляют собой большую часть ледовых ресурсов высокогорных районов.  В статье частично использованы материалы, полученные в Projekt USAID PEER 454.

The example of Tien Shan shows that there are no separately occurring glaciers and moraines in Central Asian mountains, but there are moraine and glacier complexes that occur as a combination of multi-stage moraine and glacier generations. Excavations and natural exposures have demonstrated that debris-covered glaciers store significant amounts of ice that comprise a major part of glacial resources in high-altitude mountainous regions.  The article uses materials partly from field works obtained in the USAID PEER 454 Projekt.

Ключевые слова: ледники, морены, климатические изменения, голоцен, ледовые ресурсы.

     Ледники Центральной Азии (ЦА) являются основным источником возобновляемых водных ресурсов. Традиционно считается, что преимущественно открытые части ледников дают ледниковую составляющую стока горных рек. Широко развитые в гляциальной зоне голоценовые морены считаются морфолитологическими образованиями, в которых уже нет ледникового льда, или же он там присутствует в незначительном количестве. В связи с этим ледовые ресурсы того или иного горного района оцениваются исходя из количества имеющихся там ледников и их суммарной площади.

     Согласно исследованиям В.И. Шатравина [1], в горах ЦА нет отдельно взятых ледников и их морен, а имеются морено-ледниковые комплексы в виде комбинации стадиальных морено-ледниковых генераций. В структурном плане морено-ледниковые комплексы представлены в виде слоеного пирога. В них более поздние генерации перекрывают более ранние.  В морфологическом плане морено-ледниковые комплексы представлены открытыми и забронированными ледниками. Забронированные ледники покрыты чехлом поверхностной морены преимущественно абляционного генезиса. Наглядным примером являются морено-ледниковые комплексы, показанные на рис. 1.

Рис. 1. Морено-ледниковые комплексы в долине р. Жаламыш (хр. Киргизский, Северный Тянь-Шань). 1- открытые части ледников. 2- забронированные части ледников

Показанные на рис. 1 забронированные части ледников традиционно считаются преимущественно литогенными образованиями в виде голоценовых морен, в которых уже нет ледникового льда, или же он там содержится спорадически.   Геологи-четвертичники, геоморфологи и гляциологи относят их к голоценовым моренам в виде уже сформировавшихся форм ледникового рельефа. Хотя гляциологи применяют термин заморененные и забронированные ледники, но под таковыми понимают только те их разновидности, которые непосредственно примыкают к открытым частям ледников и покрыты поверхностной мореной незначительной мощности (толщины). При этом обязательным признаком заморененных и забронированных ледников считается «просвечивающийся» под поверхностной мореной ледниковый лед с такими явно выраженными  формами рельефа, как свежие ледниковые трещины и термокарстовые просадки.

     По данным  В.И. Шатравина [1, 4], в горах ЦА голоценовое оледенение распадается стадиально по принципу затухающего колебания, и в нем морфологически выделяются 7 основных стадий (рис. 2, 3). Каждая последующая стадия была меньше предыдущей по продолжительности и  мощности.

Рис. 2. Морфологически выраженные стадии (I-VII) голоценового оледенения в морено-ледниковом комплексе Тез-Тор (хр. Киргизский, Северный Тянь-Шань)

Рис. 3. Стадиальные морены в морено-ледниковом комплексе Тез-Тор на космофотоснимке

Для первых трех стадий были получены радиоуглеродные датировки по разработанному им способу с использованием автохтонной гляциохионофильной органики, рассеянной в тонкодисперсном моренном материале [2]. Построена схематическая модель распада голоценового оледенения [1, 2, 4], которая приведена на  рис. 4.

Рис. 4. Схематическая модель распада голоценового оледенения в Тянь-Шане: на горизонтальной оси – время в тыс. лет; I-VII – стадии оледенения; ? – следующая, ожидаемая стадия оледенения

     В рамках выполняемого нами проекта USAID PEER 454  «Отклик  водных ресурсов на динамику ледников в трансграничных речных бассейнах Центральной Азии» (2016-2018 гг.) на трех морено-ледниковых комплексах Северного Тянь-Шаня были пройдены горные выработки в виде шурфов. Выработки были заданы на субстратах стадиальных морен с целью отобрать из них пробы рассеянной органики для радиоуглеродного датирования. Местами заложения выработок  были фронтальные или боковые  уступы стадиальных морен.  В большинстве случаев этими выработками удавалось вскрыть ледниковый лед, находящийся под чехлом поверхностной морены. На рис. 5 показана одна из таких выработок.

Рис. 5. Горная выработка, вскрывшая ледниковый лед в одном из морено-ледниковых комплексов в долине р. Кегеты (хр. Киргизский, Северный Тянь-Шань)

На рис. 6 (на основе космофотоснимка) показаны горные выработки на морено-ледниковом комплексе Тез-Тор (рис. 2, 3), в которых был вскрыт ледниковый лед.

Рис. 6. Места расположения горных выработок на морено-ледниковом комплексе Тез-Тор, в которых был вскрыт ледниковый лед. Цифрами показана глубина (в метрах), на которой вскрыт лед

     С помощью горных выработок установлено, что чем древнее стадия морено-ледниковой генерации, тем больше мощность развитой на ней поверхностной морены, что является логичным: сказывается фактор времени, в течение которого вытаивал изо льда обломочный материал с образованием абляционной морены. На рис. 7 показано обнажение ледникового льда в одной из горных выработок на субстрате стадиальной морены, из  которой отбирались пробы на радиоуглеродный анализ.

Рис. 7. Обнажение ледникового льда и абляционной морены в горной выработке на субстрате стадиальной морены

     В морено-ледниковых комплексах встречаются и естественные обнажения ледникового льда. Одно из таких обнажений показано на рис. 8.

Рис. 8. Естественное обнажение ледникового льда во фронтальном уступе морено-ледникового комплекса. 1 – фронтальный уступ. 2 – ледниковый лед. 3 – абляционная морена

 Показанное на рисунке 8 обнажение льда образовалось за счет оползания переувлажненных моренных грунтов с последующей трансформацией в селевой поток. Источником воды для увлажнения моренных грунтов явился ледниковый лед, который подвергается таянию, находясь под моренным чехлом.

     Внешними морфологически выраженными признаками присутствия в морено-ледниковых комплексах ледникового льда являются свежие термокарстовые просадки и уступы на их поверхности. Яркими признаком наличия под мореной ледникового льда и его движения является осыпной характер фронтальных и боковых уступов стадиальных валов. Однако отсутствие признаков движения морено-ледникового комплекса не означает отсутствия в его субстрате ледникового льда.  Скорость движения забронированных ледников, равно как и открытых их разновидностей, зависит от продольного уклона их ложа. Долинные морено-ледниковые комплексы залегают в основном на полого наклоненном ложе, в связи с чем их движение медленное. Примером такого комплекса является Тез-Тор (рис. 2, 3, 6).  На рис. 9 показан фронтальный уступ одного из активно движущихся морено-ледниковых комплексов, явно содержащий ледниковый лед.

Рис. 9. Фронтальный уступ морено-ледникового комплекса с ярко выраженными признаками наличия в нем ледникового льда. 1 – эрозионно-селевые врезы на субстрате поверхностной морены. 2 – селевые выносы, образовавшиеся за счет течения переувлажненных моренных грунтов. 3 – фронтальные уступы осыпного характера

     К забронированным ледникам относятся и каменные глетчеры. Предыдущими исследованиями одного из авторов на фациально-литологическом уровне было показано, что каменные глетчеры – это исключительно гляциогенные образования [3]. Такой вывод был сделан на основании установленного им факта того, что  гляциальный литогенез протекает исключительно в восстановительных геохимических условиях  (геохимическая фация закисного железа).  Морфологически выраженные аналоги каменных  глетчеров имеют гравитационный генезис, протекающий в окислительных геохимических условиях  (геохимическая фация окисного железа).  На рис. 10 показан один из типичных каменных глетчеров Тянь-Шаня.

Рис. 10. Каменный глетчер в долине р. Тургень-Ак- Суу (хр.   Терскей Ала-Тоо,

 Северный Тянь-Шань) с выраженными формами рельефа, свидетельствующими о наличии в нем забронированного ледника

 В горах Тянь-Шаня площади средних и малых по размерам забронированных ледников больше, чем площади открытых из разностей (рис. 1, 2, 12а). Это позволяет предположить, что запасы льда в забронированных частях морено-ледниковых комплексов больше, чем в открытых их частях. Лед забронированных ледников представляет собой  невозобновляемые ледовые ресурсы. Забронированный лед тает медленнее, чем открытый, и его сток относительно равномерный в течение года. Примеры выхода воды из забронированных ледников приведены на рис. 11, 12.

                              а)                                                                 в)              

Рис. 11. Морено-ледниковый комплекс (а) в долине р. Ак-Сай (хр. Киргизский, Северный Тянь-Шань) и выход воды (в) из субстрата забронированного ледника. 1 – абляционная морена. 2 – выходы воды из забронированного ледника

На рис. 12 приведен пример вытекания из морено-ледникового комплекса реки.

                                  а)                                                             в)

 Рис. 12. Морено-ледниковый комплекс (а) в долине р. Кегеты (хр. Киргизский, Северный Тянь-Шань) и выход из него одноименной реки (в); 1 – выход реки

На приведенных фото (рис. 12) видно, что в этом морено-ледниковом комплексе вообще нет открытого ледника (за исключением небольшого склонового ледника). Однако  из него вытекает река с расходом более 500 литров в секунду.

     В связи с глобальным потеплением ледники Центральной Азии (ЦА) не только сокращаются в размерах, но и бронируются, то есть покрываются чехлом поверхностной морены. И то, и другое в обозримом будущем приведет к значительному сокращению ледникового стока. В забронированных ледниках заключены значительные запасы льда, которые отдают воду  меньшими темпами, нежели открытые ледники, и их сток относительно зарегулирован. Таким образом, забронированные ледники ЦА играют компенсирующую роль, пополняя уменьшающийся на фоне глобального потепления речной  сток с открытых ледников.   В связи с этим для центрально-азиатских государств важно оценить запасы льда не только в открытых, но и в забронированных ледниках, и сделать долгосрочный прогноз не только динамики самого оледенения, но и бронирования горных ледников. Как быстро современные ледники в будущем будут «уходить» под морену? Что в большей мере скажется на ледниковом стоке – уменьшение размеров ледников или фактор их бронированности?  Актуальным является  переоценка ледовых ресурсов горных  районов с учетом запасов льда в забронированных ледниках.

Заключение

     На основании выше изложенного сделан вывод о том, что в связи с глобальным потеплением и, как следствие, распадом голоценового оледенения ледники Тянь-Шаня интенсивно бронируются моренным чехлом. В результате этого процесса формируются невозобновляемые ледовые  ресурсы горных районов. До нашего времени дошли даже самые ранние стадиальные  генерации голоценовых морено-ледниковых комплексов, содержащие в  своем субстрате ледниковый лед в виде забронированных ледников. Поэтому нет повода считать, что в скором времени при сохранении существующей тенденции распада оледенения ледники Тянь-Шаня и ЦА в целом исчезнут полностью и в аридных областях ЦА наступит экологическая катастрофа.  Ледники полностью не исчезнут, а уйдут под морену. И в таком виде они представляют собой как бы законсервированные запасы льда, которые дают весьма значительную долю в общем ледниковом стоке. Как долго они будут отдавать воду – зависит от их размеров.  

Литература

1. Шатравин В. И. Реконструкция плейстоценового и голоценового оледенений Тянь-Шаня с новых исходных позиций // Климат, ледники и озера: путешествие в прошлое. Бишкек. «Илим», 2007 г. С. 26-46.

2. Шатравин В. И. Радиоуглеродное датирование морен по рассеянной органике. //Климат, ледники и озера: путешествие в прошлое. Бишкек. «Илим», 2007 г. С. 74-92.

3. Шатравин В. И. Основные закономерности гляциального и гравитационного типов литогенеза горных районов // Геология кайнозоя и сейсмотектоника Тянь-Шаня. - Бишкек, 1994 b, – С. 15-26.

4. Shatravin VI, 2012. Establishment of regularity of disintegration of the Holocene glaciations through radiocarbon dating of dispersed organic matter from moraines. In: Andean-Asian Mountains Global Knowledge Exchange On Glaciers, Glacial Lakes, Water & Hazard Management. Field Expedition to Imja Glacial Lake. September 3-24. ICIMOD, Katmandu.

123-125.