Национальная академия наук Кыргызской Республики
Институт водных проблем и гидроэнергетики НАН КР
Тянь-Шаньский высокогорный научный центр при ИВПиГЭ НАН КР
УДК
Утверждаю
Директор ИВПи ГЭ НАН КР, доктор техн. наук, академик Д.М. Маматканов
__________________________
«____» «_____________» 2011г.
Отчёт
о научно-исследовательской работе
Построение основы долгосрочного прогнозирования оледенения и климата
Палеогляциологические исследования в горах Тянь-Шаня, Памира и Гималаев для установления региональной закономерности распада плейстоценового и голоценового оледенений Центральной Азии
(краткий, промежуточный)
Ответственный исполнитель:
Зав. лабораторией Гляциологии, к. г.- м. н. __________________Шатравин В. И.
Бишкек 2011
Реферат
Отчет: 63 с., одна ч., 65 фото., 3 рис., 4 приложения, 6 источников.
Ключевые слова: палеогляциология, четвертичная геология, морены, псевдоморены, радиоуглеродное датирование, стратиграфия, корреляция.
Объекты изучения: горные ледники, морены и псевдоморены, гляциальные озера, речные террасы и конуса выноса.
Цель работы: установление закономерности распада плейстоценового и голоценового оледенений для создания основы долгосрочного прогнозирования оледенения и климата центральной Азии.
Методы исследований:
- наземные полевые исследования в гляциальных и перигляциальных (приледниковых) зонах;
- отбор образцов на литологические и радиоуглеродные анализы с последующими лабораторными анализами;
- обзор литературных источников по палеогляциологии и четвертичной геологии Центральной Азии;
- дешифрирование наземных фотографий и аэро-космофотоснимков.
В результате исследований установлено, что основные палеогляциологические события плейстоцена и голоцена в горах Тянь-Шаня, Памира и Гималаев протекали по одному сценарию. Это свидетельствует о региональной закономерности протекания этих событий в пределах Центральной Азии. В частности, это позволяет установленную нами ранее на примере Северного Тянь-Шаня морфо-стратиграфически выраженную закономерность распада голоценового оледенения прослеживать и в других горных районах Центральной Азии.
Рекомендации по внедрению результатов НИР: при долгосрочном прогнозировании климата, оледенения и ледникового стока Центральной Азии, а также при прогнозировании прорывоопасности и селевой опасности гляциальных озер.
Область применения: палеогляциология, климатология, четвертичная геология.
Содержание
Стр.
Реферат……….. 1
Введение…….. 3
1. Основные результаты ранее выполненных нами исследований….. 4
2. 1. Цель исследований… 8
2. 2. Задачи исследований… 8
2. 3. Районы исследований….. 9
2. 4. Объекты изучения…. 11
2. 5. Краткое описание выполненных работ и полученных результатов по районам
исследований……. 13
2. 5. 1. Тянь-Шань… 13
2. 5. 2. Памир… 21
2. 5. 3. Гималаи… 32
Заключение…. 36
3. Другие мероприятия, в которых участвовала лаборатория гляциологии ТШВНЦ…38
4. Приложения…. 40
4. 1. Приложение 1… 40
4. 2. Приложение 2… 45
4. 3. Приложение 3… 49
Введение
В настоящее время проблемы, связанные с глобальным потеплением, становятся все более актуальными и выходят за рамки отдельных государств, приобретая региональный характер. Климатозависящей является одна треть всего населения земного шара, наиболее уязвимыми являются государства Центральной Азии. Проявляющееся глобальное климатическое потепление и связанная с ним деградация оледенения в недалеком будущем приведет к дефициту водных и гидроэнергетических ресурсов почти всех государств Центральной Азии, где значительная доля речного стока зависит от ледникового стока. Кыргызстан является одним из таких государств, в котором ледовые ресурсы играют важнейшую роль во всех сферах жизнедеятельности, в том числе и в гидроэнергетике.
Ожидаемый дефицит воды неизбежно обострит и без того уже имеющиеся противостояния между Центральноазиатскими государствами по вопросу использования трансграничных водных ресурсов.
В связи с этим для цивилизации архиважным является получение надежного долгосрочного прогноза изменения климата и оледенения. Такой прогноз позволит принять своевременные меры по адаптации в условиях изменяющегося климата и смягчить последствия климатических изменений.
В настоящее время ученые располагают достаточными данными того, что современное глобальное потепление является основной составляющей природного климатического цикла. В связи с этим в основу долгосрочного прогнозирования климата и оледенения положена закономерность естественных климатических и ледниковых изменений, имевших место на протяжении длительного периода времени - как минимум голоцена (голоцен – последний отрезок четвертичного периода, в течение которого возникло и продоложается современное оледенение; продолжительность голоцена – приблизительно 10 000 лет). К настоящему времени такая закономерность еще не установлена. Результат налицо – нет основы, нет и прогноза.
Вышеуказанная закономерность устанавливается при палеогляциоклиматических реконструкциях и в основном методами четвертичной геологии. Эта область изучения изобилует многочисленными противоречиями, в связи с этим до сих пор ученым не удалось однозначно установить закономерность протекания палеогляциологических (следовательно, и палеоклиматических) событий прошлого Земли. Палеогляцио-климатическая информация для Центральноазиатских горных районов в особенности противоречивая.
Предыдущими нашими исследованиями были установлены основные причины, мешающие корректно выполнять плеогляциоклиматические реконструкции и на основании этого установить закономерность распада плейстоценового и голоценового оледенений, и, в конечном счете – сделать необходимый человечеству долгосрочный прогноз климата и оледенения [1]. Подробно это изложено и в материалах нашего отчета за 2010 год.
В 2011 году нами были продолжены палеогляциологические и собственно гляциологические исследования. Для расширения географии исследований нами были проведены палеогляциологические исследования не только в Тянь-Шане, но и в горах Памира и Гималаев. Полученные результаты уже позволяют нам в общих чертах выявить региональную закономерность протекания основных палеогляциологических событий Центральной Азии.
Во всех районах исследований отбирались образцы из морен и псевдоморен на литологические (гранулометрический и геохимический состав – для надежной генетической идентификации морен и псевдоморен), и радиоуглеродные (для определения абсолютных возрастов морен) анализы. Все образцы были доставлены в Бишкек и будут проанализированы в следующем году.
Данный отчет является кратким и по большей части носит характер информационного. Полный отчет будет составлен в следующем году после тщательной камеральной обработки собранных материалов и получения лабораторных анализов образцов.
1. Основные результаты ранее выполненных нами исследований на пути к построению основы для надежного долгосрочного прогнозирования оледенения и климата
1 - установлены главные причины, из-за которых в палеогляциологии и в целом в четвертичной геологии возникли неразрешаемые противоречия [2, 3]. Это две следующие причины:
- некорректная традиционно выполняемая исследователями генетическая типизация морен (морены – это важнейшие климато-стратиграфические реперы четвертичного периода) и псевдоморен (псевдоморены – морфолитологические образования высокогорных зон, которые лишь внешне похожи на морены, однако истинный генезис их не ледниковый и их возрасты совершенно не соответствуют возрастам истинных морен; в большинстве случаев исследователи ошибочно принимают псевдоморены за морены, что является первопричиной глубоких противоречий в палеогляциологии и геологии четвертичного периода);
- отсутствие надежных абсолютных датировок морен. Нами было показано [4] , что все имеющиеся в мире абсолютные датировки морен являются не надежными и, более того, в большинстве случаев дезинформирующими. Произошло это в связи с тем, что исследователи не имели способа надежного абсолютного датирования морен. Кроме того, в горных районах датировали не только истинные морены, но и псевдоморены.
2 – получены надежные генетические критерии истинных морен и псевдоморен с использованием разработанных нами количественных фациально-литологических показателей [5, 6].
3 - разработан способ надежного радиоуглеродного датирования морен с использованием рассеянной автохтонной органике; до сих пор радиоуглеродное датирование морен выполнялось исключительно по аллохтонной органике [4].
4 - построена схематическая модель долгосрочного прогнозирования естественных гляциальных изменений (рис. 1) [4].
Рис. 1. Схематическая модель долгосрочного прогнозирования естественных гляциальных изменений.
На горизонтальной оси – время в тыс. лет.
I, II, III, IV, V, VI, VII – стадии оледенения, соответствующие морфологически выраженным моренам голоценовых морено-ледниковых комплексов.
8000, 5000, 3400 – установленные радиоуглеродные возрасты стадиальных морен.
? – предполагаемая очередная стадия голоценового оледенения.
На схеме пунктирной линией изображены моренные валы, по которым еще не получены датировки. Последний вал (находящийся за пределами нулевой возрастной отметки и обозначенный символом «?») является гипотетическим и нарисован он экстраполятивно, с учетом реально наблюдаемой морфологически выраженной закономерности в строении голоценовых морено-ледниковых комплексов. Этот вал является прогностическим и представляет наибольший интерес для цивилизации в деле долгосрочного прогнозирования оледенения и климата, потому как: от амплитуды этого вала (символизирующего будущий очередной всплеск современного оледенения), времени его начала и продолжительности этого всплеска будут зависеть климат и оледенение в обозримом будущем не только Тянь-Шаня, но и всего Центральноазиатского региона. Датирование остальных стадиальных морен – это путь к скорому долгосрочному прогнозу ледниковых, а, стало быть, и климатических изменений.
Эта схема была построена на основании выявленной нами морфологически выраженной закономерности стадиального распада голоценового оледенения на примере нескольких репрезентативных голоценовых морено-ледниковых комплексов Северного Тянь-Шаня (Рис. 2, 3, 4) и радиоуглеродных датировок морен по отработанному нами способу с использованием автохтонной органики.
Рис. 2. Морфологически выраженные стадиальные мрены в голоценовом морено-ледниковом комплексе Тез-Тер (бас. р. Ала-Арча, Кирг. хр.). I, II, III, IV, V, VI – морфологически выраженные стадиальные морены распадающегося голоценового оледенения.
Рис. 3. I, II, II, IV, V и VI – морфологически выраженные стадиальные морены распадающегося голоценового оледенения в долине р. Иссык-Ата (Северный Тянь-Шань). gr – деляпсивное гравитационное образование (псевдоморена), подстилающая морено-ледниковый комплекс.
Рис. 4. Стадиальные морены голоценового морено-ледникового комплекс Кок-Кия в бас. р. Тургень-Ак-Суу (Северный Тянь-Шань) и места отбора образцов моренного мелкозема для радиоуглеродного датирования.
I, II, III, IV, V – морены 1-й, 2-й, 3-й, 4-й и 5-й (соответственно) возрастных генераций голоценового оледенения.
gr – псевдоморена – деляпсивное гравитационное образование.
2. Исследования 2011 года
2. 1. Цель исследований
Основной целью выполненных исследований этого года явилось собрать дополнительный материал для выявления региональной закономерности распада плейстоценового и голоценового оледенений для различных горных районов Центальной Азии.
2. 2. Основные задачи
1 - реконструировать плейстоценовое оледенение в ряде долин Тянь-Шаня, Памира и Гималаев на основе разработанных нами количественных фациально-литологических показателей.
2 - усовершенствовать (уточнить и детализировать) построенную нами схематическую модель естественных ледниковых изменений в голоцене (рис. 1). Для этого необходимо было сделать следующее:
- расширить географию исследований для выявления морфологически выраженных стадиальных морен в голоценовых морено-ледниковых комплексах с выходом в другие горные районы – за пределами Тянь-Шаня;
- отобрать несколько образцов из стадиальных морен на радиоуглеродное датирование по автохтонной органике и найти возможности выполнить их радиоуглеродный анализ техникой АМС (атомных масс-спектрометров; такие анализы выполняются лишь в странах дальнего зарубежья).
3 – отработать (подтвердить) разработанный нами второй способ радиоуглеродного датирования морен с использованием иного вида автохтонной органики, рассеянной в моренах.
2. 3. Районы исследований
Районами исследований этого года были ледниковые долины Северного Тянь-Шаня (долины рек Ала-Арча и Иссык-Ата Киргизского хребта), долина р. Тургень-Ак-Суу, хр. Терскей Ала-Тоо), долины рек Чон-Ак-Суу и Чон-Кемин хр. Кунгей-Ала-Тоо), бассейн ледника Федченко (Центральный и Северо-Западный Памир (рис. 5) и Алайская долина (Северный Памир (рис. 6)), а также – ряд долин Гималаев в пределах природного национального парка Sagarmatha (Эверест) на территории государства Непал (рис. 7). Исследования в Гималаях были выполнены в рамках Международной Гималайской научной экспедиции (HRE-2011); организаторы экспедиции - ICIMOD (International Centre for Integrated Mountain Development), TMI (The Mountain Institute), The University of Texas at Austin.
Рис. 5. Район исследований в горах Центрального Памира – в бассейне ледника Федченко.
Рис. 6. Район исследований в горах Северного Памира. Символом gr обозначены псевдоморены Алайской долины, представленные оползнями и обвалами, разгрузившимися с отрогов Заалайского хребта (подробнее – далее по тексту отчета).
Рис. 7. Район исследований HRE-2011.
2. 4. Объекты изучения
Объектами изучения были: открытые и забронированные мореной ледники, стадиальные и конечные морены, голоценовые морено-ледниковые комплексы, псевдоморены, каменные глетчеры, гляциальные озера, речные террасы и конуса выноса, озерные и озерно-ледниковые отложения и др.
Особое внимание было уделено забронированным ледникам, в том числе – каменным глетчерам (рис. 2. 3, 4, 8, 9, 10). Прим. Каменные глетчеры – это в значительной степени забронированные мореной голоценовые ледники.
Рис. 8. Забронированные ледники Тянь-Шаня (бас. р. Сокулук Киргизского хребта).
Рис. 9. Каменные глетчеры в долине р. Чон-Ак-Суу .
Рис. 10. Каменные глетчеры в долине р. Чонкемин.
2. 5. Краткое описание выполненных исследований
2. 5. 1. Тянь-Шань
В этом году были продолжены морфо-лито-стратиграфические обследования голоценовых морено-ледниковых комплексов в вышеуказанных долинах Тянь-Шаня (рис. 3, 4, 11, 12, 13). В задачи исследований входило уточнение числа стадиальных морен (основных и второстепенных) в голоценовых морено-ледниковых комплексах Тянь-Шаня.
Рис. 11. Видимые морфологически выраженные стадиальные морены (1 – 6) в голоценовом морено-ледниковом комплексе Кашка-Суу (бас. р. Ала-Арча).
Рис. 12. То же, в другом ракурсе. gr - псевдоморена (в виде деляпсивного гравитационного образования).
Рис.13. Стадиальные морены (1 – 7) в голоценовом морено-ледниковом комплексе в долине р. Чон-Ак-Суу.
В долине р. Тургень-Аксуу и Иссык-Аты были отобраны 3 образца на радиоуглеродное датирование (для установления абсолютного возраста) из стадиальных морен 2-х голоценовых морено-ледниковых комплексов (рис. 3, 4). В данном случае образцы содержали рассеянную автохтонную органику иного вида, нежели при предыдущем датировании. Эти датировки должны будут подстраховать полученные нами ранее датировки, указанные на прогнозной схеме (рис. 1) и объекте датирования (рис. 4).
Образцы отбирались на радиоуглеродное датирование (для определения абсолютного возраста) по ранее отработанному нами способу и после полевого обогащения (рис.14, 15) были отправлены на анализы в Германию.
Рис. 14. Отбор образцов из морены на радиоуглеродный анализ.
Рис. 15. Полевая подготовка образцов для радиоуглеродного анализа.
Были выполнены совместные со швейцарскими специалистами обследования каменных глетчеров в долинах рек Тургень-Ак-Суу, Чон-Ак-Суу и Чон-Кемин (рис. 4, 9, 10, 16).
Рис. 16. Полевой лагерь в долине р. Чон-Ак-Суу. На дальнем плане слева – каменный глетчер Кугаланташ – один из объектов наших обследований.
Каменные глетчеры являются прекрасными объектами для палеоклиматических и палеогляциологических реконструкций голоцена. Нами были выполнены морфо-лито-стратиграфические обследования каменных глетчеров и отбраны образцы на радиоуглеродный анализ. Образцы были отправлены на анализ в Германию швейцарскими специалистами в рамках творческого сотрудничества. Швейцарские специалисты занимались дендрохронологическими исследованиями для палеоклиматических реконструкций Северного Тянь-Шаня (рис. 17, 18).
Рис. 17. Отбор керна древесины на дендрохронологический анализ.
Рис. 18. Полевая обработка кернов древесины.
Были продолжены обследования современных ледников и их морен из числа тех, которые нам известны на протяжении прошедших нескольких десятилетий (от 2 до 4-х десятилетий). Это делалось для изучения динамики их отступания ледников. На рис. 19 и 20 показан один из таких ледников – ледник Аксай в бассейне р. Ала-Арча (Киргизский хребет).
Рис. 19. Языковая часть ледника Ак-Сай. В 70-х годах на этом месте альпинисты проводили ледовые занятия. Сейчас же ледник покрыт чехлом абляционной морены, что произошло в связи со значительным его отступанием на фоне климатического потепления.
Рис. 20. Ледники Ак-Сай (справа) и Учитель. Значительная часть этих ледников забронировалась абляционной мореной в течение последних нескольких десятилетий.
В связи с деградацией ледников на них образуются гляциальные (ледниковые) озера. Одно из них образовалось на леднике Учитель в течение последних нескольких (1-2-х) десятилетий (рис. 21).
Рис. 21. Гляциальное озеро на леднике Учитель.
В связи с деградацией ледников происходит интенсивное их бронирование (зачехление) абляционной мореной. Забронированные части ледников в горах Тянь-Шаня достигают больших относительных размеров (рис. 8, 9, 10). Они содержат большие не учтенные запасы воды в виде погребенного под мореной льда. На рис. 22 показано обнажение ледникового льда в одном из забронированных ледников Северного Тянь-Шаня.
Рис. 22. Фронтальный уступ голоценового морено-ледникового комплекса в долине р. Иссык-Ата (хр. Киргизский, Сев. Тянь-Шань). 1 – обнажение ледникового льда. 2 – абляционная морена. 3 и 4 – стадиальные морено-ледниковые генерации.
Как показали наши предыдущие исследования, забронированные ледники и вышеприведенные каменные глетчеры – это образования одного и того же рода, и они требуют серьезного изучения.
2. 5. 2. Памир
В период с 5-го октября по 3-е ноября были проведены палеогляциологические исследования в бассейне ледника Федченко (на территории Таджикской республики) и в Алайской долине (долине р. Кызыл-Суу Чон-Алайского района Кыргызстана). Район исследований охватывает часть Центрального (рис. 5) и Северного Памира (рис. 6).
Основной целью исследований были палеогляциологические реконструкции самого крупного в мире континентального ледника Федченко и оледенения на северном склоне Заалайского хребта для построения модели распада плейстоценового оледенения в горах Памира. Район был выбран в рамках расширения географии наших исследований для построения основы долгосрочного прогнозирования климатических и ледниковых изменений Центральной Азии.
Памир всегда привлекал внимание отечественных и зарубежных исследователей. Там были проведены многочисленные комплексные научно-исследовательские экспедиции, в том числе и международные. Получено большое количество палеогляциологического материала. Однако, равно как и по Тянь-Шаню, эти исследования проводились с классических позиций с ориентацией на всемирно известную, но давно уже изжившую себя альпийскую гляциальную модель Пенка-Брюкнера четырехкратного плейстоценового оледенения. В связи с этим в палеогляциологических исследованиях по этому региону накопилось много неразрешенных противоречий. Произошло это по причине поверхностных, преимущественно чисто морфологических исследований, при которых результаты полевых исследований искусственно подтягивались к альпийской модели. Ситуация, в которой оказалась палеогляциология (а равно и четвертичная геология, потому как палеогляциология и четвертичная геология дисциплины тесно связанные) как Тянь-Шаня, так и Памира, нами расценивается как тупиковая. Безусловно, при исследованиях с классических позиций не удастся построить надежную основу для долгосрочного прогноза климата и оледенения, а стало быть, получить и сам прогноз. Подробно это нами рассмотрено в [1]. Собрать дополнительные материалы для вывода из тупика палеогляциологию и четвертичную геологию горных стран, а также для построения вышеуказанной основы, и было одной из целей проведенных нами на Памире исследований.
Следует сказать, что проведенные исследования были в рамках запланированных нами серии таких исследований по Памиру (включая Северный, Северо-Западный, Центральный, Восточный Памир) на ближайшие несколько лет. Они могли бы носить характер показательных исследований с разработанных нами перспективных новых исходных позиций [2, 3]. Поэтому для участия в этих исследованиях нами были приглашены специалисты в области палеогляциологии и четвертичной геологии, а также иных специалистов, занимающихся проблемой долгосрочного прогнозирования оледенения и климата, не только республик Средней Азии (включая и Кыргызстан), но и многих дальнезарубежных государств (Приложение 1).
К сожалению, никто не проявил желание принять участие в этих исследованиях. Нами это расценивается не иначе как имеющий место консерватизм кабинетных ученых и нежелание выполнять полевые исследования в труднодоступных горных районах.
За весьма короткий промежуток времени нами были обследованы все составляющие реки Муксу – главного истока ледника Федченко (рис. 25) и часть долин северного склона Заалайского хребта (рис. 26).
Ниже приводятся основные результаты исследований по Памиру.
- Памир, как и Тянь-Шань, подвергался только однократному плейстоценовому оледенению, и это имело место в позднеплейстоценовое время. В раннем и среднем плейстоцене (вопреки альпийской модели) вообще не было оледенений;
- масштабы плейстоценового оледенения были значительно меньше тех, которые рисуют палеогляциологи-классики; при традиционном представлении ледник Федченко в плейстоцене продвигался на удалении до 100 км от нынешнего его положения. По нашим данным это было не далее чем на 30-35 км (рис. 23).
Рис. 23. Долина р. Муксу ниже устья р. Кызылсу (правого притока Муксу). Каньоны и теснины, а также полное отсутствие морен и наличие массовых псевдоморен – свидетельство того, что здесь уже не было ледника.
- Северный и Северо-Западный Памир вообще не подвергался плейстоценовому оледенению. Основанием этому послужило то, что там вместо традиционно выделяемых плейстоценовых морен на самом деле псевдоморены. Эти псевдоморены представлены массовыми пространственно широко развитыми гравитационными отложениями в виде оползней и обвалов (рис. 6) позднеплейстоцен-голоценового возраста. Для надежного установления истинного генезиса морен и псевдоморен отбирались образцы на литологические (геохимический и гранулометрический) анализы по отработанным нами методикам. На этом рисунке все то, что оконтурено и промаркировано символом gr, это и есть псевдоморены. С классических позиций все они выделяются (как палеогляциолагами, так и геологами-четвертчниками) не иначе как средне- и позднеплейстоценовые морены. Наглядным являются и рис. 24, 25.
Рис. 24. (рекомендуется рассматривать при увеличении). Чукуры (местное название; тюрк.) Алайской долины (Северный Памир) - псевдоморены в виде деляпсивных гравитационных образований (gr), развитых у подножия Заалайского хребта. Стрелками показаны область и направление срыва (оползания) гравитационных масс. Традиционно они относятся исключительно к плейстоценовым моренам.
Рис. 25. Гравитационные (оползневого генезиса) образования (gr) в западной части Алайской долины. Традиционно они выдаются за среднеплейстоценовые морены.
Плейстоценовый ледник Федченко располагался в выраженной в рельефе явно троговой (корытообразной) долине р. Муксу (рис. 26, 27), которая простирается не далее устья правого притока – р. Кызылсу (одноименная река с р. Кызылсу в Алайской долине) на удалении до 30-35 км от нынешнего положения ледника Федченко.
Рис. 26. Широкая троговая долина р. Муксу на удалении 10-15 км от ледника Федченко – место, где был ледник. На склоне террасовидные уступы – это следы (уровни) стояния плейстоценового ледника.
Рис. 27. Троговая (корытообразная) долина р. Муксу на удалении приблизительно 25 км от нынешнего ледника.
Существенным доказательством того, что граница плейстоценового ледника в долине р. Муксу доходила не далее устья р. Кызылсу, являются развитые здесь озерные и озерно-флювиогляциальные (озерно-водноледниковые) отложения (рис. 28, 29).
Рис. 28. Озерные отложения на правом борту долины р. Муксу на удалении 23-30 км от нынешнего ледника Федченко.
Рис. 29. Озерно-флювиогляциальные отложения в долине р. Муксу (1). gr – гравитационные (обвального генезиса) отложения.
- ледник Федченко в плейстоценовое время растекался двумя лопастями. Одна (главная) текла вниз по долине р. Муксу, другая (правая) перетекала в долину р. Алтын-Дара (рис. 30). Вероятная мощность (толщина) ледника была не менее 1300-1500 м, о чем свидетельствует наличие плейстоценовых морен ледника на высотах до 4000 и более метров (рис. 30).
Рис. 30. Долина р. Муксу в месте слияния с ее притоками р. Саук-Дара и Каинды.
Правая лопасть ледника Федченко протекала по долине р. Алтын-Дара не далее чем на 20-25 км, далеко не доходя до Алайской долины. С традиционных же позиций, плейстоценовый ледник перетекал в Алайскую долину, оставляя при этом массовые морены в долине Алтын-Дары. Однако, как показали наши исследования, там не морены, а псевдоморены – гравитационные образования в виде оползней (рис. 31). Из морен – только голоценовые.
Рис. 31. Гравитационные (gr) и гляциальные (в виде голоценовых морен) отложения правого борта долины р. Алтын-Дара, в верхнем течении реки. 1 -6 – видимые стадиальные морены голоценового морено-ледникового комплекса.
- в боковых притоках р. Муксу (Саук-Дара, Каинды и Байляндкиик плейстоценовое оледенение было только в верховьях этих долин, не доходя до устья рек. Об этом свидетельствуют озерные и озерно-флювиогляциальные отложения в приустьевых частях этих долин (рис. 32, 33) и V- образный (типично водно-эрозионный), не ледниковый, поперечный профиль этих долин (рис. 34).
Рис. 32. Озерные и озерно-флювиогляциальные отложения в нижнем течении р. Каинды – притоке р. Муксу.
Рис. 33. Озерно-флювиогляциальные отложения в устье р. Каинды.
Рис. 34. V-образная долина р. Саук-Дара в нижнем и среднем ее течении реки.
- в голоценовых морено-ледниковых комплексах Памира, равно как и в Тянь-Шане, обнаруживаются стадиальные генерации. Это свидетельствует о стадиальном распаде голоценового оледенения по принципу затухающего колебания (рис.31,35).
Рис. 35. Разновозрастные (стадиальные) морены в голоценом морено-ледниковом комплексе долины р. Алтын-Дара.
- современное состояние ледника Федченко (рис. 36, 37), как и других ледников Тянь-Шаня и Памира вызывает тревогу.
Рис. 36. Панорама ледника Федченко (протяженность ледника – 78 км).
Рис. 37. Долина р. Сель-Дара (главной составляющей р. Муксу) и языковая часть ледника Федченко.
Ледник Федченко отступает значительными темпами. Кроме линейного отступания ледника активно происходит его бронирование абляционной мореной. На рис. 38, 39, 40 показана языковая часть этого ледника. На среднем плане снимка хорошо видны фрагменты конечных морен ледника, свидетельствующие о недавнем стоянии языковой части этого ледника.
Рис. 38. Языковая часть ледника Федченко и его конечные морены. В средней части снимка – фрагменты конечных морен исторического возраста.
Рис. 39. Языковая часть ледника Федченко на космоснимке. фрагменты конечных морен исторического возраста а снимке хорошо видны фрагменты конечных морен исторического возраста
Рис. 40. Исторические границы языковой части ледника Федченко (по данным Таджикского управления по гидрометеорологии и экологии окружающей среды).
Такие наши выводы по палеогляциологии обследованных районов Памира режут слух исследователей-традиционщиков. Они ломают их «стройные» схемы расчленения плейстоцена. Считаем, что именно это является главным сдерживающим фактором, не позволяющим им выйти с нами в показательные маршруты как по Памиру, так и по Тянь-Шаню. Однако наши позиции только укрепились при исследованиях в Гималайских горах.
2. 5. 3. Гималаи
Нам было сделано предложение принять участие в Гималайской научной экспедиции (HRE), состоявшейся в период 3-28 сентября этого года. Эта экспедиция проводилась в рамках программы «Promoting South-South Knowledge Exchange and Collaboration between Practitioners from the Himalaya-Hindu Kush, Andes, and Central Asian Mountains» по изучению ледников и прорывоопасных ледниковых озер в Природном национальном парке Sagarmatha (Everest), Nepal; организаторы – ICIMOD (International Centre for Integrated Mountain Development), TMI (The Mountain Institute), The University of Texas at Austin;
IRG Deliverable #3
Adapting to a Changing Mountain World
Promoting South-South Knowledge Exchange and Collaboration between Practitioners from the Himalaya-Hindu Kush and Andes Mountains
Imja Lake Field Expedition: 3-22 September, 2011
Kathmandu, Nepal Workshop: 25-27 September, 2011
Save the Date!
An Invitation to Participate in
Adapting to a Changing Mountain World
Promoting South-South Knowledge Exchange and Collaboration between Practitioners from the Himalaya-Hindu Kush, Andes, and Central Asian Mountains
Kathmandu Workshop: 25-27 September, 2011
Kathmandu Writers Workshop: 28-30 September, 2011
Поводом для организации этой экспедиции явилась тревога государств Гималайского региона (Непал, Бутан, Индия, Китай и др.) в связи с катастрофически быстрым отступанием ледников и образованием на их месте прорывоопасных гляциальных озер, происходящих на фоне глобального климатического потепления. В качестве примера приведено озеро Имжа (рис. 41) на одноименном леднике вблизи п. Эвереста. Это озеро образовалось за последние 55 лет, и оно представляет серьезную угрозу для нижерасположенных населенных пунктов и сельхозугодий. Объем воды в озере – 35 мил. м. куб.
Рис. 41. Ледник Имжа и озеро Имжа. На первом снимке – ледник по состоянию 1956 г. На втором снимке – этот же ледник и образовавшееся на нем озеро в настоящее время.
Imja glacier in 1956 (above) and in 2007 (below), location of the September 2011 Andean-HKH Glacial Lake Expedition. The glacier as photographed by climber-cartographer Erwin Schneider in 1956 (topP has now turned into a potentially dangerous lake containing more than 35 million m3 of water, with its terminus receding at more than 17 m per year (top photo by Erwin Schneider, bottom photo by Alton Byers). The field-based workshop will bring together glacial lake specialists from the Andes, HKH, and North America, examining on-site the problems and prospective solutions surrounding new glacial lakes and glacial lake outburst floods.
Для изучения ледников и ледниковых озер Гималаев была организована эта экспедиция с участием специалистов Центральной и Средней Азии, США, Латинской Америки и Западной Европы. От ТШВНЦ и Лаборатории гляциальных озер ИВПиГЭ НАН КР в этой экспедиции принял участие Шатравин В. И., заведующий Лабораторией Гляциологии ТШВНЦ. На рис. 7 показан район исследований этой экспедиции.
До выезда в экспедицию нами были сделаны предложения по предстоящим обследованиям в Гималаях (Приложение. 2).
Ниже приведены результаты наших исследований в этой экспедиции и наши предложения по ликвидации угрозы прорыва этого озера (Приложение 3).
Основные результаты наших исследований в Гималаях
1 - получена обобщенная палеогляциологическая картина Гималаев. Установлено, что в этом регионе, равно как в горах Тянь-Шаня и Памира, имеет место установленная нами закономерность распада плейстоценового и голоценового оледенения. В частности, установлено, что Гималаи, как Тянь-Шань и Памир, подвергались однократному плейстоценовому оледенению; плейстоценовое и голоценовое оледенения распадались стадиально по затухающему принципу;
2 - получены первичные представления о геологических (в особенности для четвертичного периода) особенностях Гималаев. Установлено, что в этом регионе в четвертичное время чрезвычайно активно происходили процессы горообразования, сопровождавшиеся массовым гравитационным литогенезом с образованием пространственно широко развитыми оползнями и обвалами. Последние, равно как и в горах Тянь-Шаня и Памира, в большинстве случаев исследователями ошибочно принимаются за плейстоценовые морены, что является основной причиной сложившихся противоречий в четвертичной геологии и палеогляциологии.
3 – составлен отчет по обследованиям прорывоопасного ледникового озера Имжа и селеопасности нижерасположенных участков долин с населенными пунктами. Отчет сдан на перевод (англ.) и после перевода будет отправлен в ICIMOD.
Полученные результаты позволили нам укрепить следующие ранее сделанные нами выводы:
- установленные нами основные палеогляциологические события четвертичного периода на Земле имели глобальный характер;
- широко известная изотопно-кислородная шкала четвертичного периода, построенная по результатам изучения океанических осадков, не позволяет корректно выделить основные палеогляциологические события планеты Земля, и в связи с этим она не может быть использована в качестве основы для построения долгосрочного прогноза климатических и ледниковых изменений.
По окончании экспедиции в г. Катманду, в стенах ICIMOD состоялось рабочее совещание, на котором были обсуждены результаты исследований (рис. 42, 43).
Рис. 42. Формат обсуждения результатов исследований HRE.
Рис. 43. Обсуждение результатов исследований HRE.
Заключение
Наши исследования, выполненные в этом году в различных горных районах Центральной Азии (Тянь-Шань, Памир, Гималаи), показали, что установленная нами ранее закономерность распада плейстоценового (рис. 44) [2, 3] и голоценового (рис.1) [4] оледенений носят региональный характер. Такую же картину мы наблюдали и в горах Кавказа. Поэтому имеются основания считать эту закономерность и межрегиональной. Все это позволяет нам принять в качестве рабочего варианта унифицированную модель стадиально-затухающего распада одного единственного в четвертичном периоде глобального плейстоценового оледенения (имевшего место в позднем плейстоцене), в котором голоценовое оледенение является одой из последних стадий распадающегося плейстоценового оледенения. Если наши дальнейшие исследования подтвердят справедливость этой модели, то это будет существенным дополнительным свидетельством того, что вышеприведенную схематическую модель естественных гляциальных изменений в голоцене (рис. 1) можно использовать в качестве основы долгосрочного прогнозирования оледенения и климата не только в региональном, но и в межрегиональном масштабе. Разумеется, при этом будут иметь место сдвиги на шкале возрастов в ту или иную сторону в зависимости от широты местности и других естественных климатообразующих факторов, свойственных каждому региону.
В этой связи все научная и околонаучная «суета» о якобы исключительно антропогенных причинах (выброс в атмосферу парниковых газов индустриального генезиса) нынешнего глобального потепления должна рассматриваться не иначе как результат недостаточно обоснованных научных выводов по этому поводу (это по меньшей мере), и как финансовая и политическая спекуляция государств-монополистов (это – по большому счету). Видимо, не случайно, к Киотскому соглашению (в котором – около 200 государств) о сокращении выбросов в атмосферу парниковых газов не подключились США, а в декабре 2011года года из этого соглашения вышла и Канада.
Рис. 44. Принципиальная схема морфо-лито-стратиграфического сочленения возрастных генераций морен позднеплейстоценового и голоценового оледенений и массовых деляпсивных гравитационных образований в горах Тянь-Шаня.
gl PsIII1, gl PsIII2 и gl PsIII3 –позднеплейстоценовые морены 1-й, 2-й и 3-й (соответственно) возрастных генераций.
gr PsIII3 - Hs – деляпсивные гравитационные образования (псевдоморены).
1, 2, 3, 4, 6, 7 – морфологически хорошо выраженные голоценовые морены 1-й, 2-й, 3-й, 4-й, 5-й и 6-й и 7-й (соответственно) возрастных генераций.
Использованные литературные источники
1. Маматканов Д.М., Шатравин В.И., Тузова Т.В. Что мешает сделать долгосрочный
прогноз климата и оледенения? // Сборник научных трудов № 65, посвященный памяти
академика Ц.Е. Мирцхулава. Тбилиси – 2010. С. 159 – 163.
2. 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.
3. Шатравин В.И., Тузова Т.В. Новые исходные позиции палеогляциологических
реконструкций при долгосрочном прогнозировании оледенения и климата Евразии. //
Сборник научных трудов № 65, посвященный памяти академика Ц.Е. Мирцхулава.
Тбилиси – 2010. С. 240-244.
4. Шатравин В. И. Радиоуглеродное датирование морен по рассеянной органике. //Климат,
ледники и озера: путешествие в прошлое. Бишкек. «Илим», 2007 г. С. 74-92.
5. В. И. Шатравин. Фациально-литологическая типизация основных генетических
генераций четвертичных отложений высокогорных зон // Геология кайнозоя и
сейсмотектоника Тянь-Шаня. - Бишкек, 1994а, – С. 3-15.
6. В. И. Шатравин. Основные закономерности гляциального и гравитационного типов
литогенеза горных районов // Геология кайнозоя и сейсмотектоника Тянь-Шаня. –
Бишкек, 1994б,- С. 15-26.
3. Другие мероприятия, в которых участвовала лаборатория гляциология ТШВНЦ
1. - продолжены гляциологические (за абляцией и снегонакоплением) и метеорологические наблюдения на леднике Карабаткак, и метеорологические наблюдения в долине р. Чон-Кызыл-Суу, в месте бывшей ГМС Карабаткак (рис. 45 – 47). Эти наблюдения ведутся с 1949 года.
Рис. 45. Ледник Карабаткак (бассейн р. Чон-Кызыл-Суу) – объект стационарных наблюдений.
Рис. 46, 47. Метеорологические наблюдения и забуривание абляционных реек на леднике Карабаткак.
Рис. 48, 49. Метеостанция Кара-Баткак и ее метеоплощадка. Метеорологические наблюдения.
2. Инструментально (с помощью теодолита и GPS) оконтурена нижняя граница ледника Карабаткак. Таким образом, были начаты ежегодные наблюдения за линейным отступанием ледника.
3. Принято участие в следующих международных форумах:
- - ICDP Workshop Bishkek, Kyrgyzstan, June 12 to 17 2011 «Climate Evolution in Central Asia during the past few million years: A case study from Issyk-Kul»
- - «AASA Regional Workshop on The Roles of Academies of Sciences in Water and Energy Problems in Central Asia and Ways for Their Solution» Workshop Bishkek, Kyrgyzstan, 30 June -2 July 2011.
Сделан доклад:
«Долгосрочное прогнозирование оледенения и оценка ледовых ресурсов Центральной Азии с помощью изотопных методов (Шатравин В.И., Т.В.Тузова).
«Long-term projections of glaciation and evaluation of glacial resources of Central Asia through isotope methods» (Shatravin V.I., Tuzova T.V.).
- - «MOUNTAIN HAZARDS 2011» Изменение климата и риски стихийных бедствий в горных районах
Climate Changes and Natural Hazards in Mountain Areas
International Conferenceon.
DUSHANBE, SEPTEMBER 19-21, 2011.
Сделан доклад:
«Изучение динамики голоценового оледенения и оценка ледовых ресурсов
Центральной Азии изотопными методами»
«Study of the Holocene glaciation dynamics andestimation of the Central
Asia's glacial resources through isotopic methods»
- Сдана в публикацию в Известия НАН КР и к настоящему времени опубликована научная статья «Долгосрочное прогнозирование оледенения и оценка ледовых ресурсов Центральной Азии с помощью изотопных методов» (Шатравин В.И., Т.В.Тузова.). Статья опубликована в Изв. НАН КР №2, Серия физ.-тех., мат. и горно-геол.наук, 2011, с.24-27.
4. Приложения
4.1. Приложение 1
Предложения
Глубокоуважаемые коллеги!
Прошу Вас и Ваших сотрудников ознакомиться с материалами исследований Тянь-Шаньского высокогорного научного центра в области геологии и палеогляциологии четвертичного периода (см. www.glaciology.ru и «Материалы раздела» в www.scorcher.ru/glaciology/index.php) и поддержать наши предложения.
Тянь-Шаньский высокогорный научный центр ориентирует основную свою научную деятельность на долгосрочное прогнозирование климата и оледенения. Для этого нами разрабатываются научные программы по палеогляцио-климатическим реконструкциям Тянь-Шаня и Памира, а также для корреляции палеогляциологических событий плейстоцена в горах Центральной Азии и в равнинных областях Евразии.
Результаты наших исследований позволяют радикально пересмотреть многие традиционные представления в палеогляциологии и климатостратиграфии четвертичного периода горных и равнинных областей не только Евразии, но и других регионов Мира и скорректировать дальнейшие исследования в этой области изучения. На основе этих результатов нами отработаны перспективные новые исходные позиции в этой области исследований, которые были успешно применены в выполненном нами палеоклиматическом проекте ISTC#Kr330.2. Исследования с этих позиций позволяют избежать сложности и многие противоречия, имеющие место при палеогляциологических и геологических (четвертичной геологии) исследованиях в горных районах, выполняемых с традиционных позиций. В числе важнейших практических применений результатов исследований с новых позиций - возможность создания надежной основы для долгосрочного прогнозирования оледенения и климата.
Наши предложения.
Предлагаем Вашим специалистам, занимающимися проблемами палеогляциологии и четвертичной геологии, принять участие в совместных с нами исследованиях в горах Тянь-Шаня и Памира. В частности, принять участие в запланированных нами полевых исследованиях в горах Памира в период 2011-2013 г.
2011 г – Северный, Северо-Западный и частично Центральный Памир, в бассейнах рек Кызылсу и Муксу.
2012 г – Восточный Памир, в бассейнах рек Маркансу, Кара-Джилга, Музкель, Аличур.
2013 г – Западный Памир, в бассейнах рек Обихингоу, Ванч, Язгулем.
Указанные районы нам достаточно хорошо известны.
Продолжительность маршрутных исследований при каждом заезде – 1-1,5 мес. Время года – сентябрь, октябрь.
Требования к участникам: опыт горных походов или же полевых работ на высотах до 4000-4500 м. н. у. м.
Предполагаемое финансирование – совместное.
Подобные предложения сделаны в геологические и географические институты России и республик Средней Азии.
Цель запланированных маршрутных обследований Памира – изучить с новых исходных позиций стратотипические (и иные из числа значимых) геологические и палеогляциологические разрезы четвертичных отложений и выйти на построение надежной основы для долгосрочного прогнозирования климата и оледенения.
Исследования будут сопровождаться отбором образцов на литологические, палинологические и радиоуглеродные анализы. При этом будут продемонстрированы отработанные нами способы надежного отличения морен от псевдоморен и способы отбора из морен специфической автохтонной органики для получения надежных радиоуглеродных датировок морен. Будет показано, что все морфолитологические образования горных районов, традиционно принимаемые за ранне- и среднеплеплейстоценовые морены, а также значительная часть таких образований, принимаемых за позднеплейстоценовые морены, на самом деле являются позднеплейстоцен-голоценовыми псевдоморенами, истинный генезис которых гравитационный и представлены они пространственно развитыми специфическими оползнями. Таким образом, на конкретных объектах изучения будет раскрыта основная причина сложностей и противоречий, имеющих место в палеогляциологии и четвертичной геологии при исследованиях с традиционных позиций.
В случае Вашей заинтересованности в проведении совместных исследований прошу внести свои предложения. Совместные исследования с вышеуказанных новых исходных позиций можно провести и в других горных районах, например Кавказа, или Альп.
C наилучшими Вам пожеланиями,
Шатравин Владимир Иванович,
заведующий лабораторией гляциологии
Тянь-Шаньского высокогорного научного Центра
Института водных проблем и гидроэнергетики НАН КР,
кандидат геолого-минералогических наук.
Бишкек, 720033, ул. Фрунзе 533.
Tel / Fax: 996 (312) 323727
E-mail: shatravin@yandex.ru
Proposals
Dear Colleagues!
We ask you and your employees to acquainted with the materials of research made by the Tien-Shan High-Mountainous Scientific Centre in the field of geology and paleoglaciology of the Quaternary (see information in the web-site www.glaciology.ru and « Materials of the section» in the web-site www.scorcher.ru/glaciology/index.php) and to accept our offers presented herein.
Tyan-Shyan High-Mountainous Scientific Centre (TSHMSC) at the Institute of Water problem and Hydropower (IWP&HP) of the National Academy of Science of Kyrgyz Republic oriented its scientific activity to long-term forecasting of the climate and glacier changes. For these purpose we develop the scientific research programs for the paleoglaciological and paleoclimatic reconstructions of the Tien-Shan and Pamirs regions also for purpose to correlate the paleoglaciological events, that occurred during the Pleistocene in the mountains of Central Asia and plain regions of Eurasia.
The results of our investigations allow radically rethink many traditional notions in the paleoglaciology and climatostratigraphy of the Quaternary, applied to the mountainous and flat areas, not only of Eurasia, but also other regions of the world, and to correct further investigation in this field of study.
On the basis of these results, we have worked out the perspective new starting positions (see the above mentioned materials) in this field of investigation which have been successfully applied by us under the paleoclimatic project ISTC#Kr330.2 (2004-2006 years) «Study of Quaternary Climatic Fluctuations in Tien-Shan: Glaciation and Level's Fluctuations in Inland Lakes, Issyk-Kul and Chatyr-Kul (Kyrgyzstan)». Collaborators: Large Lake Observatory and Smithsonian Institution, USA. Grant sources: ISTC. The head implementing agency was IWP&HP.
. Using the new positions allow to avoid the complexity and many contradictions occurring in paleoglaciological and geological (Quaternary Geology) investigations within mountainous districts, when they carried out made using traditional positions. One of the most significant and practically useful applications of the results investigations using the new positions can be a possibility to create a reliable basis for long-term forecasting of the climate and glacier changes.
Our proposals
We offer your specialists in paleoglaciology and Quaternary Geology to take part in joint investigations with us in the Tien-Shan and Pamir. In particular, to participate in field studies planned by us in the Pamir in the period from 2011 to 2013.
· In the year 2011: the Northern, North-Western and partly, the Central Pamir, in the basins of Kyzylsu and Muksu rivers.
· In the 2012: the Eastern Pamir, in the basins of Markansu, Kara Dzhilga, Muzkel, Alichur rivers.
· In the 2013: the Western Pamir in the basins of Obihingou, Vanch, Yazgulem rivers.
The areas specified herein are well known to us. Duration of field studies for each trip - 1-1,5 months. Season: September, October. The requirements to participants shall be as follows: to have experience in mountain hikes or field works at heights up to 4000-4500 meters above sea level. Proposed financing - a joint.
The same offers have been addressed to the geological and geographical Scientific Research Institutes of Russia and Republics of Central Asia.
The purpose of the planned investigations in the Pamir shall be – using the new starting positions to study stratotipical (and others among the significant) geological sections of Quaternary deposits and to go out to creation of reliable basis for long-term forecasts of the climate and glacier changes.
The investigations will be accompanied by sampling for lithological and radiocarbon analysis.
At the same time, the methods will be demonstrated which have been worked out by us for reliable distinguishing true moraines and pseudomoraines as well as methods of extracting from moraines the specific dispersed organic matter for reliable radiocarbon dating of moraines.
On the example of the Pamir it will be shown that all morpho-lithological formations of mountainous areas which have been traditionally accepted as the Early- and Middle Pleistosen moraines, and also a significant part of such formations, accepted as the Late Pleistocene moraines, they actually represent itself the Late Pleistocene-Holocene pseudomoraines, a true genesis of wich gravitational and they are specific landslides.
Thus, the main reason of the complexities and contradictions taking place in the Paleoglaciology and Quaternary Geology, when the investigations are performed using traditional positions, will be demonstrated on the concrete objects of studies.
We ask you to make one’s own suggestions in the event interest for your specialists to take participation in these joint investigations. The investigations using the new starting positions may also be carried out in others mountainous districts, for example, in the Caucasus or the Alps.
With best wishes to you,
Shatravin V.I.,
Head of the Laboratory of Glaciology of the
Tien-Shan High-Mountainous Scientific Centre
At the Institute of Water problem and Hydropower
of the National Academy of Science
of Kyrgyz Republic,
Doctor of Geological Sciences.
Bishkek, 720033, st. Frunze 533.
Tel / Fax: 996 (312) 323727
E-mail: shatravin@yandex.ru
4. 2. Приложение 2
Следует принять во внимание, что высокогорные гляциальные озера являются динамично развивающимися и прорывоопасными. Жизнедеятельность таких озер практически всегда заканчивается их прорывом. Однако имеют место случаи восстановления таких озер и последующих повторных их прорывов. Одним из таковых является озеро Мерцбахера (до 300 мил. м. куб.) на леднике Иныльчек (Центральный Тянь-Шань), которое ежегодно прорывается и вновь восстанавливается. В связи с этим высока вероятность того, что и озеро Имжа весьма скоро прорвется.
Характер гяциальных селей – наносоводные (сели низкой плотности 1-1,15 т/м куб.) или грязекаменные (сели высокой плотности – до 2-2,5 т/м. куб) - зависит от наличия на пути их транзита очагов селезарождения и трансформации. Основной характеристикой селеформирующих отложений являются их гранулометрический состав (прежде всего – количество глинистых фракций). Наиболее мощными и разрушительными являются грязекаменные сели. Для зарождения грязекаменных селей необходимо всего лишь 15-20% воды от общей массы селевого потока. Они же являются и наиболее катастрофическими.
В вязи с этим необходимо выполнить следующие предварительные обследования.
1. Обследовать языковую часть ледника Имжа на предмет установления степени прорывоопасности озера:
– оценить ее мощность (толщину);
- наличие и мощность моренного чехла;
- наличие на ее поверхности просадочных форм рельефа в виде термокарста;
- установить характер разгрузки озера (поверхностный перелив, или же по внутриледниковым каналам стока).
2. Сделать предварительное геолого-геоморфологическое обследование зоны транзита воды (при возможном прорыве озера) и участков, могущих быть очагами возможного зарождения грязекаменных селевых потоков. При этом выявить следующее:
- наличие в этой зоне аккумулятивных морфолитологических образований, сложенных рыхлообломочными отложениями в виде: ледниковых отложений (голоценовых и плейстоценовых морен), гравитационных отложений (оползней, обвалов и полигенетических склоновых отложений), отложений пролювиального и иного генезиса;
- наличие перегибов рельефа на субстратах рыхлообломочных отложений, могущих быть очагами зарождения грязекаменных селей.
Особое внимание следует уделить наличию в зоне транзита прорывных вод псевдоморен (псевдоморены – это аккумулятивные морфолитологические образования, которые лишь внешне похожи на морены, но генезис их не гляциальный). По результатам моих исследований - это в основном отложения гравитационного генезиса, в виде специфических пространственно развитых оползней. Псевдоморены отличаются от морен высокой степенью заглинизированности, и поэтому они являются мощным источником зарождения грязекаменных селей. Ярким тому примером являются мощные и неоднократные (1921, 1956 и 1973 гг и др.) катастрофические грязекаменные сели в долине р. Малая Алма-Атинка (хр. Заилийский Ала-Тау, Сев. Тянь-Шань). Для надежного различения морен и псевдоморен мною получены количественные генетические показатели (геохимические и гранулометрические). При должном навыке это можно делать и при визуальных обследованиях.
Шатравин Владимир Иванович,
заведующий лабораторией гляциологии
Тянь-Шаньского высокогорного научного Центра
Института водных проблем и гидроэнергетики НАН КР,
кандидат геолого-минералогических наук.
Бишкек, 720033, ул. Фрунзе 533.
Tel / Fax: 996 (312) 323727
E-mail: shatravin@yandex.ru
It should be taken into account that alpine glacial lakes develop very dynamically and are outburst-prone. The life cycle of such lakes almost inevitably ends in an outburst. However, there are incidents of such lakes being restored and having repeated outbursts. One of them is the Merzbacher Lake (~300M m3) at the Inylchek glacier (Central Tien-Shan), which outbursts annually and then restores again. In view of this, there is a high probability that the Imzha Lake will also outburst soon.
The character of glacial mudslides – alluvial (low-density, 1–1.15 t/m3) or mudrock slides(high-density, up to 2–2.5 t/m3) – depends on presence of mudslide source or transformation points on their path. The main characteristics of mudslide-forming sediments are their granulometric composition (most importantly, the presence of clay fractions). Mudrock slides are the most powerful and destructive. Water makes only 15–20% of the total mass of a mudrock slide. Mudrock slides are the most catastrophic, too.
In view of this, the following initial studies have to be carried out:
1. Survey the apron part of the Imzha glacier to establish the degree of risk of the lake outburst:
– establish its thickness;
– establish presence and thickness of a moraine blanket;
– establish presence of funnel types of topography (thermokarst);
– establish the nature of lake water discharge (surface overflow, or englacial discharge channels).
2. Conduct a preliminary geological-geomorhological survey of the water transit zone (in the event of potential lake outburst) and the areas that can be the source of mudrock slides. In doing so, the following should be established:
– presence in this zone of accumulative morpholithological formations made by loose clastic sediments in form of: glacial sediments (Holocene and Pleistocene moraines), gravitational sediments (landslides, landfalls, and polygenetic slope sediments), sediments of proluvial and other origin;
– presence of terrain discontinuities on a substrate made of loose clastic sediments, which can be a source of mudrock slides.
Special attention should be given to presence of pseudo-moraines in the transit zone of the outburst water (pseudo-moraines are accumulative morpholithologic formations that only look like moraines, but are not of glacial origin). My studies demonstrate that their origin is mostly gravitational, in form of specific spatially developed landslides. Pseudo-moraines differ from real moraines by higher degree of clay content; therefore, they are an important source of mudrock slides. This is demonstrated by numerous (1921, 1956, 1973) catastrophic mudrock slides in the valley of the Malaya Alma-Atinka River (Zailiysky Alatay Ridge in the Northern Tien-Shan). For more accurate distinction between moraines and pseudo-moraine, I have produced quantitative genetic indicators (geochemical and granulometric). With certain practice, the distinction can be done during the visual observations.
It should be taken into account that alpine glacial lakes develop very dynamically and are outburst-prone. The life cycle of such lakes almost inevitably ends in an outburst. However, there are incidents of such lakes being restored and having repeated outbursts. One of them is the Merzbacher Lake (~300M m3) at the Inylchek glacier (Central Tien-Shan), which outbursts annually and then restores again. In view of this, there is a high probability that the Imja Lake will also outburst soon.
The character of glacial mud flows – water and stone (waterstone) flows (low-density, 1–1.15 t/m3) or mud and stone (mudrock) flows (high-density, up to 2–2.5 t/m3) – depends on presence of mud flow source or transformation points on their path. The main characteristics of mud flow-forming deposits are their granulometrical composition (most importantly, the presence of clay fractions). Mudrock flows are the most powerful and destructive. Water makes only 15–20% of the total mass of a mudrock flow. Mudrock flows are the most catastrophic, too.
In view of this, the following initial studies have to be carried out:
1. Survey the apron part of the Imja glacier to establish the degree of risk of the lake outburst:
– establish its thickness;
– establish presence and thickness of a moraine blanket;
– establish presence of funnel types of relief (thermokarst);
– establish the nature of lake water discharge (surface overflow, or inside-glacial discharge channels).
2. Conduct a preliminary geological-geomorhological survey of the water transit zone (in the event of potential lake outburst) and the areas that can be the source of mudrock flows. In doing so, the following should be established:
– presence in this zone of accumulative morpholithological formations made by loose clastic deposits in form of: glacial deposits (Holocene and Pleistocene moraines), gravitational deposits (landslides, landfalls, and polygenetic slope deposits), of proluvial deposits and other origin;
- presence of inflections of relief on substrates made of loose clastic sediments deposits, which can be a center of origin of mudrock flows.
Special attention should be given to presence of pseudo-moraines in the transit zone of the outburst water (pseudo-moraines are accumulative morpholithologic formations that only look like moraines, but are not of glacial origin). My studies demonstrate that their origin is mostly gravitational, in form of specific spatially developed landslides. Pseudo-moraines differ from real moraines by higher degree of clay content; therefore, they are an important source of mudrock slides. This is demonstrated by numerous (1921, 1956, 1973) catastrophic mudrock slides in the valley of the Malaya Alma-Atinka River (Zailiysky Alatay Ridge in the Northern Tien-Shan). For reliable distinction between moraines and pseudo-moraine, I have produced quantitative genetic indicators (geochemical and granulometric). With certain practice, the distinction can be done during the visual observations.
Shatravin V.I.,
Head of the Laboratory of Glaciology of the
Tien-Shan High-Mountainous Scientific Centre
At the Institute of Water problem and Hydropower
of the National Academy of Science
of Kyrgyz Republic,
Doctor of Geological Sciences.
Bishkek, 720033, st. Frunze 533.
Tel / Fax: 996 (312) 323727
E-mail: shatravin@yandex.ru
4. 3. Приложение 3
Наши предложения по озеру Имжа
(по результатам Гималайской научной экспедиции, 3 -28 сентября 2011)
Наши предварительные обследования озера Имжа показали идентичность в строении гляциальных озер Тянь-Шаня и Гималаев. Кроме того, выявлена идентичность в строении голоценовых морено-ледниковых комплексов этих регионов. Это позволило нам сделать схематический разрез плотины озера Имжа, оценить степень его прорывоопасности и механизм возможного прорыва этого озера. Кроме того, выявлены зоны наибольшего поражения на участке от пос. Лукла до озера Имжа в случае прорыва этого озера.
В Гималаях, равно как в Тянь-Шане и на Памире, имеют место не отдельные голоценовые морены и ледники, а морено-ледниковые комплексы. Представлены они переслаивающимися разновозрастными генерациями ледникового льда и перекрывающих их абляционных морен. Морфологически выраженная закономерность в строении этих комплексов свидетельствует о стадиальном распаде голоценового оледенения, протекающего по принципу затухающего колебания (каждая последующая стадия была меньше предыдущей). В морено-ледниковых комплексах Тянь-Шаня и Памира нами обнаруживаются не менее 7 стадий. На рис. 1 - 7 представлены наглядные фотографии таких комплексов в Тянь-Шане и в Гималаях (по Гималаям приведен фотоснимок с настенной фотографии, сделанной Alton Bayers) . Следует отметить, что морфологически наиболее четко такая закономерность прослеживается в морено-ледниковых комплексах малых и средних по размерам ледников. В случае ледников-гигантов визуально такое строение выявить сложно.
Рис. 1. Морфологически выраженные стадиальные морено-ледниковые генерации в голоценовом морено-ледниковом комплексе Тез-Тер (Сев. Тянь-Шань). I – VII – разновозрастные генерации (стадии) морено-ледникового комплекса.
Рис. 2. То же – на АФС.
Рис. 3. Морено-ледниковый комплекс Тез-Тер (Сев. Тянь-Шань). На субстрате VI и VII- й (см. рис. 1) – стадий находятся ледниковые озера. 1 – эрозионно-селевой врез, образовавшийся при прорывах ледникового озера; 2 – чаша прорывавшегося (в 1953 и 1992) ледникового озера.
Рис. 4а. Голоценовый морено-ледниковый комплекс ледника Duw Glacier под С-З склоном п. Ама-Даблам (долина р. Imja Khola).
Рис. 4b. Стадиальные морено-ледниковые генерации ледника Duw Glacier.
Выявить сполна такие генерации на других Гималайских ледниках нам не удалось в связи с плохой видимостью (облачность) и недостаточным временем пребывания.
На данном этапе исследований на субстрате морено-ледникового комплекса ледника Имжа (рис. 5) можно выделить эти стадии лишь в первом приближении (рис. 6). Более полную картину можно получить при детальном наземном картировании.
Рис. 5. Морено-ледниковый комплекс ледника Имжа и одноименное ледниковое озеро.
Рис. 6. Морено-ледниковый комплекс ледника Имжа в плотинной части озера. 1 – 6 видимые морфологически выраженные стадиальные морено-ледниковые генерации (стадии). pl – пролювиальные (селевые) отложения. gr – гравитационные (оползневые и обвальные) отложения.
Морено-ледниковые генерации (стадии) содержат забронированный абляционной мореной ледниковый лед. На рис. 7 приведен этому пример по Тянь-Шаню.
Рис. 7. Свежее обнажение ледникового льда (1) во фронтальном уступе морено-ледникового комплекса Тековый (Сев. Тянь-Шань). 2 – абляционная морена. 3 и 4 – стадиальные генерации морено-ледникового комплекса.
В качестве примеров по Гималаям – языковая часть ледника Changri Shar Glaicer – правого верхнего притока ледника Khumbu Glaicer (рис. 8).
Рис. 8. 1 -обнажение под абляционной мореной ледникового льда в языковой части ледника Changri Shar Glaicer. 2 – обнажение внутриледниковых каналов, по которым происходит выброс ледниковых вод.
Нами установлено, что мощность моренного чехла увеличивается по мере удревнения стадий. В первых (наиболее древних) стадиальных генерациях ледниковый лед может быть вытаян полностью, и в этих случаях они представлены грунтовыми моренными толщами.
На примере Тянь-Шаня нами установлено, что в связи с распадом голоценового оледенения гляциальные озера образуются преимущественно на самых молодых стадиальных генерациях морено-ледниковых комплексов. Наибольшее количество таких озер образовалось на субстрате последней стадиальной генерации, соответствующей Малой ледниковой эпохе (Little Ice Epoch). Однако при развитии этих озер могут протаивать и подстилающие более древние стадиальные генерации. В таких случаях озера достигают больших линейных размеров и глубин. Глубина протаивания озерных чаш зависит от типа ледников и степени развития моренных чехлов стадиальных генераций. На субстратах небольших и значительно забронированных мореной морено-ледниковых комплексов ледниковые озера небольших размеров. Напротив, на субстратах больших морено-ледниковых комплексов озера достигают огромных размеров. Таковы озера в Гималаях. К числу их относится и озеро Имжа.
Максимальная глубина озера Имжа приблизительно 90 м, что несколько больше мощности морено-ледникового комплекса в приплотинной части озера. В связи с этим имеются основания считать, что озерная чаша этого озера протаяла вплоть до первых (наиболее древних) стадиальных генераций.
На рис. 9 представлена составленная нами на примере Тянь-Шаня схема строения ледниковых озер и механизм их прорыва [1].
Рис. 9. Схема строения гляциальных озер и механизм их прорыва.
Разгрузка гляциальных озер осуществляется посредством поверхностного перелива, по внутриледниковым каналам или же комбинированным путем. Наиболее частые случаи – комбинированным путем.
В связи с динамичностью процессов дегляциации ледниковые озера являются короткоживущими, и в большинстве случаев они прорываются. Последствиями прорыва являются разрушительные, иногда катастрофические селевые потоки.
Прорывы гляциальных озер происходят двумя путями:
1 – выброс воды по действующим и выходящим на дневную поверхность внутриледниковым каналам стока (в случаях, когда фронтальный уступ морено-ледникового комплекса лишен моренного субстрата; такие случаи весьма редкие);
2 – выброс воды по вскрытым (обнаженным) внутриледниковым каналам стока при эрозионно-сдвиговом смещении моренных грунтов в водоудерживающей плотине.
Наиболее часто гляциальные озера прорываются вторым путем. Смещение моренных грунтов происходит при их критическом увлажнении, при котором нарушается их устойчивость и они подвергаются оползневой деформации с последующим водноэрозионным переносом. При этом на субстратах плотин озер образуются эрозионно-селевые врезы, в которых обнажаются внутриледниковые каналы стока воды. Такие врезы образуются при разгрузке и внутриледниковых емкостей воды (внутриледниковых озер). Наглядными являются рис. 8 и 13, на которых показаны эрозионно-селевой врез и вскрытые внутриледниковые каналы стока воды в теле ледника Changri Shar Glaicer (Гималаи). На рис. 10 приведено гляциальное озера Чок-Тал (Сев. Тянь-Шань), прорвавшееся этим путем 26 сентября 1978 г. На рис. 10а изображено это озеро до его прорыва, на рис. 10b – это же озеро после прорыва и частичного сброса воды.
Рис. 10а Озеро Чок-Тал до прорыва (фото 1978 г).
Рис. 10б. Озеро Чок-Тал после прорыва (фото 1979 г). 1 – эрозионно-селевой врез, обнаживший внутриледниковые каналы. 2 – последняя морено-ледниковая генерация (стадия Little Ice Epoch), представленная ледниковым льдом с маломощным чехлом абляционной морены. 3 – обнажение внутриледниковых каналов, по которым произошел частичный сброс воды из озера.
Существенными предвестниками скорого прорыва этого озера явились свежие термокарстовые просадки на его плотине и частичная его разгрузка по внутриледниковым каналам стока. Это и послужило нам первым сигналом о его скором прорыве: последние наземные обследования озера были сделаны в конце августа 1978 г, через месяц наши предсказания сбылись – озеро прорвалось.
При прорыве озера Чок-Тал понизился на 2.8 м (из 18 м) уровень этого озера и было сброшено 200 (из 1200) тыс. куб. м воды. Зародившийся грязекаменный селевой поток ниже по течению реки трансформировался в мощный разрушительный сель. Судя по продольному профилю озера и его плотины, озерная ванна этого озера сформирована на субстрате 2-х последних стадиальных генераций морено-ледникового комплекса.
Степень прорывоопасности (вероятность прорыва) и селеопасности (зависящей от объема сброшенной воды) гляциальных озер тем выше, чем большее число стадиальных генераций морено-ледникового комплекса протаяло в озерной ванне. На прорывоопасность ледниковых озер также влияют и такие факторы, как ширина водоудерживающей плотины, наличие на ее субстрате термокарстовых воронок и желобов (свидетельствующих о явном наличии погребенного льда и динамичности внутриморенно-ледниковых процессов, приводящих к перестройке плотины озера), температура окружающего воздуха (это влияет на температуру воды озера и скорость протаивания льда в водоудерживающей плотине) и воды в озере (в особенности в его придонных частях) и др.
В связи с вышеизложенным об озере Имжа можно сказать следующее.
1 – озеро чрезвычайно быстро развивается (образовалось за последние 50 лет), в связи с этим следует ожидать, что также быстро протекают гляциальные процессы по перестройке водоудержиающей плотины.
2 - степень его прорывоопасности чрезвычайно высокая: в ванне этого озера протаяли все стадиальные генерации морено-ледникового комплекса; незначительная (относительно линейных размеров и объема озера) ширина водоудерживающей плотины; наличие на плотине многочисленных термокарстовых просадок; высокий суммарный температурный фон окружающего воздуха, что, безусловно, влияет на температуру воды в озере; при таком строении плотины озера, безусловно, должен иметь место переток воды и по внутриледниковым каналам стока).
3 – в высокой степени аналогичность в строении озер (в особенности, водоудерживающих плотин) Имжа и Чок-Тал. Это значительно повышает актуальность сделанного вывода о степени прорывоопасности озера Имжа.
3 - степень селеопасности озера (в зависимости от объема воды, подлежащей сбросу при его прорыве) также чрезвычайно высокая: соответствующий продольный профиль озера и его плотины свидетельствует о том, что при прорыве этого озера может быть сброшена вся или большая часть его воды.
4 – в силу вышеизложенного прорыв озера следует ожидать не далее, чем в течение нескольких лет или же первых десятилетий.
5 – при прорыве озера на всем обследованном (визуально) нами участке от пос. Лукла до озера Имжа наиболее селеопасным является место расположения пос. Дингбоче: перед этим поселком река направлена в сторону поселка (рис. 11), высота террас, на которых расположен поселок – 20-25 м (рис.12). Следовательно, прорывной селевой поток может затронуть наиболее низко расположенную часть поселка. Высока вероятность того, что прорывной паводок трансформируется в грязекаменный селевой поток (грязекаменные сели являются более мощными и разрушительными) на подходе к этому поселку. В пользу этого свидетельствуют мощные грязекаменные селевые отложения исторического возраста (судя по степени их сохранности и по лишайникам на отдельных валунах), которые были здесь отложены при предыдущих селевых потоках.
Рис. 11. Поселок Дингбоче. Стрелкой показано вероятное направление селевого потока при прорыве озера Имжа.
Рис. 12. Поселок Дингбоче и террасы реки.
Вышеуказанные эрозионно-селевые врезы являются источником материала для грязекаменных селей. Образуются они на перегибе рельефа на субстратах, сложенных рыхлообломочным материалом, чаще всего – на моренах. Один из таких примеров приведен для Гималаев на рис. 13.
Рис. 13. Эрозионно-селевой врез на субстрате конечной морены ледника Changri Shar Glaicer. На дальнем плане – ледник Кхумбу.
Подобные врезы имеются на участке от пос. Дингбоче до озера Имжа. Следовательно, при прорыве озера Имжа неизбежно зародится грязекаменный сель.
Наши предложения
1. Решить вопрос о том, действительно ли имеется сток воды из озера Имжа по внутриледниковым каналам, а также оценить его величину. Для этого необходимо определить расходы воды в следующих 3-х точках (рис. 14):
– ниже плотины озера, - в конце и в начале поверхностно водотока на плотине озера.
Рис. 14. Рекомендуемые места гидрометрических створов. 1, 2, 3 – гидропосты. 4 – предполагаемое место для создания вреза в боковой водоудерживающей плотине для понижения уровня воды в озере.
Гидропост в точке № 1 удобно разместить на пешеходном мосту (рис. 15).
Рис. 15. Пешеходный мост через реку Имжа ниже плотины озера Имжа.
2. Безотлагательно соорудить вблизи плотины озера автоматический радиооповеститель селя (РОС).
3. С учетом того что прорыв озера Имжа неизбежен, следует принять меры по понижению уровня воды в озере, доведя этот уровень до безопасного. Считаем, что в данных условиях сифонное опорожнение озера будет весьма трудоемким и дорогостоящим, а сама мера – как временная. Необходимо понизить уровень воды путем создания прорана (искусственного вреза) в левобережной боковой морене, являющейся водоудерживающей преградой. Это можно сделать с помощью серии взрывов. На отметках ниже уровня воды взрывы следует делать в зимнее время, когда грунты находятся в мерзлом состоянии и не могут быть вовлечены в грязекаменный селевой поток. Места для заложения водопонижающего вреза показаны на рис. 14, 16. Для того чтобы определить, до какой величины следует понизить уровень воды в озере, необходимо детально изучить строение плотины озера. Для этого нужно сделать следующее:
- провести детальное наземное картирование плотины озера с целью выявить стадиальные морено-ледниковые генерации, установить их площадное развитие и мощности;
- геофизическое зондирование плотины озера (методами сейсмо – и электрозондирования);
- пробурить на плотине озера несколько разведочных скважин.
Рис. 16. Одно из мест для заложения искусственного вреза с целью понижения уровня воды в озере.
Использованная литература
В.И. Шатравин. Происхождение и строение гляциальных озер Киргизии и механизм их прорыва. Труды. КАЗНИГМИ // Селевые потоки, 1984.– Вып. 8. – С. 77 – 83.