![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ФНКЦ РР |
||
Проект направлен на решение фундаментальной проблемы происхождения, динамики и возраста рельефа и ландшафтов горных долин, масштабов и соотношения агентов их переформирования в послеледниковое время, оценки и прогноза селевой опасности в геолого-геоморфологических и климатических условиях низкогорий Кольского полуострова. Предполагается установить пространственно-временные закономерности взаимодействия селевых и других литодинамических (флювиальных, гравитационных, мерзлотных, ледниковых) процессов, как фоновых, так и экстремальных, в формировании рельефа долин низкогорий и прилегающих равнин. Последствия современных катастрофических водоснежных потоков (ВСП) – специфической разновидности малонасыщенных обломочным материалом селей – наносят наибольший ущерб и местами почти полностью парализуют развитие русловых процессов, переориентируя их на переработку собственных отложений. Проект предполагает региональный анализ распространения селевых форм рельефа вкупе с реконструкцией основных этапов развития селей с конца позднего плейстоцена до наших дней на основе данных абсолютной и относительной геохронологии. Это будет достигнуто применением комплекса полевых методов, аналитической обработки ДДЗ и лабораторных (литолого-петрографических, радиоизотопных, химических, спорово-пыльцевых) анализов, дополненных определением радиоуглеродного возраста погребенных почв, дендрохронологического и лихенометрического датирования разновозрастных аккумулятивных форм селевого рельефа, созданием системы мониторинга ВСП. Полученный массив данных позволит сформировать базу данных селевых бассейнов Кольского полуострова, уточнить существующие и создать новые карты-схемы распространения селепроявлений, серию крупномасштабных геоморфологических, морфолитодинамических и хрономорфогенетических карт ключевых долин, что позволит провести сравнение селевой активности в разных геолого-геоморфологических, климатических и ландшафтных обстановках. Исследование предполагается выполнять при помощи полевых работ на ключевых участках, располагающихся в разных геологических, геоморфологических и тектонических условиях низкогорий Кольского полуострова (Хибинских, Ловозерских, Сальных, Волчьих тундр, Монче- и Чунатундры). За исключением Хибин массивы практически не изучены на предмет развития селей, а региональные исследования здесь и за рубежом в условиях высоких широт не проводились.
The project aims solving the fundamental problem of origin, dynamics and age of mountain valleys landscape, scales and shares of the geomorphological agents during the postglacial period, assessment and prediction of mudflow hazards in the geological, geomorphological and climatic conditions of the Kola Peninsula low mountainous massifs. We expect to establish spatiotemporal patterns of interaction between mudflow and other lithodynamics (fluvial, gravitational, cryogenic, glacial), both background and extreme, processes in the formation of low mountainous valleys and adjoining plains. Consequences of modern catastrophic slushflows – specific variety of low-saturated with clastic material mudflows – cause the great damage and sometimes almost completely paralyze the development of fluvial processes, reorienting them to reprocess mudflow deposits. The project implies a regional analysis of mudflow landform distribution along with a reconstruction of the main stages of mudflow phenomena evolution since the end of the Late Pleistocene till nowadays based on the absolute and relative geochronology. A complex of field methods, analytical processing of remote sensing data and laboratory (lithologic, petrographic, radioisotopic, chemical, spore-pollen) analyses supplemented by the radiocarbon dating of buried soils, dendrochronological and lichenometric dating of different generations of accumulative mudflow landforms, and slushflow monitoring system will be applied. The obtained dataset will allow us to create a database of mudflow basins of the Kola Peninsula, to specify the existing and create new schematic maps of mudflows distribution, a series of detailed small-scale geomorphological, morpholithodynamic and chronomorphogenetic maps of the key valleys, those will make it possible to compare mudflow activity in different geological, geomorphological, climatic and landscape settings . The fieldwork will be carried out in key areas located in different geological, geomorphological and tectonic conditions of the low mountains of the Kola Peninsula (Khibinskye, Lovozerskye, Salnye, Volch’yi Tundras, Monchetundra and Chunatundra). Excepting the Khibins, the mudflow development in these massifs is practically unexplored, and regional studies here and abroad in high latitude conditions have not been carried out.
Создание итоговых крупномасштабных геоморфологических и морфолитодинамических карт (масштаба 1 : 25 000, 1 : 10 000) с нанесением на них уточненных границ геологических комплексов и отдельных крупных геологических тел, основных путей миграции вещества от коренных источников до зон накопления. Уточнение имеющихся (на Хибинский горный массив) и создание новых (на Ловозерские тундры и другие низкогорья Кольского полуострова) более мелкомасштабных (1 : 50 000, 1 : 1 00 000) карт и схем распространения водоснежных потоков и селевых явлений. Самостоятельным результатом обобщения станет создание базы данных по селевым бассейнам низкогорий Кольского полуострова, содержащей перечень установленных селевых бассейнов, их морфометрические, геологические и ландшафтные характеристики и сведения о современной активности и возрасте селевых форм рельефа. Также предполагается создание хрономорфогенетических карт, отражающих историю взаимодействия и возраст рельефа горных долин на основе данных абсолютной геохронологии, исторических свидетельств и методов определения относительного возраста (коррелятных отложений, геоморфологического анализа, ландшафтной индикации и т.д.), что позволит провести анализ и сравнение селевой активности разных геолого-геоморфологических, климатических и ландшафтных обстановках. Планируется публикация результатов работ в виде статей в рецензируемых журналах (в том числе, зарубежных), посвященных конкретным проявлениям селевых процессов в отдельных бассейнах и горных массивах, а также на Кольском полуострове в целом, результатам апробации предложенной методики использования радиоизотопов в качестве природных трассеров для определения питающих провинций ВСП; выступления на конференциях в разных областях знаний (геоморфология, палеогеография, литология и радиохимия), что вызвано междисциплинарным характером планируемого исследования и применением комплекса методов, всесторонне охватывающих круг рассматриваемых вопросов (генезиса, возраста, динамики процессов и создаваемых ими форм рельефа). Применение столь богатого спектра анализов вещественного состава отложений позволит более четко и уверенно идентифицировать следы развития генетически различных явлений и даст возможность их более высокоточной датировки.
Многолетние работы коллектива позволили восстановить основные события позднего плейстоцена и голоцена центральной части Кольского полуострова, в том числе общую картину медленной деградации оледенения Хибин в голоцене, главными чертами которой являются сохранение глыб мертвого льда длительное время в долинах и озерных котловинах и его погребение склоновыми и водно-ледниковыми осадками, перемыв отложений мощными флювиогляциальными потоками. Значительная обводнённость осадков и интенсивные сейсмические события отражены в деформациях рыхлых толщ. Изучение строение донных отложений озера Гольцового позволило выявить основные закономерности послеледникового осадконакопления, отобранные ранее колонки отложений перспективны для исследования содержания в них радиоизотопов и определения гамма-радиоактивности, что позволит сопоставить основные седиментационные события второй половины голоцена в спокойных «озерных» условиях и условиях горных речных бассейнов. На участках распространения торий-содержащих пород в Хибинах коллектив разрабатывает методику применения радиоизотопного анализа для выявления источников сноса, путей транзита и зон аккумуляции твердого стока при изучении селевых ландшафтов и явлений. Имеется опыт применения радиоизотопных методов в других природных обстановках, например, для количественной оценки темпов эрозионно-аккумулятивных процессов на склонах, пойменной аккумуляции, заиления малых водохранилищ, фингерпринтинга на Европейской части России, Памире, Японии. Проведена оценка пораженности опасными современными процессами ряда участков Хибинского горного массива, перспекетивных с точки зрения строительства транспортной инфраструктуры. Имеется опыт изучения опасных геоморфологических процессов и явлений (в первую очередь селевых) в других регионах России (например, в северном Забайкалье), что позволяет взглянуть на проблему в более широком географическом аспекте и сравнить/выявить характерные особенности протекания этих процессов в изучаемом регионе
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Пространственно-временные аспекты взаимодействия селевых и флювиальных процессов в долинах Хибинского и Ловозерского низкогорных массивов |
Результаты этапа: Выполнена полевая геоморфологическая съемка и морфодинамическое картографирование в масштабах 1 : 10 000 и 1 : 25 000 ключевых участков Хибинских тундр (долин северного склона горного массива, Северного Лявойока, Гакмана и левых притоков среднего течения Малой Белой) с описанием морфологии и составлением подробных планов русел и днищ долин, выделением зон зарождения, транзита и аккумуляции водоснежных потоков (ВСП) и отбором образцов на общий литологический и радиоизотопный анализы, радиоуглеродное датирование. Показано, что в долинах первых порядков ВСП (и, возможно, водокаменные сели более редкой повторяемости) являются ведущим рельефообразующим процессом и основным агентом перераспределения рыхлого материала в днищах. Значительный объем переносимого материала и довольно высокая повторяемость ВСП (события средней магнитуды, по-видимому, не реже одного раза в 10-30 лет, что соответствует данным НИЛ снежных лавин и селей) препятствуют в горных долинах, пораженных этими процессами, развитию нормального флювиального рельефа. Роль флювиальных процессов здесь сводится к перемыву и переотложению ниже по течению относительно более мелких фракций селевых конусов и внутренних дельт. В то же время, повторяемость экстремальных селевых явлений существенно ниже – так, например, крупный, состоящий из двух разноразмерных лопастей, не заросший конус выноса Алявумйока в долине Малой Белой имеет возраст не менее 80 лет (согласно разновременным топографическим картам и АФС), а повторяемость экстремальных ВСП, приводящих к выбросам грубообломочного материала за пределы горного массива в лесной пояс в долине Маннепахкуая составляет около 500 лет (по данным радиоуглеродного анализа оторфованных прослоев, соответствующих периодам стабилизации и зарастания поверхности и разделяющих разновозрастные пачки селевых отложений в обнажениях правого борта русла). Дополнительно в долине Гакмана и в приустьевой части долины Юкспоррйока выполнены полевая дозиметрическая съемка и отбор 100 образцов рыхлых отложений и 26 образцов коренных пород с целью выявления возможных радиоактивных аномалий, связанных с разносом отвалов радиоактивных руд из рудника Ловчоррпут водоснежными потоками. Проведен гранулометрический анализ и измерены гамма-активности образцов на предмет содержания дочерних радионуклидов 232Th. Полученные результаты указывают на систематическую неоднородность их распределения по долине, обусловленную главным образом двумя факторами: исходным неравномерным содержанием радионуклидов в породах геологических комплексов, которые прорезает долина, а также процессами рельефообразования. В частности, удалось показать, что, несмотря на в целом быстрое «разбавление» радиоактивного сигнала вниз по долине, выявлено наличие вторичных (связанных, вероятно, с переотложением материала с повышенным содержанием 232Th) радиоационных аномалий в пределах неактивной в настоящее время части долины ниже противоселевой дамбы, в 1995 г. полностью отделившей эту часть долины. Можно предположить, что в период с 1930-х до 1990-х гг. имел место как минимум один экстремальный случай проявления ВСП в долине Гакмана, приведший к выбросу материала отвалов рудника с повышенным содержанием 232Th в ее приустьевую часть. Анализ распределения радионуклидов между различными гранулометрическими фракциями размером до 10 мм показал, что в образцах, наиболее обогащённых радионуклидами, существует обратная зависимость между радиоактивностью фракций и её размерностью. Так, наибольшая активность искомых радионуклидов была обнаружена в наиболее тонком материале (d<0,05 мм). Для выяснения причин такого распределения три наиболее активных образца была подвергнуты процедуре последовательного выщелачивания и последующего измерения альфа-активности содержащегося в разных физико-химических формах 232Th. Измерения показали, что подавляющая часть радионуклидов (>90%) находится в минеральной форме, опровергая предположение о сорбционном механизме концентрации. На территорию массива Ловозерских тундр в среде QGIS проведено геоморфологическое дешифрирование космоснимков высокого разрешения, опубликованных на публичных сервисах (Yandex Карты, Bing Maps и др.), а также топографических карт масштаба 1 : 50 000, начато составление каталога селевых бассейнов. Следы селевого рельефа и действующие водоснежные аппараты обнаружены в бассейнах практически всех относительно крупных долин массива, за исключением долин Ильмы и Тавайока. Детальное полевое обследование большей части Ловозерских тундр (необследованным остался северо-восток массива) в целом подтвердило результаты предварительного дешифрирования и позволило создать схему масштаба 1 : 100 000 с выделением зон транзита и аккумуляции селевого материала. Достоверно установлено более 30 морфологически выраженных селевых аппаратов. Наиболее характерный тип селевых явлений для них - ВСП. Однако в 4 бассейнах помимо ВСП возможно образование и водокаменных потоков за счет сброса вод из подпрудных каровых озер при сходе в их акватории лавин и/или камнепадов. Характер очагов ВСП, их пространственное распространение и геоморфологическая приуроченность в Ловозерах демонстрируют известное сходство с закономерностями, описанными ранее для Хибин (Божинский и др., 2001). Однако важным отличием является более широкое распространение относительно просто устроенных и одновременно крупных селевых аппаратов, многие из которых открываются непосредственно на обрамляющие массив равнины, формируя крупные современные и древние пролювиально-селевые конусы (Куансуай, Индичйок, Шомйок, Сенгисйок и др.). В таких долинах флювиальная деятельность также в значительной степени подавлена, и основные переформирования современных днищ долин реализуются преимущественно собственно селевыми процессами. Наиболее активным селевым аппаратом Ловозерских тундр, вероятно, можно считать долину Сенгисйока (западный склон массива). Здесь развит весь спектр форм селевого рельефа, они обнаруживаются практически по всей длине долины, характеризуются наибольшими размерами, морфологической выраженностью и предположительно целой серией возрастных генераций. В ходе летних полевых работ был зафиксирован сход селевого паводка 03.07.2017. Детальные полевые исследования осенью позволили установить наиболее вероятную цепочку процессов сверху вниз по долине: ВСП предположительно гидронапорного генезиса – водокаменный сель – селевой паводок. Выделены зоны зарождения, транзита, транзитно-аккумулятивной и разгрузки, подробно охарактеризованы морфология и морфометрия участков размыва русла и берегов, размерность перенесенного обломочного материала, оценены максимальные уровни заплеска, выполнена аэрофотосъемка 4 ключевых участков долины, составлены поперечные профили характерных участков долины, морфолитологические схемы зон транзита и аккумуляции и литологическая карта зоны разгрузки селевого паводка. По итогам работ будет сделана попытка определить причин зарождения селевого паводка на Сенгисйоке, приблизительного восстановить хронологию событий, скорости распространения паводочной волны, пиковых расходов и скоростей потока. | ||
2 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Пространственно-временные аспекты взаимодействия селевых, флювиальных и ледниковых процессов в долинах Хибинского и Ловозерского низкогорных массивов |
Результаты этапа: Выполнено полевое картографирование селевого рельефа долин северо-восточной части Ловозерских тундр и завершена карта проявлений селевых процессов в низкогорьях Кольского полуострова масштаба 1 : 100 000 Ловозерского массива. Составлена предварительная схема дешифрирования Волчьих тундр, Мончетундры и частично Чунатундры. Создан и уточнен по полевым данным кадастр селевых бассейнов Ловозерских тундр с указанием координат, морфологических и морфометрических параметров, геологических и ландшафтных характеристик, первичных сведений о возрасте и интенсивности селевых событий. Проведена повторная аэрофотосъемка пост-селевых ландшафтов с корректировкой по сети наземных контрольных точек с геодезически точной привязкой (долины Гакмана и Сенгисйока). Построены ортофотопланы и цифровые модели местности на ключевые участки. Выполнены первичные расчеты и сопоставление результатов разновременных съемок, а также уровней заплеска на разных участках долины и размеров смещенных обломков, позволившие оценить воздействие единичного селевого события 2017 г. в Сенгисйоке, его минимальные срывающие скорости и расходы. Выполнено описание серии разрезов древних селевых и ледниковых отложений в долинах Гакмана, Юкспоррйока, Кукисйока и Сенгисйока. Выявлены распространение и текстурные и гранулометрические особенности различных генетических типов отложений. Для ключевого бассейна Сенгисйока установлена стратиграфическая последовательность накопления лимно-, флювиогляциальных и моренных отложений с момента начала деградации последнего покровного оледенения, флювиальных, озерных и биогенных осадков в голоцене, определены разновременные этапы их размыва. Получены первые радиоуглеродные датировки голоценовых стадий относительной стабилизации поверхности днища долины (по погребенным палеопочвам), разделяющие крупные селевые события (аккумуляция ВСП, селей, постселевых паводков, озер) в Ловозерских тундрах. Установлен относительный возраст селевого и ВСП рельефа, его соотношение с ледниковыми формами в горных долинах Кольского полуострова. Разработанная методика определения питающих провинций и дальности переноса поверхностных отложений геоморфологическими агентами, основанная на выявлении закономерностей перераспределения радионуклидов ториевого ряда, применена к серии разрезов более древних водно-ледниковых отложений этапа дегляциации в долине Гакмана. Выявлены закономерные изменения в удельной радиоактивности слоистых лимногляциальных отложений по времени. Составлены схемы дозиметрической гамма-съемки бассейна Гакмана и соотнесены с результатами лабораторного анализа удельной радиоактивности образцов поверхностных отложений, показавшие хорошую сходимость. Таким образом, выявлена ведущая роль селевых явлений в создании современного облика долин Северных Хибин (подвергшихся слабому либо опосредованному влиянию ледникового морфолитогенеза в конце плейстоцена) и Западных Ловозер (Сенгисйок и Ангуайок, ледниковая морфология которых претерпела существенные изменения в течение голоцена). На этапе позднеплейстоценовой дегляциации во многих долинах создавались специфические условия (за счет неравномерного таяния льдов покровного и горных ледников), что пока не позволяет создать унифицированной схемы их развития. Однако именно эти уникальные условия определили особенности проявления селевых процессов, в т.ч. и в голоцене. Прорывы и спуски подпрудных озер обеспечивали высокую транспортирующую способность потоков даже в пределах малых водосборов. Селевые толщи накапливались как в устьевых зонах притоков I-II порядков, так и в низовьях более крупных (II-III порядков) водотоков, в т.ч. образуя крупные конусы и подгорные пролювиальные равнины. Ледниковые отложения зачастую выступали основным источником материала селевых потоков, чем иногда обусловлена сложность генетической интерпретации форм, требуя учета текстурных и структурных признаков. Подготовлена и сдана в печать статья «Использования радионуклидов ряда 232th для изучения перемещения рыхлого материала экзогенными процессами в долине горной реки (на примере долины Гакмана (Хибинские тундры, Кольский п-ов)» (М. М. Иванов, В. Р. Беляев, Е. В. Гаранкина и др.) в журнал Известия Российской академии наук. Серия географическая. Подготовлена и отправлена в редакцию журнала Journal of Geochemical Exploration статья «The 232Th distribution in modern sediments near radioactive lovchorrite mine, the Khibiny Mountains, Kola Peninsula» (M. Ivanov, N. Kuzmenkova, E. Garankina, E. Tulyakov). Также опубликована серия статей в сборниках российских и международных конференций (более 15 публикаций) и сделан ряд устных и стендовых докладов на соответствующих мероприятиях. | ||
3 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Пространственно-временные аспекты взаимодействия селевых и флювиальных процессов в долинах низкогорных массивов Кольского полуострова |
Результаты этапа: В ходе выполнения третьего этапа проекта получены следующие результаты: 1. Завершено создание кадастров установленных селевых бассейнов низкогорий Кольского полуострова, содержащие перечень их морфометрических, геологических и ландшафтных характеристик и сведения о современной активности и возрасте селевых форм рельефа. 2. Созданы детальные геоморфологические карты масштаба 1:25000 ключевых селевых бассейнов Гакмана, Голубичной и Алявумйока (бассейн М.Белой) и морфолитодинамическая карта масштаба 1:25000 бассейна Гакмана с указанием уточненных границ геологических комплексов и отдельных крупных геологических тел, основных путей миграции вещества от коренных источников до зон накопления. 3. Завершено создание серии крупно- и среднемасштабных масштабных (1:50000, 1:100000) карт и схем распространения водоснежных потоков и селевых явлений в низкогорьях Ловозерских тундр, Мончетундры, Чунатундры и Волчьих тундр. 3. Итоговая база данных радиоуглеродного датирования отложений низкогорий Кольского полуострова, включающая лабораторные номера, полученные датировки и калиброванные возраста, дополнена геоморфологическими и геологическими характеристиками опробованных разрезов и отложений. 4. Созданы хрономорфогенетические схемы, отражающие историю взаимодействия и возраст рельефа ключевых горных долин на основе данных абсолютной геохронологии, исторических свидетельств и методов определения относительного возраста (коррелятных отложений, геоморфологического анализа, ландшафтной индикации и т.д.), проведено сравнение селевой активности в разных геолого-геоморфологических, микроклиматических и ландшафтных обстановках этих долин. 5. На основе детальных ЦММ, полученных с применением БПЛА, для нескольких аппаратов ВСП, сработавших в 2019 году, а также селевого события 2017 г. на Сенгисйоке, оценены минимальные расходы и объемы твердого стока в рамках отдельных селевых событий. 6. На основе сопряженного морфометрического, геоморфологического, литологического и палеогеографического анализа проведена типизация современных и древних селепроявлений в низкогорных массивах Кольского полуострова, установлены их региональные черты и локальные различия в пространственном распределении, мощностях и магнитудах событий, их возрастных характеристиках. Оценена роль селевых процессов в создании современного облика рельефа долин. 6. По теме исследования в 2019 году опубликованы 2 статьи в журналах из списка Wos/Scopus, из них 1 – в журнале Q1; а также 8 публикаций в сборниках докладов и материалах российских и зарубежных конференций, в т.ч. 1 – индексируемая в системе Scopus. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".