О генезисе «гигантской ряби» в Курайской котловине Горного Алтая.pdf Проблема флювиошяциальных катастроф привле-кает внимание ученых разных стран в силу практи-ческой ее значимости. Для познания механизмов ихразвития и пространственно-временной изменчивос-ти недостаточно только наблюдений за их протекани-ем в настоящее время. Важные закономерности мо-гут быть раскрыты в результате изучения палеокатас-троф, при этом можно увидеть элементы, не проявля-ющиеся в современных процессах, но могущие полу-чить развитие в будущем, например в связи с проис-ходящим потеплением климата. Понятно, что изуче-ние флювиогляциальных катастроф, имевших местотысячелетия назад, возможно лишь по реликтам формих проявления. Формы же в течение времени видоиз-меняются экзогенными процессами настолько, чтоинформация об их генезисе полностью стирается исохраняется лишь в стратиграфической последова-тельности отложений, слагавших форму. Но и она современем искажается. Поэтому вопрос адекватногоотображения, поиска соответствия формы ее содер-жанию имеет первостепенное методологическое зна-чение. Допущение здесь ошибки уводит решение за-дачи в область фантастических упражнений. Очевид-но, что рассматривать развитие геосистем как само-стоятельно развивающийся процесс, сопровождаю-щийся мгновенными (катастрофическими) количе-ственными и качественными изменениями динамикипроцессов и форм их проявления, как независимыйот развития других систем, образующих среду и, сле-довательно, условия, - значит, заведомо прийти к не-адекватному отображению и его сути, и действитель-ной последовательности не только пространственно-временных событий, но и организации структуры са-мого процесса и структуры системы, частью которойон является. Современные представления о флювио-гляциальных катастрофических паводках, происходив-ших в Горном Алтае и оставивших следы в виде такназываемых «гигантскихзнаковряби», «гигантскихгряд», якобы являющихся следами деятельности ги-гантских водных потоков, на наш взгляд, из ряда та-ких неадекватных отображений действительности.По-видимому, первыми, чей интерес вызвал гря-довый рельеф на террасах и в пределах аккумулятив-ных равнин в долинах рек Катуни и Чуй, былиГ.Ф. Лунгерсгаузен и О.А. Раковец [11], которые пред-положили флювиальный генезис этих форм, относяих к аккумулятивным динамическим донным формам,образовавшимся водными потоками. Они, в частно-сти, отмечали, что «гигантская рябь» - это следы мощ-ной пра-Чуи.В последнее десятилетие интерес к грядовому ре-льефу возрос, и, по мнению его исследователей[1, 2, 17, 18, 19], эти формы являются прямым дока-зательством неоднократно происходивших катастро-фических паводков. Феномен в виде сохранившихсяпозднечетвергичных гигантских грядовых русловыхформ и выводы о катастрофических паводках, фор-мировавшихся вследствие прорыва подпрудных лед-никовых или селевых плотин, получили широкую из-вестность не только в нашей стране, но и за рубежом.Появились публикации американских ученых, выво-ды которых опираются на признании флювиальногогенезиса гряд как неопровержимого самоочевидногофакта [23, 24, 25]. Суждения как российских, так изарубежных ученых таковы: курайские гряды и подоб-ные им морфологические образования в других райо-нах Горного Алтая есть не что иное, как сохранивши-еся следы русловой деятельности поистине гигантс-кого руслового потока, с расходами воды более700000 м'/сек (по данным А. Рудого, до 18 млн м3/сек),глубиной более 40 м, шириной 2-3 км и скоростьютечения более 8 м/сек [24]. А В.В. Бутвиловский [2]считает, что глубины потока превышали 50 м, скорос-ти течения достигали 25 и даже 58 м/сек. Удивитель-ным в этих работах является то, что их авторы не рас-сматривают альтернативные варианты генезиса гряд,не увязывают их развитие с другими процессами; этиисследования практически игнорируют теоретическиедостижения гидродинамики, позволяющие с достаточ-ной полнотой определить границы возможности об-разования русловых грядовых форм решением обрат-ной гидродинамической задачи.Вышеназванные авторы в своих выводах опира-лись на методологически недопустимые в научномисследовании логические построения - ложный сил-логизм (антиномии). Их рассуждения таковы: курайс-кие гряды морфологически подобны ряби, формиру-ющейся течением водных потоков, следовательно, ониими и создавались; параметры же потока должны со-ответствовать параметрам гряд и гранулометрическо-му составу слагающих их отложений. На основе этихсуждений с помощью несложных расчетов ими дела-ется вывод: «Максимальные расходы воды при про-рывах крупнейших в горах Алтая Чуйского и Курай-ского ледниково-подпрудных озер составляли около18 млн м5/сек Мгновенные скорости потока превыша-ли 40 м/сек, а глубины суперпаводка достигали 400 м.Это были самые крупные известные потоки преснойводы на Земле» [19].Данное суждение ошибочное, оно противоречитзаконам физики и опыту. Оно не учитывает того об-стоятельства, что сопротивление движению воды ра-стет пропорционально росту скорости ее течения.Даже при свободном падении в неподвижном воздуш-ном пространстве, из-за сопротивления воздуха, ус-корение свободного падения капель воды (и дажешрапнели, сброшенной с высоты 2000 м) убывает донуля, при достижении скорости движения 55 м/сек.Согласно проводившимся опытам, они падают со ско-ростью 8-10 м/сек. Вышеприведенные выводы не со-гласуются и с другими положениями гидродинамики.Изоморфизм в природе - не исключительное яв-ление. Но по палеоформам судить о содержании про-цесса, результатом которого они являлись, можно толь-ко в том случае, если их морфометрические характе-ристики имеют полное соответствие с характеристи-ками создававшего формы процесса. Однако такогосоответствия в данном случае не наблюдается.Проведенные нами в небольшом объеме экспеди-ционные исследования «гигантской ряби» в Курайс-кой степи, а главное - теоретический анализ и обоб-щения позволяют нам высказать ряд серьезных заме-чаний как к представлениям о механизме формирова-ния «гигантской ряби», так и к выводам, касающимсяреконструкции палеогидрологических и палеогеомор-фологических процессов.В основу выводов положен фактический матери-ал, полученный в результате широкомасштабных экс-педиционных исследований по изучению закономер-ностей эрозионно-аккумулятивных процессов на гор-ных и равнинных реках Дальнего Востока (Приаму-рье), проводившихся одним из авторов статьи в про-цессе геологической съемки. Наблюдениями былиохвачены реки общей протяженностью более 2000 км,начиная от их истоков, временных потоков и кончаяустьями. На некоторых участках рек, помимо марш-рутного описания с расстоянием между точками на-блюдений 100-200 м, проводились инструментальныеизмерения скоростей течения, расходов воды в меженьи в паводки, мензульная съемка. Одновременно осу-ществлялись на физических моделях эксперименталь-ные исследования процессов самопроизвольнойтрансформации свободных турбулентных струй в ог-раниченные потоки. Часть результатов исследованияопубликована [13, 14].Река - природный автоматНе ставя целью дать всестороннюю характеристи-ку процессов саморегулирования в речных потоках,покажем лишь основные схемы функционированиясистемы «поток - русло» как природного автомата.Скоростное поле руслового потока находится вовзаимообусловливаемой связи с крупностью русло-формирующего аллювия, в виде соотношения его ско-рости течения v и гидравлической крупности обломоч-ных частиц - w. Это соотношение определяет три ка-чественно различающихся поведения обломков в тур-булентном потоке:- при v » w - обломочные частицы перемещают-ся во взвешенном состоянии; это скорости, превыша-ющие 8-10 м/с. Аккумулятивные подвижные формына дне русла не могут образоваться, и поток, по суще-ству представляя собой смесь твердых частиц с во-дой, приобретает качественно иные свойства - напри-мер, высокую абразивную способность;- при v>w-обломочные частицы перемещаютсяпреимущественно путем сальтации;- ри v < w - обломочный материал перемещаетсяпо дну качением и волочением. Именно при данныхсоотношениях v и w транспортируемый обломочныйматериал собирается в движущиеся по течению гряды.Начальным толчком к образованию грядовой фор-мы движения обломочного материала, по нашему мне-нию, основанному на измерениях скорости течения впридонной части руслового потока, является образова-ние отрывных струйных течений, обусловливаемых не-устойчивостью турбулентного потока, закономерно по-рождающей развитие колебательного процесса. Даже влотке с гладкими стенками турбулентный поток стано-вится волновым. Волновые движения можно наблюдатьс помощью простых экспериментов, например, пускаяпо хорошо смачиваемой слабонаклонной поверхноститонкий слой воды. Те же эффекты возникают при стека-нии воды во время дождя по слабонаклонной покрытойасфальтом поверхности. В этих случаях движение водывыражается в дискретно-волновой форме: она не стека-ет тонким слоем равномерно, а группируется в бегущиедруг за другом волны.Волновые движения руслового водного потока взначительной мере обусловливаются турбулентностьюи неровностями дна. Если на дне какого-либо участкарусла (рис. 1) случайным образом появляется возвы-шение, вызывающее сжатие струи и отклонение струйна некоторый угол а по отношению к уклону дна, то,помимо увеличения скорости, ниже участка сжатия,струи будут подходить к поверхности дна под некото-рым углом, близким а. Известно, что в таком случаениже будет наблюдаться возрастание плотности ки-нетической энергии (вода несжимаема, поэтому фи-зический смысл понятия «сжатие струи» состоит вуменьшении площади поперечного сечения струи засчет увеличения ее скорости). Для турбулентныхструйных водных потоков определяющей динамикурусловых процессов является их способность к рас-ширению/сжатию вне зависимости от сечения русла.Увеличение скорости течения потока, например вслед-ствие увеличения уклона дна или уменьшения трения(шероховатости), ведет к самопроизвольному сжатиюструи, и ее площадь поперечного сечения становитсяменьше таковой русла. Эффект самопроизвольногосвободного сжатия потока можно наблюдать во времяРис. 1. Схема формирования градовой формы движения обломочных часгац.1 - участок русла с выступом на дне, вызывающим сжатие струи и увеличение V; 2 - участок образования отрывно-го течения; 3 - участок формирования сжатой отраженной струи (изменяющей направление течения относительнооси); размыв дна; 4 - зона отрыва струи от дна, декомпрессии, снижения скоростей течения и формирования акку-мулятивного тела грады; 5 - искривление водной поверхности; 6 - первоначальная водная поверхностьпаводков, когда поверхность потока становится вы-пуклой. На таких участках происходит врезание по-тока в поверхность дна с образованием бермы - за-чатка поймы. На участке 3 русла (см. рис. 1) макси-мальная скорость течения - около дна, а минималь-ная - у поверхности. При этом наблюдается ясно вы-раженный прогиб поверхности водного потока. Од-новременно на этом участке формируется отраженная(от поверхности дна) сжатая струя, и направление еестановится не параллельным дну, а под углом к нему,кверху, к свободной поверхности потока. Поэтомуструя отрывается ог дна (участок 2), а поверхностьпотока становится выпуклой. Распределение скорос-тей течения по глубине приобретает нормальный вид:с максимумом на поверхности и минимумом на дне.Более того, в придонной части образуется декомпрес-сионная зона (участок 4) - зона пониженных давле-ний (подобная той, которая наблюдается при прохож-дении ветровых волн), где и начинается аккумуляцияобломочных частиц, давая начало формированию гря-ды. Таким образом, отклонение струй на каком-либоучастке дна под углом вызывает образование ниже потечению серии синусоидальных волн - подвижных град.При формировании гряд и особенно их перемеще-нии наблюдается процесс закономерной дифференци-ации обломочного материала по гидравлической круп-ности: в гряде собираются обломки с характеристи-кой ш > Ut (Z/j - скорость на дне), с постепеннымизменением к со = Ut. Крупные обломки замываются(«тонут») за счет известного аблювиального процес-са, а мелкие выносятся на нижерасполагающиеся гря-ды и отлагаются на участках, где со > UyВ зависимости от конкретных условий формиро-вания струйных течений и турбулентности, в механиз-ме образования гряд и их динамики наблюдаются ка-чественные различия.Выделяются два типа гряд: неподвижные и пере-мещающиеся. Неподвижные гряды формируются научастках русла, где в течение длительного временисохраняются условия для образования не смещающей-ся турбулентной струи. Обычно это участки сужениярусла, образовавшиеся естественным путем, напри-мер в местах врезания реки в коренные породы, и ис-кусственным - сужения русла на участках мостовыхпереходов или в устьях затопленных рек. Аккумуля-ция обломочного материала и формирование гряд про-исходит в конце турбулентной струи, на участке сни-жения скоростей течения. При этом определяющуюроль играет степень размываемости стенок русла.В русле, формирующемся в коренных породах, акку-мулятивные тела образуются в виде побоченевых гряд.В таких случаях на участках изгибов русла в паводокось струи распрямляется (за счет скоростного напо-ра) и смещается к одному из бортов русла. Здесь, наокончании струи, и происходит аккумуляция обломоч-ного материала в виде гряды-побочня. В межень по-боченевая гряда осушается, а поток скатывается к од-ному из бортов русла.Иначе протекает процесс, если борта русла подда-ются размыву. Если сужением потока создаются ус-ловия для формирования симметричной турбулентнойструи, то по ее оси ниже ядра постоянных скоростейв паводок образуется симметрично построенное ак-кумулятивное тело-гряда, делящая русло и поток надве части. В межень, вследствие этого, единый потокделится на два потока, формирующих новые русла,соединяющиеся ниже в главное. Если берега русласложены легкоразмываемыми породами, то пррцессдихотомического деление русла может продолжаться,пока полностью не иссякнет поток в межень.Важным обстоятельством описанного процесса,наблюдаемого повсеместно и проверенного на физи-ческих моделях, является то, что аккумулятивные тела,формирующиеся на плесах по осям входящих в нихструй, играют определяющую роль в бифуркации рус-ла и формировании пойменной многорукавности иостровных пойменных массивов.Совершенно иные причины, механизмы формиро-вания и динамика подвижных донных гряд.В механике и технике известна и достаточно хоро-шо описана разновидность качения, названная «бегу-щим процессам механического типа движения дефор-мируемых тел» [5,6]. Это так называемые бегущие водних случаях поперечные, в других - продольныеволны деформации. Грядовое движение обломочногоматериала под воздействием текущей воды или ветра,несомненно, относится к типу бегущей поперечнойволны деформации. Гряду при этом следует рассмат-ривать как деформацию поверхности дна в виде по-перечной волны - дно изгибается за счет аккумуля-ции обломочного материала, приобретающего формуволны. Естественно, что волновые деформации повер-хности дна и бег волн не являются случайным, неза-кономерным явлением. Это - результат спонтанноорганизующегося процесса, направленного к дости-жению минимума затрат энергии на производимуюработу в конкретных условиях. В бегущей гряде-вол-не, сложенной обломочным материалом, как и в каче-нии деформируемого тела или колеса, выделяетсячасть, находящаяся в неподвижном состоянии - этоподошва гряды, часть поверхности дна (АС - нарис. 2), закрываемая грядой. Механизм перемещениягряд по существу является качением, аналогичнымперемещению тракторных гусениц. При качении де-формируемого тела часть его точек, соприкасающих-ся с поверхностью и образующих подошву, находятсяв покое, а центр тела смещается в сторону движения(рис. 2). Механизм движения заключается в том, чточастицы, слагающие тело, под воздействием лобово-го давления на них водного/воздушного потока, слойза слоем, мощностью, равной их диаметру, переме-щаются к гребню волны, где скатываются под действи-ем силы тяжести, образуя склоны крутизной, равнойуглу естественного откоса.вРис. 2. Схема строения и кинематики подвижной гряды, образуе-мой водными или воздушными струйными потоками из обломоч-ных частиц пород (поперечный разрез). 1 - длина гряды (волны),сравная X = ^ d г где d - диаметр обломочных частиц; ABC - дли-А на описывающей граду кривой.Грядовое движение обломочного материала - одиниз видов волнового движения, в данном случае - сы-пучих частиц. И к этому виду движения применимызаконы динамики механических волн. В частности, ихможно характеризовать теми же параметрами, кото-рыми описываются поперечные волны: длиной вол-ны-гряды (Я), скоростью перемещения волны (с) и пе-риодом движения - Т. Таким образом, к этим волнамвполне применимо соотношение: Т= Я/с и вытекаю-щие из него следствия.Тем не менее, движение волн образуемых водны-ми и воздушными струями из обломочных частиц,имеет отличие от движения (качения) деформируемыхтел. Оно состоит в том, что за один период путь, рав-ный длине описывающей гряду кривой (ABC), прой-дут все слагающие ее частицы. И чем большим коли-чеством периодов будут характеризоваться гряды, темвыше степень соргированности материала по гидрав-лической крупности. В случае, если форма обломковпримерно одинаковая, то происходит и грануломет-рическая дифференциация материала.Морфометрические характеристики бегущих подну русла гряд при постоянстве расхода воды и соот-ношения гранулометрических фракций (гидравличес-ких крупностей) определяются скоростью течения. Всоответствии с данным обстоятельством проявляетсяследующая интересная закономерность. По длинепотока изменение морфометрических характеристикгряд обусловливается изменением скорости течения.В связи с этим участки русла с благоприятными усло-виями для формирования гряд обычно чередуются сучастками, на которых эти условия отсутствуют. По-этому размеры гряд по длине потока могут постепен-но расти, а затем уменьшаться вплоть до полного ис-чезновения грядовых форм. Если на участке рекидлинной х умещается N гряд, то, следовательно, пос-ледняя TV-ая гряда испытала NT периодов перемеще-ния и такую же кратность перемыва и пересортиров-ки слагающего ее обломочного материала. Из этогоследует, что последняя располагающаяся на отрезке хгряда, по сравнению с первой, должна характеризо-ваться максимально высокой степенью соргированно-сти обломочного материала, что в действительностии наблюдается. В качестве примесей могут присут-ствовать вмываемые в тело гряды более мелкие час-тицы. Но это лишь в том случае, если гряды форми-руются из крупнообломочного материала, с большимкоэффициентом пористости.Отмеченная многими исследователями [8, 15, 9]косослоистая структура донных гряд характеризует-ся малым различием в гидравлической крупности ча-стиц, слагающих соседние слои. По существу, это об-ломки одной фракции, сортирующиеся в пределахнебольшого диапазона значений гидравлическойкрупности, например, чередование слоев крупнозер-нистого и среднезернистого песка.Данные обстоятельства имеют важное диагности-ческое значение, в том числе для определения генези-са гряд , понимания процессов дифференциации об-ломочного материала по гидравлической крупности(не по размеру и весу), для выявления концентрациичастиц полезных минералов с формированием рос-сыпных месторождений.Образование подвижных град на дне ведет к суще-ственным изменениям русловой гидродинамики, с по-мощью град происходит увеличение средней скороститечения воды и осуществляется регуляция расхода об-ломочного материала. В частности, их появление ведетк существенному уменьшению количества обломочно-го материала, поступающего со дна, так как сокращает-ся площадь эрозионного воздействия (дно может раз-мываться лишь в межградовых понижениях).Морфологическая характеристика«гигантских гряд»Морфология и морфометрия гряд находятся в со-ответствии со скоростными параметрами потока ихарактеризуются следующими особенностями.Относительный показатель размеров гряд (отно-шение высоты h гряд к их длине Л) определяется пре-обладающей крупностью обломков и скоростью те-чения. При этом величина А/Л тем меньше, чем боль-ше скорость v и крупнее транспортируемый обло-мочный материал, так как в русловой системе, каксамоорганизующемся природном автомате, функци-ональные отношения элементов целесообразны испонтанно направлены к минимуму расходов энергиипри перемещении, пространственном перераспреде-лении и гранулометрической дифференциации веще-ства. Формирование подвижной гряды - целесообраз-ный процесс. При увеличении количества транспор-тируемого обломочного материала в русле он направ-лен к образованию новой, дискретно-волновой фор-мы перемещения. В результате при одном и том жерасходе воды возрастает скорость течения потока.Причем величина h/Л регулируется за счет измене-ния угла наклона дистальной части гряды и, следова-тельно, общей длины гряды.Следует отметить, что наклон дистальной частигряды и его согласованность с наклоном русла опре-деляется разницей в скорости течения воды и гидрав-лической крупности транспортируемого материала.Чем больше эта разница, тем меньше наклон дисталь-ной части подвижной гряды и тем больше его согла-сованность с уклоном дна, вплоть до момента, когдаазимуты падения дистальных частей гряд и дна русласовпадают и различаются лишь крутизной - наклондна больше наклона дистальной части гряды.Неподвижные гряды, как отмечалось выше, фор-мируются на окончаниях турбулентных струй по ихоси. Они перемещаются лишь в случае перемещениясамой турбулентной струи. Отличие неподвижныхград от подвижных состоит еще и в том, что первыенасыпаются - из выпадающих на дно обломочныхчастиц, образуя аккумулятивное тело с закономернораспределенной крупностью обломков: от наиболеекрупных в пределах ядра постоянных максимальныхскоростей течения до наимельчайших в ее окончаниии в краях. Поэтому неподвижные гряды могут харак-теризоваться обратной симметрией - дистальная ипроксимальная части меняются местами.Несмотря на растущий интерес к гигантской ряби,которая наиболее ярко выражена в Курайской котло-вине и которую по праву можно назвать алтайскимфеноменом, ее морфологическая характеристика стра-дает неполнотой данных. Исследователи направлялисвой интерес преимущественно на наиболее предста-вительную, хорошо выраженную часть гряд (север-ную часть в Курайской котловине). Не охарактеризо-вано строение вершинной поверхности град и ее из-менение по простиранию; не описаны тальвеги (меж-грядовые понижения).Поперечный профиль град Курайской котловинырассмотрен во многих работах российских и зарубеж-ных исследователей. Главной особенностью попереч-ного профиля курайских град является их нехарактер-ная для высокоскоростных водных потоков асиммет-ричность: отношение высоты А к длине Л град со-ставляет 0,1 - величина очень большая. Такая отно-сительная характеристика больше подходит для насып-ных, неподвижных аккумулятивных форм, но никакне для двигающихся, тем более при скоростях тече-ния, достигающих 8 м/с и более. Дистальные частикурайских град наклонены под углом 10° и более, всторону, противоположную предполагаемому направ-лению течения палеопотока, что тоже не соответству-ет параметрам русловых грядовых форм.Гряды в Курайской котловине на всей площади ихраспространения вытянуты в субпараллельные линии.Обычно же гряды, формируемые русловым потоком,в плане образуют иной характерный для них вид - видразвернутого веера, т.е. они выгнуты в сторону тече-ния, и тем больше, чем больше скорость. При этомменяется и морфология гряд, и гранулометрическийсостав переносимого материала по мере движения отбортов русла к оси потока. На оси потока русловыегряды слагаются наиболее крупными фракциями, чтоестественно, так как на оси скорость течения макси-мальна, дистальная часть удлиняется, а А/Я законо-мерно уменьшается до сотых и тысячных долей. И вэтом же направлении возрастает уклон дистальной час-ти гряды, но не в сторону, противоположную направле-нию течения, а согласно с уклоном дна. У курайских жеград дистальная часть слишком коротка и наклоненанавстречу течению предполагаемого потока.Выше отмечалось, что грядовое движение обло-мочного материала по существу представляет собойкачение деформируемого твердого тела, имеющеговид поперечной волны. В этом случае должно бытьсоответствие в параметрах гряд и волн, образуемыхсамим потоком. Если же длина волны, слагаемой об-ломочным материалом, короче длины волны потока,то гряды переходят в ранг обыкновенной шерохова-тости и разрушаются, морфологически перестраива-ются в иную форму. То же происходит, если длинагрядовых волн больше организуемых водным пото-ком. Отмеченные эффекты нами неоднократно наблю-дались на горных и равнинных реках, в паводок и вмежень.Продольный профиль гребней гряд и межгрядо-вых понижений. Для определения генезиса курайс-ких гряд одной из важнейших их характеристик явля-ется продольный профиль вершинной поверхностигряд и межгрядовых понижений. Если произвести гра-фическую операцию вычитания межгрядовых пони-жений, то мы будем наблюдать плоскую ровную по-верхность, наклоненную под углом 3-5° на север отгорного обрамления Курайской котловины, в сторонурусла р. Чуй. Причем эта поверхность на юге посте-пенно сливается с такой же плоской аккумулятивнойповерхностью, где гряды отсутствуют. А если произ-вести вычитание грядовых форм. То получим слабо-вогнутую поверхность, наклоненную к р. Чуе, ничемне отличающуюся от базисной поверхности.Следовательно, можно полагать, что грады моглибыть образованы вследствие врезания временных во-дотоков, тем более что в настоящее время межгрядо-вые понижения, собственно, таковыми и являются.Продольный профиль их тальвегов имеет вид слабо-вогнутой кривой, к югу постепенно переходящей вслабовыраженные ложбины. К северу, ближе к руслур. Чуй, относительное превышение высот гребнейгряд над тальвегами достигает максимума. Вершин-ные поверхности гряд неровные, волнистые; возвы-шения чередуются с ложбиновидными понижениями,отходящими от осевой линии под углом примерно 10°на северо-запад. В центре возвышений наблюдаетсяобломочный материал крупностью 10-250 мм; отдель-ные обломки, как правило, необработанные, достига-ют 500-1000, а иногда 3000 мм в поперечнике.В отложениях понижений преобладает суглинок,в периоды увлажнения размокающий настолько, чтовязнут ноги животных на глубину до 10 см. Однаконаиболее важным обстоятельством является то, чтона границе, где тальвеги выклиниваются и гряды кактаковые исчезают, наблюдаются миндалевидные воз-вышения, в центральной части которых, как правило,располагаются крупные обломки и даже глыбы раз-личных кристаллических пород, размером до 1 м иболее. Травяной покров разреженный, тогда как окон-туривающие их понижения покрыты густой раститель-ностью. На аэрофотоснимках эта часть поверхностипредставляет собой располагающиеся в шахматномпорядке медальоны, переходящие в направлении ксеверу во все более морфологически выраженные воз-вышения, а с появлением тальвегов временных водо-токов - в гряды.Важно отметить своеобразие структуры гряд, ко-торую они образуют в плане. При движении к верхо-вьям тальвегов (на юг) наблюдается их деление натальвеги более низких порядков: единое, хорошо вы-раженное вначале межгрядовое понижение делится на2 тальвега, а они затем еще на 2 и т.д. Затем, ближе кгранице выклинивания тальвегов, с убыванием отно-сительной высоты гряд, тальвеги первых порядковпересекают друг друга под углом 10-15°, образуя, та-ким образом, ячеистую структуру. В каждой такойячее, размерами 7-8 м на 10-12 м, наблюдается воз-вышение, в центральной части которого располагает-ся крупнообломочный материал. Обращает вниманиееще одно обстоятельство - отсутствие крупнообломоч-ного материала в тальвегах. Наиболее крупные глы-бы и даже обломки скал размером примерно 3x3x3 мвстречаются лишь на вершинах гребней, реже - на ихдистальных склонах, но не в тальвегах.О возможных механизмах образования грядВ настоящее время наибольшее распространениеполучила гипотеза флювиального происхождения ку-райских гряд, в которой категорически утверждает-ся, что гряды были образованы водным потоком, сфор-мировавшимся вследствие прорыва ледовых плотин.Предположим, что «гигантская рябь» может бытьрезультатом деятельности водного потока. Тогда такиеего параметры, как скорость течения, распределениескоростей в плане и по глубине можно надежно устано-вить по отмеченным выше характеристикам гряд.Рассмотрим эти параметры.Скорость течения потока должна была быть дос-таточной для перемещения обломков скал весом до50-70 т вверх по наклонной поверхности крутизной10-15°, т.е. она должна была достигать более 20 м/с.Причем такой скорость течения потока должна былабыть не только на его оси, но и в краевых частях, таккак и там крупные глыбы имеют повсеместное рас-пространение. Здесь возникает первое противоречиезаконам физики: безнапорное течение воды со скоро-стью 20 м/с по слабой аклонной поверхности (3-5°),независимо от глубины потока, невозможно.Тем не менее предположим, что в Курайской кот-ловине существовал водный поток с указанными встатьях П. Карлинга и А. Рудого [25, 19] параметра-ми (V = 8 м/с; Н = 40 м). Образование потоков сподобными характеристиками не противоречит нитеоретическим расчетам, ни наблюдавшимся фактам.В частности, нами проводились инструментальные из-мерения скорости течения горной реки Ярап(хр. Бадасал, Приамурье), в паводок достигавшей 7 м/с.Воспользуемся одной из формул расчета неразмываю-щей скорости потока для обломков различной крупно-сти. Напомним, что неразмывающей скоростью тече-ния ( и ДНр ) является скорость, при которой происхо-дит первоначальное нарушение равновесия, а размы-вающая скорость и д р - это скорость, при которойсрыв частиц заданного диаметра становится массо-вым. Согласно последним теоретическим и экспери-ментальным исследованиям условий начала массово-го движения частиц донных отложений, проведеннымГ.В. Железняковым и другими учеными, основныекритические значения донной скорости можно опре-делить исходя из следующих зависимостей [7]:U дар + W 2 ) ,идр - иднр Гг,где u } и ддп - соответственно размывающая и не-J 2Вразмывающая донная скорость; W . = 3 r-igVV3A- характерная гидравлическая крупность; величиныВ = 24, А = 0,4 - для частиц наносов сферическойформы; для несферических частиц В = 24, А = 1,1.Физический смысл характерной гидравлической круп-ности заключается в фиксировании нижнего пределанеразмывающей скорости. Для обломков большого ди-аметра значение неразмывающей и д а р скорости бу-дет стремиться к гидравлической крупности, оно за-висит в большей степени от диаметра, то есть:Днр w. гидравлическая крупность облом-К ф : ^Уф =4 - f g dЭтот коэффициент ра-pfgdков диаметром d и с относительной плотностью /, авеличина отношения коэффициента лобового сопро-тивления к коэффициенту подъемной силы, по иссле-дованиям М.А. Дементьева, составляет(С^/Су=4)[4]. При учете формы обломка в формуле гидравли-ческой крупности появляется коэффициент формы1 3 " C r К фвен единице для шара и увеличивается по мере откло-нения формы обломков от шарообразной. Среднее егозначение для галечника составляет Кф = 2 [3].График зависимости гидравлической крупности иразмывающей скорости от диаметра и формы приве-ден на рис. 3.Опираясь на данные положения, рассмотрим фи-зические возможности перемещения крупных глыб нагрядах. Их размеры достигают от 1,5 х 2 до 3 х 3 м.Для того, чтобы их срывать и перемещать вверх посклону крутизной >10, требуется донная скорость те-чения соответственно от 15 до 21,7 м/с. При такихскоростях более мелкий обломочный материал будетнаходиться во взвешенном состоянии или перемешать-ся в придонной области в режиме гладкой фазы. Приснижении скорости течения до размывающей для га-лечной фракции (от 3,1 до 6,27 м/с) глыбовая фрак-ция окажется погребенной. В этом случае, кроме про-чего, крупные глыбы встречались бы и в межгрядо-вых понижениях (тальвегах), чего в ^райских грядахне наблюдается.А.Рудой, В.Бейкер, П.Карлинг, авторы вышеопи-санной гипотезы, не найдя каких-либо фактическихоснований для существования формировавшего курай-ские гряды потока, сделали заключение, согласно ко-торому в пределах Курайской котловины существова-ла огромная по своим размерам водоворотная зона(рис. 4). По их мнению, главная ось потока (с указан-ными выше параметрами), входившего в Курайскуюкотловину с востока, располагалась в правом боргусовременной долины Чуй. А все левобережье былозанято формируемой этим потоком водоворотной зо-Рис. 3. Зависимость гидравлической крупности и размывающей скорости от диаметра и формыобломка, w -гидравлическая крупность обломка, и д р -донная размывающая скорость; \Уф ,идрф- значения гидравлической крупности и размывающей скорости с учетом формы обломковРис. 4. Схема палеопотока и водоворошой зоны в пределах Курайской впадины, согласно А.Н.Рудому.[19]ной. Напомним, что, согласно их данным, скоростипотока в этом, как они называют, «обратном течении»составляли более 8 м/с, а глубины воды - более 40 м.Как следует из схемы А.Руцого, водоворот в пре-делах Курайской котловины имел своим центром точ-ку с абс. высотой 1558 м (середина котловины) [19] .Во вращательном движении тел угловые скоростиодинаковы, тогда как линейные растут с увеличениемрадиуса. Так именно и происходит в водоворотныхзонах, что можно наблюдать на любой реке.Однако вода, как жидкое тело, во вращательномдвижении ведет себя иначе, чем твердое. При враще-нии, из-за действия центробежных сил, она концент-рируется в струю по периметру и, применительно кКурайской впадине, по ее периферии.Радиусы изгиба потоков и формируемых ими ру-сел находятся во взаимном соответствии, которое до-стигается за счет оптимального соотношения скорос-тей течения потока, площади его поперечного сече-ния и размываемости пород, в которых формируетсярусло. При указываемых авторами параметрах пото-ка радиус его изгиба должен быть больше, чем ради-ус изгиба котловины. Следовательно, в распределениискоростей большую роль должны были играть цент-робежные силы, приводящие к существенному пере-распределению массы воды к бортам и соответствую-щему возрастанию скоростей. Таким образом, макси-мальные скорости течения и глубина потока должныбыли быть в краях Курайской впадины и значительнопревышать (быть значительно больше 8 м/с) таковыев центре, над грядовым полем.В таком случае странно, что при прекрасной мор-фологической выраженности гряд в центральной ча-сти котловины, никаких следов не сохранилось от де-ятельности того мощного водного потока, какой дол-жен был образоваться по периферии котловины. Еслидопустить существование здесь палеопотоков, абсо-лютно неминуемо должно было образоваться глубоковрезанное русло. Однако на этих самых местах сей-час располагается слабонаклонная поверхность, по-крытая чехлом аккумулятивного материала и ограни-чиваемая склонами крутизной 15-20°, с выработаннойв них лестницей волноприбойных ступеней существо-вавшего ранее озерного бассейна. Наличие волноп-рибойных ступеней свидетельствует лишь о том, чтоспуск озера осуществлялся медленно. Нет буквальноникаких следов эрозионной деятельности того гиган-тского потока, о котором так настойчиво утверждаютв своих статьях и лекциях авторы. Гряды сохранились,а вот русла - нет.Отсутствие значительных следов эрозионной дея-тельности предполагаемого мегапогока отмечается и висследованияхП.А.Окишева [12]. Им, в частности, спра-ведливо утверждается, что при указываемых парамет-рах суперпотоков "... долины Чуй и Катуни на всемпротяжении ниже ледниковой плотины должны бы пред-ставлять собой циклопические эрозионные формы, из-вестные под названием нули" (с. 76). Наличие слабоэ-родированных крупных моренных комплексов в пред-полагаемом канале катастрофического сброса озерныхвод не позволяет считать катастрофический характерсброса в данном районе достаточно обоснованным [12].Таким образом, проведенный анализ строения ку-райских гряд показывает их несоответствие доннымаккумулятивным образованиям, формирующимся в вод-ных потоках. Предположение об их флювиальном гене-зисе, как о результате образования гигантских паводоч-ных волн, вследствие прорыва ледовых плотин, натал-кивается на ряд неразрешимых противоречий.В отношении ген

Скачать электронную версию публикации