Проект РФФИ 16-35-60069

24.12.2017

Исследование влияния климатических колебаний на трансформацию рельефа равнин юга Европейской России: ретроспективный анализ и элементы прогноза

Руководитель проекта:  к.г.н., н.с. лаборатории эволюционной географии ИГ РАН Е.А. Константинов

Ключевые слова: эволюция рельефа, экзогенные процессы, разномасштабные климатические колебания, поздний плейстоцен, голоцен, степная зона, прогноз опасных процессов

Фундаментальная задача проекта:   Определение реакции рельефа равнин юга Европейской России (на примере Ростовской области и Краснодарского края) на разномасштабные и разнонаправленные колебания климата позднего плейстоцена-голоцена и прогноз развития опасных экзогенных процессов в условиях ожидаемых климатических изменений XXI столетия.

Методы и подходы:   В основе предлагаемого проекта лежит совмещенный анализ истории развития рельефа с анализом климатической динамики на протяжении позднего плейстоцена и голоцена. Однако для юга Европейской России в настоящее время существует сильная диспропорция в степени изученности геоморфологического компонента по сравнению с климатическим. Если климатическая история региона достаточно хорошо разработана (Величко и др., 2009, 2010, 2012, 2014; Кременецкий, 1991; Молодьков, Болиховская, 2011; Панин и др., 2013; Хотинский, 1977), то история рельефа еще требует дополнительных исследований. В рамках предлагаемого проекта предполагается существенно продвинуться в этих исследованиях.

Реконструкция истории рельефа для основных этапов последнего климатического макроцикла (оптимум микулинского межледниковья – 123-125 тыс.л.н., ранневалдайский интерстадиал — 94-103 тыс.л.н., брянский интерстадиал — 29-57 тыс.л.н., последний ледниковый максимум — 18-24 тыс.л.н., оптимум голоцена — 6-8 тыс.л.н.) будет опираться на изучение серии геологических разрезов и буровых профилей на репрезентативных ключевых участках. Ключевые участки будут привязаны к естественным обнажениям и карьерам, вскрывающим строение лёссово-почвенной формации – важнейшего палеогеографического архива на изучаемой территории, содержащего богатую информацию о палеорельефе. С точки зрения палегеоморфологических исследований перспективными представляются береговые обнажения на северо-восточном побережье Азовского моря (на линии Ейск-Должанская и Беглица-Таганрог), береговые обрывы по долине Кубани (район города Кропоткин) и многочисленные глиняные карьеры при кирпичных заводах. Основное внимание здесь планируется сосредоточить на инструментальной регистрации и датировании геологических образований, фиксирующих палеотопографию поверхности (погребенных почв, эрозионных контактов, маркирующих горизонтов и др.). В ходе полевых работ планируется производить расчистку стенок разрезов, детальное послойное описание и фотографирование, отбор проб для датирования (14С и OSL) и литолого-геохимических исследований. Корреляция палеопочв, фиксирующих рельеф теплых этапов, с педостратиграфической шкалой Доно-Азовского региона (Величко и др., 2012) будет производиться на основе морфотипических признаков, разработанных Т.Д. Морозовой (Морозова, 1972; Величко, Морозова, 1973, 2012; Morozova, 1995). В дополнение к изучению стенок обнажений и карьеров планируется проводить ручное бурение по серии профилей, пересекающих основные элементы рельефа. Имеющийся в распоряжении ручной бур, с комплектом штанг и пробоотборников, позволяет осуществлять проходку скважин до глубины 15 м и получать пригодный для изучения керн диаметром от 3 до 7 см. Все горные выработки будут обеспечены геодезической привязкой с помощью электронного тахеометра.

Современные тенденции развития рельефа будут определяться путем анализа разновременных аэрофото- и космических изображений, включая АФС Люфтваффе 1941-1944 гг., снимков со спутников Corona, SPOT, Landsat, QuickBird (1960–2010-е гг.), а также топографических карт и цифровой модели рельефа SRTM. На участках с интенсивным протеканием экзогенных процессов, таких как береговая линия Азовского моря, русла рек, овражная сеть, будут оценены средние скорости трансформации рельефа за последние 40-70 лет.

Таким образом, для ключевых участков будет получен ряд топографических моделей поверхности, отражающий состояние рельефа как на основных этапах последнего климатического макроцикла, так и в условиях современной климатической динамики, осложненной антропогенной нагрузкой. Это, в свою очередь, позволит установить количественные зависимости между проявлением экзогенных процессов и климатическими параметрами на изучаемой территории, что послужит основой для определения трендов эволюции рельефа при вероятных сценариях климатических изменений в XXI столетии. Полученные тренды позволят выявить потенциальные очаги развития опасных экзогенных процессов и построить карты геоморфологических рисков на середину и конец XXI столетия.

 

Предварительные результаты: Проведены исследовательские работы по ряду направлений в рамках проекта: изучение динамики абразионных берегов Азовского моря, исследование генезиса западинного рельефа, исследование механизмов формирования и возраста реликтовой эрозионной сети, анализ вещественного состава лессовых отложений.

С помощью наложения разновременных аэрофото- и космических снимков, имеющихся в открытом доступе была предпринята попытка оценить скорости отступания береговых уступов на абразионных участках берега Таганрогского залива за последние 40-75 лет. В результате были выявлены очаги наиболее интенсивной абразии берега и рассчитаны средние скорости отступания клифа: линия Ейск — Должанская (2,02 м/год), Глафировка — Шабельское (0,82м/год), Беглица – Миусский лиман (0,62 м/год).

Проведен морфологический анализ слабоизученных западинных форм, распространенных на междуречьях восточного Приазовья. Морфологические признаки указывают на доголоценовый возраст и экзогенную природу крупных западин Приазовья, связанную, вероятно, с воздействием на поверхность направленного потока вещества, т.е. работы эолового или флювиального агента.

С помощью ручного бурения получены данные по геологическому строению древовидной ложбинной системы, расположенной на междуречье к югу от поселка Чумбур-Коса. Установлено, что ложбины представляют собой частично заполненную склоновыми отложениями овражную сеть конца позднего неоплейстоцена (поздний валдай, МИС 2). На основании педостратиграфических построений и текстурных признаков на данном этапе выявлена фаза крайне интенсивного развития эрозионных процессов, которая имела, вероятнее всего, климатические причины.

Проведен минералогический анализ позднеплейстоценовой лессово-почвенной серии в разрезе Беглица. Установлены зависимости изменения минералогического состава отложений от колебаний климатических параметров. При аридизации климата наблюдается повышенное содержание сульфатов и карбонатов кальция с появлением доломита, и пониженное содержание глинистой составляющей (менее 10%), а также смектита и смешанослойных минеральных фаз. При гумидизации климата наоборот, незначительно возрастает количество глинистой составляющей, смектита и смешанослойных образований по сравнению с вмещающими их породами лессово-почвенной серии.

Постерный отчет 2016

Публикации:

Konstantinov_2016_Kursk

Konstantinov, Zaharov, Kurbanov, 2016_IGCP_

Konstantinov_2016_Simferopol

Konstantinov_2017_Kursk

Konstantinov_Filippova_2017

Konstantinov_Velichko_2016

Velichko et al_2017

Sedaeva_Konstantinov_i_dr._2017

База данных по крупно западинному рельефу юга Восточно-Европейской равнины