Проект 19-17-00179

Название: Ледниковая история и катастрофические процессы на Русском Алтае в позднем плейстоцене - голоцене

Руководитель: Соломина Ольга Николаевна, доктор географических наук

Организация финансирования, регион: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт географии Российской Академии наук, Москва

Года выполнения: 2019-2021

Конкурс: Конкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами», ОНК(2019)

Область знания, основной код классификатора: Отрасль знания: 07, Основной код классификатора: 07-701, Дополнительные коды классификатора: 07-702

Ключевые слова: горное оледенение, гляциальные суперпаводки, сильные палеоземлетрясения, плейстоцен, голоцен, последний ледниковый максимум, люминесцентное датирование, датирование скальных поверхностей, наземные космогенные изотопы, Горный Алтай, Предалтайская равнина

Код ГРНТИ: 39.19.29

Аннотация

История оледенения в горных системах юга России в геологическом прошлом остается дискуссионной. В исследовательском сообществе нет согласия по вопросу о времени максимального распространения оледенения, в частности, когда был региональный ледниковый максимум в позднем плейстоцене и соответствовал ли он глобальному ледниковому максимуму (LGM). Причиной этого является отсутствие достаточного числа прямых датировок ледниковых и связанных с ними отложений. Трудности датирования связаны с тем, что широко распространенный в России радиоуглеродный метод оказывается редко применим для этого типа осадков ввиду редкой встречаемости в них органических остатков. Кроме того, возраст значительной части ключевых осадочных толщ выходит за пределы радиоуглеродного метода. Для приведения вопроса о хронологии ледниковых событий в горных системах России на международный уровень необходимо применение современных методов датирования, хорошо зарекомендовавших себя в мировой практике в последние десятилетия – люминесцентных и космогенно-изотопных.

Благодаря трудам классиков отечественной гляциальной геоморфологии наиболее изученной в отношении ледниковой истории горной системой является Русский Алтай. Большой имеющийся задел делает Алтай оптимальным полигоном для решения задач хронологии ледниковой истории, отработки подходов и методов, которые в дальнейшем могут применяться для других горных систем России. Кроме того, с Русским Алтаем связаны природные события мирового ранга – гляциальные суперпаводки, рассматриваемые большинством исследователей в ряду крупнейших гидрокатастроф в геологической истории Земли. Дискуссия о параметрах и времени проявления этих паводков, имеющих прямое отношение к ледниковой истории, продолжается уже более трех десятилетий и может быть закончена только путем получения надежных прямых геохронологических данных. Триггером гляциальных катастроф могли выступать сейсмические события, воздействие которых могло нарушать устойчивость моренных и ледовых дамб и приводить к быстрым спускам ледниковых озер. С другой стороны, локальная пригрузка и релаксация земной коры в связи с наполнением/спуском подпрудных водоемов могла способствовать возникновению и разрядке литосферных напряжений в виде сейсмических событий. Сейсмогенные обвалы вызывали подпруживание рек, сопоставимое по масштабам с ледниковым.

Проект ставит своей целью реконструкцию истории оледенения Русского Алтая и связанных с ним экзо- и эндодинамических процессов в последние 150 тысяч лет. Комплексное исследование ледниковой истории Алтая включает изучение как собственно гляциальных образований, так и сопутствующих явлений – лимно- и флювиогляциальных и сейсмических. Поэтому для достижения поставленной цели будут решены следующие задачи:

- установление возраста и границ максимальной и второстепенных фаз горного оледенения в позднем плейстоцене, динамики ледников в голоцене;

- определение эпох активизации прорыва крупных ледниково-подпрудных и обвально-подпрудных озер в плейстоцене – голоцене, дальности распространения паводковых волн в предгорные районы.

- выявление следов древних сейсмических катастроф в рельефе, в плейстоцен-голоценовых отложениях, оценка параметров и возраста палеосейсмических событий, анализ пространственно-временного распределения древней и исторической сейсмичности;

- установление парагенетических связей между ледниковыми фазами, формированием и спуском подпрудных водоемов и палеосейсмическими событиями.

Новизна проекта состоит в привлечении для решения давно дискутируемых вопросов четвертичной истории Алтая массовых геохронологических данных, получаемых на основе самых современных методов, ранее лишь ограниченно или совсем не применявшихся в регионе. На фоне классических подходов (литолого-стратиграфического, геоморфологического, палеосейсмологического) будут применяться: оптически стимулированная и инфракрасная люминесценция - для датирования осадочных толщ (озерных и паводковых отложений), накопление космогенных изотопов – для датирования времени обнажения скальных поверхностей (дропстоуны, моренные и обвальные глыбы, стенки отрыва обвалов, скальные цирки мегапаводковой эрозии), люминесцентное датирование времени захоронения скальных поверхностей (паводковых глыб). Для датирования возрастов палеоземлетрясений будут также использованы возможности 14С, AMS 14C и дендрохронологического методов. Будут применяться также геофизические методы (георадарное зондирование, сейсмо- и электроразведка), построение детальных цифровых моделей рельефа с помощью съемки с беспилотных летательных аппаратов.

Актуальность поставленных задач определяется как фундаментальными научными, так и прикладными аспектами.

Отсутствие обоснованной на современном уровне шкалы ледниковых и водно-ледниковых событий Алтая, наряду с другими горными системами юга России, указывает на отставание степени их изученности от других горных систем Северного полушария - европейских (Альпы, Пиренеи), азиатских (Тибет, Гималаи, Каракорум), североамериканских (Скалистые горы, Каскадные горы, Большой Бассейн). Уточнение датировки алтайских мегапаводков, имеющих мировую известность, представляет большой интерес для международного научного сообщества. Прикладное значение определяется ростом потребности в изучении пространственно-временных закономерностей проявления природных катастроф, районирования по уровню опасности катастрофических явлений в связи с освоением горных и предгорных территорий. По сравнению с традиционным подходом оперативного реагирования на бедствие, прогноз и превентивные меры в 15 раз сокращают потери. Для прогноза современных природных катастроф первостепенное значение приобретает выявления масштабов, возраста и числа палеокатастрофических событий.

Ожидаемые результаты

В результате работ по Проекту будут получены следующие основные научные результаты:

(1) Установлены и датированы основные фазы наступания горных ледников Алтая в позднем плейстоцене и голоцене, выявлена максимальная фаза оледенения и время ее наступления.

(2) Датированы наиболее мощные мегапаводки Алтая.

(3) Создана схема региональной корреляции плейстоцен-голоценовых отложений-маркеров палеокатастроф юга Западной Сибири;

(4) Разработаны палеогеографические схемы распространения гляциальных суперпаводков с гор Алтая на юг Западно-Сибирской равнины.

(4) Собран каталог сильных палеоземлетрясений Горного Алтая и карта расположения древних эпицентральных зон.

(6) Составлена карта пространственно-временных взаимосвязей эндогенных и экзогенных палеокатастроф юга Западной Сибири с локализацией участков повышенной встречаемости геологических свидетельств палеокатастроф.

Выполнение проекта позволит поставить Алтай в один ряд с мировыми лидерами по уровню изученности гидрокатастроф, такими как скэбленд Колумбийского плато (прорывы озера Миссула) и Большой Бассейн (прорыв озера Боневиль). По уровню изученности ледниковой истории Алтай догонит аналогичные евразийские горные регионы, такие как Альпы и Пиренеи.

Применение комплекса новейших методических разработок позволит выполнить более надёжные определения абсолютного возраста отложений катастрофических и палеосейсмических событий, морен, флювиальных террас и покровных лессовидных пород. Полученный массив абсолютных датировок возрастов решит ключевую проблему Алтайских гляциальных суперпаводков, активно дискутируемую в мировой научной литературе, - возраст суперпаводков и их количество. В итоге, реализация настоящего проекта позволит верифицировать полученные ранее абсолютные датировки, и созданные на их основе реконструкции, а также, создаст предпосылки для уточнения существующей хроностратиграфической схемы позднего плейстоцена - раннего голоцена Горного Алтая. Реализация проекта станет основой для активизации исследований по геохронологии, разработки протоколов датирования отечественными лабораториями. Освоение новых инновационных подходов в люминесцентном датировании, таких как определение возраста обнажения скальных поверхностей и погребения крупных обломков, станет возможно ввиду активного запланированного участия коллектива проекта в международных коллаборациях с ведущими мировыми центрами.

Полученные результаты позволят обосновать надежную стратиграфическую и геохронологическую корреляцию четвертичных отложений-маркеров катастрофических событий для Горного Алтая и Предалтайской равнины. Эта корреляция в дальнейшем может быть использована как своеобразный каркас “быстрых” геологических событий при составлении новой общей схемы корреляции четвертичных отложений юга Западной Сибири. Каталог и карта сильных древних землетрясений будет востребован как в целях сейсмического районирования территории, так и для изучения общей четвертичной геодинамики Центральной Азии.

По результатам Проекта могут быть сформулированы рекомендации государственными органами РФ, государственными и частными компаниям, существенно снижающие финансовые и социальные риски от природных экзогенных и эндогенных катастроф при хозяйственном освоении территории Алтайского края и Республики Алтай. Это особенно важно, т.к. в пределах изучаемой территории расположены крупные города (Барнаул, Бийск, Горно-Алтайск) и сельские поселения, планируется строительство магистрального газопровода в КНР и сети малых ГЭС, интенсивно возводятся объекты туристической инфраструктуры.