Тувинские местонахождения
О верхнеенисейских полях гигантских знаков ряби сообщали еще в начале 1980-х годов М.Г. Гросвальд, Н.В. Лукина и Ю.П. Селиверстов. Позднее Б.А. Борисов и Е.А. Минина подробно описали все поля ребристого рельефа и диагностировали его как «рельеф ребристой морены», или «рельеф стиральной доски». Последнее может напоминать обсуждаемые образования, но лишь в том случае, если гофры стиральной доски закономерно асимметричны.
В 1987 году М.Г. Гросвальд впервые кратко описал грядовый рельеф на берегах верхнего Енисея как гигантскую рябь и представил его фотографию на 30-метровой террасе р. Ка-Хем выше Кызыла. М.Г. Гросвальд связал образование гигантских знаков ряби в долине Ка-Хема – Улуг-Хема с катастрофическими прорывами Дархатского ледниково-подпрудного озера. Позднее гигантские знаки ряби течения здесь описала Н.В. Лукина.
В 2002 г. долины Верхнего Енисея посетили участники полевой конференции комиссии INQUAGLOCOPH, в которой, в частности, принимали участие знатоки североамериканского скэбленда В.Р. Бейкер и Г. Комацу, а также палеогеографы, седиментологи и гидрологи из Австралии, Южной и Северной Америки, Великобритании и Европы. Этой конференцией, в которой участвовал и автор, руководил А.Ф. Ямских. Группа посетила все доступные поля гигантских знаков ряби по Ка-Хему – Улуг-Хему. В целом, тувинская рябь принципиально не отличается от таковой на Алтае и в Северной Америке и представляет собой следующее.
Дилювиальные дюны и разделяющие их ложбины имеют изогнутую и извилистую в плане форму. Профили паводковых дюн асимметричны, выпуклые дистальные склоны ориентированы вверх по долинам и имеют падение около 20°, проксимальные склоны падают под углами 3–5°. Длина гряд по простиранию изменяется от сотен метров до нескольких километров при ширине волны от 5 до 150 м. Высота волны у паводковых дюн в долине Улуг-Хема – до 10 м, обычно – около 5 м. Межгрядовые западины, как и на алтайской ряби, часто разделены перемычками, причем, как отмечает М.Г. Гросвальд грядовый рельеф местами нередко переходит в сетчато-ячеистый типа рыбьей чешуи, или в волнисто-грядовый. У денудационных останцов гряды круто изгибаются, как бы обтекая препятствия. На поверхности гряд в привершинной части обычны крупные, более 2 м в диаметре, глыбы долеритов и базальтов.
Гигантская рябь Верхнего Енисея почти везде подрезается рекой, что позволяет изучать ее строение. Она состоит из косослоистых хорошо окатанных мелковалунных галечников с дресвяно-щебнистым и крупнопесчаным заполнителем. Слоистость согласна дистальному склону. Порода рыхлая и сухая.
Как уже отмечалось, тувинские поля гигантской ряби течения уже много лет наблюдаются и анализируются с точки зрения палеогидрологической информативности. Однако, как ни странно, такого большого внимания, как на Алтае и в Америке, тувинская рябь к сожалению пока не привлекла.
Тем не менее, есть основания говорить о том, что гигантские знаки ряби распространены гораздо шире, чем это показано на пионерной схеме М.Г. Гросвальда. В частности, А.В. Мацера упоминает о широком распространении в Тоджинской котловине «сетчато-ячеистых озов», образование которых он связывает с распадом оледенения в котловине и циркуляцией талых вод среди массивов «мертвого льда». Вероятно, речь может идти о гигантских знаках ряби течения во впадине, что признал и сам автор в устном общении.
Главные общие диагностические признаки гигантских знаков ряби течения
1) Высота волны от 2 до 20 м при длине волны от 5–10 м до 300 м;
2) Знаки ряби вытянуты вкрест дилювиальным потокам. Они четко и закономерно асимметричны. Проксимальные склоны, ориентированные навстречу потоку, более пологие и имеют слабовыпуклые профили; дистальные склоны более крутые и имеют слабовогнутые профили в пригребневых частях;
3) К гребням и верхним частям склонов часто приурочены скопления крупных слабоокатанных валунов и глыб;
4) Гигантские знаки ряби состоят из галечниково-мелковалунных отложений с незначительным присутствием грубо- и крупнозернистых песков. Обломочные материал обладает диагонально-косой слоистостью, согласной падению дистального склона. Независимо от возраста гряд порода сухая и рыхлая, обломки не цементированы суглинистым и супесчаным материалом.
5) Поля гигантской ряби течения приурочены к путям стоков из котловинных ледниково-подпрудных озер и круговоротным зонам в расширениях каналов стока.
К сожалению, до сих пор не удалось выявить диагностических признаков литологии вещества гигантской ряби, отличавших бы их от других генетических типов рыхлых отложений в разрезах. Наличие косослоистых серий в некоторых толщах явно флювиального генезиса, которые В.В. Бутвиловский диагностирует как погребенную рябь, в природе выглядят не так замечательно, как это рисуется автором. Мне много лет приходилось работать на этом и других подобных разрезах. Кроме факта косого падения флювиальных валунных галечников ничто не говорит о том, что перед исследователем – погребенные гигантские знаки ряби. Это можно не более чем предполагать. А крутое падение слоистости русловых аллювиальных фаций – очень частое явление. По-видимому, проблема диагностики дилювиальных отложений в погребенном состоянии, то есть – без геоморфологического контроля, может быть решена не только и не столько на уровне текстурных особенностей дилювия, сколько на уровне микроскопического изучения литологии отложений гигантских знаков ряби, т.е. минералогии тонкой фракции, формы зерен, анализа акцессорий и т.д. и сравнения корректных обобщений этого материала с различными фациями современного горного аллювия на одноименных створах.
Такую работу пытался провести С.В. Парначев, но исследования привели его к неожиданному выводу – вещество дилювия ничем не отличается от вещества аллювия. С.П. Парначев был вынужден ввести новое понятие «дилювиальный аллювий». Это, конечно, невозможное сочетание, так как физические характеристики сред, в которых формируются аллювий и дилювий принципиально различны.
Поэтому на сегодняшний день можно констатировать, что главными диагностическими признаками гигантских знаков ряби течения являются их большие размеры, особенности морфологии и текстуры, и грубый состав слагающего их обломочного материала.
Механизм формирования гигантских знаков ряби течения принципиально подобен процессу образования мелкой песчаной ряби, который сейчас довольно подробно изучен. В нашей стране для мелкой песчаной ряби этот вопрос решался в искусственных желобах и на экспериментальных участках с песчаным ложем. В общем, было установлено, что высота и длина волны ряби увеличивается с увеличением глубины и скорости воды. Эта зависимость сложна, хотя в отдельных интервалах парных параметров гряд и потока может быть линейной: В = 4,2D, где В-длина волны, а D – глубина потока. Близкие взаимоотношения приводит и М.С. Ялин: В = 5D.
При некоторой критической глубине воды эта зависимость может меняться на обратную: чем глубже поток, тем ниже дюны, но, вероятно, больше длина волны.
Первая зависимость часто применяется для расчета гидравлических параметров русловых процессов в отечественной литературе, вторая – в западной.
Как отмечает Р.Б. Дайнхарт, правила Ялина вполне справедливы для малых гравийных форм ложа, но, исходя из приведенных формул, уже при стометровой длине паводковой дюны глубина потока должна быть 20 м. При глубинах потока в сотни метров, какие имели американские, алтайские и тувинские дилювиальные потоки, следовало бы ожидать совсем другую морфометрию русловых форм скэбленда. Следовательно, приведенные зависимости мало пригодны для гигантской ряби, генерированной высокоэнергетическими течениями.
Таблица 1. Морфометрия русловой ряби течения и гидравлические характеристики потоков в 4-х пунктах исследований [6]
| Район | р. Сев. Татл, Вашингтон | р. Медина, Техас | Колумбийское плато | Алтай |
| Источник | Dinehart, 1992 | Baker and Kochel, 1988 | Baker, 1973; Baker&, Nummedal, 1978 | Baker, Benito Rudoy, 1993; Rudoy, Baker, 1993 |
| Дата | Декабрь, 1989 | Август, 1978 | Плейстоцен | Плейстоцен |
| Длина волны, м | 6–15 | 80 | 120 | 200 |
| Высота волны, м | 0.2 | 3 | 6 | 20 |
| Глубинапотока, м | 1,4 | 10 | 100 | 400–500 |
| Средняя скорость течения, м/с | 2.5 | 3.5 | 18 | 32.5 |
| Напряжение сдвига ложа, н/м2 | 100 | 300 | 1800 | до 20000 |
| Мощность, вт/м2 | 250 | 1000 | 32000 | до 1000000 |
| Расход, м3/с | 175 | 7000 | 10000000 | свыше 18000000 |
Чередование гранулометрически разнородных слоев и горизонтов в строении паводковых дюн можно объяснить комбинацией механизмов периодического оползания крупнообломочного материала, накапливающегося в пригребневой части дистального слоя, флуктуацией потока и короткопериодическими изменениями гранулометрии влекомых наносов. П.Э. Карлинг полагает, что поскольку падение слоистости в паводковых дюнах близко к состоянию покоя, то гряды в русле перемещались в основном не обваливанием и оползанием, а перекатыванием подвижных слоев через изгиб в вершине гребней и отложением их на дистальном склоне.
Для роста ряби в условиях соответствующего потока требуется очень небольшие интервалы времени. Р.Б. Дайнхарт на примере рек северо-запада США установил, что при высоте гребней речных дюн в пределах 0,2 – 0, 4 м их длина увеличивается до 30 м за 1 – 2 суток. Т.К. Густавсон, все же можно предположить, что и формирование рельефа гигантской ряби течения в дилювиальных потоках происходило очень быстро.
Сейчас же пока можно сделать предварительный вывод о том, что гигантские знаки ряби течения являются русловыми формами, которые не могут быть сопоставлены непосредственно из наблюдений ни в современных ущельях и небольших разветвленных реках, ни в больших зрелых речных долинах.