В.Л.Познанин

Доктор географических наук

(ПНИИИС Госстроя РФ)

Факторная классификация процессов рельефообразования в криолитозоне

Цель настоящей работы заключается в создании классификации рельефообразующих процессов, в которой определено место каждого процесса, есть возможность «безболезненного» дополнения классификации другими процессами, а главное – каждый из них имеет свой «генетический код» [8]. Таких факторов, как известно [8], всего семь: гравитационный, радиационный, эоловый, флювиальный, инфильтрационный, гляциальный, криогенный, что обусловлено историей формирования и развития нашей планеты [11].

Такая классификация необходима для того, чтобы упорядочить изложение процессов, поскольку до сих пор они характеризуются в публикациях в произвольной последовательности, что типично для подавляющего числа работ [4,14,15 и др.]. Такое положение можно объяснить двумя обстоятельствами. Во-первых, в криолитозоне развиты как криогенные, так и не криогенные физико-геологические процессы, последние из которых приобретают здесь специфические черты за счет особого (мерзлого) состояния горных пород, испытывающих циклы протаивания – промерзания – т.е. здесь на их проявление накладывается действие криогенного фактора. Во-вторых, даже группа криогенных процессов слабо систематизирована из-за их структурной сложности, о чем дают представление существующие классификации криогенных процессов [2,6,9]. Их слабая разработанность приводит к необходимости применения для типизации процессов более общих классификационных схем.

Однако прежде чем сделать это, для чистоты исследования зададимся произвольным набором процессов в виде ряда: трещинообразование, нивация, лавины, термоабразия, термоэрозия, суффозия, дефляция, наледи, солифлюкция, термоэрозия,  обрушение грунта, криогенное растрескивание, термокарст, пучение, экзарация. Эти процессы в разной мере развиты на равнинах криолитозоны, но, естестенно, не систематизированы. При тщательном анализе произвольного набора процессов рельефообразования обращают на себя внимание два обстоятельства: все перечисленные процессы различаются между собой по степени “эрозионности”, т.е. способности “разъедать” горные породы действием различных материальных сред, и второе – различием в свойствах самих материальных сред. Возьмем эти два обстоятельства за основу и проведем исследование рассмотренных процессов в координатах “эрозионность” – среда.

Очевидно, что шкала природных эродирующих сред достаточно легко поддается логическому построению по одному из основных свойств вещества - вязкости. Если ее взять в качестве основания классифицирования, то все природные среды можно расположить в виде следующего ряда: воздух - вода (поверхностная и подземная) – снег и лед – грунт.

Шкалу “эрозионности” можно получить, исходя не из вещественного состава, а из характера сплошности эродирующих сред [16], разделив их на две категории – сплошные и прерывистые. В вою очередь сплошные среды можно разделить на концентрированные и рассеянные, а прерывистые – на содержащие и не содержащие элементы эродирующих   сред. Тогда, в интервале от одного до другого предельного состояния (максимум - ноль), используя принцип 4-х и 2-х кратности организации геологической среды [16], можно выделить 4 типа “эрозионности” процессов: 1) собственно эрозионные (индекс Э); 2) эрозионно-подобные (ЭП); 3) псевдоэрозионные (ПЭ); и 4) неэрозионные (Н). Именно таким образом представляется возможным типизировать все множество рассмотренных процессов и разместить их в выбранных координатах в виде следующей схемы (табл.1).

Таблица 1

Типизация рельефообразующих процессов в криолитозоне

Очевидно, что предложенная схема имеет ряд видимых недостатков. Во-первых, кажется странным, что эрозия и термоэрозия (равно как и абразия и термоабразия) попали в одну группу процессов, хотя исследователям этих процессов хорошо известно, что они протекают совместно, а их разделение возможно как по физическим, так и по геологическим соображениям [8]. Во-вторых, также странно, на первый взгляд, отнесение солифлюкции к эрозионно-подобным процессам, однако, исследование их механизма формирования как гидрогенного разъедания грунта близ фронта протаивания и механизма движения как “раздирания” оттаявшего слоя грунта [13], не оставляет никаких сомнений в их эрозионноподобности.

Также очевидно, что схема имеет и ряд существенных преимуществ, которые заключаются в ее простоте, наглядности и физической обеспеченности. Так хорошо известно [16], что ту или иную классификационную схему можно считать удовлетворительно отражающей реальные условия лишь в том случае, если предложенное признаковое пространство заполнено неравномерно, имеет сгущения, разряжения и пустоты, что характеризует ряд фундаментальных свойств геологической среды - изменчивость, неоднородность, дискретность [1]. Вместе с тем, это ни в коей мере не означает, что предложенная схема является законченной и не подлежит усовершенствованию.

Существенно улучшить схему эрозионных процессов можно в том случае, если обратиться к самым общим представлениям об экзогенных геологических процессах (ЭГП) суши, поскольку, как уже было отмечено, в криолитозоне имеет место практически весь комплекс процессов различной природы как криогенных, так и некриогенных (см.выше ряд процессов). Общие представления об ЭГП можно получить, обратившись к общим генетическим классификациям геологических процессов, в которых группа криогенных процессов не занимает доминирующего положения, а является лишь их частью – структурно-генетическим элементом общей системы ЭГП.

Известно, что попытки создания общих классификаций ЭГП неоднократно предпринимались многими исследователями уже более 100 лет, начиная с работы А.Пенка [19], которому принадлежит первая такая разработка. В своей классификации А.Пенк выделяет две основных категории ЭГП как процессов перемещения горных пород, протекающих либо за счет действия только силы тяжести, либо за счет движения различных природных сред – воздуха, воды, льда. Такой подход к классифицированию нам представляется верным, поскольку отражает действие почти всех основных факторов, которые собственно и приводят к возникновению и развитию всех экзогенных процессов. Аналогичный подход к классифицированию ЭГП мы находим в большинстве последующих работ. Так, Ф.П.Саваренский [17], Н.И.Николаев [10], И.В.Попов [15] и другие исследователи рассматривают проявления физико-геологических процессов как результат действия различных факторов на горные породы [3,5,7 и др.]. Однако все известные общие классификации ЭГП имеют те или иные изъяны: недостаточную полноту, отсутствие четких границ при определении объекта исследования, нарушение единого признака классифицирования на каждом иерархическом уровне и др. [16,18].

Наиболее логичной и четкой классификацией ЭГП, на наш взгляд, является разработка В.Ф.Перова [12]. Несмотря на сделанное им ограничение объекта исследования только процессами горных стран, В.Ф.Перов, исходя из определяющей роли воды в формировании современного рельефа, выделяет на высшем иерархическом уровне 2 типа процессов – безводные и гидрогенные, последний из которых разделен на 2 подтипа – водный и ледяной. Далее, на третьем иерархическом уровне, показаны 7 основных классов процессов: гравитационный, термический, эоловый для безводного типа и флювиальный, инфильтрационный, гляциальный и мерзлотный классы для водного и ледяного подтипов гидрогенных процессов, что полностью соответствует семи физическим факторам (см.выше). На четвертом уровне автор нарушает основное правило классифицирования [16], выделяя подклассы процессов по разным признакам – основаниям. Однако на пятом уровне для каждого из подклассов он приводит практически полный перечень видов процессов, которые характерны для суши в целом, что придает классификации полноту и завершенность. Вместе с тем, автору не удалось избежать постоянно дискутируемого недостатка [16] общих классификаций, который заключается в том, что при выделении классов не преодолено противоречие между веществом и полем: гравитация и радиация не могут находиться в одном логическом ряду  с вещественными средами – воздухом, водой, льдом.

Наши исследования показывают, что указанного противоречия между несопоставимыми материальными средами (полем и веществом) можно избежать, показав действие полей и природных сред на горные породы как факторы развития ЭГП, но не в виде линейного ряда, а в виде “ступенек” (табл.2).

Таблица 2

Физические факторы развития процессов

Очевидно, что этот вариант наиболее приемлем, поскольку позволяет оценить не только прямое воздействие отдельных факторов на горные породы, но и их совокупное действие. Так, процесс экзарации арктических берегов плывущими льдинами обусловлен действием не только гляциального фактора, но и флювиального (действие течения на льдину), и эолового (действие ветра на льдину) факторов, что следует при "ступенчатом" расположении основных факторов (см.табл.2).

Предложенную таблицу можно считать классификационной надстройкой схемы классифицирования процессов рельефообразования, поскольку она характеризует действие всех физических факторов развития ЭГП и объективно отражает генетические различия эродирующих сред в виде 7 групп или классов. Тогда в качестве основания факторной классификации рельефообразующих процессов можно взять 4 типа эрозионности процессов (см.табл.1).

Логическому объединению обеих схем способствовало обобщение полевых материалов по изучению активности процессов разрушения бортов оврагов, речных и озерных берегов [8, ]. Исследования береговых процессов показали, что отступание бровок термоэрозионных оврагов, речных излучин и озерных берегов, сложенных различными категориями грунтов (песчаными и суглинистыми), протекает сходным образом, но с различной активностью отдельных процессов в течение года. При этом общее число проанализированных процессов, которые охватывают все генетические группы, составило 16 для несвязных грунтов и 13 для связных, причем активность разрушения первой категории берегов оказалась значительно выше, что совпадает с данными среднемноголетней скорости разрушения соответствующих берегов на режимных площадках [13].

Обобщение полевых и аналитических материалов определило характер работы над итоговой структурой классификационной схемы. Известно, что одним из требований к классификациям является простота и наглядность [16], а также удобство пользования с целью упрощения или усложнения ее содержания. Отработка графических вариантов итоговой схемы привела к необходимости вертикального размещения классификационной надстройки (см.табл.2, а также [8], с.68) и горизонтального размещения шкалы эрозионности (см.табл.1), чем достигались указанные требования. В итоге общую схему классификации рельефообразующих процессов в криолитозоне можно представить в виде таблицы 3.

Предлагаемая классификация построена по принципу усложнения содержания в направлении слева – направо и сверху – вниз. Она содержит 7 генетических групп, каждая из которых разделена на 4 подгрупы по степени эрозионности. Полученное признаковое

Таблица 3

Факторная классификация рельефообразующих процессов криолитозоны

Значения факторов: М – гравитационный, Р – радиационный; Э – эоловый; Ф – флювиальный;

И – инфильтрационный; Г – гляциальный; К – криогенный; Л – литогенный.