Реклама

Головна » Статті » Наукові статті » Статті українських науковців [ Додати статтю ]

Пазинич В. Походження Поліських озер та параболічних дюн
Пазинич В.Г.
gfpbybx@gmail.com

Проверка соответствия некоторых ландшафтно-геоморфологических доктрин законам элементарной физики
Часть 3. Происхождение Полесских озер и параболических дюн
Пазинич В. Походження Поліських озер та параболічних дюн. Поліські озера та параболічні дюни здавен привертали увагу природознавців Польщі, Білорусі та України. В цій роботі запропонована нова фізична модель утворення озерних улоговин. Вона базується на дії вихрових потоків води, які вимивали отвори у товщі льоду прильодовикових озер, розмивали та виносили з-під льоду гірські породи. Модель враховує усі співвідношення озерних котловин з осадовою товщею та параболічними дюнами, які, як виявилося, є аналогами озів, сформованих переважно на піщаному субстраті. В розвитку цих форм рельєфу також враховані часові інтервали їх формування та відношення з іншими формами та поверхнями.

Pazynych V. Origin of Polesie lakes and parabolic dunes. Polesie lakes (fig. 1) and parabolic dunes have attracted the attention of scientists from Poland, Belarus and Ukraine for a long time. For the first time in this paper a new physical conception of the lake basins generation is presented. This mechanism is based on the action of the vortex flow of water running through the ice and proglacial lakes which are washed out from under the ice rocks. Its principle is the action of the vortex water-flow running through the ice of proglacial lakes. The rocks had been removed away from under the ice.
The parabolic dunes have two vertical parts. The lower part is composed by sand, gravel, pebbles and boulders. The ratio between the components varies from pure sand up to pebble and gravel. Last type of the ridge treated eskers. In other cases the origin of the lower part is considering as fluvial. According to the most researchers, the upper dune part is eolian.
Currently, in the absence of any other concept, the origin of lake basins is karst process. Although the topographic and geologic conditions categorically do not match for karst activity. Polesie is a flat marshy plain where groundwater is practically are standing. The chalk formation is karst rock conditionally only.
    The article draws attention to the following features of the geological structure and relations between the dunes and lakes:
1. Lake shores are composed of flint pebbles, which originally was in the thick chalk separated from the surface of the Quaternary sands (General cross-section …).
 
General cross-section for upper part of the sedimentary bed

2. Lake basin is cutting dunes (fig. 2-4)

3. There are parapets around the lakes. Parapet built up by sand with flint pebbles (fig. 5-11, 24)
4. The age oldest organic remains from the lake sediments (from preallered) is 10-12 thousand years.
5. The age of the dunes is 12-17 thousand years.
    Basic topographic feature of the southern Baltic region, to which belongs Polesie, is localization along the orographic barrier that collecting melt water on north from the mountain range Harz-Sudetenland-Beskid-Wolin-Ovruch-Mozyr (fig. 17). Therefore the territory between the Baltic Sea and this mountain range was favourable for the formation of lakes.
   At the beginning of ice ages the melt-water from north and runoff of the southern rivers formed the lake. In Wurm lake stretches from the Beskid to Mozyr (600 km). Its width was 150-200 km. In permafrost regime the lakes for a long time became freezing. Due to the flow of water from the south and ice-flows from the north there were icings and ice dams, which have been divided the lake into separate segments.
   At the end of the ice age a lot of water had appear to the surface of lake ice. Initially, the water was running along the cracks. Flows in separate cracks were transformed into common drainage system. The thickness of ice was up to 70 meters. The water pressure on the bottom was up to 7 atm. Under the high energy the water the devastation of the rocks had taken place. The debris were transporting along the cracks. In segments with low flow rate the debris settled. In this way eskers were formed.
    The next step was the formation of lake basins. Polesie was filled with melt water in whole. The water level was 210 m a.s.l. Under the water pressure the lake ice was separated from the bottom solid rock (Archimedes principle). The passage was formed between the ice and solid foundation for the continuous flow from the Pripyat Polesie to the North Sea. The holes in the ice were made by running water. The water was running down through the holes as the whirlpools (fig. 26).
    Parameters of the current topography and the ice thickness permit to estimate the flow mechanical power for any channel diameter. For example, if one compare when the ice thickness is 10 m, the energy flow in the channel area of several square meters will be equivalent to the power of a single turbine Kyiv HPP (23 MW, with the water pressure head of 9.3 m). When the ice thickness is 90 m and channel cross-sectional area is more than ten square meters, the flow rate equal to the power turbine Krasnoyarsk HPP - 508 MW (at 93 m water pressure head).
   Taking into account the full depth of the two lakes (60 m) and the maximum whirlpool diameter (up to 2 km), we can calculate the critical inclination angle of the lake bottom. It's almost 4 degrees. After that, we determine the minimal linear velocity of whirlpool. It is 26 m/sec. For an average lake depth of 10 m the required linear speed was less than mentioned above.
   I hope that the new physical concept of the lakes origination could be used in other postglacial areas.

   Состояние проблемы. Полесские озера издавна привлекают внимание ученых Украины, Польши, Белоруссии и других стран (рис.1). Особый интерес всегда вызывала проблема их происхождения. Большинство из них  остановились на версии карстового происхождения, предложенную П.А. Тутковским, еще в 1911 году [1]. Были и другие варианты, например, тектонический. Сторонником карстовой версии был также известный ученый К.И. Геренчук [2]. Придерживаются ее и современнее исследователи, например Л.В. Ильин [3].

Карта распространения озер в верховьях Припяти (Топографические карты Польских изданий взяты с сайта http://igrek.amzp.pl/)
Fig.1. Distribution of lakes in the Upper Pripyat
   Предпочтение карстовой версии происхождения полесских  озер было отдано, скорее всего, от безысходности. Нет сомнения, что К.И. Геренчуку, написавшему множество работ по Карпатам и Предкарпатью, прекрасно были известны законы карстообразования. И он прекрасно понимал, что на Полесье есть только один компонент, который к карстующимся можно отнести только условно – меловая толща. В то время, как ни топография региона, ни геологические и гидрогеологические условия не отвечают условиям для возникновения кастовых явлений. Понимали это и другие исследователи, поэтому в их работах часто встречаются высказывания «как считает …» или «сегодня большинство исследователей придерживаются той точки зрения, что …» и т.д. Естественно, что такой подход считать полностью научным нельзя, он приносит мало пользы в изучении этого и других, не менее интересных, природных феноменов, а часто и откладывает их решение на десятки лет. Но в этом случае, как это принято в научных исследованиях, любая версия происхождений озер должна была существовать, до тех пор, пока не будет разработана новая более обоснованная модель. И не исключено, а скорее всего так оно и будет, что и ее со временем постигнет участь предыдущей. В этом нет никакой трагедии, в этом кроется поступательное развитие наших знаний о природе. Жаль, что не все украинские естествоиспытатели об этом помнят.
   Если стать на позицию карстового происхождения полесских  озер, то тогда необходимо исходить из того, что первоначально на этой территории существовали все необходимые условия для развития карста, т.е. зона водного питания, зона карстования, зона транзита и разгрузки находились на различных гипсометрических уровнях. Сегодня, если смотреть на рельеф только с позиций давно и прочно вложенных в головы догм, что рельеф есть геометрическое выражение литоосновы, то тогда мы не увидим никаких признаков существования зон питания, которые должны находиться выше по отношению к карстующимся породам.
   Авторы работы [50] кроме этого аспекта обратили внимание на то, что толща мела бронируют сверху кроме четвертичных отложений достаточно мощная толща песков палеогена. Присутствие этих толщ в целом исключает возможность возникновения карстовых явлений. Обратили они внимание еще и на тот факт, что врез озерных котловин находится на 30-50 м ниже подошвы древнего аллювия Припяти. В данном случае они справедливо считают, что образование озерных котловин на связано с ерозионой деятельностью Припяти.
    Следует обратить внимание, что сегодня все карстовые воронки заполнены водой, т.е. уровень подземных вод находится близко к поверхности. Это указывает на их застойность. При глубине озер, которая в отдельных случаях достигает почти 60 м, следует исходить из того, что во времена возникновения озерных котловин базис эрозии  находился на этом же уровне. Учитывая, время начала заполнения котловин (немногим более 10 тыс. лет) строить объяснения исчезновения зоны питания и зоны разгрузки, базируясь на неотектонической активности, бессмысленно. Суммарная амплитуда вертикальных неотектонических поднятий с позднего кайнозоя и до наших дней (примерно 25 млн. лет) не превышает 250 м [Карта неотектонических движений, Национальный атлас Украины, 2006]. Локальная их дифференциация не превышает 50 м. Предполагая линейность изменения скорости движений, находим, что за голоцен подъем территории, в  максимуме, мог составить 1 м. И то в одном направлении – вверх. А для объяснения отсутствия необходимых условий карстования сегодня необходимо опускание с минимальной  амплитудой 60 м.
   Версия происхождения озер  в результате проявления только локальной тектоники, кроме этой причины, неприемлема еще и потому, что не объясняет  каким образом и куда были вынесены горные породы из озерных котловин.
    И тут необходимо вспомнить, что в геологической истории Земли теплые периоды чередовались с ледниковыми,  само название которых говорит о том, что на некоторое время рельеф становится производной от количества льда и форм его накопления. В условиях ледяного рельефа развиваются процессы и явления, время деятельности которых ограничено исчезновением льда. Например, в теле ледников явление карста проявляется в тех же формах, что и в типично карстовых породах [5]. Но, в отличие от типичного карста, где концентрация энергии воды имеет периодичный характер, во время таяния льда энергия воды в карстовых формах концентрируется постоянно и в практически неограниченном количестве. При толщине льда всего 10 м, энергия потока воды в канале площадью в несколько квадратных метров будет эквивалентной мощности одной турбины Киевской ГЭС (23 Мвт, при напоре воды 9,3м). При толщине льда в 90 м и площади сечения канала в десять квадратных метров мощность потока сравняется с мощностью турбины Красноярской ГЭС – 508 Мвт (при напоре воды 93 м). При необходимости, зная примерную толщину льда можно оценить и механическую мощность потока любого диаметра. Например, можем подсчитать, - какая будет мощность потока при диаметре отверстия 1 км и толщине льда 30 м? И затем сравнить с суммарной мощность 12 генераторов Красноярской ГЭС - 6000 МВт. Не исключено, что в этом случае сравнение будет сопровождаться словами «Этого не может быть!».
    Действие этих потоков не ограничивалось образованием карстовых форм в теле льда, фактически они исполняли роль рабочих каналов в турбинах ГЭС. А реализация энергии потоков концентрировалось внизу подо льдом на контакте с твердыми горными породами.  Наличие толщи льда ограничивало площадь действия энергетических ударов. Поэтому, в конечном итоге они должны были оставить по себе ощутимые результаты. Наблюдая их в современном рельефе и отталкиваясь только от знаний из классических учебников, исследователи не могли создать адекватные модели постгляциалных явлений.
  Дальше логично поставить вопрос, - а можем ли мы сегодня, базируясь на современном уровне знаний решить проблему происхождения полесских озер. Или, по крайней мере, попытаться это сделать. Как ни странно, но за  последние пятьдесят лет прирост наших знаний относительно полесских ландшафтов приумножился только двумя позициями. Это определение абсолютного возраста озерных отложений методом С14, который, естественно, не соответствует времени возникновения озерных котловин. И определение TL-методом временного интервала формирования «параболических дюн».
   В литературе  [5]  находим следующее сведения, относящиеся к возрасту торфа: оз. Болотнэ - 11250±90 лет; оз. Мошно - 10060±120 лет; оз. Червонэ - 10190±140 лет (Украина); оз. Олтуш - 9870 лет (Беларусь); оз. Бялэ Сосновське - 11235±140 лет; оз. Лукше - 11116±210 лет и 10900±100 лет (Польша). Напоминаем, что эти данные характеризуют только возраст органики, которая накопилась в озерах  через некоторое время после их возникновения.
   Данные палинологии [6] позволяют внести коррективы в определения возраста самих озер. В 50-х годах п. с. А.Т. Артюшенко изучила отложения Аллереда в четырех озерах Волынского Полесья. В публикации 1959 года, кроме своих данных она приводит результаты обследования пяти озер польскими исследователями, в сопоставлении с результатами западноевропейских коллег, которые в то время уже широко использовали радиоуглеродный метод абсолютного датирования. По нему, возраст слоев Аллереда находился в интервале 11-12 тыс. лет. При этом А.Т. Артюшенко указывает на присутствие в озерных осадках и более древних слоев, мощностью до 0,5 м. При линейной зависимости скорости осадконакопления, его начало следует отнести на период 12,5 тыс. л.н. Это время следует считать как начало функционирования  полноценных озерных систем.
   Получить же ответ на вопрос, когда же были сформированы озерные впадины, базируясь только на этих данных,  невозможно. Уверенно можно говорить, что они возникли в период до 12,5 тыс. л.н. Для этого необходимо учесть также датировки, относящиеся к возрасту параболических дюн и их соотношение с озерными котловинами. Работы Л.Ф. Дубис и других украинских и польских исследователей показали, что по результатам TL-метода, время образования параболических дюн в основном находится в интервале 17-11 тыс. л.н. [7, 8]. Если исходить из того, что материал из озерных котловин пошел и на строительство дюн, то время их формирования следует считать синхронным времени образования озерных котловин.
Особенности строения, распространения и взаимоотношения озер и дюн.  Поскольку время формирования дюн и озерных котловин было достаточно длительным, и очевидно многоступенчатым, то в их пространственном соотношении могут фиксироваться последовательность образования форм. С этих позиций, оказались очень интересными результаты анализа на некоторых участках  соотношения озер с параболическими дюнами. Интересно, что этот важный момент не упоминается в предыдущих  публикациях.
   На рис. 2 показан пример их соотношения в северной части озера Островского. Как видно  из структуры изображения, озеро разрывает на две части дюну. Сегодня одна ее часть находится на восточном, а вторая – на западном берегу озера. Следовательно, эта часть озерной котловины сформировалась уже после возникновения параболической дюны. Хотя и не исключает синхронность формирования обеих объектов и поглощения дюн озерными котловинами. Об одновременности возникновения дюн и озерных котловин также говорит их приуроченность к одному геоморфологическому уровню.
 



 












Рис. 2. Соотношения озерной котловины и параболической дюной в северной части оз. Островского.

Квадратом отмечено место разрыва дюны с ее фрагментами на западном и восточном берегах
Fig. 2. The relationships between the lake basin and the parabolic dune in the northern part of Ostrovsky-lake
The fragments of the sand-dune  on the western and eastern shores show in square

   То, что такое соотношение не случайность, подтверждается двумя следующими примерами. На рис.3 показано изображение восточной части озера Билого, расположенного западнее сел Бельская Воля и Рудка. Здесь во время формирования озерной котловины, в ее восточной части, была частично уничтожена не одна дюна, а целая система дюн (светлые прямолинейные полосы).

Завантажити повний варіант можна ось тут: http://depositfiles.com
Фото: Авторські
Джерело: Пазинич В.Г.
Категорія: Статті українських науковців | Додав: wiktor (11.02.2012) W
Переглядів: 4007 | Теги: Походження, озеро, дюна, Полісся, Льодовик | Рейтинг: 0.0/0
Матеріали по темі:
Всього коментарів: 0
avatar