Одной из морфологических характеристик рельефа является асимметрия склонов речных долин и водосборных бассейнов, наиболее ярко проявляющаяся в разной их крутизне. Различия в крутизне предопределяют отличия склоновых и флювиальных процессов, климата, почвенно-растительного покрова на склонах противоположных экспозиций и в конечном итоге влияют на устойчивость природной системы в целом. Причины возникновения асимметрии разнообразны: сила вращения Земли, климат, геологическое строение, топографический наклон поверхности, гидрология потока и др. Каждому типу асимметрии в рельефе соответствует определенная группа признаков. Асимметрия речных долин, обусловленная климатическими процессами, фиксирует неравномерность распределения суточного, сезонного, годового тепла и влаги на склонах разной экспозиции. Такая неравномерность более характерна для склонов эрозионных форм низких порядков. Подобные локально развивающиеся процессы охватывают обширные территории и становятся региональным фактором рельефообразования. Признаком асимметрии климатического типа является крутой склон определенной экспозиции.
При изучении асимметричных долин в Восточной Сибири Е.А. Пресняков [12] выделил две зоны, различающиеся направленностью развития асимметрии. В северной зоне теневой склон северной экспозиции более крутой, так как летом он не оттаивает, не размывается и не разрушается. Противоположный склон южной экспозиции более пологий, на нем происходят интенсивные солифлюкционные процессы, летом эти склоны оттаивают и значительные массы оползающих пород отжимают русло под основание крутого склона. В южной зоне теневой склон северной экспозиции пологий, так как в результате медленного оттаивания на нем идут более активные склоновые процессы, и оползающие породы отжимают русло под крутой склон южной экспозиции, который быстро просыхает. В обоих случаях пологий склон большего увлажнения, на котором период осенних и весенних замерзаний и оттаиваний более длителен. Пологий склон образуется именно потому, что он быстрее разрушается и выполаживается. Северный и южный тип асимметрии характерен для широтно ориентированных долин. Для субмеридиональных долин в пределах этих типов А.М. Коротким и Г.П. Скрыльником [6] были выделены две модификации – континентальная и океаническая. Их существование обусловлено уже не радиацией, а изменением режима увлажнения склонов в течение года. Хорошо увлажненные склоны развиваются быстрее и становятся пологими. Во внутриконтинентальных районах склоны западной экспозиции должны быть круче склонов восточной экспозиции, в прибрежных районах наоборот. Но в настоящее время для многих территорий не выявлены закономерности пространственного размещения типов асимметрии.
Курильские острова представляют интерес в качестве объекта изучения, так как располагаются в переходной зоне между Евразийским континентом и Тихим океаном, что определяет своеобразие их природно-климатических условий. Флювиальная деятельность является здесь ведущим экзогенным рельефообразующим фактором, так как острова целиком расположены в гумидной зоне. Быстрый рост высоты территории во второй половине четвертичного периода за счет совместного действия тектонических и вулканических процессов и обильные осадки привели к формированию на больших площадях резко расчлененного горного рельефа и возникновению густой сети глубоко врезанных долин постоянных и временных водотоков [4]. Итогом частых перестроек гидросети явилась большая молодость флювиальных форм вулканических районов: большинство имеющихся здесь долин возникло в четвертичное время. Характерными чертами долин рек и ручьев являются V-образный и реже каньонообразный поперечный профиль, невыработанный ступенчатый продольный профиль, большая глубина и слабое развитие террас.
Климат Курильских островов океанический с прохладным летом, относительно теплой и пасмурной зимой, повышенной влажностью воздуха в течение всего года. Океаничность климата проявляется также в сравнительно малых годовых колебаниях температуры воздуха и более или менее равномерном распределении осадков по сезонам. Влияние материка почти не сказывается [10]. Регион в силу своего географического положения лежит на пути активных циклонов, зарождающихся у берегов Китая и следующих затем к Алеутским островам и Беринговому морю. Сезонная смена направлений ветра вызвана циклонической деятельностью, а не муссонами [2]. Наибольшая интенсивность процессов атмосферной циркуляции наблюдается зимой, когда дуют сильные, часто штормовые и даже ураганные ветры. Наоборот, в теплое время года, особенно в летние месяцы, ветры слабые. Зимой преобладают северо-западные ветры, массы воздуха, поступающие с ними, сухие и холодные, а с ветрами южных румбов – теплые и влажные [12]. Летом дуют влажные и умеренно теплые юго-западные, реже – западные ветры. В течение всего года атмосферные осадки являются в основном результатом действия циклонов. Влияние Охотского моря (наиболее холодного из дальневосточных морей) с одной стороны и Тихого океана – с другой, способствует различию метеорологических условий с охотоморской и тихоокеанской сторон побережья островов. Основным районом распространения четвертичных ледников был о-в Парамушир, признаки небольших горных ледников найдены также на о-вах Онекотан, Уруп [3]. Распространение следов мерзлотных процессов в геологических разрезах и на поверхности рельефа рыхлых четвертичных отложений Курильских островов позволяет говорить о неоднократном формировании многолетнемерзлых грунтов на этой территории [4].
Материалы и методы исследования
Цель исследования – выделение границ между типами и вариантами климатической асимметрии на островах Курильской гряды, что поможет определить зоны преобладающего влияния континента и океана. Также степень асимметрии позволяет выявить интенсивность склоновых процессов в прошлом и, возможно, дать прогноз их развития.
На о-вах Кунашир, Уруп, Симушир, Парамушир, Шумшу, Шикотан по топографическим картам масштаба 1:100000, 1:50000 были изучены все постоянные и временные водотоки I порядка, для них выделены водосборные бассейны, определены направления течения, экспозиции крутых склонов и коэффициенты асимметрии по всей длине. Далее было проанализировано пространственное распределение типов и вариантов климатической асимметрии. Коэффициент асимметрии рассчитан по формуле
А = 1 – (Lкр/Lпол),
где Lкр и Lпол – длины горизонтального проложения крутого и пологого склонов, предложенной Г.П. Бутаковым и др. [1]. Эта формула хорошо показывает изменение степени асимметрии.
Остров Шумшу – самый северный остров Большой Курильской гряды. Он небольшой (площадь около 388 км2) и довольно плоский (его наибольшая высота не превышает 190 м), имеет денудационно-тектонический рельеф.
Остров Парамушир (Северные Курилы) – один из наиболее крупных и высоких островов Большой Курильской гряды. В настоящее время для острова в целом характерен горный рельеф денудационно-тектонического и вулканического происхождения. Здесь имеются хорошо выраженные в рельефе скульптурные и аккумулятивные формы второй фазы верхнеплейстоценового оледенения. Но в отличие от Камчатки оледенение здесь не имело значительных размеров, что объясняется спецификой орографических и климатических условий этого региона [4].
Для острова Симушир (Средние Курилы) характерен вулканический и денудационно-вулканический рельеф. В разной степени разрушенные четвертичные вулканогенные образования составляют более 82 % всей территории островной суши. Это наиболее высокий процент из наблюдаемых на Курильских островах [4].
На острове Уруп также преобладает низкогорный вулканический и денудационно-вулканический рельеф, который занимает более половины всей территории островной суши. Денудационно-тектонический рельеф характерен для участков развития морских террас, очень слабо распространены аккумулятивные равнины аллювиального и морского происхождения.
Остров Кунашир – самый южный остров Большой Курильской гряды. В северной части острова доминирует низкогорный и холмистый денудационно-тектонический рельеф на неогеновых породах. В южной части основная площадь занята вулканическими массивами Менделеева и Головнина. Остров Кунашир отличается относительно большим распространением аккумулятивных равнин морского, озерно-лагунного и аллювиального происхождения.
Остров Шикотан – наибольший из островов Малой Курильской гряды. Острова этой гряды отличаются выровненным рельефом, затуханием или полным прекращением вулканической деятельности в плейстоцене, ослаблением процессов наземной эрозии, отсутствием «лестницы» поднятых морских террас и в то же время интенсивным абразионным разрушением берегов [7].
Результаты исследования и их обсуждение
Асимметричность рельефа крупных островов, выражающаяся в смещении главных водоразделов островов в сторону Охотского моря почти повсеместно, обусловила асимметричное строение речной сети [6]. На более пологом тихоокеанском макросклоне расположены водотоки с достаточно выработанным продольным профилем, а их количество больше, чем на охотоморском макросклоне. На островах развита довольно густая сеть мелких речек и ручьев. Самые крупные реки – водотоки III–IV порядка. Для всех исследованных островов в целом преобладает поперечное направление течения водотоков низких порядков, то есть при общем северо-восточном простирании островов большое количество рек течет в северо-западном и северном направлении на охотоморских макросклонах, юго-восточном и южном на тихоокеанских макросклонах [8]. Для всех островов характерно то, что большинство водосборных бассейнов низкопорядковых водотоков имеет асимметричный характер (от 92 % на о-ве Кунашир до 100 % на о-ве Шикотан).
Асимметрия выражена не резко. Среднее значение коэффициента асимметрии колеблется от 0,36 на о-ве Шумшу до 0,44 на о-ве Уруп и в среднем составляет 0,38 [9]. Можно отметить, что в целом на охотоморских макросклонах островов среднее значение коэффициента асимметрии меньше, чем на тихоокеанских. Связь асимметрии малых долин с экспозицией крутых склонов позволяет говорить об участии в ее формировании климатических процессов.
Фактический материал показывает, что на крупных исследованных островах преобладают крутые склоны южной, юго-западной и юго-восточной экспозиции. Это южный тип асимметрии (рисунок). Экспозиционная приуроченность крутого склона для изученных островов несколько отличается. На о-вах Кунашир и Парамушир наблюдается сходная картина. Здесь развит континентальный вариант асимметрии на охотоморском макросклоне и океанический вариант на тихоокеанском макросклоне, с границей, проходящей по главному водоразделу островов. Причем на охотоморском макросклоне возрастает количество крутых склонов «холодных» румбов, особенно в центральной части. Возможно, на всем Охотоморском склоне ранее был развит северный тип асимметрии, а с потеплением климата в голоцене и разрушением многолетнемерзлых грунтов стал меняться на южный [8]. На о-вах Уруп и Симушир можно выделить только континентальный вариант южного типа асимметрии, океанический вариант не определяется и нет различий между макросклонами, в отличие от остальных островов, что может быть связано с особенностями речной сети островов – почти половина водотоков тихоокеанского макросклона о-ва Уруп и более четверти водотоков тихоокеанского макросклона о-ва Симушир имеют юго-восточное направление течения, что определяет и большое число крутых юго-западных склонов [9].
На небольших о-вах Шумшу и Шикотан ситуация несколько отличается. На самом северном острове Курильской гряды – Шумшу – развит только континентальный вариант асимметрии. На тихоокеанском макросклоне – его северный тип, на охотоморском – южный, с границей, проходящей по главному водоразделу. На о-ве Шикотан, в отличие от островов Большой Курильской гряды, развит северный тип асимметрии, его континентальный вариант. То есть для невысоких островов Шумшу и Шикотан характерно развитие континентального варианта асимметрии, что, возможно, объясняется особенностями рельефа и близостью к большим массивам суши (п-ву Камчатка и о-ву Хоккайдо).
Пространственное распределение типов и вариантов климатической асимметрии на Курильских островах: 1 – океанический вариант южного типа асимметрии; 2 – континентальный вариант южного типа асимметрии; 3 – континентальный вариант северного типа асимметрии; 4 – главный водораздел островов
Асимметрия водосборных бассейнов низкопорядковых водотоков, скорее всего, является реликтовой, то есть стала формироваться вскоре после образования водосборных бассейнов, отражая различия в активности процессов на склонах разной экспозиции. Развитие на сравнительно небольшой территории континентальных и океанических вариантов северного и южного типов асимметрии объясняется тем, что Курильские острова расположены в сфере переплетения континентального и океанического влияний. Геоморфологический эффект современных склоноформирующих процессов усложнен особенностями преобразования склонов на более ранних этапах развития рельефа.
Рецензенты:
Разжигаева Н.Г., д.г.н., зав. лабораторией палеогеографии, ФГБУН «Тихоокеанский институт географии Дальневосточного отделения Российской академии наук», г. Владивосток;
Пушкарь В.С., д.г.н., зав. лабораторией палеоэкологии кайнозоя, ФГБУН «Дальневосточный геологический институт Дальневосточного отделения Российской академии наук», г. Владивосток.
Работа поступила в редакцию 28.07.2014.