Исследования / ГИС / Морфометрия

Геоинформационные технологии в палеогеографических исследованиях


Морфометрия Каспийского моря в позднем плейстоцене

Разработана методика применения ГИС технологий для реконструкций древних морских бассейнов (Лаврентьев, 2007).

Задача: определение количественных характеристик бассейнов древнего Каспия.

Используемые исходные данные: матрица SRTM, оцифрованные батиметрические карты, топографические карты.

Используемое программное обеспечение: Global Mapper.

Хвалынская трансгрессия являлась последней крупной осцилляцией Каспия в позднем плейстоцене, осадки этого бассейна большей частью выходят на дневную поверхность и перекрыты лишь новокаспийскими отложениями уровень которых достигал до -20м абс. Поэтому хорошо сохранились береговые формы рельефа Хвалынского моря. Для Хвалынской трансгрессии выделяется 9 террас: + 48-50, +35, +22, +16, +6, -5, ±0, -6, -12.

В ходе наших исследований была применена цифровая модель рельефа (ЦМР) SRTM 30 с 30 секундным разрешением.

Для вычисления параметров Ательского бассейна использована навигационная карта Каспийского моря масштаба 1:1 000 000, оцифрованная Керимовым Зияфатом. Расчет объемов вод Хвалынского бассейна производился с использованием морфометрических данных современного Каспийского моря [Болгов, Филимонова,2005].

Приводим морфометрические показатели основных экстремумов уровней Хвалынского бассейна, начиная с Ательской регрессии.

Ательский бассейн (at), предшествовал Раннехвалынской трансгрессии, его уровень составлял -140 -120 метров абс.

Ательский бассейн

Это был регрессивный бассейн, площадь которого в своей максимальной стадии -120 м. абс, составляла 131,5 тыс. кв. км, длина береговой линии около 2.2 тыс. кв. км. Что практически в три раза меньше современной площади Каспийского моря. Изрезанность береговой линии была небольшая всего 1.06, это говорит о том, что берег Ательского бассейна проходил по бывшему морскому дну Хазарского бассейна.


Раннехвалынский 6accейн (hv1) был самый большой по амплитуде изменений уровня и по площади акватории. Выделяют 2 основные стадии: максимальная (+50 м. абс.) и талгинская (+35 м. абс).

Во время максимальной стадии (+50 м. абс.) море занимало 952 тыс. кв. км (978,6 тыс. кв. км с учетом Волжского эстуария), т.е. почти в 2,5 раза больше современного Каспия, и в 6,5 раза больше предшествующего Ательского моря. Общая площадь затопления водами Хвалынского моря составляла 850 тыс. кв. км. Площадь акватории сопутствующего Арало-Саракамышского бассейна 222 тыс. кв. км. Коэффициент изрезанности береговой линии Раннехвалынского бассейна был высоким 2.20, и это не случайно, так как границы бассейна проходили у подножья Ергеней, Общего Сырта, у северных чинков Устюрта, по долинам рек сформировались ингрессионные заливы, в том числе Волжский и Уральский эстуарии. Море заливало Куринскую низменность вплоть до района Мингечаура, полуостров Бузачи, часть степного Мангышлака, всю Западно-Туркменскую низменность. Переполняя Прикаспийскую впадину, каспийские воды сливались через Манычскую депрессию в Новоэвксинский бассейн Черного моря (-50-100 абс).


Среднехвалынский 6acceйн(hv2) отделен от Раннехвалынского Эльтонской регрессией. Выделяют 3 основных уровня: буйнакская (+22 м абс), туркменская (+16 м абс),безымянная (+5 м абс).

В своей максимальной стадии (+22 м.абс. абс.) площадь Среднехвалынского бассейна составляла 838 тыс. кв. км. Длина береговой линии 10112 км. Меньший коэффициент извилистости береговой линии 1.54 по сравнению с Раннехвалынским бассейном объясняется тем, что уменьшился в размерах Волжский эстуарий, практически исчезли заливы, вдававшиеся в уступы возвышенностей Ергени и Общий Сырт. Прекратил свое существование Уральский эстуарий.

Маныч-Керченский пролив мог существовать во время пика Среднехвалынской трансгрессии при условии, что возможный порог стока составлял +20 м. абс., современный порог стока +27 м. абс. Одна из характерной особенностей Среднехвалынского моря, по сравнению с другими хвалынскими бассейнами, наибольшая площадь островов 3.2 тыс. кв. км. Наиболее крупные острова располагались на территории современной Прикаспийской низменности.

Позднехвалынский 6acceйн(hv3) является последней крупной осцилляцией Хвалынской трансгрессии.

Позднехвалынский 6acceйн

В своей максимальной стадии (махачкалинская 0, -2 м.абс.) Площадь бассейна составляла 699,7 тыс. кв. км. длина береговой линии 6844 км. коэффициент извилистости береговой линии 1.43.


Далее Позднехвалынский бассейн испытывает регрессию: кумская стадия (-5,-6 м. абс.), сарташская стадия (-12 м.абс).

Позднехвалынское море оставило после себя несколько стадиальный береговых линий. Поданным визуализации SRTM30 наиболее выражены акуммулятивно-абразионные береговые формы максимальной стадии позднехвалынской трансгрессии. Если сравнить морфометрические данные Хвалынского бассейна рассчитанные С.И. Варушенко в 1987 году, с данными полученные с использованием ЦМР SRTM30, то мы увидим следующие зависимости:
1. Данные площадей Хвалынской тансгрессии, полученные СИ. Варушенко являются меньшими, чем численные данные, рассчитанные с использованием SRTM 30. В свою очередь СИ. Варушенко при расчете морфометрических параметров основывался на палеореконструкциях O.K. Леонтьева. Если палеореконструкцию береговых линий Хвалынского бассейна O.K. Леонтьева сравнить с береговой линией полученной по данным SRTM30, то мы увидим что береговая линия Хвалынского бассейна по O.K. Леонтьеву является более генерализованной. Следовательно, за счет большей генерализации древней береговой линии, площадь Хвалынского бассейна по данным СИ. Варушенко будет меньшей.
2. При расчете объемов вод Хвалынского бассейна мы наблюдаем обратную картину. Численные данные объемов вод Хвалынского бассейна, рассчитанные по SRTM 30 пропорционально меньше аналогичных расчетов, выполненными С.И. Варушенко.

Подобная картина наблюдается при сравнении расчетов объема воды современного Каспийского моря, выполненными традиционными методами и при помощи ЦМР Caspy-30. Колонка объемов вод Каспийского моря на всех глубинах по данным ЦМР Caspy-30 является численно меньшей. По мнению авторов, расчет объемов вод бассейна при помощи ЦМР производился с более дробным шагом, чем аналогичные расчеты по традиционной методике. Следовательно, объем посчитанный при помощи ЦМР будет численно меньшим по сравнению с подсчетами, выполненными по традиционной методике.

В целом приведенные морфометрические данные Хвалынского бассейна могут послужить хорошей основой для расчета водного баланса Каспийского моря в позднем плейстоцене.

Литература

Болгов М.В, Филимонова М.К.Об источниках неопределенности при прогнозировании уровня Каспийского моря и оценке риска затопления прибрежных территорий//Водные ресурсы, 2005, том 32, 6, с. 664-669

Варушенко С.И., Варушенко А.Н., Клиге Р.К. Изменение режима Каспийского моря и бессточных водоемов в палеовремени. М.: Наука, 1987г.

Рычагов Г.И.Плейстоценовая история Каспийского моря.М.:Изд-во МГУ.1997. c.267

Маев Е.Г, Чепалыга А.Л.. Каспийское море // Динамика ландшафтных компонентов и внутренних морских бассейнов Северной Евразии за последние 130 000 лет. Выпуск 11. Общая палеогеография. Под ред. А.А.Величко.-М.: ГЕОС.2002.С. 182-191.

Публикации

Лаврентьев Н.В., Чепалыга А.Л.. Морфометрия Каспийского бассейна 16-10 тыс. лет назад// научная конференция молодых ученых и талантливых студентов«Водные ресурсы, экология и гидрологическая безопасность», с 76-80, Москва ИВП РАН 2007 год

Лаврентьев Н.В., Чепалыга А.Л. Опыт применения ГИС-технологий для реконструкций береговых линий Хвалынского бассейна (на примере Прикаспийской низменности)// Геоморфология №3, 2008.С. 66-73

Чепалыга А.Л. Эпоха Экстремального Затопления ( ЭЭЗ) как прототип «Всемирного Потопа»: Понто-Каспийские бассейны и северное измерение.// « Квартер-2005»- IV Всероссийское совещание по изучению четвертичного периода: материалы совещания ( Сыктывкар. 23-26 августа 2005 г.)/ Институт геологии Коми НЦ УрО РАН. Сыктывкар: Геопринт.2005, сс. 447-450.

Чепалыга А.Л, Лаврентьев Н.В.,. Пирогов А.Н. Колебания уровня Хвалынского бассейна Каспия и Манычской долины// В кн. «Фундаментальные проблемы квартера: итоги изучения и основные направления дальнейших исследований». V Всероссийское совещание по изучению четвертичного периода. М.: ГЕОС. С. 444-447 ISBN 978-5-89118-408-5