Лаборатория геоморфологии

Раздел: Тематика исследований

вернуться в раздел

2.8. Математическое моделирование рельефа и рельефообразующих процессов.

Математическое моделирование развития склонов. Разработаны кинематические модели, в которых дифференциальные уравнения, описывающие эволюцию склона во времени, включают в себя градиент слона, кривизну профиля склона, плановую кривизну поверхности (трехмерный случай), действие тектонических движений. С их помощью описано формирование некоторых морфологических особенностей склонов, возникающих в процессе взаимодействия тектонических поднятий и экзогенных процессов, в частности, образование предгорных ступеней, их длительное существование или быстрая деградация, уплощение вершин холмов, сочленение педиментов и ряд других.
Образование серии террасовых уровней (подгорной лестницы) в результате последовательности кратковременных тектонических поднятий и параллельного отступания склона
Начальный профиль склона соответствует моменту времени 0, базис эрозии расположен в т. 4 по оси расстояния. Последующие профили расположены по оси времени с шагом 1. В окрестностях моментов времени 10, 25 и 35 происходят кратковременные тектонические поднятия, после чего базис с некоторым запаздыванием возвращается к первоначальному уровню.
Сочленение выровненных поверхностей при параллельном отступании склонов 1 – исходный рельеф, 2, 3 – стадии процесса. Основной базис эрозии походит вдоль подножия склона, расчлененного поперечными ложбинами, днища которых служат местными базисами для форм
Кинематическое моделирование развития локальных морфоструктур со сложной конфигурацией литологически неоднородных частей в процессе их тектонической деформации. Проведено моделирование многочисленных вариантов одновременного действия тектонических деформаций и экзогенного разрушения возникающих морфоструктур, сложенных породами различной устойчивости к выветриванию. Показано, что в этом взаимодействии соотношение скоростей тектонического поднятия и экзогенного разрушения играет меньшую роль, чем в случае однородного субстрата. Морфологические различия форм рельефа, обусловленные различным соотношением указанных скоростей, хорошо выражены в случае однородного субстрата, но оказываются затушеванными литологическими особенностями неоднородного субстрата; последние отчетливо проявляются как при сравнимых скоростях поднятия и разрушения, так и при быстром (практически мгновенном) поднятии и последующем разрушении. С помощью кинематического моделирования показано, что при взаимодействии тектонических деформаций и экзогенного разрушения морфоструктур, сформированных на неоднородном субстрате, определяющую роль в морфологии конечных форм играют литологические особенности субстрата.
Получены модели развития во времени гребней, соответствующих дайкам различной конфигурации, поперечных ложбин с различной конфигурацией устья, зависящей от тектонических условий, образования пьедестальных форм при сводовом воздымании и другие. Эти модели демонстрируют существование важных различий в морфологии образующихся литогенных форм при различной кинематике тектонических деформаций и различных соотношениях скоростей деформаций и экзогенного разрушения склонов. Они помогают реконструировать ход развития морфоструктур, в том числе, особенности тектонических деформаций, служащих первопричиной их формирования.
Примеры кинематических моделей взаимодействия тектонического поднятия
и разрушения склонов с неоднородным субстратом.
А. Образование гребня на поднимающемся склоне над более прочным, вертикально залегающим слоем. Границы последнего показаны красными линиями.
Б. Различия в морфологии поперечной ложбины, развивающейся вдоль поперечной ослабленной зоны при непрерывном тектоническом поднятии блока (I) и после прекрашения поднятия (II).
В. 1 – поднимающийся блок с полусферической верхней поверхностью при отсутствии экзогенного отступания склонов. Соответствует моменту времени t=15. Жирные горизонтальные линии показывают положение прочного слоя; 2-7 – стадии одновременного поднятия и разрушения блока, соответствующие моментам модельного времени t=10, 15, 20, 25, 30 и 35. После момента t=30 поднятие прекращается.

Основные публикации:
1. Бронгулеев В.Вад. Кинематическое моделирование развития литогенных форм рельефа. Геоморфология. 2014. № 2. С. 3–13.
2. Бронгулеев В.Вад. Взаимодействие эндогенных и экзогенных процессов при росте локальных морфоструктур // Геоморфология. 2013. №1. С.3-11.
3. Бронгулеев В.Вад. Трехмерная кинематическая модель эволюции склонов // Геоморфология, 2011, №1. С.3-12.
4. Бронгулеев В.Вад. Некоторые особенности развития ступенчатых склонов: результаты кинематического моделирования // Геоморфология, 2009, №2, С.3-11.
5. Бронгулеев В.В. Двумерная кинематическая модель образования подгорной лестницы // Доклады РАН, 2008. Т.422, №7, стр. 1097-1100.