Geomorfologiâ i paleogeografiâGeomorfologiâ i paleogeografiâГеоморфология и палеогеография2949-17892949-1797The Russian Academy of Sciences66066410.31857/S294917892302007XECPNPGRegional geomorphologyРегиональная геоморфологияMORPHOLOGY OF THE RELIEF OF THE INTRAGLACIAL PALEOVOLCANO DERBY-TAIGA AND THE ADJACENT PART OF THE AZASS PLATEAU (TODZHA BASIN, NORTH-EASTERN TUVA)1МОРФОЛОГИЯ РЕЛЬЕФА ВНУТРИЛЕДНОГО ПАЛЕОВУЛКАНА ДЕРБИ-ТАЙГА И ПРИЛЕГАЮЩЕЙ ЧАСТИ АЗАССКОГО ПЛАТО (ТОДЖИНСКАЯ КОТЛОВИНА, СЕВЕРО-ВОСТОЧНАЯ ТУВА)NovikovI. S.НовиковИ. С.novikov@igm.nsc.ruMiharevichM. V.МихаревичМ. В.novikov@igm.nsc.ruPrudnikovS. G.ПрудниковС. Г.novikov@igm.nsc.ruSobolev Institute of Geology and Mineralogy of SB RASИнститут геологии и минералогии имени академика В.С. Соболева СО РАНSiberian Research Institute of Geology, Geophysics and Mineral Raw MaterialsСибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырьяTuvinian Institute for Exploration of Natural Resources of SB RASТувинский институт комплексного освоения природных ресурсов СО РАН01042023542142522022025Copyright ©; 2023, И.С. Новиков, М.В. Михаревич, С.Г. ПрудниковCopyright ©; 2023, И.С. Новиков, М.В. Михаревич, С.Г. Прудников2023И.С. Новиков, М.В. Михаревич, С.Г. ПрудниковИ.С. Новиков, М.В. Михаревич, С.Г. Прудниковhttps://journals.eco-vector.com/2949-1789/article/view/660664

The Azass Plateau in the Altai-Sayan mountain region is the only known territory in the continental Eurasia know for distribution of intraglacial volcanoes formed by the interaction of erupting lava with ice and melt waters. The orographic factor in the Todzha Basin caused the development of thick shield glaciers covering the area of approximately 13 000 km2 during cold epochs.

The variety of geomorphological units reflecting the history of neotectonic evolution, volcanism and Quarternary glaciations creates a unique opportunity to perform paleogeographic reconstructions. The geomorphological map is constructed based on the selection of genetically homogeneous surfaces. Morphometrical indicators, paragenesis and time series were obtained for the later. A special attention was paid to the relief of intraglacial volcanoes and traces of glaciations of different ages.

The lower level of intraglacial volcanoes formed in the second half of the Late Pleistocene was subdivided into three levels. These volcanoes formed under a few hundreds of meters of ice. The glacial-exaration genesis of microrelief under the influence of the inland ice was established as appose to the previously accepted water-glacial (catafluvial) genesis. The age of the upper slopes of volcanoes (except the Derbi-Taiga volcano) is the Late Pleistocene. Consequently, glacial valleys and kars complicating them are rejuvenated .

The study of the rockfall bodies triggered by an earthquake and rockfalls rupture surfaces in glacial valleys of the Derbi-Taiga mountain massif and their comparison with the traces of the Chuya earthquake (2003) allowed to estimate the Ms = 7.5 magnitude of the Holocene earthquake that caused them.

Presented results of the geomorphological investigation contradict the paleogeographic reconstructions performed earlier on the basis of absolute dating.

Азасское плато в Алтае-Саянской горной области является единственной территорией в умеренных широтах континентальной Евразии, где выявлены внутриледные вулканы, образованные при взаимодействии извергающейся лавы со льдом и талыми водами. Орографический фактор в Тоджинской котловине обусловливал развитие в холодные эпохи мощных покровных ледников, площадь которых оценена в 13 тыс. км2. Разнообразие геоморфологических единиц, отражающих историю неотектонического развития, вулканизма и оледенений квартера создает уникальную возможность для выполнения палеогеографических реконструкций. Построена геоморфологическая карта на основе выделения генетически однородных поверхностей. Для последних получены морфометрические показатели, парагенезисы и временные ряды, особое внимание уделено рельефу внутриледных вулканов и следам разновозрастных оледенений.

Установлено трехуровневое строение нижнего яруса внутриледных вулканов, формировавшихся во второй половине позднего плейстоцена при толщине ледового покрова в первые сотни метров; обоснован ледниково-экзарационный генезис микрорельефа, который ранее считался водно-ледниковым (катафлювиальным); возраст склонов вулканов верхнего яруса (за исключением вулкана Дерби-Тайга) ограничен поздним неоплейстоценом и, соответственно, омоложены осложняющие их ледниковые долины и кары. Изучение тел сейсмообвалов и стенок отрыва в ледниковых долинах горного массива Дерби-Тайга и сопоставление их со следами Чуйского землетрясения (2003 г.) позволяет оценить магнитуду вызвавшего их голоценового землетрясения как Ms = 7.5. Выявлены противоречия результатов геоморфологических исследований палеогеографической картины, восстанавливаемой на основе лишь абсолютных датировок.

genetically homogeneous planation surfacestuyaintraglacial volcanoesinland iceseismic rockfallгенетически однородные поверхноституйяпокровное оледенениесейсмообвалThe work was carried out according to the state tasks of Tuvinian Institute for Exploration of Natural Resources of Siberian Branch of RAS (FUFS-2021-0002), Sobolevs Institute of Geology and Mineralogy of Siberian Branch of RAS (FWZN-2022-0036), field research with the support of RFBR (project No. 20-05-00605).Allen C.C., Jercinovic M.J., Allen J.S.B. (1982). Subglacial volcanism in north-central British Columbia and Iceland. Journal of Geology. Vol. 90. No. 6. P. 699–715.Аржанников С.Г. (2000). Палеосейсмодислокации в зоне влияния Оттугтайгино-Азасского разлома (Восточная Тува) // Геология и геофизика. Т. 41. № 11. С. 1499–1504.Arzhannikov S.G. (2000). Paleoseismodislocations in the Ottugtaigino-Azassky fault zone: (Eastern Tuva). Geologiya i Geofizika (Russian Geology and Geophysics). Vol. 41. No. 11. P. 1499–1510. (in Russ.)Гросвальд М.Г. (2003). Оледенения и вулканизм Саяно-Тувинского нагорья // Известия АН СССР. Серия географическая. № 2. С. 83–92.Arzhannikov S.G., Braucher R., Jolivet M. et al. (2012). History of late pleistocene glaciations in the central Sayan-Tuva Upland (southern Siberia). Quaternary Science Reviews. Vol. 49. Р. 16–32. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2012.06.005Гросвальд М.Г. (1965). Развитие рельефа Саяно-Тувинского нагорья. М.: Наука, 167 с.Björnsson H. (2003). Subglacial Lakes and Jökulhlaups in Iceland. Global and Planetary Change. Vol. 35. Iss. 3–4. P. 255–271. https://doi.org/10.1016/S0921-8181(02)00130-3Демонтерова Е.И. (2002). Позднекайнозойский магматизм Восточной Тувы. Дис. … канд. геол.-мин. наук. Иркутск: ИЗК СО РАН, 157 с.Demonterova E.I. (2002). Pozdnekainozoiskii magmatizm Vostochnoi Tuvy (Late Cenozoic magmatism of Eastern Tuva). PhD thesis. Irkutsk: Institute of the Earth’s Crust, SB RAS. 157 p. (in Russ.).Зольников И.Д., Деев Е.В. (2012). Проблемы диагностики гляциальных суперпаводков неоплейстоцена в Горном Алтае // Лед и снег. Т. 52. № 3. С. 79–86. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2012-3-79-86Grosval’d M.G. (1965). Razvitie rel’efa Sayano-Tuvinskogo nagor’ya (The Sayano-Tuva highlands relief development). M.: Nauka (Publ.), 167 p. (in Russ.).Зольников И.Д., Новиков И.С., Деев Е.В. и др. (2021). О фациальном составе и стратиграфическом положении четвертичной верхнеенисейской толщи в Тувинской и Минусинской впадинах // Геология и геофизика. Т. 62. № 10. С. 1377–1390. https://doi.org/10.15372/ GiG2020186Grosval’d M.G. (2003). Glaciations and volcanism of the Sayano-Tuva Highlands. Izvestia AN. Seriya geograficheskaya (Academy of Sciences news. Geographical series). No. 2. P. 83–92. (in Russ.).Лунина О.В., Гладков А.С., Новиков И.С. и др. (2006). Сейсмогенные деформации и поля напряжений в разломной зоне Чуйского землетрясения 2003 г., Ms = 7.5 (Горный Алтай) // Геотектоника. № 3. С. 52–69.Haq B.U., Al-Qahtani A.M. (2005). Phanerozoic cycles of sea-level change on the Arabian Platform. GeoArabia. No. 10. Р. 127–160. https://doi.org/10.2113/geoarabia1002127Лурье М.Л., Обручев С.В. (1948). Геологические исследования в северо-восточной Туве в 1945–1946 гг. // Известия АН СССР. Серия геологическая. № 4. С. 97–114.Hodgetts A.G.E., Mc Garvie D., Tuffen H., Simmons I.C. (2021). The Thórólfsfell tuya, South Iceland – A new type of basaltic glaciovolcano. Journal of Volcanology and Geothermal Research. Vol. 411. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2021.107175Новиков И.С. (1998). Роль тектоники в эволюции рельефа Горного Алтая // Геоморфология. № 1. С. 82–91.Jakobsson S.P., Gudmundsson M.T. (2008). Subglacial and intraglacial volcanic formations in Iceland. Jökull. No. 58. P. 179–196. https://doi.org/10.33799/jokull2008.58.179Новиков И.С., Парначев С.В. (2000). Морфотектоника позднечетвертичных палеоозер в долинах и межгорных впадинах Юго-Восточного Алтая // Геология и геофизика. Т. 41. № 2. С. 227–238.Komatsu G., Arzhannikov S.G., Arzhannikova A.V., Ori G.G. (2007). Origin of glacial-fluvial landforms in the Azas Plateau volcanic field, the Tuva Republic, Russia: Role of ice-magma interaction. Geomorphology. Vol. 88. Iss. 3–4. P. 352–366. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2006.12.003Новиков И.С., Черкас О.В., Мамедов Г.М. и др. (2013). Этапы активации и тектоническая делимость Кузнецкого угольного бассейна (Южная Сибирь) // Геология и геофизика. Т. 54. № 3. С. 424–437.Komatsu G., Arzhannikov S.G., Arzhannikova A.V., Ershov K. (2007). Geomorphology of subglacial volcanoes in the Azas Plateau, the Tuva Republic, Russia. Geomorphology. Vol. 88. Iss. 3–4. P. 312–328. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2006.12.002Сугоракова А.М., Ярмолюк В.В., Лебедев В.И. (2003). Кайнозойский вулканизм Тувы. Кызыл: ТувИКОПР, 2003. 90 с.Litasov Y., Hasenaka T., Litasov K. et al. (2001). Petrologic characteristics of Cenozoic alkaline basalts from the Azas Plateau, northeast Tuva (Russia). Northeast Asian Studie. Sendai, Japan: Tohoku University, Center for Northeast Asian Studies. Vol. 6. P. 201–226.Ярмолюк В.В., Лебедев В.И., Аракелянц М.М. и др. (1999). Новейший вулканизм Восточной Тувы: хронология вулканических событий на основе K-Ar датирования // Доклады РАН. Т. 368. № 2. С. 244–249.Lunina O.V., Gladkov A.S., Novikov I.S. et al. (2006). Seismogenic deformations and stress fields in the fault zone of the 2003 Chui earthquake, Ms = 7.5 (Gorny Altai). Geotectonika (Geotectonics). No. 3. P. 52–69. (in Russ.).Allen C.C., Jercinovic M.J., Allen J.S.B. (1982). Subglacial volcanism in north-central British Columbia and Iceland // Journal of Geology. Vol. 90. No. 6. P. 699–715. https://doi.org/10.1086/628725Lurie M.L., Obruchev S.V. (1948). Geological research in northeastern Tuva in 1945–1946. Izv. AN SSSR. Seriya geologicheskaya (Izv. Academy of Sciences of the USSR, geological series). No. 4. P. 97–114. (in Russ)Arzhannikov S.G., Braucher R., Jolivet M. et al. (2012). History of late pleistocene glaciations in the central Sayan-Tuva Upland (southern Siberia) // Quaternary Science Reviews.Vol. 49. P. 16–32.Mathews W.H. (1947). “Tuyas”, flat-topped volcanoes in northern British Columbia. American Journal of Science. Vol. 245. No. 9. P. 560–570. https://doi.org/10.2475/ajs.245.9.560Björnsson H. (2003). Subglacial Lakes and Jökulhlaups in Iceland // Global and Planetary Change. Vol. 35. Iss. 3–4. P. 255–271.Mathews W.H. (1951). The Table, a flat-topped volcano in southern British Columbia. American Journal of Science. Vol. 249. No. 11. P. 830–841. https://doi.org/10.2475/01.2019.02Haq B.U., Al-Qahtani A.M. (2005). Phanerozoic cycles of sea-level change on the Arabian Platform // GeoArabia. No. 10. P. 127–160. https://doi.org/10.2113/geoarabia1002127Mathews W.H. (1952). Ice-dammed lavas from Clincer mountain, southern British Columbia. American Journal of Science. Vol. 250. No. 8. P. 553–565. https://doi.org/10.2475/ajs.250.8.553Hodgetts A.G.E., Mc Garvie D., Tuffen H., Simmons I.C. (2021). The Thorolfsfell tuya, South Iceland – A new type of basaltic glaciovolcano // Journal of Volcanology and Geothermal Research. Vol. 411. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2021.107175Moles J.D., McGarvie D., Stevenson J.A., Sherlock S.C. (2018). Geology of Tindfjallajökull volcano, Iceland. Journal of Maps. Vol. 14. No. 2. P. 22–31.Jakobsson S.P., Gudmundsson M.T. (2008). Subglacial and intraglacial volcanic formations in Iceland // Jökull. No. 58. P. 179–196. https://doi.org/10.33799/jokull2008.58.179Noe-Nygaard A. (1940). Sub-glacial volcanic activity in ancient and recent times (studies in the palagonite-system of Iceland No. 1). Folia Geograph. Danica. Kobenhavn: I Kommission Hos H. Hagerups Forlag. Vol. 1. No. 2. 67 p.Komatsu G., Arzhannikov S.G., Arzhannikova A.V., Ershov K. (2007а). Geomorphology of subglacial volcanoes in the Azas Plateau, the Tuva Republic, Russia // Geomorphology. Vol. 88. Iss. 3–4. P. 312–328. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2006.12.002Novikov I.S. (1998). The tectonics role in the Altai Mountains relief evolution. Geomorfologiya. No. 1. P. 82–91. (in Russ.).Komatsu G., Arzhannikov S.G., Arzhannikova A.V., Ori G.G. (2007b). Origin of glacial-fluvial landforms in the Azas Plateau volcanic field, the Tuva Republic, Russia: Role of ice-magma interaction // Geomorphology. Vol. 88. Iss. 3–4. P. 352–366. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2006.12.003Novikov I.S., Parnachev S.V. (2000). Morphotectonics of Late Quaternary Lakes in River Valleys and Intermountain Troughs of Southeastern Altai. Russian Geology and Geophysics. Vol. 41. No. 2. Р. 228–240.Litasov Y., Hasenaka T., Litasov K. et al. (2001). Petrologic characteristics of Cenozoic alkaline basalts from the Azas Plateau, northeast Tuva (Russia) // Northeast Asian Studie. Sendai, Japan: Tohoku University, Center for Northeast Asian Studies. Vol. 6. P. 201–226.Novikov I.S., Sokol E.V. (2007). Combustion metamorphic events as age markers of orogenic movements in Central Asia. Acta Petrologica Sinica. Vol. 23. No. 7. P. 1561–1572.Mathews W.H. (1947). “Tuyas”, flat-topped volcanoes in northern British Columbia // American Journal of Science. Vol. 245. No. 9. P. 560–570. https://doi.org/10.2475/ajs.245.9.560Novikov I.S., Cherkas O.V., Mamedov G.M. et al. (2013). Activity stages and tectonic division in the Kuznetsk Basin, Southern Siberia. Russian Geology and Geophysics. Vol. 54. No. 3. P. 329–339.Mathews W.H. (1951).The Table, a flat-topped volcano in southern British Columbia // American Journal of Science. Vol. 249. No. 11. P. 830–841. https://doi.org/10.2475/01.2019.02Russell J.K., Edwards B.R., Porritt L., Ryane C. (2014). Tuyas: a descriptive genetic classification. Quaternary Science Reviews. Vol. 87. P. 70–81. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2014.01.001Moles J.D., McGarvie D., Stevenson J.A., Sherlock S.C. (2018). Geology of Tindfjallajökull volcano, Iceland // Journal of Maps. Vol. 14. No. 2. P. 22–31. https://doi.org/10.2475/ajs.250.8.553Sugorakova A.M., Yarmolyuk V.V., Lebedev V.I. (2003). Kainozoiskii vulkanizm Tuvy (Cenozoic volcanism of Tuva). Kyzyl: TuvIKOPR (Publ.), 90 p. (in Russ)Noe-Nygaard A. (1940). Sub-glacial volcanic activity in ancient and recent times (studies in the palagonite-system of Iceland No. 1) // Folia Geograph. Danica. Kobenhavn: I Kommission Hos H. Hagerups Forlag. Vol. 1. No. 2. 67 p.Yarmolyuk V.V., Lebedev V.I., Arakelyanc M.M. et al. (1999). Recent volcanism in Eastern Tuva: Chronology of volcanic events based on K-Ar dating. Doklady RAN (Reports of the Russian Academy of Sciences). Vol. 368. No. 2. P. 244–249. (in Russ.)Novikov I.S., Sokol E.V. (2007). Combustion metamorphic events as age markers of orogenic movements in Central Asia // Acta Petrologica Sinica. Vol. 23. No. 7. P. 1561–1572.Yarmolyuk V.V., Lebedev V.I., Sugorakova A.M. et al. (2001). The Eastern Tuva region of recent volcanism in Central Asia: periods, products and types of volcanic activity. Volcanology and Seismology. No. 3. P. 3–32.Russell J.K., Edwards B.R., Porritt L., Ryane C. (2014). Tuyas: a descriptive genetic classification // Quaternary Science Reviews. Vol. 87. P. 70–81. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2014.01.001Zol’nikov I.D., Deev E.V. (2012). The problems of identification of the Neo-Pleistocene glacial mega-flood deposits in the Altai Mountains region. Led i Sneg (Ice and Snow). Vol. 52. No. 3. P. 79–86. (in Russ.). https://doi.org/10.15356/2076-6734-2012-3-79-86Yarmolyuk V.V., Lebedev V.I., Sugorakova A.M. et al. (2001). The Eastern Tuva region of recent volcanism in Central Asia: periods, products and types of volcanic activity // Volcanology and Seismology. No. 3. P. 3–32.Zol’nikov I.D., Novikov I.S., Deev E.V. et al. (2021). Facies Composition and Stratigraphic Position of the Quaternary Upper Yenisei Sequence in the Tuva and Minusa Basins. Russian Geology and Geophysics. Vol. 62. No. 10. Р. 1127–1138. https://doi.org/10.2113/RGG20204183