CC BY
125
УДК 551
Н.И. Михайлова
ВКГУ им. С. Аманжолова, Усть-Каменогорск, Казахстан А.Н. Логиновская
ВКГТУ им. Д. Серикбаева, Усть-Каменогорск, Казахстан
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ИСТОРИЯ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ГИДРОЛОГИЧЕСКОЙ СЕТИ ЛЕВОБЕРЕЖЬЯ ИРТЫША
Рассматриваются вопросы геологической истории, происхождения и возраста левобережной сети Иртыша. Дана характеристика гидрологического режима и многолетней изменчивости стока левых притоков в бассейне верхнего Иртыша.
N.I. Mihailova
East Kazakhstan State University afler S. Amanzolov,
34 30-Gv. Divisii st., Ust-Kamenogorsk c., 070007 Republic of Kazakhstan
A.N. Loginovskaya
East Kazakhstan State Technical University afler D. Serikbayev,
69 Protozanov st., Ust-Kamenogorsk c., 070004 Republic of Kazakhstan
GEOLOGICAL HISTORY AND MODERN CONDITION OF GIDROLOGICAL NET OF LEFT BANK IRTYSH
It is looked the questions of geological history, age of left bank net of Irtysh. It was given the characteristic of gidrological regimes changes of mix waters of left tributary in the basin high Irtysh.
Республика Казахстан относится к числу вододефицитных. Система Зайсан-Иртыш является крупнейшей речной системой Республики Казахстан, поэтому понятен к ней интерес специалистов разных направлений. К сожалению, река оказалась в настоящее время трансграничной, со всеми вытекающими последствиями. Уже сейчас, по данным гидропоста в пос. Буран, безвозвратный отъем воды Китаем составляет два миллиона кубометров в год. Возможно, это обстоятельство послужило причиной снижения уровня воды в Зайсанской части Бухтарминского водохранилища на три метра. Что ждет систему Зайсан - Иртыш через 100-500 и далее лет? Чтобы прогнозировать будущее системы надо знать закономерности ее развития в прошлом. И на этом основании разрабатывать программы природопользования на будущее.
За более чем столетнюю историю изучения гидрографической сети ЮгоЗападного Алтая были решены основные проблемы. Было доказано, что структурный план речных систем консервативен, то есть не изменился по крайне мере с олигоцена и до наших дней. В работах Чумакова И.С.,
Селиверстова Ю.П., Ерофеева В.С. и др. приводится обширный доказательный материал [1, 3, 4, 8, 10]. До сих пор остаются дискуссионными вопросы возраста и происхождения речных систем Юго-Западного Алтая.
История левобережных притоков тесно связана с происхождением и возрастом р. Иртыш. В раннем и начале позднего палеозоя между Сибирским и Казахским материками по представлениям Зоненшайна Л.Б. располагаются Иртыш-Заисанский, Джунгарский и др. океанические бассейны [5]. В них накапливаются мощные вулканогенно-осадочные толщи, будущая земная твердь Алтая. К концу намюра от океанических бассейнов сохраняется на какое-то время остаточный реликтовый морской бассейн. Его положение маркируется распространениями морских отложений в полосе от с. Белая Церковь через р. Кокпеты, р. Буконь, сопку Чекельмес в Заисанской впадине и Кендерлыкскую структуру. Эти отложения перекрываются толщей песчаников и алевролитов с конгломератами, местами угленосными растительными остатками.
Рис. 1. Орогидрографическая схема территории водосборного бассейна
левобережных притоков Иртыша
На остальной территории возникла земная кора Алтая в виде суши. От палеоокеанов остается шовная зона. Возможно это современная Иртышская зона смятия. Во второй половине каменноугольного периода это понижение в рельефе, названное Н.Б. Кассиным Иртышским понижением, так же было приемником стока [6]. Эта зона картируется небольшими месторождениями углей и углепроявлений от р. Алей до р. Малоубинка. В основании угленосных отложений залегают конгломераты. Возможно, рельеф был достаточно высоким и расчлененным. Значительная часть той океанской коры скорее всего, была переработана в зонах субдукции.
Судя по угленосности влажность была достаточной, а это предполагает наличие речного стока во внутренние области стока. За поздний карбон и пермь герцинский рельеф и реки были трансформированы эрозией и денудацией.
В триасе Саур-Тарбагатай испытывает быстрое поднятие, которое распространяется и на блок Калбы. Формируется новый мезозойский рельеф и мезозойские реки. По мнению Н.Б. Кассина одновременно начинает формироваться речная сеть будущего Калбинского нагорья, по-видимому, Иртышское понижение остается базисом стока.
О возможной древности речных долин Калбы можно предполагать по следующим фактам. Долины хорошо разработаны, а речные водотоки небольшие. Речные долины имеют сложную конфигурацию, множество мелких притоков, участки перехватов русел. На рис. 2 и 3 приведены гидрогеологические разрезы через долины рек Кызылсу и Уланки.
О 2Н) ЮОО 1250
[ ■ ^ , ■ I__I_^_'_3 1г
1 - гравийно галечные отложения участками заглинизированные; 2 - песок; 3 -суглинок с обломками коренных пород; 4 - глина с обломками коренных пород; 5 - палеозойские породы; 6 - уровень подземных вод; 7 - пьезометрические
уровни по скважинам
Рис. 2. Гидрогеологический разрез долины реки Кызылсу в створе с.Чалобай
(составил В.И. Белянин)
1 - гравийно галечные отложения участками заглинизированные; 2 - песок; 3 -суглинок с обломками коренных пород; 4 - глина с обломками коренных пород;
5 - палеозойские породы
Рис. 3. Гидрогеологический разрез через долину реки Уланки в створе дачного
поселка
По мнению Н.Б. Кассина возраст красно-бурых глин заполняющих как долины рек, так и ложбины стока открытых в сторону долины Иртыша имеют возраст от юрского до мелового времени.
Постепенно возникающая гипсометрическая разность между описываемой территорией и расположенными севернее блоками будущей Западно-Сибирской низменности начала обеспечивать общий сток на север по Иртышскому понижению. А.В. Гольберт считает, что в триасе и ранней-средней юре в пределах седиментационной области Западно-Сибирской плиты в это время существовал еще довольно контрастный эрозионно-тектонический рельеф, а Урал и Алтай-Саянская складчатая область представляли собой, по-видимому, горные сооружения с абсолютными отметками до 1000-2000 м. Сибирская платформа и Казахская складчатая страна, видимо, были высокими, холмистыми плоскогорьями [9]. Только в поздней юре, когда родилось ЗападноСибирское море, а в конце мела Кулундинский прогиб сформировались окончательно условия для стока вод по Иртышскому понижению. По-видимому, так родилась долина Иртыша, сам Иртыш. По мере роста Алтайского свода за счет попятной эрозии сформировались все его притоки.
Реки Тайнты, Аблайкетка, Уланка, Кызылсу формируют свой сток на северных склонах Калбинского нагорья. На южном склоне Калбинского хребта берет начало р. Кызылсу, также впадающая в Иртыш слева, и речки Кулуджун, Каинды, Большая и Малая Буконь, стекающие в Зайсанскую впадину. Река Чар, хотя и течет большую часть своего пути в северном направлении, но своими верховьями располагается на южных склонах Калбинского нагорья.
Водный режим реки, или закономерное изменение во времени характеристик водности, во многом определяется величиной и соотношением
источников питания рек. Нами для определения источников питания рек Калбинского нагорья принят метод К.П. Воскресенского. Для определения источников питания рек исследуемой территории было построено в общей сложности 32 гидрографа для р. Большая Буконь (с. Джумба), р. Малая Буконь (с. Малая Буконь), р. Аблайкетка (с. Самсоновка), р. Кокпекты (с. Кокпекты), р. Чар (с. Николаевка), р. Тайнты (с. Огнёвка), р. Уланка (с. Уланское), р. Шигилек (с. Шигилек) за средние, максимальные и минимальные по водности годы. Анализ результатов показывает, что для рек данной территории главным источником питания являются снеговое питание. Доля снеговой питания в среднем составляет 52,8 - 78,8 %. На втором место по значимости стоит грунтовое питание, его доля составляет 15,1 - 33,8 % - соответственно. Доля дождевого питания составляет 6,1 - 13,4 %.
В результате анализа можно сделать вывод, что внутригодовое распределение стока рек Калбинского нагорья характеризуется растянутым весенне-летним половодьем и паводками в тёплое время года, когда сток составляет 83,5 % (р. Большая Буконь - с. Джумба), 82,8 % (р. Кокпекты - с. Кокпекты), 74,7 % (р. Уланка - с. Уланское), 67,2 % (р. Аблайкетка - с. Самсоновка), 74,5 % (р. Тайнты - с. Огнёвка), 80,3 % (р. Шигилек - с. Шигилек),
85.1 % (р. Кызылсу - с. Остиковка), 82 % (р. Чар - с. Николаевка), 88,9 % (р. Малая Буконь - с. Малая Буконь), 71,2 % (р. Сибинка - с. Алгабас).
Наблюдается сравнительно высокая осенняя межень, когда сток составляет 10,6 % (р. Большая Буконь - с. Джумба), 11 % (р. Кокпекты - с. Кокпекты), 10,4 % (р. Уланка - с. Уланское), 17,3 % (р. Аблайкетка - с. Самсоновка), 15,7 % (р. Тайнты - с. Огнёвка), 9 % (р. Шигилек - с. Шигилек), 11,8 % (р. Кызылсу - с.
Остиковка), 11,8 % (р. Чар - с. Николаевка), 6,1 % (р. Малая Буконь - с. Малая
Буконь), 12,6 % (р. Сибинка - с. Алгабас).
Зимний сток изменяется от 5,9 % (р. Большая Буконь - с. Джумба), 6,2 % (р. Кокпекты - с. Кокпекты), 14,9 % (р. Уланка - с. Уланское), 15,5 % (р. Аблайкетка - с. Самсоновка), 9,8 % (р. Тайнты - с. Огнёвка), 10,7 % (р. Шигилек - с. Шигилек), 3,1 % (р. Кызылсу - с. Остиковка), 6,2 % (р. Чар - с. Николаевка), 5 % (р. Малая Буконь - с. Малая Буконь), 16,5 % (р. Сибинка - с. Алгабас). Начало половодья приходится на начало апреля и марта. Продолжительность половодья составляет в среднем от 106 - 119 дней.
Водность рек в межень различна: средние модули меженного стока изменяются:
2 2
10.2 л/(с км ) р. Б.Буконь - с.Джумба, л/(с км ) р. Кокпекты - с. Кокпекты, 1,80
2 2
л/(с км ) р. Уланка - с.Уланское, 2,86 л/(с км ) р. Аблайкетка - с. Самсоновка, 2 2 2 л/(с км ) р. Тайнты - с. Огнёвка, 6,90 л/(с км ) р. Шигелек - с. Шигелек, л/(с км )
Л
р. Кызылсу - с. Остиковка, 2,48 л/(с км ) р. Чар -с. Николаевка.
Характеристики годового стока левобережных притоков верхнего Иртыша за многолетний период приведены в табл. 1.
Таблица 1. Характеристики годового стока левобережных притоков верхнего
Иртыша за многолетний период [2]
Река-Пункт Расход воды, м3/с Модуль стока, л/(с 2\ км ) Слой стока, мм Коэффициент вариации
р. Б. Буконь - с. Джумба 6,95 10,2 321 0,39
р. Тайнты - с. Огневка 5,44 - - 0,33
р. Уланка - с. Уланское 1,80 1,80 57 0,46
р. Сибинка - с. Алгабас 2,47 - - 0,99
р. Аблайкетка - с. Самсоновка 4,58 2,86 90 0,39
р. Шигилек - с. Шигилек 1,52 5,90 1,86 0,45
р. Кокпекты - с. Кокпекты 3,29 - - 0,62
р. Кызылсу - с. Остиковка 1,68 - - 0,59
р. Чар - с. Николаевка 4,52 2,48 78,0 0,40
р. М. Буконь - с. М. Буконь 1,19 - - 0,68
Анализ показывает, что водность реки Б. Буконь у с. Джумба составляет
Л Л
10,2 л/(скм ), а реки Уланка у с. Уланское 1,80 л/(скм ), р. Аблайкетка у с.
Л Л
Самсоновка 2,86 л/(скм ), р. Шигилек у с. Шигилек 5,90 л/(скм ), р. Чар у с. Николаевка 2,48 л/(скм2) [2].
Хронологические графики и разностные интегральные кривые годового стока левобережных притоков Иртыша представлены на рис. 4. Анализ показывает, что многолетним колебаниям стока р. Большая Буконь свойственна отчетливо выраженная цикличность. В ходе годового стока отчетливо проявляется 2-3-х и 45-летняя цикличность, внутривековые циклы длительностью 8 и более лет.
годовые величины
сглаживание по скользящим пятилетиям
1 р. Кокпекты - с. Кокпекты
2 р. Шигилек - с. Шигилек
3 р. Малая Буконь - с. Малая Буконь
4 р. Большая Буконь - с. Джумба
5 р. Тайнты - с. Огневка
6 р. Aблaйкеткa - с. Самсоновка
7 р. Уланка - с. Уланское
8 р. Чар - с. Николаевка
Рис. 4. Многолетние колебания и разностные интегральные кривые годового
стока левобережных притоков Иртыша
В ходе стока р. Большая Буконь за 1958-2007 гг. можно выделить шесть полных внутривековых циклов: 1958-1963, 1964-1971, 1972-1982, 1983-1990, 1991-1999, 2000-2007 гг. с продолжительностью 6, 8, 11, 8, 9 и 8 лет соответственно.
Таким образом, средняя продолжительность внутривекового цикла для р. Большая Буконь за исследуемый период составила 8,3 лет. Средние цикловые
-5
расходы составили 7,93; 9,03; 6,86; 8,08; 6,25 и 7,54 м /с соответственно. Последний цикл оказался приближенный к среднему по водности, а предшествующий - самым маловодным из всего ряда наблюдений. Средний многолетний расход р. Большой Буконь в замыкающем створе за период наблюдений равен 7,53 м /с.
Наиболее высокие годовые расходы р. Большая Буконь за анализируемый период наблюдались в 1958, 1966, 1971, 1990 и в 2001 гг. (13; 15,6; 13,5; 11,9 и
-5
14,9 м /с соответственно). Годами повышенной водности являются также 1960, 1988, 1991, 1994 и 2007 гг. Можно считать, что исследуемый период относится к нисходящей ветви предыдущего векового цикла водности 1991-1999 гг. и к восходящей ветви цикла водности, начало которого приходится на интервал 2000-2007 гг.
В ходе стока р. Большая Буконь за 1958-2007 гг. можно выделить шесть полных внутривековых циклов: 1958-1963, 1964-1971, 1972-1982, 1983-1990, 1991-1999, 2000-2007 гг. с продолжительностью 6, 8, 11, 8, 9 и 8 лет соответственно. Средняя продолжительность внутривекового цикла для р. Большая Буконь за исследуемый период составила 8,3 лет. Средние цикловые
-5
расходы составили 7,93; 9,03; 6,86; 8,08; 6,25 и 7,54 м /с соответственно. Средний многолетний расход р. Большой Буконь в замыкающем створе за
-5
период наблюдений равен 7,53 м/с. Наиболее высокие годовые расходы р. Большая Буконь за анализируемый период наблюдались в 1958, 1966, 1971, 1990 и в 2001 гг. (13; 15,6; 13,5; 11,9 и 14,9 м3/с соответственно). Годами повышенной водности являются также 1960, 1988, 1991, 1994 и 2007 гг. Можно считать, что исследуемый период относится к нисходящей ветви предыдущего векового цикла водности 1991-1999 гг. и к восходящей ветви цикла водности, начало которого приходится на интервал 2000-2007 гг.
Колебания стока р. Тайнты - с. Огневка в общих чертах близки колебаниям стока р. Большой Букони у с. Джумба. В ходе стока р. Тайнты можно выделить также шесть циклов, за период 1958-2007 гг.: 1958-1963, 1964-1971, 1972-1982, 1983-1990, 1991-2000, 2001-2007 гг. с продолжительностью 6, 8, 11, 8, 10 и 7 лет соответственно.
Средняя продолжительность циклов составила 8,3 лет. Среднецикловые
-5
расходы равны 5,95; 5,61; 4,4; 5,63; 4,18 и 5,14 м /с соответственно. Наиболее высокие годовые расходы р. Тайнты за анализируемый период наблюдались в 1958, 1966, 1971, 1983, 1990 и в 2001 гг. (7,66; 7,01; 9,12; 7,89; 8,15 и 14,9 м 3/с соответственно). Средний многолетний расход р. Тайнты у с. Огнёвка за период
-5
наблюдений составил 4,92 м3/с.
В ходе стока р. Кокпекты - с. Кокпекты можно выделить 6 циклов 19581962, 1963-1972, 1973-1982, 1983-1990, 1991-1998, 1999-2007
продолжительностью циклов составила 8,3 лет. Наиболее низкие годовые расходы р. Тайнты за анализируемый период наблюдались в 1965, 1974, 1975, 1982 и 1996 гг. (1,06; 1,11; 1,11; 0,57 и 1,2 м3/с соответственно). Средний многолетний расход р. Кокпекты составил 4,13 м3/с.
В ходе стоке р. Кызылсу 1958-2007 гг. можно выделить 6 циклов, 19581962; 1963-1974; 1975-1982; 1983-1987; 1999-1996, 1997-2007 гг. с
продолжительностью 5, 11, 8, 5, 9 и 11 лет соответственно. Средняя продолжительность циклов составила 8,2 лет. Средний многолетний расход р.
-5
Кызылсу у с. Остиковка за период наблюдения составил 1,74 м/с.
Выявленные закономерности многолетнего хода годового стока рек в целом характерны для всех рассматриваемых левобережных притоков Иртыша с
учетом их различий в высотном положении, экспозиции и других местных особенностей.
Палеографический анализ поведения гидротермических особенностей и изменения геосистем показывает, что направленная аридизация и похолодание, начавшееся в позднем эоцене, будет направленно продолжаться и дальше. За последние 7 млн. лет среднегодовые температуры понизились с +200С до +20С, количество осадков на равнинах понизилось с 1500 мм до 220 мм, а в горах несколько увеличилось до 1500-2000 мм [7]. За этот промежуток времени прошло остепнение, уменьшение водности рек, исчезновение некрупных рек, особенно левобережных, медленные, постепенные изменения компонентов геосистем приведут к их смене через 100-1000 лет уменьшению водности рек, к еще большему остепнению. Радикальные изменения в состояние геосистем внес сам человек за последние 400 лет, осваивая природные ресурсы левобережья. Лес вырубался для строительства, на топливо, освобождались площади под посевы. Поэтому можно предположить, что малые левобережные реки не будут достигать Иртыша и со временем отомрут.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Бувалкин А.К. Юрские отложения Восточного Казахстана. Алма-Ата, Наука, 1978.
2. Гидрологические ежегодники рек бассейна Оби и Иртыша, 1954-2008 гг. (материалы фонда ВК ЦГМ).
3. Геология СССР. Восточный Казахстан, т. 41, ч. 1, под. ред. Нехорошева
В.П. - М.: Недра, 1967.
4. Ерофеев В.С. Геологическая история южной периферии Алтая в палеогене и неогене. - Алма-Ата, Наука, 1969.
5. Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И., Моралев В.М. Глобальная тектоника, магматизм и металлогения. - М.: Недра, 1976.
6. Кассин Н.Г. Материалы по палеогеографии Казахстана. - Алма-Ата, 1947.
7. Михайлова Н.И. Ретрогностический анализ и прогноз развития геосистем Юго-Западного Алтая. Мат. междунар. научно-практ. конф. «Глобализация: противоречия, проблемы и перспективы», ч. IV- Усть-Каменогорск, 2004.
8. Селиверстов Ю.П. Основные этапы формирования рельефа Алтая. В кн. «Материалы по геологии и полезным ископаемым Алтая и Казахстана». Нов. сер. - вып.33.-Л., 1960.
9. Гольберт А.В. Основы региональной палеоклиматологии. М.: Недра, 1987.
10. Чумаков И.С. Кайнозой Рудного Алтая. - М.: Наука,1965.
© Н.И. Михайлова, А.Н. Логиновская, 2011
