CC BY
52
УДК 551.435.13 + 551.89
К ПРОБЛЕМЕ ФОРМИРОВАНИЯ НЕОПЛЕЙСТОЦЕНОВОГО АКВАЛЬНОГО СТРУКТУРНО-ФОРМАЦИОННОГО КОМПЛЕКСА УСТЬ-СЕЛЕНГИНСКОЙ ВПАДИНЫ (ВОСТОЧНОЕ ПОБЕРЕЖЬЕ ОЗЕРА БАЙКАЛ)
© 2014 В.Л. Коломиец, Р.Ц. Будаев
Геологический институт СО РАН, г. Улан-Удэ
Поступила в редакцию 15.05.2014
На основе палеогидрологического, литолого-стратиграфического и фациального анализов отложений водного генезиса реконструированы условия осадконакопления неоплейстоценового террасового комплекса Усть-Селенгинской впадины. Средой аккумуляции озерных и озерно-речных песков высоких террас данной впадины являлись мелководные лимнические водоемы. Регулярные изменения уровня воды в Байкале, их ингрессия в долину р. Селенга (три этапа) явились следствием дифференцированных тектонических движений в Прибайкалье. Низкие террасы имеют двухчленное строение и сложены осадками с нормальной мощностью аллювия.
Ключевые слова: Усть-Селенгинская впадина, террасовый комплекс, песчаные отложения, аллювий, лимний, осадки комплексного генезиса, ингрессия, озеро Байкал
Выявление обстановок морфо- и седимен-тогенеза песчаных толщ восточного побережья оз. Байкал является одной из фундаментальных проблем плейстоценовой истории Байкальской Сибири, так как от принципиального решения этих задач зависит определение сущности формирования и эволюции рельефа региона. Особенностью распространения толщ является их принадлежность речным долинам и межгорным впадинам, которые дренируются реками байкальского направления стока. Усть-Селенгин-ская впадина расположена между поднятиями хребтов Хамар-Дабан и Морской, которые обрамляют ее с юга и востока. Западный край ее примыкает к озеру Байкал, а северную оконечность венчает многорукавная дельта р. Селенги. Днище выполнено мощной толщей кайнозойских отложений - от палеоцена до голоцена. Речные и озерно-дельтовые пески относятся к двум террасовым комплексам - высокому: VI (высота 40-50 м), V (30-35 м), IV (18-25 м) террасовые уровни и низкому: Ш (12-15 м), II (1012 м), I (7-8 м) надпойменные террасы (рис. 1).
Фофоновская (шестая) эрозионно-аккуму-лятивная терраса Селенги исследована в 40-
Коломиец Владимир Леонидович, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник лаборатории геологии кайнозоя. E-mail: [email protected]
Будаев Ринчин Цыбикжапович, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник лаборатории геологии кайнозоя. E-mail: [email protected]
метровом ее уступе на восточной окраине с. Фо-фоново. Мощность песков здесь около 25-30 м, коренной цоколь на 10-15 м состоит из гранито-гнейсов и гранитов фофоновской кристаллической перемычки. Вскрытая до глубины 5,3 м, толща на интервале 0,0-3,2 м имеет вторичную эоловую проработку. Ниже по разрезу залегают осадки аквального генезиса, которые по структурно-текстурным свойствам подразделяются на 3 литологических горизонта. Первый и третий горизонты (интервалы 3,2-3,6 и 4,5-5,3 м соответственно) представлены субгоризонтально-слоистыми песчаными алевритами (средневзвешенный размер частиц, х=0,13 мм). Второй горизонт (3,6-4,5 м) сформирован мелкозернистыми алевропесками (х=0,16-0,18 мм) субгоризонтальной текстуры. Значения коэффициента вариации песков (у=0,50-0,77) устанавливают ак-вальный характер среды осадконакопления и относятся к комплексному лимно-аллювиаль-ному генотипу. Песчаные алевриты и алевропе-ски аккумулировались в неглубоких (до 1,5 м) озерных проточных водоемах. Палеопотоки, транспортировавшие в эти озера рыхлые наносы, характеризовались равнинным типом естественных блуждающих русел (число Фруда, Бг=0,0-0,03) с площадью водосбора >100 км2 в благоприятных условиях состояния ложа (коэффициент шероховатости, п=44,25-46,91) при близком впадении в конечный водоем (число Лохтина, Л=1,96-2,22).
Пятая эрозионно-аккумулятивная терраса средненеоплейстоценового возраста (первая половина, РТЛ-дата (ГИН СО РАН-856) - 243+25 тыс. л.н., самаровское время) распространена вдоль северного макросклона хребта Хамар-Дабан. Разрез ее детально изучен в приустьевой части р. Вилюйка. Верхняя толща уровня мощностью до 6 м выполнена песчаным материалом субгоризонтально-слабонаклонного залегания (четыре литологических горизонта). Первый горизонт мощностью 1,3 м представлен тонкозернистым бестекстурным песком эолового генезиса. Второй горизонт (интервал 1,3-3,5 м) сложен мелкозернистым алевропеском (х=0,15-0,20). Третий горизонт (3,5-5,5 м) сформирован алев-ритово-мелкозернистым (х=0,22-0,26) и средне-мелкозернистым (х=0,28) песком наклонной и
дельтовой ^-образной) текстуры. Четвертый горизонт (5,5-6,0 м) состоит из наклонно- и 8-образнослоистого мелкозернистого алевропеска (х=0,17 мм). Коэффициент вариации определяет происхождение данных отложений (у=0,69-0,84), как аквальное: меньшие значения относятся к области совмещенного аллювиально-лим-нического генезиса, большие - области однонаправленных постоянных потоков с сезонным изменением объема текучих вод. Условия среды седиментации толщи характеризуются наличием неглубоких слабопроточных озеровидных объектов (1,4-2,2 м) с палеопотоками равнинного типа (Бг<0,1), имеющими постоянное, сравнительно чистое русло (п=41-43) в его придельто-вом положении (А=1,72-2,10).
Рис. 1. Террасовый комплекс Усть-Селенгинской впадины (римские цифры - порядковые номера террасовых уровней)
Вскрытая до глубины 11 м нижняя толща представлена алевритово-псаммитовым материалом, структурно-текстурные отличия которого позволяют разделить его на 5 литологических горизонтов. Первый горизонт (интервал 3,2-5,5 м) выполнен алевритово-мелкозернистыми песками ^=0,23). Второй горизонт (5,5-6,1 м) сложен маломощными наклонно-слоистыми алев-ритисто-средне-мелкозернистыми песками
^=0,39). Третий горизонт (6,1-7,3 м) представлен алевритово-мелкозернистыми песками с наклонной текстурой (х=0,27). Отложения четвертого горизонта (7,3-9,2 м) состоят из алевритово-мелкозернистого песка и алевропеска (х=0,20-
0,24). Пятый горизонт (9,2-12,2 м) сформирован субгоризонтальным и слабоволнистым мелкозернистым алевропеском ^=0,14-0,15 мм). Коэффициент вариации составляет у=0,66-0,86 и подтверждает водное происхождение осадков, которые принадлежат сектору перекрытия аллювиального и лимнического генезиса (у<0,8) большей части разреза, а также отдельным прослоям речного происхождения (у >0,8). Местом аккумуляции субстрата являлся стационарный озеровидный проточный водоем глубинами 1,32,2 м с наличием сети палеопритоков. По числу Фруда они относились к равнинному (Бг<0,1) типу постоянных, достаточно оформленных
русел с водосборной площадью >100 км2, свободным течением воды в комфортных придель-товых условиях состояния ложа (п=39-46; Л=1,57-2,13).
Байкало-кударинская (IV) надпойменная терраса р. Селенга (финал среднего неоплейстоцена) распространена вдоль северо-восточного макросклона Морского хребта и вытянута полосой 1-3 км ширины в придельтовой части впадины. Разрез террасы глубиной 16 м, состоящей из семи литологических горизонтов, изучен в 3 км восточнее с. Байкало-Кудара. Первый горизонт (интервал 0,75-3,75 м) сложен мелкозернистыми песками ^=0,2-0,22 мм) субгоризонтальной слоистости. Значения коэффициента вариации V попадают в поле от 0,34 до 0,39 и подтверждают лимнический генезис отложений. Накопление песков совершалось в неглубоких (до 1,15 м) озерных проточных водоемах в прибрежной и прибрежно-приглубой полосе акватории. Второй - шестой горизонты (интервал 3,75-14,5 м) выполнены мелкозернистым алевропеском ^=0,16-0,17), алевритово-мелкозернистым ^=0,18-0,19) и мелкозернистым ^=0,2-0,23 мм) песками субгоризонтальной и наклонной текстурой смешанной озерно-аллювиальной области седиментации ^=0,54-0,74). Слабоподвижное русло равнинного типа ^г<0,1) этого водотока находилось в естественных условиях состояния ложа (п>42) в условиях близкой дельты с делением единого русла на ряд отдельных потоков (Л=1,91-2,06). Седьмой слой (интервал 14,5-16,0 м) сформирован неясно-слоистым песчаным алевритом (х=0,1-0,14 мм). Коэффициент вариации по всей толще составляет от 0,81 до 0,90 и устанавливает аллювиальное происхождение изучаемых отложений. Палеодинамические характеристики определяют осадкообразовательный процесс водотоками равнинного ^г=0,01-0,02) типа с постоянными руслами в благоприятных условиях состояния ложа (п>46) при близком впадении в конечный водоем (Л=2,1-2,5).
Толща третьей террасы (поздний неоплейстоцен - каргинский возраст: 45000±4500 - ГИН СО РАН-775; 35000±5000 л.н. - ГИН СО РАН-776) имеет двучленное строение. Нижняя часть разреза сложена косослоистыми галечниками и крупно-грубозернистыми песками с гравийными включениями. Осадки верхней части, вскрытой до глубины 8 м в районе п. Ильинка, представлены широким тонкообломочным разнообразием - от песчаных алевритов ^=0,08-0,10), алев-ропесков (x=0,16-0,17), алевритовых песков (x=0,18-0,20) до средне-мелкозернистых алевритовых песков ^=0,22 мм). Величина коэффициента вариации V по всей толще составляет 0,54-0,76 и свидетельствует об аквальном происхождении изучаемых осадков области совмещенного
аллювиально-лимнического генезиса. Накопление осадков террасы происходило в озеровид-ных, неглубоких (до 2 м) водоемах при наличии разветвленной фуркирующей сети проток р. Пра-Селенга со слаботурбулентным гидрологическим режимом. Водотоки относились к равнинному ^г<0,1) типу постоянных русел в обычных условиях состояния ложа (п=42,8-50,7).
Вторая надпойменная терраса (позднекар-гинская, 27000±3500 - ГИН СО РАН-779 и ран-несартанская, 22000±5500 л.н. - ГИН СО РАН-777 эпохи) как и третья, состоит из двух толщ. Низы сложены слоистым псефитово-псаммито-вым материалом, верхи - песчано-алевритовыми осадками. В строении основания террасы, изученного в приустьевой части р. Итанца принимают участие гравийно-галечно-песчаные смеси ^=9,55 мм). Показатель коэффициента вариации v=1,25 принадлежит полю однонаправленных постоянных потоков с сезонным колебанием водности ^>0,8). Здесь получили развитие крупные горные потоки ^г=0,47) с извилистым крупногалечным строением ложа и неспокойным быстрым течением (п=22,9).
Верхняя толща мощностью 7 м, изученная в карьере на р. Ловцова, наращивает разрез отложений II террасы и сложена массивной лессовидной супесью (залегание 0,0-1,8 м), субгоризонтально- и слабоволнисто-слоистым песчаным алевритом (1,8-3,2 м, x=0,12-0,14), ритмично-тонкослоистыми субгоризонтально-волнистыми алевритово-мелкозернистыми песками (3,8-5,2 м, x=0,17) и субгоризонтально-наклонными мелкозернистыми песками (5,2-7,0 м, x=0,19 мм). Текстура субгоризонтально-волнистая, выдержана по простиранию. Условия среды седиментации - аквальные: речные - v>0,8 на интервале 1,8-3,2 м, смешанные, озерно-речные 0,4^<0,8 на интервале 3,2-5,9 м и озерные v<0,4 на интервале 5,9-7,0. Аккумуляция верхней части толщи совершалась в мелководных (1,0-1,5 м) проточных озерных бассейнах со слаботурбулентным гидрологическим режимом водотоков, имевшим равнинный ^г<0,1) тип естественных русел в благоприятном состоянии ложа (п>40).
Первая надпойменная терраса финально-неоплейстоцен-раннеголоценового возраста описана в береговом уступе к северу от с. Татауро-во. Характерна двучленность строения - сверху залегают тонкообломочные породы - песчаные алевриты ^=0,07), мелкозернистые алевропески ^=0,1) и пески ^=0,19), ниже, с глубины 2,5 м -галечники с малыми валунами и гравийно-песчаным заполнителем ^=13,5 мм). По коэффициенту изменчивости аккумуляция алеврито-во-песчаных частиц происходила в водной среде - при постепенном замещении неглубоких (0,81,1 м) озеровидных условий на нединамичные
речные. Нижняя толща накапливалась в крупном стационарном русловом потоке горно-грядового типа (у=1,46, Fr=0,46).
Таким образом, осадки высоких террасовых уровней (VI - ГУ-й) аккумулировались в маловодных проточных стационарных озерных водоемах со слабым волнением и придонным течением (субгоризонтально-слоистые алеври-тово-тонкопесчаные разновидности береговых и прибрежных фаций лимнической макрофации), поступательных слабо мобильных подпорных речных потоках в дельтовых и придельтовых условиях положения русла (наклонно- и косо-слоистые мелко-среднезернистые пески русловых и пойменных фаций речной макрофации). Продолжительный период озерных условий осадконакопления во впадине следует соотнести с ингрессиями вод Байкала (не менее 3-х) в прилегающие понижения его горного обрамления, на фоне охвативших Прибайкалье дифференцированных движений 3-х фаз тектонической активизации - от позднеприморской (800-700 тыс. лет) до хубсугульской (600-300 тыс. лет) и тый-ской (150-100 тыс. лет) [1, 2].
Низкие надпойменные террасы (ГГГ - Г-я) имеют общие черты строения. Для них характерно наличие двух толщ - нижней, песчано-грубообломочной аллювиального и верхней, алевритово-псаммитовой смешанного аллюви-ально-озерного и лимнического происхождения. На основании выявленных особенностей протекания седиментации на протяжении от каргин-ского времени позднего неоплейстоцена до границы с голоценом, во впадине установлено несколько мелководных проточных озерных
водоемов, гидродинамическая ситуация накопления осадков в которых была примерно равной. Реки, транспортировавшие рыхлый материал, также неоднократно претерпевали существенные изменения своего гидрологического режима - от горно-грядового типа до равнинного. В полном соответствии с вышеуказанным положением находится фациальная природа исследуемых отложений, принадлежащая двум основным макрофациям - речной (русловые и пойменные фации) и озерной (береговые и прибрежные фации). Одной из возможных причин возникновения лимнических обстановок образования осадков были кратковременные поднятия уровня вод Байкала. Эта черта свойственна и другим впадинам центральной части Байкальской рифтовой зоны, открытых к озеру (Котокельская, Нижне-туркинская, Налимовская, Усть-Баргузинская) -в строении низких надпойменных террас присутствуют толщи лимнического генезиса, что указывает на одни и те же региональные неотектонические и палеоклиматические факторы се-диментогенеза.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Мац, В.Д. Кайнозой Байкальской рифтовой впадины: строение и геологическая история. Монография / В.Д. Мац, Г. Ф. Уфимцев, М.М. Мандельбаум и др. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2001. 252 с.
2. Рассказов, С.В. Геохронология и геодинамика позднего кайнозоя (Южная Сибирь - Южная и Восточная Азия). Монография / С.В. Рассказов, Н.А. Логачев, И.С. Брандт и др. - Новосибирск, Изд-во «Наука», Сибирское отделение, 2000. 288 с.
TO THE PROBLEM OF FORMATION OF NEOPLEISTOCENE WATER STRUCTURAL AND FORMATIONAL COMPLEX OF UST-SELENGINSKAYA HOLLOW (EAST COAST OF BAIKAL LAKE)
© 2014 V.L. Kolomiyets, R.Ts. Budayev
Geological Institute SB RAS, Ulan-Ude
On the basis of paleohydrological, lithological-stratigraphic and facial analyses of water genesis deposits the conditions of sediment accumulation by neopleistocene terrace complex of Ust-Selenginskaya hollow are reconstructed. The environment of accumulation of lake and lake-river sands of high terraces of this hollow were shallow limnologic reservoirs. Regular changes of a water level in Baikal, their ingression in Selenga River valley (three stages) were a consequence of the differentiated tectonic movements in Pribaikalye. Low terraces have a binomial structure and are put by sediments with normal power alluvium.
Key words: Ust-Selenginskaya hollow, terrace complex, sandy deposits, alluvium, limnium, deposites of complex genesis, ingression, Baikal lake
Vladimir Kolomyets, Candidate of Geology and Mineralogy, Senior Research Fellow at the Laboratory of Cenozoic Geology. E-mail: [email protected]
Rinchin Budaev, Candidate of Geology and Mineralogy, Senior Research Fellow at the Laboratory of Cenozoic Geology. E-mail. [email protected]
