Особенности геологического строения и

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Геолого-географический факультет

Кафедра динамической геологии

 

 

ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ

Зав. кафедрой динамической

геологии, доктор г.-м. наук,

профессор

___________ В.П. Парначёв

«____» ____________ 2017 г.

ОСОБЕННОСТИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ И

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ

ТОМСКОЙ области

 

Отчет об учебной практике по общей геологии

Руководители практики:

ст. преп., к.г.-м.н.

____________ Е.Н. Жилина

ассистент _______ И.В. Афонин

«____» ____________ 2016 г.

 

Авторы студенты

02602 группы:

Егоркин А.А. - бригадир

Тюшляев П.А.

Терехов О.Л.

Сумароков А.О.

Лучина А.В.

 

 

Томск 2017

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ЧАСТЬ I. ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ОЧЕРК
Глава 1. Методика полевых работ
Глава 2. Изученность района
Глава 3. Основные черты геологического строения
3.1. Стратиграфия
3.1.1. Описание геологического памятника природы «Лагерный сад»
3.2. Магматизм
3.3. Тектоника
Глава 4. Полезные ископаемые Глава 5. История геологического развития
ЧАСТЬ II. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
Глава 6. Процессы выветривания
6.1. Физическое выветривание
6.2. Химическое выветривание 6.3. Биохимическое выветривание
Глава 7. Гравитационные процессы на склонах
Глава 8. Геологическая деятельность ветра
Глава 9. Геологическая деятельность рек и временных водотоков
Глава 10. Геологическая деятельность озер
Глава 11. Геологическая деятельность болот
Глава 12. Геологическая деятельность подземных вод
12.1. Водный памятник природы – родник «Звездный ключ»
ЧАСТЬ III. ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ОЧЕРК
Глава 13. Техногенное загрязнение поверхностных вод Томской области
13.1. Состояние русел и берегов водных объектов
13.2. Экологическая чистка правого берега р. Томь
Заключение
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
СПИСОК ПРИЛОЖЕНИЙ 1-15

ВВЕДЕНИЕ

Первая учебная геологическая практика началась 26 июня 2017 года, закончилась 23 июля 2017 года. Практика проводилась с целью получения знаний, при изучении курса «Общая геология» и ознакомления с основами проведения полевых геологических работ, обучения приемам ведения полевой геологической документации. Учебная практика является обязательной.

Перед нами стояли следующие задачи: знакомство с геологическим строением г. Томска и его окрестностями, геологическими процессами, происходящими на этой территории, а также изучение экологических проблем.

Геологическая практика проходила на территории Томской области - в окрестностях города Томска (рис. 1), а также Томском, Кожевниковском и Шегарском районах. Томская область почти целиком лежит в юго-восточной части Западно-Сибирской низменности. Географические границы области определяются следующим образом: с юга на север она простирается от 55,7⁰ до 61⁰ с.ш., с запада на восток от 75⁰ до 89,4⁰ в.д. от Гринвича. Томская область граничит с Омской, Новосибирской, Кемеровской, Тюменской областями и Красноярским краем Российской Федерации.

Климат Томской области характеризуется как континентальный с теплым летом и холодной зимой, равномерным увлажнением, довольно резкими изменениями погоды в сравнительно короткие промежутки времени. Местный климат зависит от сложной циркуляции воздушных масс над Западно-Сибирской низменностью. В пределах Томской области расположены отрезки верхнего и среднего течения р. Оби с притоками, многочисленные придаточные водоемы (притоки, затоны, курьи), разнообразные водоемы: таежные озера, искусственные пруды и, наконец, подземные воды. Общая площадь всех водоемов Томской области 570 тыс. га. Общая протяженность 273 рек Томской области, имеющих длину свыше 20 км, составляет 39,5 тысяч км.

В Томской области довольно сложная картина растительности. Она представлена разными типами – лесной, луговой, культурной, болотной и водной. Лесная растительность слагается хвойными и лиственными породами (кедр, пихта, ель, сосна, лиственница, береза, осина) и занимает 60% территории области. Луговая растительность занимает 3% площади, культурная и сорная – 2,6%.

Практика проходила в три этапа: подготовительный, полевой и камеральный. В подготовительный период был проведен инструктаж по технике безопасности, подготовлено снаряжение и произведено ознакомление с геологией района работ.

Полевой период включал в себя наблюдения за эндогенными и экзогенными геодинамическими и экологическими процессами города Томска и его окрестностей. Проведенные работы в маршрутах дали возможность закрепить и увеличить те знания, которые были получены в течение года по теоретическому курсу «Общей геологии».

Параллельно с полевыми наблюдениями вёлся полевой дневник, в котором отражались основные сведения по современным и древним геологическим процессам, и особенностям геологического строения древних и современных образований.

В камеральный период на основе своих личных наблюдений и данных предыдущих исследований был составлен отчёт, включающий: введение, заключение, главы с разделами, список литературы.

 

 

Рисунок 1 - Карта района прохождения практики (масштаб 1:200 000) [10]

 

За период практики нами были освоены поставленные задачи, такие как: полевые наблюдения, описание обнажений, отбор, документация и исследование образцов пород и минералов. Также осваивали навыки работы с горным компасом, топографической картой и космоснимками. В ходе полевых работ были изучены основные черты стратиграфии палеозойских, мезозой-кайнозойских отложений томского палеопрогиба, тектоники (складки, разломы, нарушения), полезных ископаемых (коры выветривания, строительные материалы, торф).

Глава 2. Изученность района

Геологическое изучение района весьма затруднено, т.к. он относится к числу закрытых территорий со слабой обнаженностью и значительной мощностью перекрывающих рыхлых отложений. Первые геологические исследования до начала 50-х годов ХХ в. базировались преимущественно на изучении обнажений и касались ограниченных участков описываемого района, расположенных по правобережью р. Томь и вдоль железной дороги Тайга-Асино. В этот период наибольший вклад внесли М.Э. Янишевский (1915), А.П. Смолин (1922), М.А. Усов (1924), М.К. Коровин (1927), К.В. Радугин (1934), Ю.А. Краснов (1934), А.В. Тыжков (1940), В.А. Хахлов (1940-1949), Л.А. Рагозин (1944-1949).

Особое место занимают труды М.Э. Янишевского, который на основании детально изученного палеонтологического материала впервые твердо доказал нижнекаменноугольный возраст пород, обнаженных в окрестностях г. Томска и заложил основу стратиграфического расчленения отложений нижнего карбона в данном районе.

Первая геологическая карта масштаба 1:1000000 была составлена В.А. Хахловым и Л.А. Рагозиным в 1949 году и явилась результатом 5-летних исследований этих авторов.

С 1948 года начался период систематического изучения района путем проведения среднемасштабных геологических съемок. В этих работах приняли участие К.В. Иванов (1948-1956), М.И. Юдин (1948-1951), Н.В. Григорьев (1956‑1959), Г.А. Чернышев (1958-1960), К.Д. Нешумаева (1958). Аэромагнитную съемку территории провели А.М. Загороднов и Н.М. Смирнов в 1959 году. Палеонтологическое обоснование возраста пород района было выполнено Р.Н. Бенедиктовой (1960), Л.Н. Краевской, П.С. Краснопеевой, В.А. Лапшиной и А.М. Ярошинской (1957-1960). Из работ этого периода большое значение имеют исследования, приведенные К.В. Ивановым, который впервые разработал стратиграфическую колонку для флишевых отложений Томского прогиба, оставшуюся (за исключением небольших деталей) неизменной до настоящего времени. В составе осадков, выполняющих прогиб, им выделены и детально охарактеризованы пачинская и юргинская свиты девона, турнейский ярус, лагерносадская, басандайская и коларовская свиты карбона. Большой вклад внес также Н.В. Григорьев, который впервые составил среднемасштабную геологическую карту палеозоя Томь-Яйского междуречья. Для ее построения были использованы не только обнажения и горные выработки, но и значительный объем колонкового бурения.

С начала 60-х годов начался новый этап изучения территории путем крупномасштабного геологического картирования. Геофизическую основу для этого картирования в виде электроразведки, магнитометрии и гравиметрии создал Е.П. Харин (1959-1960), Ю.Я. Михайлов (1961), И.Е. Грязев (1962; 1971), В.С. Денисов (1963) и А.Ф. Бухмастов (1964-1969). Геологическую часть работы выполнили Н.В. Григорьев (1962-1964; 1967-1969), П.Т. Сазонов (1960-1964; 1967), С.В. Курочкин (1960), Т.С. Иванова (1960), А.А. Бабин (1960), Э.В. Тарасенко (1963‑1965), А.И. Скогорев (1968-1969) и А.Ф. Рубцов (1964-1975). Эти работы осуществлялись под руководством М.П. Нагорского. Петрографическое изучение пород выполнялось В.А. Врублевским (1964-1984). Непосредственное участие в проведении картирования принимали также сотрудники Томского университета и политехнического института В.В. Хахлов, Б.М. Тюлюпо, Г.М. Иванова, П.А. Удодов, Г.А. Сулакшина. Определение фауны провели С.К. Черепнина, А.М. Ярошинская и Л.Н. Краевская.

Поиски и разведку месторождений полезных ископаемых в этот же период проводили А.Ф. Рубцов (1958-1962; 1976-1984), А.И. Скогорев (1972), В.Я. Колпаков (1972), А.Ф. Саблин (1971-1984).

Крупномасштабное геологическое картирование и поисково-разведочные работы сопровождались значительными объемами колонкового бурения. К настоящему времени на описываемой территории пройдено около 1400 скважин глубиной 80-500 метров. Учеными-геологами получено много новых материалов, которые частично опубликованы, но в основном содержатся только в производственных геологических отчетах.

В 2000-2003 годах НИЛ геокарт геолого-географического факультета ТГУ проводила работы по доизучению территории, в рамках по государственного контракта с Министерством природных ресурсов РФ «ГДП-200, листа О‑45‑XXXI (Междуречная площадь) (полигонный для Томского государственного университета)», были получены новые данные о геологическом строении территории [2].

Стратиграфия

Территория Томского района находится на юго-восточной окраине Западносибирской плиты, где структуры Томь-Колыванской складчатой зоны, входящие в состав Алтае-Саянской складчатой области, полого погружаются в северо-западном направлении под пологозалегающие мезозойско-кайнозойские отложения Западносибирской равнины. Складчатые комплексы Томь-Колыванской зоны являются, таким образом, фундаментом, перекрытым более молодым осадочным чехлом, мощность которого в пределах района достигает первых сотен метров.

Территория Томской области и всей Западной Сибири, в течении своей геологической истории претерпела изменения. О прошлом той местности можно судить по окаменелым остаткам вымерших организмов.

В 2008 году была опубликована геологическая карта масштаба 1:200 000 листа O-45-XXXI (рис. 2, 3), составленная сотрудниками Томского государственного университета по результатам работ в 2000-2003 годах [2].

Стратиграфическая схема отложений территории г. Томска и Томского района выглядит следующим образом [2]:

 

ПАЛЕОЗОЙСКАЯ ЭРАТЕМА	PZ
Девонская и каменноугольная системы нерасчленные	D-C
cаламатовская и ярская толщи нерасчленные	D3 sl -C1 jar
Каменноугольная система	C
лагерносадская толща	C1 lg
басандайская свита	C1-2 bs
МЕЗОЗОЙСКАЯ ЭРАТЕМА	MZ
Кора выветривания	K-P
КАЙНОЗОЙСКАЯ ЭРАТЕМА	КZ
Палеогеновая система	P
атлымская свита	P3 at
новомихайловская свита	P3 nm
лагернотомская свита	P3 lg
Неогеновая система	N
абросимовская свита	N1 ab
Четвертичная система	Q
кочковская свита	alaEk č1
нижнекочковская подсвита	aEk č
верхнекочковская подсвита	laEk č2
федосовская свита	laI-II fd
Проблематичные отложения	prQII
верхненеоплейстоценовые образования третьей надпойменной террасы	a3III
верхненеоплейстоценовые образования второй надпойменной террасы	a2III
верхненеоплейстоценовые образования первой надпойменной террасы	a1III
покровные образования	III-H
эоловые отложения	vIII-H
голоценовые аллювиальные образования пойменных террас	aH
озерно-болотные отложения	lbH
болотные отложения	bH
техногенные отложения	tH

 

Наибольший интерес для авторов отчета представляли отложения каменноугольной системы. Эти отложения являются на изучаемой территории самыми древними, обнажающимися на дневной поверхности. Их коренные выходы отмечаются в долинах рек: Томь (разрез Лагерный сад, Приложение 2), Ушайка и Басандайка. К.В. Ивановым в 1949 году визейские толщи разделены на Лагерносадскую и Басандайскую свиты. По новым данным [5], это отложения Лагерносадской толщи и Басандайской свиты.

ПАЛЕОЗОЙСКАЯ ЭРАТЕМА (PZ)

Каменноугольная система (С)

Отложения визейского века каменноугольного периода являются на территории города самыми древними, обнажающимися на дневной поверхности. Их коренные выходы отмечаются в долинах рек Томь (разрез Лагерный сад), Ушайка и Басандайка. К.В. Ивановым в 1949 году визейские толщи разделены на лагерносадскую и басандайскую свиты.

Лагерносадская толща (C₁ lg).Сложена глинистыми и алеврито-глинистыми серыми и темно-серыми сланцами с прослоями алевритового состава и органогенных известняков с обломками раковин брахиопод и криноидей.

Примерно в средней части обнажения «Синий утес» (Приложение 8) появляются прослои углисто-глинистых сланцев с глинистыми конкрециями (рис. 4), а это уже отложения Лагерносадской толщи. Конкреции имеют округлую или веретеновидную форму, размеры разные. Немного дальше нам удалось найти реликты первоначальной слоистости, которая, в отличие от сланцеватости, залегает с небольшим наклоном.

Характерной особенностью отложений толщи является наличие сидеритовых линз и обилие углистого вещества, местами окрашивающего сланцы в почти черный цвет. Предполагается, что формирование отложений толща происходило в условиях неглубокого моря, куда с окрестных участков суши сносились продукты размыва. Мелкозернистость отложений толща свидетельствует об относительном удалении (первые километры) от береговой линии.

Главной особенностью толщи является ее слоистая структура: слои то существенного песчаного, то чисто глинистого состава часто чередуется между собой. Наряду с грубой слоистостью имеется хорошо видимая трещиноватость. Хорошо различается тонкослоистая текстура, когда мощность слоев измеряется миллиметрами и их долями. Каждый слой отличается цветом, размером зерен, плотностью, т.е. он сформировался в отличных от соседних слоев условиях. Можно заметить, как часто сменялись условия и сколько произошло таких смен, учитывая, что толща имеет мощность в несколько сотен метров, а в одном слое насчитывается до 20-30 слойков. На поверхности напластования слоев имеются следы волноприбойной ряби, отпечатки и окаменелости организмов, населявших море 350 млн. лет назад. Именно по этим окаменелостям и отпечаткам был определен раннекаменноугольный возраст отложений. Выше упомянутое дает право полагать, что 350 млн. лет назад на месте Томска и его окрестностей плескались волны неглубокого моря. Это мы наблюдали в лагерном саду.

Рисунок 2 - Фрагмент карты донеогеновых образований и полезных ископаемых листа O-45-XXXI (Томск) [2], (масштаб 1:200 000), условные обозначения приведены на рис. 3

МЕЗОЗОЙСКАЯ ЭРАТЕМА(MZ)

Меловая система(K)

Симоновская свита (K₂sm) представлена континентальными сероцветными

 

сл

Рисунок 3 - Условные обозначения к фрагменту карты донеогеновых образований и полезных ископаемых листа O-45-XXXI (Томск) [2]

 

 

Басандайская свита (C₁ bs), отложения которой залегают на лагерносадских сланцах с признаками размыва, представлена серыми песчаниками и алевролитами с редкими прослоями алевропелитовых сланцев и пропластками каменного угля (мощностью до 5-10 м). Относительная грубозернистость образований басандайской свиты, выраженная в преобладании песчаников, а также наличие остатков наземной флоры свидетельствует о доминирующем прибрежно-континентальном характере генезиса отложений. Мощность отложений свиты составляет около 1100 м. В обнажениях Лагерного сада песчаники и углистые сланцы басандайской свиты, которая формировалась в прибрежно-морских условиях, залегают выше отложений лагерносадской толщи. Встречались глинистые сланцы, алевролиты. Было видно, что обнажение длительное время подвергалось воздействию воды, вследствие чего образовались эрозионные промоины (Приложение 2).

На «Синем утесе» у уреза воды (маршрут №8) мы наблюдали глинистые сланцы, сланцеватость в которых ориентирована практически вертикально (рис. 4). Во время маршрута периодически замеряли элементы залегания пород, сланцеватости и трещиноватости (Приложение 8).

 

 

 

Рисунок 4 – Глинистые сланцы басандайской свиты (C₁ bs) на месте взятия образца конкреции (диаметр 4 см), обнажение «Синий утес» (фото Шептухина А.В., июль 2017 г.)

 

Кора выветривания палеозойских пород развита практически повсеместно. Мощность ее уменьшается в северо-западном направлении по падению структур, (фундамента) и в руслах рек. Максимальные значения мощности, достигающие 50 метров, установлены в западинах поверхности каменноугольных глинистых и алевритоглинистых сланцев, в наибольшей степени подверженных выветриванию. Главным глинистым минералом коры выветривания является каолинит. В наиболее представительных разрезах коры выветривания (например, мыс «Боец» в Лагерном саду) (Приложение 2) фиксируется последовательная смена слабоизмененных коренных пород полностью гидролизированными и выщелоченными белыми и пестрыми глинами, залегающими в кровле разреза коры (рис. 5).

В полных разрезах образований коры выветривания условно выделяется несколько зон.

· Зона дезинтеграции материнских пород с нарушением их монолитности, проявлениями процессов лимонитизации и хлоритизации.

· Зона гидратизации и выщелачивания с образованием структурного элювия – глин с сохранившимися «теневыми» структурами и текстурами материнских пород. Глины обычно имеют почти белый цвет с зеленоватым оттенком.

· Зона гидролиза и конечного выщелачивания с характерными белыми или пестрыми цветами глин, увеличением содержания глинозема и окиси титана.

 

 

Рисунок 5 - Кора выветривания мел-палеогенового возраста, г. Томск, Лагерный сад

(фото Шептухина А.В., июль 2017 г.)

 

 

КАЙНОЗОЙСКАЯ ЭРАТЕМА (KZ)

Отложения кайнозойской эратемы развиты на территории города и района в разной степени. Так, образования палеогена выходят на дневную поверхность преимущественно в северо-западной части города, в то время как отложения неогена и четвертичного периода повсеместно фиксируются в долинах р. Томи и ее притоков.

Палеогеновая система (P)

Отложения палеогена имеют повсеместное распространение. Отсутствие лишь в долине реки Ушайки, где неоген-четвертичные осадки залегают непосредственно на палеозойских сланцах и глинах коры выветривания.

Включает отложения объединенных новомихайловской и лагернотомской свит (P ₃nm+lg) олигоценового возраста, пользующихся широким распространением в пределах города и отсутствующих на южной и юго-восточных окраинах городской территории, где неоген-четвертичные отложения залегают на эродированной поверхности палеозойских отложений. Образования объединенных свит сложены чередованием песчанистых и глинистых прослоев; при этом нижняя часть разреза (7,5 м) имеет существенно песчанистый, а верхняя часть разреза (около 7 м) – существенно глинистый состав. Мощность отложений объединенных свит достигает 36 м (в северо-западной окраине города).

Неогеновая система (N)

Кочковская свита (N₂ kc) широко развита в пределах города, отсутствуя лишь в долинах рек, где она перекрыта террасовыми отложениями. Отложения свиты представлены песчано-гравийно-галечниковым материалом, слагающих нижнюю пачку, и разноцветными алевритистыми карбонатсодержащими глинами верхней пачки. Общая мощность отложений свиты изменяется от 7 до 34м. Особая значимость отложений кочковской свиты для стратиграфии кайнозоя западносибирского региона обусловлена тем, что по кровле ее нижней пачки проводится граница между неогеном и четвертичной системой.

Четвертичная система (Q)

Четвертичная система – это толщи слоистых пород, образовавшихся в четвертичный период. Четвертичный период – современный период геологической истории, начавшийся 1,8 млн. лет назад с момента появления на Земле человека, как вида млекопитающих. Период закончится с исчезновением человека. Четвертичные отложения из-за своей молодости сложены рыхлыми и слабо сцементированными породами разного происхождениями. В основном это аллювиальные, делювиальные, пролювиальные, эоловые и озерные отложения.

Нижнее звено (NPI)

Отложения четвертичной системы пользуются наибольшим распространением на территории г. Томска, слагая массивы террасовых комплексов р. Томь и ее притоков и покровные тела лессовидных суглинков, перекрывающих все более древние образования. В обнажениях Лагерного сада, в частности мыса «Боец» на самом верху находится четвертичная толща, в составе которой в ее нижней половине К.В. Радугин обнаружил ленточные глины. Следовательно, район Томска подвергался оледенению или, по крайней мере, ледниковый панцирь доходил до границ района. В самой верхней части разреза размещаются покровные лёссовидные суглинки, сформировавшиеся при активной работе ветра. Перевеивались, вероятно, обские пески, пыль относилась к северо-востоку, и здесь огромные территории перекрыты покровом до 10 м мощностью. В районе «Лагерного сада» в глинах был обнаружен скелет мамонта со следами разделки его древним человеком. Радиоуглеродный метод показал, что возраст находки составляет 17000 лет.

Тайгинская свита (NPI tg). Отложения свиты развиты в восточной и южной частях городской территории, слагая плащеобразные тела на водоразделах и перекрывая кочковские глины. Образования тайгинской свиты представлены супесями и песками голубовато-серых оттенков, ниже по разрезу переходящими в пылеватые текучие суглинки. Мощность отложений свиты изменяется от 5 до 22 м. Образование тайгинских седиментов связывается с деятельностью крупного ледниково-подпрудного озера, возникшего при подпоре стока р. Обь ледниковым щитом, наступавшим с шельфа Карского моря в раннем неоплейстоцене.

Верхнее звено(NPIII)

К образованиям этого возраста на территории описываемого района отнесены отложения речных долин и антропогенные отложения. В долине р. Томь выделяются три надпойменных террасы, имеющие верхнеплейстоценовый возраст, и голоценовая пойма.

Третья надпойменная терраса (a³NPIII), выделяемая на описываемой территории со значительной долей условности из-за отсутствия детально описанных и датированных разрезов, картируется широкой полосой (до 2 км) вдоль правого борта долины р. Томь. Со стороны реки терраса ограничена тыловым швом второй надпойменной террасы; со стороны водоразделов тыловой шов третьей террасы не выражен.

Вторая надпойменная терраса (a²NPIII) прослеживается в виде широких фрагментов в правобережье р. Томь. Отложения террасы представлены гравийно-галечными отложениями, песками и суглинками. Мощность отложений достигает 20 м.

Голоценовый надраздел (H)

Современное звено

Отложения пойм развиты в долинах р. Томь и ее притоков, залегают на поверхности палеогеновых отложений и коры выветривания и представлены галечниками, песками, илами и торфами общей мощностью до 22 м.

Техногенные отложения на территории г. Томска играют значительную роль. Этими отложениями сложен золоотвал ГРЭС-II в долине р. Ушайка, площадью 42,5 га и мощностью до 19 м (Приложение 3). В районе ТЭМЗ строительным мусором засыпаны овраги, глубина которых составляла 16-18 м. при строительстве насосно-фильтровальной станции (около Коммунального моста) на пойменные отложения была произведена отсыпка гравийно-песчаной смеси 9-11 м слоем.

Техногенные отложения играют двоякую роль. В пойме р. Томь и ее притоков они понижают вероятность затопления жилого сектора при паводках. В засыпанных оврагах техногенные отложения перекрывают естественные выходы подземных вод, ухудшают дренаж, обуславливают обводнение участков и провоцируют возникновение оползней.

В течение учебной геологической практики мы встречались с отложениями разного возраста, учились их описывать и характеризовать.

 

 

Магматизм

 

Проявление магматизма на территории г. Томска и в его окрестностях ограничены дайковыми породами, известными в литературе под названием «томских диабазов». Характерной особенностью дайкового комплекса, в составе которого определены долериты, порфировидные долериты и эссексит-долериты, диабазы и эссексит-диабазы, монцониты и гибридные породы, является то, что они секут и метаморфизуют нижнекаменноугольные отложения лагерносадской и басандайской свит и группируются в дайковые поля различной плотности.

Коренные обнажения дайковых пород встречаются в правом борту долины р. Томь и долинам ее правых притоков (реки Басандайка, Ушайка, Тугояковка).

По некоторым оценкам общий объем дайковых пород достигает 8-10 % [5]. Имеет место преобладающее развитие дайковых пород в верхних горизонтах нижнекаменноугольных отложений, приуроченных к центральной части томского прогиба. Геофизическими исследованиями и картировочным бурением установлена значительная роль даек в строении фундамента района. По некоторым оценкам общий объем дайковых пород достигает 8-10%. Закартированные дайки группируются в обособленные зоны, простирание которых совпадает с простиранием правобережных притоков р. Томь (Ушайка, Басандайка).

В период практики мы наблюдали дайки эссекит-долеритов в д. Завазрзино (рис. 11, Приложение 4) и порфировидных долеритов в глинистых сланцах на участке мыса «Боец» (Приложение 2). На мысе «Боец» нами, в прибрежной части, установлены 2 крупные дайки мощностью 10-20 м, находящиеся на расстоянии 110-120 м друг от друга и большое количество мелких даек (рис. 7). Они образовались вследствие заполнения открытых трещин в земной коре. Вероятно сразу же после фазы сжатия, которая привела к образованию складок, наступила фаза растяжения и образовались такие глубокие трещины, которые проникли до магматических очагов. В целом описываемые породы обладают преимущественно серыми и темно-серыми (до черных) тонами окраски.

Зеленоватые оттенки проявляются для наиболее сильно выветренных разностей диабазов. При выветривании полевых шпатов в ряде случаев возникает характерная розоватая окраска. Наиболее распространены мелкозернистые и порфировидные структуры пород. Наиболее мощные дайки (первые десятки метров мощности) обладают полнокристаллическими структурами, сближающими их с плутоническими разностями. Минералогический состав дайковых пород в силу преобладающей мелкозернистости визуально определяется лишь для наиболее крупных выделений. Обычно фиксируется серый основной плагиоклаз, моноклинный пироксен, зеленая и бурая роговая обманка, биотит; из вторичных минералов определяются хлорит, эпидот; из рудных – пирит.

Для порфировидных долеритов (дайка мыса «Боец» у Лагерного сада), имеющих темно-серую окраску, характерно наличие порфировидных выделений основного плагиоклаза и моноклинного пироксена. В основной массе породы также фиксируются мелкие зерна плагиоклаза (лабрадор), моноклинного пироксена (авгит), биотита, бурой роговой обманки, ильменита и пирита. Из акцессорных минералов отмечен апатит, из вторичных – хлорит и пренит.

Вмещающие алевролиты и песчаники испытывают влияние контактового метаморфизма, выражающегося в уплотнении пород (вплоть до проявления роговиков) и появлении своеобразной субпараллельной контакту даек отдельности, затухающей по мере удаления от контакта. Возникновение дайкового комплекса связывается с неразвитым пермо-триасовым континентальным рифтогенезом [5].

Тектоника

Территория г. Томска и его окрестностей расположена в пределах Томь-Колыванской складчатой зоны, являющейся северо-западной окраиной обширной Алтае-Саянской складчатой области (включающей также такие горные страны, как Западный и Восточный Саяны, Кузнецкий Алатау и Горный Алтай).

В пределах томского района осадочные, магматические и метаморфические образования Томь-Колыванской складчатой зоны, имеющие рифей-палеозойский возраст, полого погружаются по более молодые, в основном рыхлые и слабосцементированные мезозой-кайнозойские отложения Западно-Сибирской плиты. Структурной частью Томь-Колыванской складчатой зоны является Томский прогиб, в пределах которого и располагается район прохождения учебных практик. Томский прогиб представляет собой крупную синклинальную структуру, выполненную терригенными отложениями девона-карбона общей мощностью около 6 км и протягивающейся в юго-западном направлении на расстояние около 100 км при ширине в центральной части до 70 км.

Для магнитного поля томского прогиба характерно наличие узких положительных аномалий, соответствующих зонам скопления даек «томских диабазов». Прогиб осложняется складчатостью более высоких порядков, согласных с общим простиранием структуры. Эта складчатость проявляется в виде узких сопряженных синклинальных и антиклинальных складок, наиболее мелкие из которых хорошо фиксируются в нижнекаменноугольных отложениях в долине р. Томь.

Дизъюнктивные дислокации (разрывные нарушения) проявлены менее широко. К ним относят сравнительно крупные разломы северо-западного простирания, трассирующие долины рек Тугояковка, Басандайка и Ушайка, Коларово-Семилуженский разлом, а также более мелкие разломные структуры, зафиксированные дайками и оперяющие их дизъюнктивы. Такие разрывные нарушения, вызванные тектоническими движениями, как разломы, крупные трещины, складки, загибы слойков мы наблюдали при прохождении маршрута на Синем Утесе (Приложение 8).

Коларово-Семилуженский надвиг, наблюдаемый в южном окончании берегового обнажения близ с. Коларово, рассекает нижнекаменноугольные отложения и имеет небольшую амплитуду вертикального смещения. Плоскость смещения надвига круто падает в северо-западном направлении. Строго говоря, сам надвиг представляет собой полосу перемятых и размолотых вмещающих пород (алевролиты, песчаники и глинистые сланцы басандайской свиты), имеющую мощность в первые десятки метров [3]. Дизъюнктивные дислокации (разрывные нарушения) проявлены менее широко. К ним относят сравнительно крупные разломы запад-северо-западного простирания, трассирующие долины рек Басандайка и Ушайка, Коларово-Семилуженский разлом, а также более мелкие разломные структуры, зафиксированные дайками и оперяющие их дизъюнктивы. Такие разрывные нарушения, вызванные тектоническими движениями, как разломы, крупные трещины, складки, загибы слойков мы наблюдали при прохождении маршрута № 8 (рис. 10).

 

 

Рисунок 9 - Изменение угла наклона глинистых сланцев басандайской свиты (C₁bs) на

обнажении «Синий утес», правый берег р. Томь (фото Сумароков А.О., июль 2017 г.)

Физическое выветривание

Физическое выветривание вызывается разнообразными причинами, однако решающая роль принадлежит факторам, обуславливающим механическое движение частиц породы. Это приводит к нарушению взаимного сцепления составных частей горных пород. В зависимости от природы воздействующего фактора, характер процесса разрушения горных пород при физическом выветривании будет каждый раз особым. В одних случаях движение происходит внутри самой горной породы без участия внешнего механически действующего фактора. Сюда относится изменение объема составных частей породы, вызываемое изменением температуры. В других случаях расчленение горных пород происходит под механическим воздействием посторонних факторов – раскалывающее действие замерзающей воды, растущих кристаллов, корневой системы деревьев и т.д. Такое явление может быть названо механическим выветриванием.

К физическому выветриванию относятся температурное и механическое выветривание.

Температурное выветривание наиболее распространено и происходит под воздействием колебания температур, вызывающих неравномерный нагрев и охлаждение горных пород. Минеральные зерна, слагающие горные породы, при этом попеременно испытывают то расширение, то сжатие. Расширения породы, возникающие в результате нагревания, более интенсивно сказываются в поверхностных частях, чем во внутренних. То же самое происходит и при охлаждении. Сжатие горных пород, вызванное очным охлаждением, распространяясь от поверхности в глубину, встречается с осадочным расширением их от дневного нагревания, что еще больше способствует разрушению породы. В результате этого часто наблюдается появление трещин, параллельных поверхности глыб, и отслаивание от них верхних частей в виде чешуек.

Физическое выветиривание основных магматических пород, в виде шаровой отдельности, мы наблюдали в д. Заварзино (рис. 11, Приложение 4).

 

 

Рисунок 11 - Шаровая отдельность даек эссексит-диабаза, д. Заварзино

(фото Сумароков А.О., июль 2017 г.)

 

Механическое выветривание представляет собой процесс, при котором разрушение горных пород происходит под механическим воздействием посторонних факторов – замерзающей воды, корней растений, роющих животных, кристаллизации солей и тому подобное. Особенно велика разрушающая роль замерзающей воды, когда вода попадает в поры и трещины горных пород, а потом замерзает, она увеличивается в объеме примерно на 10 %, производя при этом огромное давление на стенки трещин (до нескольких сотен кг на 1 см²). Такая сила легко преодолевает сопротивление горных пород на разрыве, и они раскалываются на отдельные обломки. Это явление часто называют «морозное выветривание».

Проц