Содержание к диссертации
Введение
1. Общие сведения о природе Северного Алтая. Проблемы терминологии 13
1.1. Главные физико-географические особенности 13
1.2. Проблемы терминологии 24
1.3. Генетическая классификация озер Северного Алтая 27
2. Котловинные озера 29
2.1. Тектонические озера 29
2.1.1. Устюбенская котловина 30
2.1.2. Верхнеишинская котловина 36
2.1.3. Бащелакская котловина 42
2.2. Карстовые озера 44
2.3. Эворзионные озера 47
2.4. Суффозионные озера 50
3. Долинные озера 52
3.1. Ледниково-подпрудные озера 54
3.1.1. Чиликское ледниково-подпрудное озеро 54
3.1.2. Казандинское ледниково-подпрудное озеро 56
3.2. Обвально-подпрудные озера 59
3.2.1. Чойское обвально-подпрудное озеро 60
3.2.2. Казандинское обвально-подпрудное озеро 62
3.3. Половодно-заторные озера 65
3.4. Пойменно-старичные озера 75
4. Дилювиально-подпрудные озера 81
4.1. Особенности строения и образования высокой террасы в долине Иши 82
4.1.1. Югалинское озеро 86
4.1.2. Озера в низовьях долин Иши, Чапши и Барды 89
4.2. Особенности размещения, строения и образования террас в долине верхней и средней Бии 106
4.2.1. Ушпинское озеро 131
4.2.2. Кажа-Старобогучакское озеро 133
4.2.3. Елейско-Пильненское озеро 134
4.2.4. Учургинское озеро 136
4.2.5. Алемчирское озеро 138
4.2.6. Тулойское озеро 139
4.2.7. Лебедское озеро 146
5. Физико-географическое значение поздненеоплейстоценовых и голоцено вых озер Северного Алтая 149
Выводы 164
Список использованной литературы 168
Приложения
- Проблемы терминологии
- Карстовые озера
- Обвально-подпрудные озера
- Особенности размещения, строения и образования террас в долине верхней и средней Бии
Введение к работе
Разделяя мнение Ф.Н. Милькова о том, что озера - аквальные ландшафтные комплексы, мы считаем, что их изучение тоже должно быть комплексным, охватывая все вопросы, связанные с образованием, развитием и осушением озер. Диссертация - результат многолетних (1992-2003гг.) комплексных исследований поздненеоплейстоценовых и голоценовых озер Северного Алтая, выполненных в ФГУП "Горно-Алтайская поисково-съемочная экспедиция" и лаборатории геологии и палеогеографии плейстоцена Томского государственного педагогического университета, и посвящена: 1 - выяснению распространения и генезиса озер, 2 - эволюции и динамики озер, 3 - реконструкции физико-географических условий образования и существования озер.
Актуальность темы исследований определяется тем, что поздненеоплей-стоценовые и голоценовые озера низкогорий Северного Алтая, расположенные в наиболее доступной и наименее изученной (кроме Телецкого озера) части региона, - уникальная естественная лаборатория для изучения изменений природной среды во внутриконтинентальных областях. В отложениях этих озер впервые выявлены следы многократных похолоданий и потеплений разных порядков, хорошо коррелируемых с другими регионами.
Различные вопросы истории этого времени (изменения климата, миграции ландшафтных зон, ареалов растительного и животного мира, накопление торфа и озерных осадков, образование почв, динамики экзогенных процессов) представляют интерес не только с научных позиций, но и практики. Изучение этих аспектов - отправной момент познания закономерностей развития и современного состояния природы. Пониманию динамики природных процессов Алтая от недавнего геологического прошлого к современности и выработке прогнозных оценок ее изменений в будущем может помочь комплексное изучение озер. Это особенно актуально в условиях глобального потепления современного климата, причины которого до сих пор не ясны.
Знание тенденций в эволюции природы очень актуально в настоящее вре
мя, так как деятельность человека поставила его перед проблемой: насколько современные экосистемы сохранили природную структуру. Без ясности в этом вопросе невозможна правильная оценка состояния природной среды. Все прогнозы могут оказаться неверными или в лучшем случае мало обоснованными. В этом также может помочь изучение озер Северного Алтая.
И, наконец, среди исследователей до сих пор нет единого мнения об озерах Северного Алтая в позднем неоплейстоцене, а существующие точки зрения диаметрально противоположны.
Объектом исследований являются поздненеоплейстоценовые и голоцено-вые озера и их отложения. Многолетними работами, проведенными на площади 28 тыс. км , установлено, что в позднем неоплейстоцене и голоцене в низкого-рье Северного Алтая от р. Чарыш на западе и до устья р. Байгол на востоке в котловинах, долинах и на водоразделах до высоты 1000 м существовали многочисленные озера различного генезиса, а некоторые сохранились до наших дней. Комплексным изучением их установлено, что они содержат огромный объем разнообразной информации, позволяющей реконструировать ход природных процессов в разные эпохи позднего неоплейстоцена и голоцена не только низкогорной части, но и всего Алтайского региона; выявить влияние похолоданий и оледенений на развитие природной среды во внеледниковом низкогорье.
Цель работы - проследить эволюцию и динамику озер Северного Алтая от образования котловин и заполнения их водой до полного осушения; реконструировать физико-географические условия существования озер; выявить влияние гляциологических и гидрологических событий в высокогорьях Алтая на образование и осушение озер в низкогорьях.
Для достижения этой цели были решены следующие задачи: 1. выяснены распространение, генезис и механизмы образования озер; 2. определены время образования и длительность существования озер; 3. изучены озерные отложения и собран разнообразный комплекс данных для реконструкций физико-географических обстановок; 4. выполнены детальные реконструкции хода при
родных процессов в позднем неоплейстоцене и голоцене на основе комплексного анализа новых данных о режиме озер разного типа в Северном Алтае.
Фактический материал и методика ииследований. В основу работы положен фактический материал, полученный автором в ходе многолетних (1992-2003 гг.) исследований. Общая продолжительность полевых работ составила два года. За это время пройдено 1600 км маршрутов, 100 м шурфов, 150 м расчисток, задокументировано 2760 м керна картировочных скважин, изучено 120 обнажений четвертичных отложений, а в 30 из них - озерные образования, накапливавшиеся в водоемах различного типа и возраста. Проводилось комплексное послойное опробование отложений. Отобрано 1346 проб и образцов на гранулометрический, литологический, минералогический, термический, рентгено-структурный, химический, спектральный и комплексный палеонтологический (палинологический, карпологический, микрофаунистический) анализы.
По нашим сборам, из различных фациально-генетических типов озерных и дилювиальных отложений получено 19 новых радиоуглеродных датировок Л.А. Орловой в Институте Геологии СО РАН. Выявлено 17 местонахождений ископаемой фауны млекопитающих, в том числе и в озерных отложениях, определения которой выполнены А.В. Шпанским на кафедре палеонтологии и исторической геологии Томского государственного университета. На комплексный (палинологический, карпологический, микрофаунистический) анализ отобрано 500 образцов, из них 200 - из отложений различных озер. Образцы отбирались из каждого слоя, а при большой мощности - через 0,5-2 м. В палеонтологической лаборатории Западно-Сибирского Испытательного Центра (ЗСИЦ, Новокузнецк) споры и пыльцу определяла А.С. Тресвятская, семена и плоды - Е.А. Пономарева, остракоды и моллюски - И.И. Тетерина.
Проводилось дешифрирование аэрофотоснимков. Изучены все материалы по 50 отчетам предшественников, проводившим здесь в 50-90 годы прошлого века гидрогеологические, поисковые и съемочные работы. Проанализирована полевая документация 600 м шурфов и 10000 м скважин. 50 скважин (2000 м)
вскрыли озерные отложения в котловинах и долинах многих рек.
Основными методами решения поставленных задач были полевые: геолого -геоморфологическая съемка, изучение стратиграфических последовательностей в разрезах, детальные площадные разномасштабные исследования на опорных участках. На всех этапах работ применялся картографический метод. Были проанализированы топографические, геологические и геоморфологические карты разных масштабов и лет съемки. При физико-географических реконструкциях применялся метод географических аналогий. С этой же целью впервые для данного региона применялись литологический, минералогический и геохимический методы.
Для определения условий образования озерных глин и их минерального состава проводились термический и рентгено-структурный анализы в рентгено-физической лаборатории ЗСИЦ. Отдельные пробы анализировались под электронным микроскопом. Было установлено, что в Северном Алтае глины мелководных бессточных периодически пересыхавших озер теплых сухих эпох, содержат аутигенный монтмориллонит по гидрослюде. Глины, насыщенные растительной органикой - примесь аутигенного каолинита, указывающего, вероятно, на локальное существование в озерах кислых условий в местах скопления органики.
Литологический и минералогический анализы выполнялись в лаборатории ФГУП "Горно-Алтайская поисково-съемочная экспедиция" с определением механического состава, карбонатности отложений, минералогического состава тяжелой и легкой фракций. По составу тяжелой фракции определялись коэффициенты устойчивости и выветрелости. Коэффициент устойчивости - степень переработанности пород химическими и физическими агентами - отношение общего количества устойчивых (и промежуточных) к выветриванию минералов к неустойчивым в тяжелой фракции песчано-алевритовых частиц в осадочных породах [38]. Коэффициент выветрелости - интенсивность процессов преобразования минеральной массы - отношение циркона и турмалина, весьма устойчивых минералов, к роговой обманке, как минералу нестойкому [174]. Уста
новлено, что отложения бессточных озер теплых сухих эпох отличаются повышенными содержаниями рудных минералов, слюды и карбонатностью. Отложения проточных озер холодных влажных эпох не карбонатны, не содержат слюды, обладающей повышенной плавучестью, не образуют скоплений рудных минералов. Низкие коэффициенты выветрелости и устойчивости свидетельствуют о поступлении свежего материала, его незначительной транспортировке, и молодом возрасте отложений.
Спектральный и химический анализы выполнялись в лабораториях ЗСИЦ и ФГУП "Новосибирская геолого-поисковая экспедиция". Содержания в озерных отложениях таких элементов, как В, Ga, V, Zn, Mn, Zr, позволяют судить о солености вод во время осадконакопления. Особенно показательны в этом плане отношения B:Ga, V:Zn, V:Zr, повышенные значения которых указывают на то, что воды были солоноватыми [58,68,188].
Химическими анализами определялись основные окислы. Повышенные содержания в озерных отложениях подвижных окислов Fe, Са, Мп говорят об их накоплении в бессточных озерах, пониженные - о проточности и их выносе. По результатам анализов определялись палеогеографические коэффициенты. Так, отношение Al203:Na20 позволяет судить о зрелости глин, а значит в какой-то мере и об относительном возрасте отложений. Пониженные значения Fe0:Fe203 указывают на снижение роли восстановительных условий в осадконакоплении, повышенные - на восстановительную среду. Повышенные содержания СаО и отношения CaO:MgO характерны для теплых эпох, позволяя судить не только о содержании карбонатов и их миграции, но и об их связи с органикой [89].
В результате проведенных комплексных исследований получен большой объем качественно новой информации о динамике физико-географических условий Северного Алтая в завершающие этапы кайнозоя.
Научная новизна работы. 1. Впервые в низкогорье Алтая выделены многочисленные озера и озерные котловины, различные по морфологии и генезису, составлена схема их классификации по морфогенетическому принципу.
2. Впервые проведено комплексное изучение озерных отложений, позволившее реконструировать физико-географические условия их образования и существования. 3. Впервые образование террас в долинах Иши и Бии, и под-прудных озер в долинах притоков этих рек и Катуни рассмотрено с позиций теории дилювиального морфолитогенеза. 4. Впервые на основе изучения отложений дилювиально-подпрудных озер установлены количество и хронология фладстримов в долинах Бии и Катуни. 5. Впервые выявлено влияние гляциологических и гидрологических событий в высокогорье Алтая на образование и осушение многих озер в его низкогорье. 6. Предложена новая схема развития природной среды южных предгорий и низкогорий Западной Сибири в позднем неоплейстоцене и голоцене.
Защищаемые положения. 1. В позднем неоплейстоцене и голоцене в Северном Алтае, в отличие от настоящего времени, в интервале высот 250-1000 м в котловинах, долинах и на водоразделах существовали многочисленные озера различные по морфологии и генезису.
2. Отложения подпрудных озер Северного Алтая коррелятны гляциологическим и гидрологическим событиям в высокогорьях Алтая. Количество серий осадков в отложениях дилювиально-подпрудных озер равно количеству самых мощных фладстримов из высокогорий.
3. В позднем неоплейстоцене и голоцене климатические изменения в холодные и теплые эпохи разного ранга носили разнонаправленный характер. Похолодания сопровождались увеличением увлажненности, а потепления - иссушением, что приводило к изменению высотных рубежей ландшафтных зон.
Теоретическая и практическая значимость работы заключается в возможности широкого использования ее результатов для физико-географических реконструкций и географического прогнозирования изменений природной среды; в геоэкологических, геоморфологических и геологических экспертизах; в геолого-геоморфологическом картировании региона; при составлении региональных стратиграфических схем и серийных легенд; для поисков полезных ископаемых, связанных с озерными отложениями.
Результаты исследований изложены в 8 производственных отчетах по геологической съемке масштабов 1:50000 (1991; 1992; 1993) и 1:200000 (2000;2001), геохимическим работам масштаба 1:50000 (1994), поисково-разведочным работам на россыпное золото (1995; 1996). Полученные материалы использованы при составлении легенды Алтайской серии Государственной геологической карты Российской Федерации масштаба 1:200000 (издание второе) (1999); четырех листов Карт четвертичных образований, входящих в комплект Государственной геологической карты Российской Федерации масштаба 1:200000 (издание второе) (1998-2001); Карты геохимической специализации четвертичных геологических комплексов Алтая (лист М-45) масштаба 1:1000000 (2002), входящей в комплект геохимических и эколого-геологических карт геохимической основы Государственной геологической карты Российской Федерации масштаба 1:1000000; ГИС-Атласов масштаба 1:500000 на Алтайский край и Республику Алтай (2004).
Публикации и апробация работы. 27 докладов, 5 статей и 2 объяснительные записки (в соавторстве) к комплектам Госгеолкарт-200 освещают различные вопросы, рассматриваемые в диссертации. Результаты исследований докладывались и обсуждались на Межвузовских конференциях в Бийске (1995; 1996; 1997; 1998; 1999; 2000; 2001); Региональных конференциях и совещаниях в Барнауле (2000), Горно-Алтайске (1998), Новокузнецке (1999), Томске (2000; 2001); Всероссийской конференции в Санкт-Петербурге (2000); Международных конференциях в Барнауле (1997), Красноярске (2000), Томске (2001); XXVI (2001) и XXVII (2003) Пленумах Геоморфологической комиссии РАН; при защите производственных отчетов в Комитетах природных ресурсов по Республике Алтай (Горно-Алтайск) и Алтайскому краю (Барнаул), Западно- Сибирском региональном экспертном совете (Новосибирск, СНИИГТиМС), Научно-редакционном совете Министерства природных ресурсов Российской Федерации (Санкт-Петербург, ВСЕГЕИ); на научных семинарах в лаборатории самоорганизации геосистем Института оптического мониторинга СО РАН (Томск, 2003), лаборатории геологии и палеогеографии плейстоцена Томского государ
ственного педагогического университета (2003).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, 17 приложений, изложена на 187 страницах машинописного текста, включая 26 рисунков, 11 таблиц и список литературы из 210 наименований.
На всем протяжении своих исследований и при работе над диссертацией автор пользовался консультациями, советами и критическими замечаниями Б.А. Борисова и СП. Шокальского (ВСЕГЕИ), Ю.И. Лоскутова, А.Е. Бабушкина и В.М. Исакова (СНИИГГиМС), A.M. Малолетко, П.А. Окишева и СВ. Парначе-ва (ТГУ), И.С. Новикова и А.А. Мистрюкова (ИГ СО РАН), В.Н. Коржнева (БПГУ), В.В. Бутвиловского (Дрезденский университет, Германия). Отдельные проблемы обсуждались с Г.Я. Барышниковым (АТУ) и В.П. Чеха (КГПУ). Постоянную поддержку и помощь в работе оказывали главные геологи (в разные годы) ФГУП "Горно-Алтайская поисково-съемочная экспедиция" Б.Н. Лузгин, Н.И. Гусев, Н.П. Бедарев; директоры экспедиции Е.А. Киселев и В.В. Шкиль. Большую помощь в компьютерном оформлении таблиц и рисунков оказали О.Н. Шамина, А.Н. Сидоров, О.Н. Колонакова, Н. А. Шушумкова. Автор искренне признателен и благодарен всем перечисленным коллегам и специалистам, а также своему научному руководителю профессору А.Н. Рудому, без чьей постоянной заботы, доброжелательности и настойчивости эта работа никогда бы не была написана.
Проблемы терминологии
В позднем неоплейстоцене в результате прорывов ледниково-подпрудных озер, существовавших в котловинах и долинах Центрального и Южного Алтая, по долинам Бии и Катуни неоднократно проходили катастрофические паводки с расходами более 1 млн. м /с [17, 27, 45, 94, ПО, 124, 129, 159]. Называют их по-разному: гляциальные прорывные и гляцигенные паводки, катастрофические потоки, йокульлаупы, фладстримы. Мы считаем наиболее приемлемым, предложенный М.Г. Гросвальдом [45], термин фладстрим - катастрофический гляциальный суперпаводок из прорвавшегося ледниково-подпрудного озера. Этот термин мы будем использовать для суперпаводков с расходами, по-видимому, более 1 млн. м /с. Согласно нашим исследованиям, в рельефе и отложениях зафиксированы следы таких фладстримов.
Разные исследователи по-разному называют не только всю аккумулятивную грубообломочную толщу, оставленную фладстримами, но и различные ли-тологические фации в ее составе [27, ПО, 124, 128]. В дальнейшем мы будем вслед за А.Н. Рудым использовать термин дилювий, в буквальном смысле обозначающий отложения потопа [38], а также дилювиальные отложения, отложения (образования) фладстримов.
Частично фладстримы, проходившие по долине Катуни, перехлестывали через местные водоразделы и перевальные седловины, образуя очень мощные водопады, которые у подножия склонов вырабатывали огромные водобойные ванны и котлы высверливания. Мы будем называть их эворзионными, так как эворзия - эродирующая деятельность, обусловленная донным вращением вертикально падающей воды [38].
При прохождении фладстримов в устьях долин притоков очень быстро отлагались мощные грубообломочные толщи дилювия. В долинах притоков они блокировали речной сток, что приводило к образованию подпрудных озер [27, 109, 123], называемых Г.Я. Барышниковым [18] постпаводково - подпрудными. Однако в этом случае не ясно, какой именно фладстрим и когда, привел к обра зованию озера, так как их было несколько. Такие озера мы называем дилюви-ально-подпрудными.
В настоящей работе применяется хронологическая схема расчленения позднего неоплейстоцена и голоцена Северного Алтая (табл. 4), составленная по авторским материалам и опубликованным работам предшественников, в основном, по рассматриваемой территории [2, 10, 17, 19, 27, 92, 101, 108]. В этой схеме названия холодных и теплых периодов позднего неоплейстоцена и их возрастные рубежи, которыми в дальнейшем мы будем пользоваться постоянно, соответствуют региональным горизонтам Западной Сибири [167]. Особенно детально, имеющиеся материалы, позволяют расчленить последнее (сартан-ское) оледенение, в составе которого четко выделяются эпохи начала, максимума и деградации (табл. 4). В свою очередь эпоха деградации расчленяется на три холодных периода (ранний, средний и поздний дриас) и три теплых (начало деградации, беллинг и аллеред). Возрастные рубежи разных эпох дриаса, бел-линга и аллереда у разных исследователей варьируют в пределах сотен лет, поэтому мы используем возрастные интервалы в соответствии с [38]. Между максимумом оледенения и раннедриасовым похолоданием в интервале 17-16,2 тыс. лет назад выделяется фаза резкого и глубокого потепления климата, соответствующая началу или главной фазе деградации [27].
По нашим материалам и данным предшественников, расчленение голоцена на пять периодов (табл. 4) в основном соответствует схеме Блитта-Сернандера. Их возрастные рубежи практически совпадают с возрастом этих интервалов, выделяемых в различных районах Сибири [70, 71, 80, 81, 186], поэтому в дальнейшем мы будем постоянно пользоваться этой схемой.
В настоящее время существует три точки зрения на озера Северного Алтая в позднем неоплейстоцене. Первая - в эпоху последнего оледенения здесь были крупные ледниково-подпрудные озера [27]; вторая - во время его деградации лишь в долинах притоков Бии возникали подпрудные озера, обусловленные катастрофическим паводком из Телецкого озера [18]; третья - кроме мелких пойменных, крупных озер, особенно подпрудных, не было вообще [49]. Однако нашими исследованиями в долинах, котловинах и на водоразделах в низкогорье Северного Алтая только на территории, расположенной между р. Чарыш на западе и устьем р. Байгол на востоке, выявлено около 60 озер и озерных ванн различных генетических типов, форм и размеров, общей площадью (без Телецкого озера) не менее 530 км (Прил. 2). Это позволило их классифицировать по мор-фогенетическому принципу, основанному на учете двух параметров: морфологии и генезиса озерных ванн (рис. 3). Все озерные ложа делятся на две основные морфологические группы - котловинные и долинные. Первая группа объединяет озерные котловины эндогенного и экзогенного происхождения - тектонические, карстовые, суффозионные, эворзионные (рис. 3).горные (грабен Телецкого озера) и локальные внутригорные впадины, обусловленные разнонаправленными неотектоническими движениями в неоплейстоцене. Карстовые котловины до 1-2 км в поперечнике, вероятно, самые древние, сформировавшиеся к началу плейстоцена в карстующихся известняках раннего палеозоя на пенепленизированных водоразделах. Суффозионные котловины, имеющие голоценовый возраст и диаметр до 300 м, образованы в пылеватых пористых карбонатных лессовидных суглинках, сплошным чехлом покрывающих уплощенные водоразделы предгорий Алтая и поверхности высоких террас в долине Бии. Эворзионные котловины приурочены к долине Катуни и образованы фладстримами в конце позднего неоплейстоцена. Тектонические, эворзионные и суффозионные впадины с момента своего образования заполнялись водой, превращаясь в озера. Некоторые из них сохранились до настоящего времени (Телецкое, Айское, Манжерокское).
Вторая группа котловин - долинные - объединяет подпрудные (плотинные) и пойменно-старичные озерные ванны и озера (рис. 3), приуроченные только к речным долинам. Пойменно-старичные озера, многие из которых существуют и в настоящее время, незначительны по своим размерам и развиты лишь в пределах пойм, занимая старицы и отмершие протоки. Блокирование долин ледниками, мощными аккумулятивными толщами различного генезиса, их подпружи-вание высокими длительными половодьями и ледяными заторами приводило к образованию крупных подпрудных озер, занимавших во всю ширину значительные по протяженности участки долин. По механизму образования подпруд, озера и озерные ванны делятся на четыре типа: ледниково-подпрудные, об-вально-подпрудные, дилювиально-подпрудные и половодно-заторные (рис. 3). До настоящего времени не сохранилось ни одно подпрудное озеро. Остались лишь остатки подпруд и отложения, накапливавшиеся в этих озерах.
Ниже, в соответствии с предложенной классификацией, мы рассмотрим эволюцию всех тпов озер и физико-географические условия их образования и существования. В эту группы объединены озера, занимавшие и занимающие тектонические, карстовые, эворзионные и суффозионные котловины Северного Алтая. Общее количество, выявленных в низкогорье, озер этой группы около 40. Самыми крупными являются тектонические озера в межгорных котловинах (грабен Телецкого озера) и, занимавшие в прошлом локальные внутригорные впадины, а самыми маленькими и молодыми - эфемерные степные блюдца в суф-фозионных котловинах (табл. 5). Водоемы этой группы располагались на высотах 300-1000 м. По предварительной оценке их общая площадь (без Телецкого озера) составляла не менее 177 км , а объем воды 7,5 км .
Карстовые озера
Озера этого типа были развиты на абсолютных высотах около 1000 м в левобережной части бассейна Катуни, сложенной карстующимися известняками венда-раннего кембрия. Здесь на широких (2-3 км) пенепленизированных водоразделах рек Устюба-Светлая и Устюба-Камышла-Катунь (Прил. 17; рис. 8), наряду с многочисленными карстовыми воронками, нами [204] закартированы три крупных карстовых котловины чашеобразной формы с пологими склонами и плоскими заболоченными днищами (рис. 8; Прил. 17, рис. 9,10). Длина их 0,9-2,4 км, ширина до 1 км, общая площадь около 4 км (табл. 5). Озерный генезис отложений, выполняющих эти котловины, еще в середине шестидесятых годов был установлен В.П. Сергеевым [210]. По его данным, скважина ручного бурения, расположенная в 2,4 км к востоку от г. Светленькой (1080 м), под слоем голоценового торфа (1,2 м) вскрыла верхнюю часть озерных отложений мощностью 5,8 м, представленных серыми и темно-серыми плотными вязкими пластичными глинами. Из этих глин в интервалах 1,5-2,7 м, 4,0-5,6 м, 6,0-7,0 м были отобраны три образца на комплексный палеонтологический анализ.
Во всех образцах О.Ю. Качуро определена многочисленная фауна пресноводных остракод хорошей сохранности, имеющих широкое распространение в четвертичных отложениях Алтая: Caspiocypris sp., Ilyocypris bradyi Sars, I. off. lacustris Kaufman, Candona neglecta Sars, C. Candida (O.F.Miiller), C. sp.juv., Candoniella subellipsoida Scharapova, С albicans (Brady), Cytherissa lacustris Sars, Herpetocypris sp. Значительная часть видов является эвритермными и эв-ригалинными, способными переносить слабое осолонение водоемов, потепления и похолодания климата, и встречается в озерах различного типа [65, 85, 86]. В большом количестве во всех образцах, особенно в верхнем (более 100 экземпляров), содержится Cytherissa lacustris Sars, предпочитающий илистые грунты, и относящийся к холодолюбивым видам.
В нижней части разреза (6,0-7,0 м) Е.А. Пономаревой выделен семенной комплекс: Alismaplantago-aquatica, Carex ex gr. A, C. ex gr. B, Heleocharis palusris R.Br., Scirpus lacustris, Cyperaceae, Butomus umbellatus L., Betula sp., Cheno-podium album, Centrospermae gen., Hippuris vulgaris L., Myriophyllum verticilatum, Labiatae, Compositae, датируемый поздним неоплейстоценом, в котором резко доминируют водно-болотные растения, содержатся мезофильные растения, произраставшие по берегам водоема, и в единичных количествах встречаются семена привнесенные с плакоров. В составе комплекса преобладают умеренно-теплолюбивые виды, наряду с которыми содержатся холодостойкие и холодостойкие, но требующие для своего развития тепла, растения. В средней части ископаемые семена не обнаружены. В верхней части разреза (1,5-2,7 м) выделены единичные семена растений принадлежащих семействам Chenopodiaceae, Compositae, Polygonaceae.
В интервалах 6,0-7,0 м и 4,0-5,6 м Л.И. Ефимовой выделены два СПС, относимые к позднему неоплейстоцену-голоцену. В нижней части разреза резко преобладает пыльца травянистых растений (90,7%), среди которых доминируют покрытосеменные, точнее не определенные (27,5%), лебедовые (21,1%), злаки (18,8%), осоки (10,7%), полыни (6,8%). Встречена пыльца гвоздичных, крестоцветных, губоцветных, различных сложноцветных. Древесные (7%) представлены пыльцой ели, кедра, березы, ивы, ольхи. Споровые растения (2,3%) представлены зелеными мхами, гроздовиками, папоротниками. Данный спектр, по мнению Л.И. Ефимовой, отражает развитие злаково-лебедово-разнотравных степей на плакорах с небольшими лесками по берегам водоемов.
В средней части разреза (4,0-5,6 м) в СПС соотношение растительных групп меняется. Преобладают споровые растения (53,7%), среди которых доминируют зеленые (86,9%) и сфагновые (8,1%) мхи, встречаются споры гроздо-виков и папоротников. Увеличивается количество пыльцы древесных растений (18%), доминирует пыльца березы (30%), кедра (26 %), пихты (14%). Реже встречается пыльца ели и сосны обыкновенной. Травянистые растения (28,3%) представлены пыльцой злаков, осок, разнотравья. Спектр характеризует смешанные леса со злаково-осоково-разнотравными лугами. Большое количество зеленых и сфагновых мхов, гроздовиков указывает на пониженные сильно увлажненные места.
На данном этапе изучения можно предполагать, что карстовые котловины на водоразделах образовались к концу плиоцена. В течение плейстоцена в них, по всей вероятности, неоднократно возникали озера, особенно в эпохи оледенений, похолоданий и увлажнений климата. В теплые и сухие межледниковые эпохи в условиях повышенной испаряемости и дефицита атмосферных осадков эти озера могли полностью пересыхать. Фактический материал свидетельствует о поздненеоплейстоценовом возрасте озерных глин, которые накапливались в условиях постепенно нарастающего похолодания и увлажнения климата. По-видимому, наиболее суровые условия, соответствующие, по нашему мнению, максимуму последнего оледенения, фиксируются в интервале 1,5-2,7 м, где полностью отсутствуют споры и пыльца, и встречены лишь единичные семена травянистых растений, принадлежащих холодостойким семействам. Не противоречит этому и фауна остракод. В максимум оледенения уплощенные и выровненные водоразделы северной части Алтая до абсолютных высот не менее 1000 м не покрывались льдом. В это время здесь господствовали ландшафты холодных степей, что подтверждает и фауна мелких млекопитающих из отложений пещеры Каминной, находящейся на высоте 1000 м в бассейне Ануя [54]. В конце позднего неоплейстоцена (17000-10200 лет назад) шло интенсивное накопление эоловых лессовидных суглинков [27,32], сплошным чехлом покрывающих уплощенные водоразделы и склоны карстовых котловин. Их отсутствие в разрезе на озерных глинах говорит о том, что карстовые озера просуществовали вплоть до начала голоцена. В раннем голоцене они были осушены. Позднеголоценовое похолодание и увлажнение климата привело к заболачиванию котловин, и формированию торфа, перекрывающего озерные глины.
Эворзионные озера и котловины установлены пока лишь в долине Катуни и сквозных долинах (спиллвеях) на водоразделах ее бортов. На участке с. Ман-жерок - с. Ая их насчитывается более 20. Большая часть этих впадин к настоящему времени осушена, часть из них заболочена, а некоторые до сих пор заня
Обвально-подпрудные озера
В максимум последнего оледенения Алтая объем льда оценивается в 50-60 тыс. км , причем, в ледниково-подпрудных водоемах объем льда и воды составлял 6-8 тыс. км3 [27]. Близкие цифры (7,3 тыс. км3) объема воды в ледниково-подпрудных озерах приводит и А.Н. Рудой [127]. Такие объемы льда и воды создавали изостатическую нагрузку на земную поверхность. Около 17 тыс. лет назад, произошло резкое скачкообразное повышение температур ("тепловой удар"), когда средние их значения могли превышать современные [27, 35, 131]. Очень быстрый распад оледенения, вызванный "тепловым ударом", сопровождался катастрофическими прорывами ледниково-подпрудных озер и мощнейшими фладстримами по долинам Катуни, Чуй, Башкауса, Чулышмана, Бии.
Быстрое снятие нагрузки способствовало резкому усилению изостатиче-ских вертикальных движений по разломам и сейсмичности, сопровождавшихся многочисленными выходами карбонатных гидротерм, грандиозными оползнями и обвалами, особенно в межгорных котловинах и магистральных долинах, по которым неоднократно проходили фладстримы [27,46, 131, 133, 137]. Деградация поздненеоплейстоценового ледникового покрова в Тибете сопровождалась изостатическими поднятиями со скоростью 40 мм/год, что в 3-8 раз выше поднятий высокогорных районов Гималаев [195]. Даже на Западно-Сибирской равнине активизация тектонических движений совпадала с периодами потеплений и сопровождалась хрупкими деформациями осадочного чехла [83].
В направлении границ максимального распространения оледенения интенсивность изостатических движений и сейсмичности постепенно затухали, но, тем не менее, проявились и в среднегорно-низкогорной части Алтая. Здесь единичные, гораздо меньшие по объему, сейсмогенные обвалы приурочены к районам былого развития островного оледенения или примыкают к территориям, покрывавшимся значительными толщами льда [27]. Образования карбонатных гидротерм (травертины) встречаются в тектонических долинах (на путях движения фладстримов) до выхода на Предалтайскую равнину [145, 157]. Их радиоуглеродный возраст 22-10 тыс.лет на юге Алтая [28] и 14825-9335 лет в низ-когорье Северого Алтая [145], говорит о неоднократном усилении изостатических движений в позднем ледниковье. Резкое усиление сейсмичности Алтая в самом конце позднего неоплейстоцена отмечает и С.Г. Платонова [111].
Обрушение сейсмогенных обвалов приводило к образованию в долинах обвально-подпрудных озер, иногда довольно крупных [27, 137, 156]. Два таких озера (табл. 6), выявлены в северной части Алтая.
В бассейне Иши сейсмогенный обвал, приведший к возникновению под-прудного озера, обнаружен в северной части хр. Иолго в верховьях долины Чойки [42, 156]. Эта долина восточнее г. Цыган (1005 м), прорезая интрузивный массив на глубину 250 м, сужается до 50 м. С левого борта в нее спускается мощный глыбовый курум. С правого борта, в верхней части которого хорошо выражена циркообразная стенка срыва, в долину обрушился сейсмогенный об-вал объемом не менее 3,5 млн.м . В результате долина на протяжении 750 м оказалась перекрыта щебнисто-глыбовой плотиной высотой до 50 м. К югу от г.Цыган находится котловинообразное понижение размером 2,5 х 3 км, открывающееся в долину Чойки выше обвальной подпруды. Подпрудное озеро (табл. 6), образовавшееся здесь, занимало эту котловину и верхний участок долины.
В пределах бывшей акватории озера, в левобережной части долины Чойки ниже моста, под голоценовым поименно-русловым аллювием канавой вскрыта верхняя часть сильно размытых отложений, накапливавшихся в этом водоеме. Они представлены переслаиванием галечных гравийников мощностью 0,3 м желто-бурого цвета с суглинисто-песчаным заполнителем и глинисто-алевритистых прослоев такой же мощности. Последние состоят из тонкого (2-3 см) горизонтального переслаивания глин и алевритов синевато-серого цвета. Они облекающе залегают на подстилающих гравийниках, а в северо-западном направлении (к борту долины) фациально замещаются песками с примесью гравия. На контактах слойков алевритов и глин наблюдаются скопления мелкого растительного детрита. В гравийниках встречаются вертикальные морозо-бойные трещины шириной до 12 см, заполненные, вышележащим, глинисто-алевритистым материалом. Вскрытая мощность отложений более 1 м.
Из глинисто-алевритистых прослоев Е.А. Пономарева получила комплекс семян и плодов: Bryales, Abies sp., Picea obovata Ldb., Pinaceae gen. ind., Betula sp., Carex ex gr. A, C. ex gr. B, Gypsophila sp., Silene sp., Stellaria sp., Caryophyl-laceae gen. ind., Ranunculus subsect. Acer, R. cf. sceleratus L., R. cf. sceleratoides Nikit. (потертые), R. sp., Thalictrum minus L., T.foetidum L. (потертые,), Т. sp., Poentilla norvegica L., P. sp., Euphorbia sp., Viola altaica L., V. sp., Androsacea sp., Primula sp., Impatiens noliangere L., Umbelliferae gen. ind. (потертые), Labiatae gen. ind., а также переотложенные формы палеогена - Diervilla sp., Carpolites schenchzerioides Dorof. По ее заключению, флора микстохронная и содержит карпоиды разной степени фоссилизации. Ориктоценоз формировался из местных растений и транспортированных издалека. Последние несут следы транспортировки (потерты скульптурные элементы семенных оболочек), и являются переотложенными из более древних, чем вмещающие комплекс, четвертичных отложений. Восстанавливается долинная еловая тайга. Древесный ярус представлен елью с незначительной примесью пихты и березы. Травянистый ярус более разнообразен, особенно представительны болотные и мезофильные роды
Ranunculus, Thalictrum, Carex, а из семейств - Caryophyllaceae, Rosaceae. Семена и плоды, не несущие следов транспортировки, и не являющиеся переотложенными, принадлежат растениям распространенным и ныне в горах Алтая. Присутствие переотложенных карпоидов свидетельствует о неспокойных обстановках и неоднократных сменах условий седиментации во время формирования вмещающих отложений.
Обрушение обвала в долине Чойки произошло, вероятно, в конце позднего неоплейстоцена, а подпрудное озеро существовало сравнительно недолго на протяжении дриаса - эпохи неоднократных резких похолоданий и увлажнений климата, сменявшихся такими же резкими периодами потепления и иссушения. В пользу этого предположения свидетельствуют литология отложений и данные карпологического анализа.
В периоды потеплений сток в озеро сокращался, уровень его значительно понижался, возможно, водоем полностью осушался, фильтруясь сквозь плотину, и в нем отлагались аллювиальные галечные гравийники. Похолодания и увлажнения климата приводили к усилению эрозии, солифлюкции и плоскостного смыва на склонах, увеличению стока в озеро, подъему его уровня, накоплению озерных тонкослоистых глин и алевритов, содержащих семенные комплексы с переотложенными карпоидами. В начальные этапы похолоданий в гравийни-ках, образовывались морозобойные трещины. С течением времени подпруда постепенно размывалась, и к началу голоцена озеро было окончательно спущено. Накопившиеся в нем отложения, стали размываться и перекрываться склоновыми щебнистыми суглинками, а в долине Чойки и центральной части котловины - поименно-русловым аллювием.
Особенности размещения, строения и образования террас в долине верхней и средней Бии
Террасам нижней Бии посвящена довольно обширная литература [2, 4, 6, 7, 84, 85, 90, 91, 108, 116, 165], в которой с различных позиций и степенью детальности рассматриваются их количество, строение, генезис, возраст и палео географические условия. Тем не менее, до сих пор по этим вопросам среди исследователей нет единого мнения. В то же время террасы средней и верхней Бии оказались вне поля зрения. За последние 30 лет их изучением занимался лишь Г.Я. Барышников [13, 14, 15, 17, 18, 20, 202, 203]. Он пришел к выводу, что в среднем течении реки между с. Турочак и устьем Нени (с. Новиково), кроме поймы, выделяются три надпойменные террасы: первая (3-5 м), вторая (12-15 м), третья (20-25 м). В долине верхней Бии (от истока до с. Турочак) он выделяет уже шесть террас, а пятую террасу высотой 60-80 м сопоставляет с пятой (бийской) террасой нижней Бии, отмечая, что накопление ее аллювия было кратковременным и происходило в эпоху максимального развития оледенения позднего неоплейстоцена. Шестая терраса высотой 90-120 м, по его мнению, является селевой и образовалась в результате прорыва мощной моренной подпруды у с. Артыбаш и катастрофического сброса вод из Телецкого озера во время деградации этого оледенения. Различия в количестве террас на разных участках долины он объясняет тем, что река пересекает разные по тектонической активности зоны.
В пределах 150-километрового участка долины верхней и средней Бии (от устья Тулоя до с. Новиково), изученного нами, различия в количестве террас не установлены. Тектоническая активность, локально влияя на глубину врезания, имеет минимальное значение при формировании террас, не является существенной для седиментации и морфологических процессов в долинах, а наиболее важным фактором выступают климатические изменения [193].
На этот участок отдешифрированы аэрофотоснимки разных масштабов, проанализированы крупномасштабные (1:25000) топографические карты, фондовые источники и архивные материалы [197, 200, 202, 203, 207, 208], изучены и опробованы многие обнажения. В результате установлено, что в долине Бии от устья Тулоя до с. Новиково по гипсометрическим и геоморфологическим признакам, как элементы рельефа, надежно выделяются пять надпойменных террас, сопоставимых по высоте с террасами нижней Бии.
Вторая, третья, четвертая и пятая террасы Бии - сохранились, в основном, 108 теней" за крутыми поворотами долины, выступами бортов и в приустьевых участках долин притоков, подпруживая их в прошлом. Поверхности сильно размыты и наклонены в сторону реки, часто плоские пологоволнистые или валообразные. В двух последних случаях они отделены от борта долины понижениями, к которым приурочены нижние участки современных долин притоков. Все это наводит на мысль, что они являются аналогами террас Катуни, образованных фладстримами, и имеющих, в общем, те же самые особенности в размещении и морфологии [27, 110, 123, 124].
Пятая надпойменная терраса наиболее полно вскрыта боковой эрозией у правого тектонического борта долины в 3 км выше с. Старая Ажинка [157]. Отсюда и вверх по долине до скалы Большой Камень она прослеживается в виде узкого, плохо выраженного фрагмента. Уступ крутой, в верхней и нижней частях субвертикальный, подмываемый во время паводков, осыпается и обваливается крупными блоками (рис. 17). Ее отложения залегают на эродированном палеозойском цоколе высотой до 4 м над урезом реки. Общая высота террасы, как формы рельефа, с учетом цоколя - 64 м. В ее строении выделяются три толщи, отличающиеся по литологии, генезису и возрасту.
Верхняя толща (рис. 17, 18) мощностью до 10 м - эоловые желтовато-серые пористые карбонатные лессовидные супеси и суглинки со столбчатой отдельностью. Они сплошным чехлом различной мощности покрывают не только все террасы, кроме первой, в долине Бии, но и склоны долин, и водоразделы в низ-когорно-предгорной части Алтая, и датируются последней ледниковой эпохой [17, 27]. В верхней части толщи, на рассматриваемом участке бийской террасы, в раскопе до глубины 1,2 м собрано большое количество костей млекопитающих: Citelus citelus L., Martes sp., Gulo sp., Equus caballus L., Bos taurus, Alces alces L., относимых A.B. Шпанским к позднему голоцену [157].
В 5 км ниже с. Старая Ажинка в верхней части этой толщи наблюдается переслаивание озерных суглинков, песков и алевритов, накапливавшихся в водоеме типа "степного блюдца". Здесь по карбонатным конкрециям с глубины 8 м Л.А. Орлова определила радиоуглеродный возраст, равный 7325 ± 75 лет (СОАН-3853). Подобные образования из покровных отложений бийской террасы у г. Бийска (глубина 4 м) имеют радиоуглеродную датировку 3800 ± 90 лет, а термолюминесцентный возраст верхней части (глубина 2,5 м) самих отложений определен в 15200 ± 1800 лет [116].
Средняя толща мощностью 20 м (рис. 17, 18) состоит из переслаивания буровато-серых алевритов и супесей с прослоями и линзами (5 см-1 м) песков, гравия и гальки. Гравий и галька однообразного состава - кремнистые породы и кварц средне-плохоокатанные. Слоистость толщи линзовидная, волнистая, в отдельных пачках мелкая косая однонаправленная. В низах толщи обнаружены два обломка крупных костей, по которым Л.А. Орлова определила их радиоуглеродный возраст, составляющий более 45000 лет (СОАН - 4003) [157].
Строение этой толщи и однообразный состав обломков свидетельствуют, что Бия не принимала участия в ее формировании. Это аллювиальные и пролю-виальные отложения речек и ручьев, разгружавшихся в долине Бии. Вероятно, в это время сток Бии был гораздо ниже современного, русло проходило у левого борта долины, ширина которой на данном участке 8 км (рис. 9), и река не успевала перерабатывать поступающий материал. Эрозионный контакт с подстилающей толщей указывает на резкую смену условий осадконакопления. Подобная толща выделяется в разрезе бийской террасы у Бийска [4], где представлена, по нашему мнению, слоями 4-10 [116] и датируется по СПС, фауне млекопитающих, моллюсков и остракод поздним неоплейстоценом, а термолюминесцентный возраст ее нижней и верхней частей 113000 ± 13200 лет и 54500 ± 6000 лет соответственно [2, 4, 116, 184]. Палеонтологические остатки отражают открытые лугово-степные ландшафты, существовавшие в условиях довольно сухого климата [116]. Полученная нами радиоуглеродная датировка из низов этой толщи свидетельствует, что ее накопление началось в эпоху каргинского меж-ледниковья позднего неоплейстоцена [149].
Нижняя толща (рис.17, 18) мощностью 30 м, залегает на эродированном палеозойском цоколе и является отложениями фладстрима. Она состоит из трех горизонтов с постепенными переходами между ними, образующих единое по возрасту и генезису, но фациально разнородное тело.
