Геологическая практика в г.Томске

Четвертичная система. Отложения четвертичной системы широко развиты в районе прохождения учебной геологической практики как на водоразделах, так и в речных долинах. Они охватывают стратиграфический интервал от эоплейстоцена до голоцена.

Кочковская свита (la E кč). Отложения кочковской свиты широко распространены на водораздельных пространствах рек Томь и Яя, размыты в долине р.Томи. Свита разделяется на две пачки: нижнюю – аллювиальную, сложенную песчано-галечниковыми отложениями, и верхнюю – озерную, представленную в основном глинами и алевритами.  Состав свиты: глины и алевриты серые, буровато-серые и желтовато-серые, плотные, местами каолинизированные, с редкими линзами и гнездами тонкозернистых кварцевых песков светло-серого или желтого цвета, с пятнами бурых окислов железа и прослоями лигнита. По результатам спорово-пыльцевого анализа, комплексу остракод, полученных из отложений этого страти-графического уровня, отложения кочковской свиты датируются как поздний эоплейстоцен. Характер растительности (кустарниковые, мхи) позволяет делать вывод о холодном влажном климате времени формирования верхнекочковской подсвиты. Мощность отложений свиты составляет 10-30 метров.

Отложения неоплейстоцена развиты повсеместно в районе исследований, как на водоразделах, так и в речных долинах. Ниже приводится их краткая характеристика.

Тайгинская свита (la I-II tg). Свита сложена серыми, голубовато-серыми иловатыми озерными, аллювиально-озерными глинами, суглинками, супесями и песками. Залегает на породах палеозоя, реже на кочковской свите. На водораздельных пространствах свита перекрывается покровными лессовидными суглинками позднего неоплейстоцена. Максимальная мощность отложений тайгинской свиты по данным бурения достигает 45 м.

Отложения IV надпойменной террасы р.Томи. Распространены отложения в северной части по ул. Пушкина на отрезке между ул. Яковлева и пр. Комсомольский и далее на север вдоль проспекта Мира. В южной части города терраса полосой (более 1 км) тянется от Лагерного Сада на северо-восток до района «Опытное поле». Высота террасы до 50-60 м. Аллювий представлен галечниками, светло-серыми косослоистыми песками, местами ржаво-бурыми, суглинками и залегает с глубоким размывом на породах олигоцена (новомихайловская свита) на абсолютных отметках 160 м. Возраст IV-ой террасы – средний неоплейстоцен.

К верхнему неоплейстоцену в районе практики относятся отложения как субаэральных, так и субаквальных фаций. Покровные отложения (sa III) эолово-элювиальные, делювиальные, субаэральные лѐссовидные суглинки желтовато-бурые, светло-серые карбонатные, с хорошо выраженной столбчатой отдельностью с одним – двумя горизонтами погребенных почв, местами с маломощными линзами песка и мелкого гравия. Они залегают на разновозрастных отложениях, как на водоразделах, так и в речных долинах, перекрывая аллювий террас до второй включительно. В лессовидных суглинках Лагерносадского разреза на глубине около 3 м в начале прошлого века были обнаружены кости мамонта, абсолютный возраст которых составляет 17000 лет по результатам радиоуглеродного анализа. В северной части Обь-Томского водораздела лессовидные суглинки замещаются эоловыми песками.

Лимноаллювий ложбин стока la III (флювиоаллювий – fa II-III) формируется во время осадконакопления III-ой надпойменной террасы р.Томи. Отложения террасы развиты на Воскресенской горе и вокруг оз.Белого, южнее – узкой (300 – 500 м) полосой тянется от перекрестка пр. Ленина и ул. Учебной до восточного конца пр. им.Фрунзе. Сложена супесями, суглинками, песками с гравием (пайдугинская свита), которые формировались во время казанцевского межледниковья в процессе таяния ледникового покрова предшествовавшего тазовского оледенения, вероятно за счет сброса вод подпрудных приледниковых озер. Высота террасы 39-42 м. Нижняя часть аллювия сложена песками, супесями, иногда подстилаемыми галечниками; верхняя часть террасовых отложений представлена супесями, иногда – облессованными суглинками. Аллювий второй и третьей надпойменных террас перекрывается покровными лессовидными суглинками, составляющими единый комплекс покровных субаэральных отложений.

Отложения II-ой надпойменной террасы р. Томи. Терраса хорошо выражена в рельефе, с высотой над руслом 20-25 м. Она широко развита по левобережью: на ней стоит пос.Тимирязево, Кафтанчиково. В пределах города на этой террасе расположены Главпочтамт и Гос. Университет. Возраст террасы – середина позднего неоплейстоцена.

Отложения I-ой надпойменной террасы р. Томи. Выражена незначительно. Наиболее четко она развита в районе пос. Коларово, который стоит на ней. В г.Томске встречается спорадически. Аллювий террасы сложен галечниками, песками, супесями, суглинками. По данным дешифрирования аэрофотоснимков наиболее четко нижняя пойма, высокая пойма и первая надпойменная терраса выражены с явным отличиями по высоте друг от друга в районе пос. Коларово.

На водоразделах голоцен  представлен современными почвами, элювиально-делювиальными суглинками, эоловыми песками. В депрессиях рельефа  встречаются озерные илы, мергели, болотный торф в понижениях между  дюнными гривами. В долинах рек широко распространены русловой и пойменный аллювий высокой и низкой пойм, озерные и болотные отложения. Высокая пойма с высотой 5-6 м и до 9 м занимает основную часть площади дна долины на левобережье, а в пределах города развита вдоль Московского тракта. Нижняя часть разреза пойм сложена песчано-гравийно-галечными отложениями изменчивой мощности от 0,5 до 12,5 метров, являющимися ценным строительным материалом. Суммарная мощность аллювия достигает 20 м. Низкая пойма развита вдоль русла р.Томи, возвышаясь над ней на 2-4 м.

1.2. Магматизм

Магматизмом называют процесс, с которым связано образование  и движение магмы из недр Земли  к ее поверхности. Магма представляет собой природный высокотемпературный расплав, образующийся в виде отдельных очагов в литосфере и верхней мантии (главным образом, в астеносфере). Основной причиной плавления вещества и возникновения магматических очагов в литосфере является повышение температуры.

Различают магматизм интрузивный и эффузивный. При интрузивном магматизме (плутонизме) магма не достигает земной поверхности, а активно внедряется во вмещающие вышележащие породы, частично расплавляет их, и застывает в трещинах и полостях коры на глубине.

Формы проявления интрузивного магматизма зависят от геологической обстановки образования и внедрения магмы и тесно связаны с тектоническими движениями земной коры. Если поднимающаяся магма не достигает поверхности Земли, а застывает внутри коры, образуются глубинные магматические тела – интрузии. Форма интрузивных тел может быть очень разнообразной. Она зависит от залегания вмещающих пород, их трещиноватости и физических свойств магмы – ее вязкости.

Существуют два  основных механизма внедрения магмы во вмещающую толщу. Подвижная магма может проникать по плоскостям напластования осадочных пород или по трещинам. При этом она может поднимать пласты кровли или, наоборот, вызывать прогибание подстилающих пластов, воздействуя своей массой.

От механизма  внедрения магмы зависит не только форма, но и контакт интрузивных  тел с вмещающими осадочными породами. В зависимости от соотношения  с вмещающей осадочной толщей, интрузивные тела подразделяются на согласные и несогласные. Согласные интрузивные тела образуются в результате внедрения магмы по плоскостям напластования осадочных пород. К этому классу интрузии относятся силлы, лакколиты, лополиты и факолиты.

Несогласные интрузивные тела формируются при заполнении магмой трещин во вмещающей толще и при внедрении магмы путем обрушения пород кровли. К ним относятся дайки, жилы, штоки и батолиты.

Дайка – плитообразное тело, мощность которого значительно меньше его

протяженности (рис. 1, а). Дайки образуются при заполнении трещин и ориентированы в земной коре вертикально или наклонно. Размеры их колеблются в очень широких пределах. Как правило, дайки сложены породами базальтового состава и встречаются группами, составляя серии параллельных или радиальных тел. Жила отличается от дайки меньшими размерами и невыдержанной извилистой формой (рис. 1, б).

На практике на примере Лагерносадского разреза мы наблюдали среди пород лагерносадской свиты раннего карбона дайки габбро-диабазов. В рельефе дайки выражены небольшими возвышенностями. По радиактивному анализу считается, что возраст их примерно триас.

3. Тектоника

Окресности Томска расположены в пределах окраины эпигерцинской Западно-Сибирской плиты, в строении которой выделяются два основных яруса: палеозойский складчатый кристаллический фундамент и мощный осадочный рыхлый чехол мезозойско-кайнозойского возраста.

Фундамент сложен глинистыми сланцами, кварцитами, песчаниками, туфами и известняками.

Тектонические движения – это любые механические перемещения внутри земной коры, которые приводят к изменению ее строения.

Эпейрогенические движения – медленные вековые поднятия и опускания земной коры, не вызывающие изменения первичного залегания пластов. Эти вертикальные движения имеют колебательный характер и обратимы, то есть поднятие может смениться опусканием.

Орогенические движения происходят в двух направлениях – горизонтальном и вертикальном: первое приводит к смятию пород и образованию складок и дизъюнктивов сжатия, т.е. к сокращению земной поверхности. Вертикальные движения приводят к поднятию области проявления складкообразования и возникновению горных сооружений. Орогенические движения протекают значительно быстрее, чем колебательные. Они сопровождаются активным эффузивным и интрузивным магматизмом, а также метаморфизмом. В последние десятилетия эти движения объясняют столкновением крупных литосферных плит, которые перемещаются в горизонтальном направлении  по астеносферному слою верхней мантии.

Орогенические движения приводят к дислокациям горных пород и  изменению их первичного залегания.

Основной областью накопления осадков является дно морей и  океанов. Здесь осадки часто отлагаются в виде параллельных, практически  горизонтальных слоев. Однако в процессе геологического развития первоначальные формы залегания горных пород  обычно нарушаются под влиянием эндогенных процессов, главным образом тектонических (орогенических) движений земной коры. Всякое нарушение первоначального  горизонтального залегания горных пород называется дислокацией. Дислокации подразделяются на пликативные и дизъюнктивные.

Пликативные дислокации (складчатые нарушения). Это дислокации, которые происходят без разрыва сплошности пластов. Среди них различают следующие основные формы: моноклинали, флексуры и складки.

Складки – это волнообразные изгибы слоев горных пород, которые образуются под действием давления при складкообразующих движениях. Антиклинальными называются выпуклые складки, в которых пласты падают в противоположные стороны от центра, а в центральных частях залегают более древние породы, чем на периферии. Синклинальными называются вогнутые складки, в которых пласты падают навстречу друг другу, а в центральных частях располагаются более молодые породы, чем на периферии.

Разрывные дислокации – это дислокации, сопровождающиеся разрывом сплошности пластов горных пород. Они возникают в результате ударного нарастания нагрузки, на которую горные породы реагируют как хрупкие тела. Различают два вида разрывов:

Трещины – разрывы без заметного смещения пород друг относительно друга. Совокупность трещин называется трещиноватостью.

Дизъюнктивы – это разрывы с заметным смещением пород друг относительно друга. Они проявляются в виде трещин или зон дробления. Плоскость разрыва, по которой происходит относительное перемещение пластов горных пород, называется сместителем.

Положение пласта в пространстве определяют путем измерения элементов  залегания данного пласта. К элементам  залегания относятся: угол падения, азимут падения, азимут простирания. Угол падения – наибольший угол, образованный плоскостью пласта с горизонтальной плоскостью. Азимут падения определяется проекцией линии падения на горизонтальную плоскость по отношению к странам света. Азимут простирания определяется положением линии, получаемой от пересечения плоскости пласта с горизонтальной плоскостью также по отношению к странам света.

   Элементы залегания  измеряют горным компасом, который  для этой цели боле пригоден, чем обычный компас. В горном  компасе имеется ось, на которой  насажена магнитная стрелка. При  свободном вращении она ориентируется  в направлении магнитного меридиана.

 Кроме магнитной стрелки,  к оси компаса прикреплен отвес,  предназначенный для замера углов  падения пластов. У отвеса имеется  своя градусная шкала. 

Во время маршрута на примере Лагерносадского разреза мы имели возможность наблюдать следствие нестабильного тектонического режима водоема: постоянное чередование трансгрессии и регрессии р.Томь, что явилось причиной цикличности осадконакопления лагерносадской свиты. В конце пермского периода завершился герцинский цикл тектогинеза и накопившиеся отложения лагерносадской свиты были смяты в складки с крутыми углами наклона (по измеряемым нами на практике данным и подтвержденным преподавателем примерно от 70 до 86 градусов). Далее они были разбиты дизъюнтивами по которым внедрились дайки диабазов и кварцевые жилы.

Во время практики мы замеряли азимут простирания, азимут простирания  и угол падения при помощи горного компаса, так же с помощью горного компаса делали взятие азимутов для привязки к конкретным объектам. После замеров элементов залегания в карьере Старостепановском, мы обнаружили, что толща коренных пород смята в синклинальную складку.

Глава 2. История  геологического развития района города Томска.

Геологическая история окрестностей Томска очень сложна. Установлено, что море неоднократно наступало и регрессировало, изменялся климат, развивались различные формы органического мира.