Геологическая практика в г.Томске

В русле реки Томь на правом берегу напротив скалы «Боец» в Лагерном саду наблюдаются выходы самых древних пород: алевролитов, аргиллитов, песчаников и глин возраста ранний карбон. Текстура пород: слоистая, плотная, сцементированная. Структура: мелко и микрозернистая. Все слои имеют серую окраску разного оттенка: песчаники – светло-серого цвета, аргиллиты и алевролиты от серого до черного. Породы образуют складчатость с послойным чередованием песчаников и агиллитов с алевролитами, мощность залегания песчаников мощнее чем у аргиллитов и алевролитов.

В описанных отложениях была найдена морская бентосная фауна: мшанок, брахиопод, пелеципод. Эта фауна имеет возраст: ранний карбон, соответственно вся эта толща имеет возраст ранний кабон и отнесена к лагерносадской свите.

В девоне-триасе на место города Томска возникли горы, которые позднее были разрушены, и затоплены. В раннем карбоне в районе Томска существовал мелководный прибрежно-морской бассейн. В конце палеозоя море отступает и наступает длительный континентальный перерыв, во время которого активизируются процессы горообразования. В конце пермского периода завершился герцинский цикл тектогинеза и накопившиеся отложения лагерносадской свиты были смяты в складки с крутыми углами наклона (по измеряемым на практике данным примерно от 70 до 86 градусов). Далее они были разбиты дизъюнтивами по которым внедрились дайки габбро-диабазов и кварцевые жилы. Накопившиеся осадочные породы подверглись метаморфизму и превратились в глинистые сланцы и песчаники. Рассланцовка этих пород параллельна слоистости.

С конца палеозоя почти  весь мезозой на территории Томска существовали постепенно разрушающиеся  горы. Климат в это время был  влажный и тёплый, происходило  накопление белых глин. В течение мезозойской эры и до позднего мела шло поднятие и денудация .

Платформенный чехол сформировался  в мезозое и кайнозое в результате начавшегося в юрскую эпоху постепенного погружения Западно-Сибирской плиты, с накоплением толщ морских, прибрежно-морских, прибрежно-континентальных и континентальных фаций. В мезозое горы разрушаются, фундамент перекрывается осадочным чехлом. И глинистые сланцы, и продукты их разрушения выходят на дневную поверхность в районе Лагерного сада. Осадконакопление почти не затронуло только Томский прогиб, преобразованный в начале кайнозоя в горстовую структуру, получившую название Томского (или Томско-Каменского) выступа. В течение позднего мела и раннего палеогена в этой области не было тектонических движений и климат, как уже было сказано, был теплый и влажный, что способствовало образованию коры выветривания мелпалеогенового возраста, то что кора выветривания в этом районе выражена не повсеместно, а пятнами, подтверждает то что во время ее образования был гористый рельеф. Разрез мелпалеогеновой коры выветривания подстилается структурным элювием глинистых сланцев и песчаников раннего карбона. Благодаря гидролизу эти породы превращаются в структурный элювий, зачет в синие и каолиновые глины.

Отложения палеогена  - это светло-жёлтые плотные пески и светлые глины. Палеогеновые отложения заполнили все неровности предшествовавшего рельефа. В палеогене на месте коры выветривания накопились песчаные толщи буроватых слабосцементированных песчаников, которых была найдена флора палеогенового возраста: маньчжурский орех, таксодиум, магнолия и т.д. образование флоры говорит о том, что в этот период на данной территории был климат соответствующий климату современного Средиземноморья, который продолжался до раннего палеогена, это отложения дельты большой реки.

В неогене активизировались тектонические движения, которые  приподняли земную поверхность в  районе Томска. При этом активно  накапливались пески и галечники, что привело к выравниванию рельефа. В неогене сформировались ленточные глины, что говорит о резком похолодании климата в течение неогена. Эти отложения формировались на дне мелководных застойных бассейнов. Рельеф окрестностей Томска окончательно превратился в равнинный. 

Осадки четвертичного  периода представлены глинами и лёссовиднными суглинками.  
В среднечетвертичное время наступило значительное похолодание климата. На севере Томской области в это время располагался край ледника, южнее которого образовались огромные озёра. В это время здесь произрастали растения лесотундры и обитали животные мамонтовой фауны - мамонты, шерстистые носороги и т.п.

В настоящее время произростает слой современных почв.

Глава 3. Обзор  современных геологических процессов.

3.1.     Геологическая  деятельность рек.

Геологическая работа поверхностных  текучих вод зависит от массы  воды и скорости ее движения. Чем  больше масса воды и скорость ее течения, тем больше совершаемая  работа.

геологическая деятельность поверхностных текучих вод состоит из: смыва; эрозии; транспортировки продуктов разрушения; аккумуляции продуктов разрушения.

Разрушительная деятельность любого водотока называется эрозией. Различают  три вида эрозии: донная, боковая  и регрессивная (рис. 2).

Соотношение донной, боковой  и регрессивной эрозии меняется на разных стадиях развития речной долины.

Предельный уровень, к  которому стремится водоток и  глубже которого врезаться не может, называется базисом эрозии. Всеобщий базис эрозии – уровень мирового океана.

Деятельность постоянных водотоков во многом определяется их режимом (количеством и уровнем  воды; скоростью течения). Этот режим  в течение года меняется и зависит  от способа питания рек.

В процессе своей деятельности постоянные водотоки вырабатывают эрозионно-аккумулятивные формы рельефа, которые получили название – речные долины, и переносят огромное количество обломочного материала.

Дельта – это участок  суши, который образуется за счет выноса аллювия в прибрежную часть моря.

Реки переносят обломочный материал различной размерности  – от крупных валунов до мелких илистых частиц. Чем больше скорость течения воды, тем более крупные  обломки переносит вода.

Весь материал, который  переносится реками и затем откладывается, называется аллювием. Аллювий может переноситься тремя способами: тащится и перекатывается по дну (влекомый); во взвешенном состоянии; в растворенном виде.

Влекомые по дну обломки и взвешенные частицы называют твердым стоком реки. Обломочный материал, перемещаемый рекой по дну, усиливает глубинную эрозию, а сам постепенно измельчается, истирается и окатывается – образуются валуны, галька, гравий, песок. Соотношение твердого стока рек и растворенных веществ не однозначно для рек разных областей. Влекомые по дну обломки представлены преимущественно галечниками и крупными валунами.

В зависимости от состава, места и условий накопления различают  три разновидности аллювия: русловой, пойменный и старичный.

Русловой аллювий самый  грубый (крупнозернистый песок, гравий, галечник). Пойменный аллювий мельче чем русловой. Пойменный аллювий обладает горизонтальной, слабоволнистой и линзовидной слоистостью. Старичный аллювий представлен чаще всего тонкообломочными глинистыми частицами и богат органическими остатками, которые образуются при зарастании старичных озер растительностью.

В своем развитии река и  ее долина переживает периоды юности, зрелости и древности.

В период юности продольный профиль равновесия реки еще не выработан. Река течет по неровному рельефу, уклон ее русла на всем протяжении чрезвычайно крутой, скорость течения велика; кое-где обособляются отдельные участки, развитие которых контролируется местными базисами эрозии – порогами и водопадами. На этой стадии развития реки происходят усиленные процессы глубинной (донной) эрозии, которые приводят к интенсивному углублению долины. Боковая эрозия в это время почти не проявляется.

По мере выработки профиля  равновесия река переходит в период зреслости. Этот период наступает, когда появляется боковая эрозия. В среднем и нижнем течении реки глубинная эрозия сменяется боковой. В эту стадию формируются прирусловые отмели. Продольный профиль реки еще не выработан.

На стадии древности скорость течения равномерно уменьшается от верховьев к устью. В эту стадию появляются излучины – меандры, приводящие к увеличению коэффициента извилистости реки, образуются многочисленные острова, и формируются обширные аллювиальные равнины, образуется широкая пойма.

(На рис. 3 показана схема образования меандр и стариц.)

Терраса – это площадка в строении речной долины, открытая или погребенная и обязанная своим происхождением деятельности водотока в предыдущий цикл развития. Число террас соответствует количеству циклов эрозии (этапов омоложения), которые пережила река за время своего существования.

Во время прохождения  маршрута мы наблюдали современные  геологические процессы связанные  с деятельностью р.Томь. Эрозионная деятельность и вследствие создание долины, элементами развития которой являются: серия террас на правом берегу р.Томь, на левом берегу обширная пойма с параллельными руслу старицами, активное меандрирование русла, ассиметричная форма долины реки, т.е. правый берег – высокий и крутой, левый – пологий и низкий (это явление объясняется законом Берра), в северном полушарии наличие правого крутого берега, пологого левого, в южном полушарии наоборот (это явление объясняется Кориолисовым ускорением). Наблюдали пойменные отложения р.Томь и множество параллельно расположенных юных и древних стариц на пойме, по которым определяли последовательность миграции русла. Самой юной старицей р.Томь является Сенная Курья, на левом берегу над поймой насчитываются две террасы. Так же, во время маршрута мы в точке наблюдения, находящейся у бывшего железнодорожного отстойника мы наблюдали котел, который был вымощен из береговых отложений, хотя изначально находился в 30 м. от уреза воды. То что он вымыт, говорит о боковой эрозии берега продолжавшейся до обмеления р.Томь. Во время прохождения маршрута на левом берегу р.Томь вблизи коммунального моста мы наблюдали образование острова ниже коммунального моста – косы сложенной речным донным аллювием (рис.4), а под мостом в русле виден выход коренных пород. Причиной образования является постройка моста, т.к. русло сузилось, уровень воды повысился и течение воды в районе моста усилилось аллювий переносился интенсивнее, а сразу за мостом откладывался образуя косу. В этом же месте наблюдается русловой аллювий р.Томь. Это гравийно-галечниковые отложения местами до валунов весьма хорошей окатанности. Во время маршрута мы проходили 4 речных надпойменных террасы на правом берегу р.Томь, по современным данным считается что в Томске  его окрестностях их всего 4. Первая надпойменная терраса (район Драмтеатра – набережной р.Ушайки), вторая надпойменная терраса называется Университетской (район ТГУ), третья надпойменная терраса распространена повсеместно в окрестностях Лагерного сада и носит название Лагерносадской. Самая древняя терраса сохранилась только в окрестностях площади Южной, в других местах она сденудирована. Непосредственно на практике мы насчитали 4 террасу у водонапорной башни в районе стадиона «Буревестник».

Во время прохождения  практики мы изучали работу реки Ушайки (притока реки Томи) на территории поселка Степановка. Река имеет хорошо разработанную долину, в которой наблюдается обширная пойма и несколько террас. Дно долины уплощенное. Долина имеет ширину от 3 до 5 км, ограничивается террасой на обоих берегах, имеет корытообразный поперечный профиль (рис.5). На первый взгляд, кажется, что долина реки Ушайки находится на древней стадии развития. Далее мы наблюдали русло реки по перепаду скорости течения: перекаты сменяются плесами, в этих местах течение настолько медленное, что местами река заболачивается. С одной стороны ярко выраженная долина по которой работает река, с другой донная эрозия, переменная скорость течения и не выработанный продольный профиль. Объясненяется это тем, что река Томь обмелела, опустился базис эрозии и все притоки, в том числе река Ушайка стали омолаживаться. Размер руслового аллювия реки на дне и срединной косе – крупный, слабой окатанности, потому что из-за омоложения долины дно разрушается, коренные породы становятся аллювием и тащатся по дну, аллювий который был до понижения базиса эрозии давно снесло течением в реку Томь. Наблюдение показало, что на левом берегу над поймой находится две надпойменные террасы, а на правом берегу 4 надпойменные террасы и под первой террасой наблюдается пойма и многочисленные старицы.

3.2.     Геологическая  деятельность временных водотоков

На равнинных  участках, сложенных рыхлыми толщами, где проявляются ливневые осадки, деятельность временного линейного  стока сводится к оврагообразованию. Развитие оврагов начинается с лощины – это слабо выраженное понижение на поверхности склона, в котором собираются поверхностные воды и концентрируется водоток. Если водоток достиг определенной силы, то возникает эрозионная рытвина, которая в дальнейшем превратится в молодой овраг, а затем в зрелый овраг. Дно у зрелого оврага покрыто отложениями – пролювием. Продольный профиль выработан, и прекратилась донная и регрессивная эрозия. Если дно зрелого оврага достигает уровня грунтовых вод, то возникает молодая (речная) долина; если не достигает, то овраг может оставаться в таком виде очень долго, склоны его становятся пологими, зарастают растительностью, и он превращается в балку.

В горных районах в результате деятельности временных водотоков образуются сухие лога и долины, которые морфологически четко выражены. в верховье они имеют водосборный цирк, а на выходе из лога формируется конус выноса (или сухая дельта), сложенная пролювием. отложения временных водотоков (пролювий) характеризуется плохой окатанностью и сортировкой.