СТРОЕНИЕ, ДИНАМИКА ФОРМИРОВАНИЯ И ВОЗРАСТ СЕЛЕНГИНО-МАНЗУРСКОЙ ТРАНСБАЙКАЛЬСКОЙ ГИДРОСИСТЕМЫ
٭., ٭٭
٭Санкт-Петербургский государственный университет, г. Санкт-Петербург, *****@***ru
٭٭Институт земной коры СО РАН, г. Иркутск, *****@***irk. ru
STRUCTURE, DYNAMICS OF FORMATION AND GEOLOGICAL AGE OF THE SELENGINSKAYA-MANZURSKAYA TRANS-BAIKALSKAYA HYDROSYSTEM
Lopatin D. V٭., Skovitina T. M. ٭٭
٭Saint-Petersburg State University, Saint-Petersburg, *****@***ru
٭٭Institute of the Earth’s crust SB RAS, Irkutsk, *****@***irk. ru
Реконструированная Селенгино-Манзурская трансбайкальская гидросистема представляет собой разрушенную позднеплейстоценовой тектоникой речную долину 7–8 порядка, выполненную констративным аллювием (1,7–0,078 млн/лет). Литологический и петрографический анализ констративного аллювия показал, что река не могла вытекать из Байкала и пересекала ее, когда впадина была выполнена осадками. Возраст нижнего предела образования глубоководного бассейна Бакала определяется временем накопления озерных песчаных толщ, залегающих стратиграфически выше манзурской свиты, с датами абсолютного возраста нижних горизонтов в 65,2 ± 4 тыс. лет.
Reconstructed Selengino-Manzurskaya trans-baikalskaya hydrosystem is a river of the 7–8 order disintegrated by Late-Pleistocene tectonics the valleys of which are filled with constrative alluvium (1,7–0,078). Lithological and petrographic analysis of alluvium shows that it belongs to the water way which crossed the dry Baikal depression. Lower boundary age of the deep-sea Baikal basin at its formation is time-parallel to the accumulation of limnetic sandy suites stratigraphically superposing manzurskaya suite, with the age of lower horizons 65200± 4000 years.
Селенгино-Манзурская гидросистема представлена разветвленной речной сетью и выполненной констративным аллювием манзурской свиты плейстоцена. В настоящее время она приподнята и деформирована новейшими тектоническими движениями с амплитудой от 620 до 880 м в процессе погружения Байкальской впадины и поднятия Приморского хребта Западного Прибайкалья. Ее составляют две ветви: Анайско-Сарминская и Голоустенско-Бугульдейско-Манзурская. Соединяясь вместе они образуют бассейн Верхней Пра-Лены (рис. 1).
Манзурский аллювий – это толща аллювиальных, мелководно-озерных и делювиальных отложений. Она представлена песчаными разностями с прослоями и линзами гравийно-галечников (рис. 2). В верхах разреза отложения представлены щебнистыми песками, дресвяно-гравийными суглинками и песками, алевритами, глинами и илами, которые формировались в условиях интенсивно развитой гидросети с постепенным переходом (снизу вверх по разрезу) от инстративной к констративной динамическим стадиям осадконакопления. Верхние аллювиальные фации перемежаются с делювиальными и озерными, а поверхность этих толщ плавно переходит в долинные педименты. Максимальные мощности аллювия приурочены к системе параллельных приразломных эрозионных понижений северо-западного простирания и изменяются от 10 до 195 м, залегая в приразломных впадинах зоны перехода от плоскогорий и плато Сибирской платформы к поднятиям Приморского хребта. Верхняя часть толщи имеет белесую «мучнистую присыпку» каолинового и монтмориллонитового состава, которая дает белесый оттенок свите. По-видимому, после своего образования отложения свиты испытали процесс выветривания. Типичные разрезы манзурского констративного аллювия расположены вблизи Обручевского и Приморского сбросов, ограничивающих впадину Байкала со стороны озера в водораздельном поясе Приморского хребта. Их абсолютный возраст, полученный термолюминесцентным методом, имеет общий разброс дат в опорных разрезах от 1700 в основании до 78 тыс. лет в верхних горизонтах, что достаточно полно освящено в литературе (Манзурский аллювий, 1995).
Рис. 1. Схема реконструкции трансбайкальской гидросистемы. 1 – 3 долинная сеть: 1 –фиксируемая по морфологическим признакам рельефа, 2 – установленная, 3 – предполагаемая по косвенным признакам; 4 – местоположение охристых галечников, установленных по данным бурения; 5 – поле юрских конгломератов, 6 – направление течения палеорек; 7 – местоположение опорных разрезов манзурской свиты (цифрами обозначены разрезы, характеризующиеся в тексте: 43 – «Перевальный», 42 – «Косая степь», 9 – «Еланцы»), 8 – названия систем палеорек: Г-Б-М – Голоустенско-Бугульдейско-Манзурская, А-С – Анайско-Сарминская.
Рис. 2. Манзурский аллювий: разрез «Перевальный» на водораздельной поверхности вблизи Обручевского сброса (а – общий вид, б – детальный); разрез «Еланцы» на правом берегу р. Анги
у пос. Еланцы (в – общий вид, г – детальный).
Обломочный материал всех фракций имеет высокую степень окатанности (60–80%), причем, окатанность обломков размером до 50 мм превышает 75%. Окатанность песчаной фракции верхнего галечникового горизонта свиты несколько хуже, чем в среднем горизонте и по классификации имеет коэффициент окатанности 2. Общее уменьшение окатанности материала снизу вверх по разрезу от 80 до 46% свидетельствует о снижении транспортирующей способности реки в конце периода накопления свиты. Это обстоятельство подтверждается преобладанием в аллювии обломков местных пород, что в свою очередь связывается с активизацией склоновых процессов древней долины в период начала разрушения ее гидросистемы как единого целого.
В разрезах «Косая Степь» (№ 42), «Перевальный» (№ 43) и «Еланцы» (№ 9) (рис. 1, 2) расположенных в Голоустенско-Бугульдейско-Манзурской ветви были тщательно проанализированы петрографические разности обломочных пород. Выяснилось, что вниз по разрезу происходит увеличение количества экзотических эффузивов – от 8% в средней части верхнего песчаного слоя в разрезе «Перевальный» до 22% у подошвы галечников в разрезе «Косая Степь». У основания разреза «Косая Степь» в песчаном горизонте наблюдается снижение количества галек эффузивов до 19 %. Высокий процент этих обломков в галечниковом прослое песков верхнего слоя до 17% (при общем содержании всего слоя 8%, включая и обогащенные прослои) свидетельствует об его обогащении эффузивами, происходившего, по-видимому, за счет размыва нижележащих горизонтов. Ранее уже было аргументировано (Лопатин, Томилов, 2004), что приведенные данные свидетельствуют о приносе экзотических эффузивов извне, скорее всего из Забайкалья, но не из юрских конгломератов Иркутского амфитеатра, так как артерия, пересекающая юрские конгломераты впадает в главную долину ниже разреза «Перевальный».
Было проведено погоризонтное исследование ориентировок валунно-галечникового материала из опорного разреза «Косая степь», типичного для всей свиты. Здесь расположен участок соединения правого притока Пра-Анги, протекавшего с востока на запад в противоположном направлении современному течению р. Анги, с главным стволом долины Пра-Манзурки, который, дренирует зону обновленного в кайнозое древнего разлома северо-западного простирания.
Рис. 2. Диаграммы ориентировки галек.
Рис. 3. Диаграмма ориентировки косой слоистости.
Ориентировка обломочного материала в интервале 0,65–1,60 м показала, что транзит проходил в северо-западном направлении (рис. 3 А). В основании верхней части второго песчаного горизонта наблюдается уменьшение четкости ориентировки векторов переноса обломочного материала (5,10–5, 90 м). Здесь преобладают северо-восток – юго-восточные направления переноса, что связано с активным осадконакоплением вдоль главной долины Пра-Манзурки. Такой спектр векторов свидетельствует о меандрировании реки в пределах приразломной Косостепской депрессии и смещении главного русла к ее восточному борту (рис. 3 Б). Замеры ориентировки галек из верхней части нижележащего галечникового слоя показывают отсутствие определенной направленности, что свидетельствует о равнозначном переносе из обеих сливающихся рек (6,2–9,1 м) (рис. 3 В). Ориентировки векторов падения плоскостей галек из прослоя песков средней части этого галечникового слоя также нечеткие. Но здесь лучше выражены направления юго-запад – северо-восточных румбов, что указывает на лучшее функционирование основной долины, бессистемное блуждание ее по эмбриональной приразломной Косостепской котловине (рис. 3 Г). Диаграмма ориентировки галек основания галечникового слоя полностью совпадает с таковой в кровле слоя 6,2–9,1 м (рис. 3 Д).
Анализ вышеприведенных диаграмм показывает, что накопление толщи аллювия происходило при равнозначном функционировании рек Пра-Анги и Пра-Манзурки. Нечеткий рисунок ориентировок векторов падения плоскостей галек нижних и средних горизонтов свидетельствует об изменении в этот период линейного стока на площадной, что могло быть связано с наличием в устьевом участке некого резервуара, в котором река сильно меандрировала. По мере его заполнения наблюдалось угнетение сноса из верховий Пра-Анги.
Для уточнения полученных данных был использован метод анализа направления падения косой слоистости в песчаных прослойках внутри галечникового слоя (рис. 4). Замеры ориентировки косой слоистости, произведенные в верхнем песчаном слое, показали размытый спектр векторов сноса с генеральными направлениями на север-северо-восток и северо-запад (рис. 4 А, Б). Такой рисунок диаграмм свидетельствует о блуждании реки по широкой плоской долине. Основной транзит при этом проходил по Пра-Ангинской долине. Очень строгий рисунок ориентировки в слоях 9,10–9,90 и 9,90–11,00 м (рис. 4 В, Г) свидетельствует о четком функционировании переноса вдоль главной долины Пра-Манзурки. В нижнем горизонте песчаных прослоек спектр векторов падения косой слоистости, так же как и галечников, состоит из взаимообратных направлений и становится менее информативным, что указывает на заполнение в процессе меандрирования некого резервуара (4 Д).
Сопоставляя результаты анализа петрографического состава галек, ориентировки падения их плоскостей, углов наклона косой слоистости в песках, окатанности экзотических эффузивов и больших мощностей аллювия, можно подтвердить вывод о констративном типе осадконакопления протекавшей здесь некогда реки 7–8 порядка. Присутствие слабо окатанных галек местных пород в верхних горизонтах свидетельствует об интенсивном поступлении в аллювий склоновых отложений в конечную стадию осадконакопления. Такой фациальный комплекс характерен при образовании педиментов, «опирающихся» на верхние горизонты аллювия. Присутствие в разрезах большого количества галек дальнопереносных экзотических эффузивов свидетельствует о том, что верховья этой реки располагались за современными границами озера Байкал и составляли единую транзитную Селенгино-Ленскую водную артерию. К этому можно добавить, что в конце седиметационного цикла наблюдается постепенное угасание активности древней долины, что вероятно может быть связано с сокращением водосбора некогда великой реки и началом образования байкальской озерной ванны.
Значение манзурского аллювия для определения времени образования глубоководной впадины Байкала заключается в следующем. Пески древнего аллювия резко полимиктовые, их минералогический и химический состав практически идентичен составу гранитов что, несомненно, свидетельствует о доминировании этих пород в древнем водосборном бассейне. Разветвленный плановый рисунок палео-гидросети, очевидно, нельзя связывать только с процессами бифуркации. Разветвленность долин, вероятно, объясняется относительно равнинным характером палео-рельефа, близким к единому гипсометрическому уровню поверхности межгорных понижений и особенностями констративной фазы аккумуляции аллювия. Рядом расположенные субпараллельные рукава речных артерий, по-видимому, формировались в разное время в процессе постепенного заполнения их аллювием и смещения русел в сопредельные понижения приразломных депрессий.
Авторы не разделяют представление (2006), о том, что сток вод Байкала происходил по системе древних долин в бассейн р. Лены. Этому противоречит констративный тип манзурского аллювия, вскрытого в предполагаемом истоке у мыса Роговик и пос. Еланцы (рис. 2), а также петрографический состав обломочного материала, среди которого, по нашим данным и по исследованиям и (1986), и др. (1993), (1964) и (1981) – преобладают гальки вулканитов (40%). Обломки весьма устойчивых пород (кварца, кварцита, кварцевого порфира, окварцованного песчаника), имеющие 3–4 класс окатанности, не могли достичь такой степени обработки, переместившись всего на 1–3 км. Например, в истоке р. Ангары доминирует практически необработанный глыбово-брекчийно-щебнистый материал только местных пород с минимальным количеством песчаных фракций.
Состав обломочного материала манзурской свиты «экзотический», не свойственный протерозойским и кембрийским осадочным комплексам краевой части Сибирской платформы. Доля галек вулканитов достигает 60–70% от их общего объема. Так у с. Манзурка состав обломков следующий (%): порфиры – 38, кремень и кремнистый сланец – 24, кварц – 14, кварцит – 12, кварцитовидный песчаник – 6, гранит – 6. Окатанность галек достаточно высокая и отвечает 2–4 классу (по классификации ).
Для объективного решения вопроса о происхождении обломочного материала, выяснения путей переноса, определения дальности его транспортировки и реконструкции питающей провинции из общей массы гальки следует выделить дальнеприносную часть. К таким «экзотическим» обломкам, перенесенным на расстояние более 150–300 км, следует относить лишь гальки вулканитов, кварца и кварцитов 3–4 класса окатанности. По наблюдениям в карьерах у с. Косая Степь их в древнем аллювии содержится от 10 до 60% (в среднем 30%). С местными, неопротерозойскими и кембрийскими породами платформенной части Западного Прибайкалья, очевидно, связаны гальки известняков, доломитов, песчаников. А слабо окатанные обломки гранитов, кварца и кварцитов – с палеопротерозойскими метаосадочными и гранитоидными комплексами, развитыми в Приморском хребте вдоль берегов Байкала, а также в бассейнах рек Голоустной, Бугульдейки, Анги и Сармы.
Вышеприведенные данные подтверждают явное несоответствие состава манзурского аллювия и спектра коренных пород Западного Забайкалья. Вместе с тем, очевидно, что «экзотические» эффузивы могли быть принесены именно оттуда. Несмотря на то, что гранитоиды здесь занимают не более 30% площади литосборного бассейна, минеральный и химический состав песков соответствует составу «среднего» гранита. Около 30% гальки не могут образовываться за счет денудации и размыва местных осадочно-метаморфических и магматических комплексов. Некоторые разновидности пород (например, кварцевые порфиры), встречаемые в обломочном материале, вообще не известны здесь в коренном залегании. Невозможно также объяснить, что локальный выход конгломератов, составляющий не более 2–3% от площади водосбора древней долины, являлся поставщиком в нее 30 и даже 50–60% «экзотического» дальнеприносного обломочного материала. Можно было бы привести и ряд других аргументов в доказательстве вышесказанного, но эти доказательства опубликованы нами раньше (Лопатин, Томилов, 2004).
Подводя итог вышесказанному, хотим еще раз подчеркнуть следующее:
1. Залегание констративого аллювия в хорошо развитых долинах с дальнепереносной галькой по своему составу не свойственной геологическим комплексам Западного Прибайкалья. Обнажение его слоев в береговой части Байкала, может однозначно свидетельствовать о длительном существовании (более полутора миллионов лет) суходольного режима компенсированной осадочными толщами Байкальской впадины. Затем последовало разрушение единой трансбайкальской гидросистемы с образованием собственно озера Байкал.
2. Под возрастом Байкала понимают время образования единого глубокого (более 1600 м) водоема, являющегося крупнейшим на планете вместилищем пресной воды.
3. Формирование озерной ванны определяется временем прекращения накопления манзурского аллювия и началом отложения песчаных озерных толщ сероцветной молассы. Поскольку, наиболее молодые осадки древнего аллювия датируются возрастом 78±20 тыс. лет, а наиболее древние горизонты первично озерных песков – 65,2±4 тыс. лет, то началом формирования Байкала определяется временным отрезком в 70–100 тыс. лет. Данные хронологические рамки вполне согласуются с результатами исследований , . (1982) о возникновении озера в интервале 100–25 тыс. лет назад.
Работа выполнена при финансовой поддержке Правительства РФ, проект №11.П34.G31.0025
