научная статья по теме ОБСТАНОВКИ ФОРМИРОВАНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО СОСТАВА ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ В БАРЬЕРНОЙ ЗОНЕ РЕКИ АНГАРЫ Геология

Текст научной статьи на тему «ОБСТАНОВКИ ФОРМИРОВАНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО СОСТАВА ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ В БАРЬЕРНОЙ ЗОНЕ РЕКИ АНГАРЫ»

ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2014, № 2, с. 165-177

УДК 551

ОБСТАНОВКИ ФОРМИРОВАНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО СОСТАВА ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ В БАРЬЕРНОЙ ЗОНЕ РЕКИ АНГАРЫ

© 2014 г. Г. А. Карнаухова, Т. М. Сковитина

Институт земной коры СО РАН 664033 Иркутск, ул. Лермонтова, 128; E-mail: karnauh@crust.irk.ru; skovit@crust.irk.ru Поступила в редакцию 04.07.2011 г.

В статье рассмотрены условия накопления донных осадков и формирования их минерального состава в специфической области, относящейся к типу барьерных зон, возникновение которой связано с зарегулированием естественного стока рек Ангары и созданием каскада Ангарских водохранилищ. Установлено, что накопление донных осадков в барьерной зоне происходит за счет материала, попадающего главным образом в составе стока реки Ангары и ее притоков. Минеральный состав твердого стока рек определяется петрофондом их водосборных бассейнов. Границы выделенных нами минералогических подпровинций донных осадков совпадают с границами резкого изменения динамических параметров водного потока. Выявленные особенности изменения состава тяжелой фракции в зависимости от изменения скорости водного потока могут быть использованы для решения обратной задачи — реконструкции гидродинамических условий формирования русловых отложений.

DOI: 10.7868/S0024497X14020037

В пределах водоемов существуют специфические области, относящиеся к типу барьерных зон, одной из особенностей которых является сверхбыстрый вертикальный поток осадочного материала и его усиленная аккумуляция, а по разные стороны от этих зон существуют уже другие условия осадконакопления [Емельянов, 1986; Лисицын, 1994]. К настоящему времени опубликован довольно обширный материал об общих и частных закономерностях развития барьерных зон и связанного с ними осадконакопления [Лисицын, 1991, 1994; Емельянов, 1986, 1998; Аникеев и др., 2001]. Однако существует особый, еще плохо изученный в этом отношении, тип барьерных зон, возникновение которого связано с зарегулированием естественного стока рек и созданием водохранилищ. При создании водохранилищ изменяются естественные закономерности гидрологического режима и русловых процессов реки, условия седиментации наносов в водохранилище. По степени изменчивости этих процессов в границах водохранилищ Н.И. Маккавеевым выделены области переменного и постоянного подпора [Маккавеев и др., 1958; Маккавеев. 1972]. Область переменного подпора представляет собой часть устья зарегулированной реки, в котором в результате падения транспортирующей способности водного потока происходит механическое осаждение большей части взвеси и активное накопление осадочного материала [Маккавеев, Чалов, 1986]. К области переменного подпора примыка-

ет область постоянного подпора, являющаяся верхней частью принимающего воду водохранилища. Подобный тип барьерной зоны формируется в условиях прерванной каскадности Ангарских водохранилищ между Иркутским и Братским водохранилищами [Карнаухова, 2007б, 2010; Карнаухова, Сковитина, 2009] (рис. 1). Протяженность данной зоны более 90 км, площадь 135 км2, в ее состав входят область переменного подпора и область постоянного подпора, представленная Верхнеангарским районом Братского водохранилища. В барьерной зоне протекают процессы активного преобразования поступающего осадочного материала, в том числе его минерального состава. Для исследования направленности формирования минералогического состава донных отложений в специфических районах, таких как барьерная зона реки Ангары, нами были поставлены следующие задачи: 1) определить источники питания барьерной зоны осадочным материалом и их петрофонд; 2) проанализировать обстановки накопления осадочного материала в барьерной зоне; 3) установить количественные показатели минералогического состава донных отложений; 4) выделить терриген-но-минералогические подпровинции.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Изучение минерального состава донных отложений в барьерной зоне реки Ангары проводи-

1 Ш

. . . . ... /

Усть-Илимское вдхр.

, и; шт

) . шт С- ~ :, /•

/ Ч ,' . г

гШШ

Мш I £ г'мМш.

шт

м

т

, I.....__ Шш$М

0 'I

'Ф Щ Ч\ I V" г г , Г '(

...' 5 1-1--у , Л , < 1.11

БРатское вдхр.

:){ ,-/.. ^ ' ■ I } ч \ ) ^^Эы]/ :гтГ

А Л" 1:? 1 я /С

щ

ШР ШН / ; У Ч г-

«ж - 1 ^

Щ'Я&Ш^ч -У- К'Т' /

ЕГ*^- ^ 77! 1

£

*тш0

Шт-'Ж

ш/^- г-™"1

оз. Байкал

оз. Хубсугул

50°

Ю': . "' А! А,' Г^й

ж

■■'/А ''

■Тм/А'П

ШЖ

0

100

200 300 км

Рис. 1. Модель рельефа юга Восточной Сибири (8КТМ).

Белым квадратом показано положение барьерной зоны реки Ангары в каскаде Ангарских водохранилищ.

лось с использованием комплексных методов, включающих экспедиционные и лабораторно-аналитические работы. Профильный отбор образцов донных отложений, проб воды и измерение скоростей течения выполнялись на 9 опорных и 5 дополнительных участках. Отобрано более 100 образцов донных осадков, более 300 проб воды, сделано около 50 измерений скорости течения. Отбор образцов донных отложений прово-

дился с борта НИС трубкой ПИ-27-П, для работы на малых глубинах были задействованы грунтоот-борники различных модификаций и дночерпа-тель. Точки по профилю располагались через 50, реже 100 м, местоположение профилей и точек опробования определялось по прокладке курса экспедиционного судна. Такой метод позволил включить в систему опробования большинство форм подводного рельефа и обстановок осадко-

накопления. После подъема грунтоотборной трубки на борт НИС колонка донных отложений из разъемного вкладыша трубки перемещалась на полиэтиленовую пленку и проводилось подробное послойное описание текстуры, структуры, цвета, консистенции осадков и измерение их мощности. Затем образец упаковывался в полиэтиленовый пакет для дальнейшей обработки в стационарных условиях.

Методом прямого отбора проб воды от поверхности до дна проводилось изучение путей перемещения осадочного материала и полей концентрации взвешенных веществ. Пробы воды отбирались с поверхностного, срединного и придонного горизонтов батометром Молчанова. Работы проводились по тем же профилям и в тех же точках, что и отбор образцов донных отложений. Скорости течений измерялись морской вертушкой ВММ. Для измерения малых скоростей течений применялся метод поплавков и красителей.

Определение гранулометрического состава донных осадков выполнено ситовым, Сабанина, пипеточным и комбинированным методами. Определение минерального состава образцов состояло в просмотре под микроскопом частиц алевритовой размерности активного слоя осадков после их отмучивания и обработки иммерсионными препаратами с последующим делением на фракции. Для достоверности в каждом образце исследовались более 300 зерен. При расчетах распределения минералов в тяжелой и легкой фракциях их содержание для каждой фракции принималось за 100%. Определение глинистых минералов в образцах донных отложений выполнено количественным рентгенофазовым методом на ди-фрактометре ДРОН-3.0, излучение — СиХа, N1 — фильтр. Напряжение — V = 25 кУ, ток на трубке — I = 20 тА.

Поступление материала в составе твердого речного стока определялось отдельно для взвешенных и влекомых наносов. Для взвешенных наносов были использованы данные измерений их расходов. Сток влекомых наносов определялся с помощью расчетных зависимостей, предложенных Г.И. Шамовым [Шамов, 1952], которые дают хорошую сходимость с натурными наблюдениями.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Источники питания барьерной зоны осадочным материалом и их петрофонд

Образование донных осадков в барьерной зоне происходит за счет материала, поступающего главным образом в составе стока реки Ангары и ее притоков — рек Иркут, Китой и Белая. Верхние части бассейнов Иркута, Китоя, Белой, берущих начало в горах Восточного Саяна, сложены породами архея. Архейские породы слагают и исток реки Ангары. Основная часть водосборного бас-

сейна рек находится в пределах южной части Сибирской платформы, чехол которой здесь составляют породы кембрийской, юрский и кайнозойский систем.

Породы архея представлены метаморфическим комплексом, в котором наиболее распространены гнейсы, кристаллические сланцы, кварциты, амфиболиты, мигматиты, мрамора. Среди гнейсов преобладают плагиоклазовые разности, в некоторых разновидностях — пироксены при постоянной примеси шпинели и графита (таблица). В зависимости от содержания минералов выделяются 3 основные подгруппы алюмо-силикатных пород: биотитовые, биотитовые глиноземистые, биотит-пироксеновые. Главными минералами темно-серых кристаллосланцев являются плагиоклаз, кварц и роговая обманка, реже — пироксен, кальцит, почти всегда присутствуют апатит и сфен. Кварциты представлены безрудными и рудоносными разновидностями. Безрудные кварциты более чем на 80% сложены кварцем, в рудоносных кварцитах примерно одинаковое соотношение содержания кварца и магнетита. Мигматиты являются промежуточным продуктом преобразования исходных пород при проявлении ультраметаморфизма. Они содержат тот же набор основных породообразующих минералов, что и исходные породы, но с меньшим их содержанием, одновременно происходит рост концентрации кварца. Мраморы разделяются по окраске и минеральному составу, главными минералами являются кальцит, доломит, кварц [Елизарьев, 1959; Слюдянский ..., 1981; Петрова, Левицкий, 1984; Эволюция ..., 1988; Сизых, Юденко, 2007].

Палеозойские отложения в бассейне рек Ир-кут, Китой и Белая представлены интрузивными образованиями, включая гранитоиды и сиениты, а также отложениями кембрия — песчаниками, аргиллитами, известняками.

Гранитоиды в шарыжалгайской и слюдянской сериях представлены типичными для этих толщ чарнокитоидами, в которых содержание плагиоклаза составляет 22—28%. Часто в качестве породообразующего минерала в чарнокитоидах присутствует гранат. Одним из главных породообразующих минералов в сиенитах является калиевый полевой шпат, а темноцветный породообразующий минерал — пироксен представлен салит-ав-гитом, его содержание от 3 до 40%. В качестве акцессорных минералов присутствуют сфен, апатит и магнетит. На отдельных участках содержание сфена может достигать 5%, в этом случае минерал, наряду с пироксеном,

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком