CC BY
125
АСТРАХАНСКИЙ ВЕСТНИК ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ
№ 4 (30) 2014. с. 24-36.
УДК 551.1.
ГЕОДИНАМИКА СОЛЯНОКУПОЛЬНЫХ СТРУКТУР РАЙОНА БАСКУЧАК -
БОЛЬШОЕ БОГДО
Валерий Павлович Чичагов Институт географии РАН [email protected]
Солянокупольные структуры, медленные и быстрые современные вертикальные движения, геодезические полигоны, островные массивы, озерные котловины, оз. Басунчак, гора Большое Богдо.
Поднятие Баскунчакской соляной структуры включает впадину оз. Баскунчак и смежное поднятие Большого Богдо. Структура большей частью разрушена морской абразией и эрозионными процессами. Ее северозападное крыло резко выражено в рельефе горой Большое Богдо (152 м. абс.). Бессточная впадина озера Баскунчак (-21 м, абс.) служит местным базисом эрозии. Сводовая часть Баскунчакской солянокупольной структуры испытывает поднятие со скоростью +1,1 мм/год. Этот участок максимального современного поднятия соответствует сравнительно невысокой равнине, так называемого гипсового поля. Одновременно гора Большое Богдо поднимается с меньшей скоростью, всего +0,2 мм/год. Такое несоответствие скорости движений с рельефом достаточно четко согласуется со структурными особенностями района. Гора Большое Богдо располагается на крыле купола и характеризуется как эрозионно-абразионный останец - реликт третичного времени. Установлено, что важным фактором разрушения соляных куполов является их взаимоотношение с грунтовыми водами. Когда вершина купола достигает уровня грунтовых вод начинается борьба роста купола и его размыва водами. Наибольшие скорости поднятия соляных куполов варьируют от 1 до 10 мм/год, при этом растворяющая способность грунтовых вод изменяется на протяжении года.
GEODINAMICS OF SALT DOME OF THE REGION BASCUNCHAK - BIG BOGDO
Valery Pavlovich Chichagov Institute of Geography RAS [email protected]
Salt dome, slow and rapid modern vertical movement, geodetic polygons, salt inselbergs, lake basins, lake Baskunchak, mountain Big Bogdo.
Raising Baskunchaksky salt structure includes a cavity Lake. Baskunchak and adjacent lifting Big Bogdo. Structure largely destroyed marine abrasion and erosion processes. Its north-west wing of the pronounced in the relief of the mountain Bogdo large (152 m. Abs.). Drainage basins of the lake Baskunchak (-21 m abs.) Serves as the basis of local erosion. The crest of the salt dome structure Baskunchak uplifting experiences with speed + 1.1 mm / year. This region corresponds to the maximum of the modern lifting relatively low plain, the so-called gypsum field. Simultaneously Big Bogdo Mountain rises at a lower rate, only 0.2 mm / year. This speed difference with the relief quite clearly consistent with the structural features of the area. Big Bogdo mountain is located on the wing of the dome and is described as erosion and abrasion outlier - a relic of the Tertiary period. It is established that an important factor in the destruction of salt domes is their relationship with the groundwater. When the top of the dome reaches the ground water level begins to fight the growth of the dome and its washout waters. The highest rate of uplift of salt domes vary from 1 to 10 mm /year, while the solvent power of groundwater varies throughout the year.
Вторая половина XX в. является в нашей стране и в Мире эпохой изучения современных тектонических движений [3]. В основу их изучения был положен комплексный подход: геолого-геоморфологические, геодезические, океанографические и другие исследования. Современные тектонические движения подразделялись на быстрые -сейсмичность, вулканическая деятельность, извержения грязевых вулканов, колебания уровней крупных водоемов - и медленные или вековые - повторные нивелировки, гидрологические исследования, уровнемерные наблюдения. Остановимся на медленных движениях. К середине XX в. стало ясно, что для углубленного изучения природы вековых
движений и познания их закономерностей, а также для усовершенствования методов их изучения, недостаточно использовать лишь данные повторных измерений в определенных геодезических сетях [3]. Использование таких данных позволяло выявить суммарный итог движений за 20-30 лет, но не давало указаний на то, как изменяется характер движений год от года. К тому же линии нивелирования не всегда проходят удачно с точки зрения геолога и не позволяют в достаточной мере осветить особенности движений разнородных структур земной коры. Поэтому было необходимо создание специальной сети стационаров или опытных полигонов для многократных геодезических измерений. На территории Советского Союза была создана целая субширотная сеть таких стационаров от Эстонии на западе до о. Сахалин на востоке. В одной из первых обобщающих работ Ю.А. Мещеряков отмечал насколько ценные и интересные результаты дают исследования на таких полигонах и приводил удачный пример полученных данных по району соляного купола оз.Баскунчак, где в 1951 г. была заложена сеть реперов [4]. Здесь точное нивелирование было проведено трижды - в 1951, 1958 и 1961 гг. Результаты этих исследований приводятся ниже.
В предлагаемой обзорной статье рассматриваются основные геодинамические особенности смежных солянокупольных морфоструктур - котловины о.Баскунчак и г.Большое Богдо. В середине XX в. ученые и специалисты Института географии АН СССР (ИГАН), Института физики Земли АН СССР (ИФЗ), ЦНИИГАИК и Мосгоргеолтреста проводили комплексные исследования современных движений Русской равнины в указанном районе и получили первые оригинальные результаты по современным тектоническим движениям рассматриваемого район.
В прошлые годы автор обсуждал эту проблему с учеными г.Астрахани, обещал сообщить полученные по геодинамике интересовавшего их этого района данные и, хоть и с опозданием, выполняет свое обещание. Повторю: предлагаемая статья представляет обзор результатов геодинамических исследований четырех авторов, эти результаты приводятся в краткой форме, но излагаются возможно ближе к тексту оригиналов.
Вынужден сделать отступление. С результатами работ Ю.А. Мещерякова, М.П. Брициной и В.А. Филькина я неоднократно знакомился на заседаниях отдела геоморфологии ИГАН, в составе которого я работаю с 1956 г. по настоящее время. На них неоднократно докладывались и обсуждались результаты изучения современных движений, однако, сам не участвовал в этих интересных работах. На этих же заседаниях неоднократно выступал талантливый ученый из ИФЗ А.К. Певнев.
В результате геоморфологических исследований ученых Института географии АН СССР Ю.А. Мещерякова и М.П. Брициной [1] в изучаемом районе был выделен ряд солянокупольных структур, различных по своему выражению в рельефе, по особенностям развития в новейшее время, а также, по-видимому, и по характеру тектонических движений в современную эпоху (фиг. 1).
Фиг. 1. Основные типы солянокупольных структур, выраженных в рельефе.
I - возвышенности (горы), сложенные палеозойскими и мезозойскими породами (богдинский тип); II-невысокие поднятия рельефа, сложенные четвертичными отложениями: 1 - с прямым соотношением между структурными формами новейших отложений и формами рельефа (ащекудукский тип); 2 - с понижением в своде (санкебайский тип); 3 - со впадиной в своде и с изолированными поднятиями на крыльях (аралсорский тип); 4 - со смещением поднятий и впадин рельефа на участки между минимумами и максимумами силы тяжести (фурмановский тип, сайхинский тип).
По степени выраженности в рельефе и по глубине эрозионного среза Ю.А. Косыгин в 1950 г. подразделил соляные купола северной части Прикаспийской низменности на две
основные группы. К первой относятся изолированные возвышенности - так называемые горы, сложенные дислоцированными мезозойскими и палеозойскими породами. Высота таких поднятий достигает 100-150 м; Они резко выделяются среди предельно ровных пространств северной части аккумулятивных равнин Прикаспийской низменности. Мощность новейших отложений на склонах возвышенностей невелика; и в балках и оврагах, прорезающих склоны гор, можно наблюдать дислоцированные палеозойские и мезозойские породы. В пределах некоторых из таких структур па поверхность выходят гипсы и соль. Характерная особенность структур описываемого богдинского типа - наличие расположенных по соседству с ними озерных впадин. К структурам такого типа относятся: гора Большое Богдо и оз. Баскунчак, гора Улаган и оз. Эльтон, Индерские горы и озеро того же названия, горы Сантас и Сасай и оз. Челкар и др. Структуры богдинского типа составляют 6,5% от общего числа соляных куполов района.
Вторую группу выраженных в рельефе солянокупольных структур северной части Прикаспийской низменности составляют сравнительно невысокие, часто едва заметные поднятия, сложенные полого дислоцированными четвертичными отложениями. Превышения таких поднятий над уровнем окружающей степи составляют в среднем 5-10 м. Ко второй группе относится большая часть соляных куполов междуречья Волги и Урала. К ней принадлежит большинство соляных куполов северной части Прикаспийской низменности (76,5% от общего числа куполов изучаемой территории). В качестве примера можно назвать поднятия Аще-Кудук, Бис-Тау-Сор, Ак-Кус, Санкебай и др.
Соляные массивы в этих куполах лежат на значительной глубине. На наличие соляных штоков в районах подобных «закрытых» куполов указывают гравиметрические данные. Массивы соли, являющейся сравнительно легкой породой, соответствуют на поверхности, как правило, относительным минимумам силы тяжести.
В Прикаспийской низменности, наряду с куполами, отвечающими повышениям рельефа, встречаются также соляные купола (минимумы силы тяжести), не выраженные в рельефе или отвечающие замкнутым понижениям поверхности. Примером являются минимумы силы тяжести Джаныбек, Эмбекшан и др. Структуры джаныбекского типа составляют 17% от общего числа куполов, выявленных на исследуемой территории.
После краткого обзора основных типов соляных куполов Прикаспийской низменности М.П. Брицина и Ю.А. Мещеряков более подробно рассмотрели характерный пример структур первой группы, т.е. наиболее значительных по высоте поднятий, сложенных палеозойскими и мезозойскими породами, главным из которых является гора Большое Богдо. Эта гора, расположенная на юго-западном побережье оз. Баскунчак, представляет собой наиболее значительное по высоте локальное поднятие рельефа в пределах всей Прикаспийской низменности. Высота горы Большое Богдо составляла в середине прошлого века 152 м при средней высоте окружающей степи в этом районе 15-20 м. Очертания этой горы в плане совпадают с контуром местной отрицательной аномалии силы тяжести. На этом основании, а также по ряду других признаков, Большое Богдо следует считать солянокупольным поднятием.
Гора Большое Богдо сложена пермо -триасовыми пестроцветными песчано-глинистыми породами и известняками. Мощность верхнеплиоценовых и четвертичных отложений, которыми сложена окружающая равнина, по мере приближения к Большому Богдо сокращается, слои выклиниваются и претерпевают характерные фациальные изменения. Так, в верховьях Суриковой балки, на склоне Большого Богдо, на высоте 110-120 м еще в 1903 г. П.А. Православлев обнаружил слой галечников богдинских пород, содержащий обильную фауну апшеронского возраста. В пределах степи, в окрестностях оз. Баскунчак, апшеронские слои нигде не выходят на поверхность и вскрываются только буровыми скважинами на отметках -5, -10 м, причем апшеронские отложения представлены здесь глинами. Переход глинистых отложений в галечниковые, очевидно, указывает на близость береговой линии. По-видимому, в апшеронское время на месте горы Большое Богдо существовал довольно высокий остров, подвергавшийся интенсивному размыву. Высокое залегание апшеронских
галечников в верховьях Суриковой балки указывает на значительное (свыше 100 м) поднятие горы Большое Богдо в послеапшеронское время. Этот вывод подтверждается данными палеогеографического анализа фаций и мощностей древнекаспийских отложений, согласно которым во времена нижнечетвертичных трансгрессий на месте Большого Богдо по Е.В. Милановскрму и М.М. Жукову непрерывно существовал участок суши.
Профиль (фиг. 2) иллюстрирует резкие колебания мощностей и смены фаций четвертичных отложений на коротких расстояниях в связи с наличием локальных структур на западном берегу оз. Баскунчак. Профиль проложен с востока на запад в направлении от тектонического понижения лимана Долбан к тектоническому поднятию - холму Уба, в котором на дневную поверхность выходят породы нижнепермского и мелового возраста.
В понижении лимана Долбан, как и западнее по профилю (см. фиг. 2), развиты только морские отложения. При этом в толщах всех возрастов там преобладают глинистые осадки. Они развиты даже в нижней части хазарских отложений, обычно представленных в этом районе песками. Последнее обстоятельство, а также мощная толща послехвалынских осадков в лимане свидетельствуют о прогибании этой впадины в течение всего четвертичного периода. По этому профилю от лимана Долбан к холму Уба все толщи резко поднимаются и мощности их сокращаются. Ближе к вершине холма выклиниваются бакинские, хазарские и нижнехвалынские отложения, а на самой вершине и верхнехвалынские. Резко меняется в этом направлении и фациальный состав отложений. Темносерые пластичные бакинские глины с морской фауной, отложенные в лимане Долбан, на склоне холма Уба переходят в глины и пески буровато- и красновато-коричневых тонов с пресноводной фауной.
еэ о на» т» ез» ев» в®
Фпг. 2. Схематический профиль п районе оз. Баскунчак.
1 — суглинки; 2 — глипы; 3 — песок; 4 — песок глинистый; 5— глина с прослоями песка; б - дравпие (пермские, триасовые и меловые) породи; 7 — галька, гравий;
8 — фауна моллюсков, 9-супесь; 10 ■ погрсбепиая почва.
Нижняя толща морских хазарских отложений, представленная в понижении лимана глинами, на склоне переходит в песчаную фацию, а верхняя, представленная в лимане песками, на склоне переходит в пески с пресноводной фауной.
Хвалынские отложения также меняются от преимущественно глинистых осадков, развитых в лимане, до песчаных и гравийно-песчаных в верхней части холма Уба.
Характер тектонических движений в районе оз. Баскунчак в верхнечетвертичное время, т. е. после отступания хвалынского моря, устанавливается материалами геоморфологических исследований. Геоморфологические данные свидетельствуют, что поднятие Большое Богдо не утратило своей активности и в послехвалынское время. Так, в результате геоморфологических исследований, на западном побережье оз. Баскунчак установлен подъем террасовых поверхностей в направлении к горе Большое Богдо. Для верхней, более древней, озерной террасы, сложенной хвалынскими отложениями, перекрытыми местами озерными осадками, амплитуда подъема равна 20 м. Для нижней, более молодой, - озерные отложения которой залегают на размытых озером хазарских песках, подъем составляет 9 м.
Описанные изменения высот террас согласуются с изменениями высот маркирующих горизонтов в толще древнекаспийских отложений и являются, несомненно, тектоническими деформациями. Они указывают на продолжавшиеся в верхнечетвертичное время унаследованные поднятия горы Большое Богдо.
Можно отметить также, что террасы заметно наклонены в сторону котловины оз. Баскунчак. В том же направлении четко выражено погружение слоев каспийских отложений. Очевидно, наблюдаемый уклон обусловлен тектоническими движениями, связанными с опусканиями озерной впадины. На интенсивные новейшие опускания котловины оз. Баскунчак указывают также результаты бурения. Глубина одной из скважин, заложенных на озере, превышает 250 м. Скважиной не полностью пройдена толща, которую А.Н. Семихатов в 1933 г. считал ательской. Такая большая мощность новейших отложений в озерной котловине позволила Ю.А. Косыгину рассматривать ее (котловину) в качестве компенсационной мульды, сопряженной с антиклинальным поднятием горы Большое Богдо [2]. Таким образом, основные положительные и отрицательные формы рельефа района оз. Баскунчак представляют собой орографическое выражение антиклинальных и синклинальных структурных элементов, развивавшихся в новейшее время.
Аналогичная картина геоморфологического строения и новейших тектонических движений была установлена в свое время в районе оз. Челкар М.М. Жуковым. Но данным этого исследователя, на северном и южном берегах озера бровка верхней (хвалынской) террасы находится на более высоком гипсометрическом уровне, чем на западном и восточном берегах. Разница высот террасы достигает 8-9 м. Повышения поверхности террасы приурочены к повышениям, или горам Сантас и Сасай, расположенным на северном и южном берегах озера. На северном берегу озера имеется также более низкая, послехвалынская терраса, которая деформирована подобно верхней. Амплитуда высот нижней террасы составляет 1-1,5 м. Основываясь на приведенных данных, М.М. Жуков сделал вывод о продолжавшихся в послехвалынское время поднятиях возвышенностей Сантас и Сасай. Что касается котловины оз. Челкар, то, по ряду признаков, она, подобно котловине оз. Баскунчак, является участком новейшего опускания.
О характере современных движений структур богдинского типа можно также судить по данным, относящимся к Индерскому куполу. Между поселками Горы и Индерборский западное окончание Индерского поднятия пересекает долина р. Урала. На этом участке долина значительно суживается, здесь наиболее четко выражены надпойменные террасы. Наблюдения М.П. Брициной и Ю.А. Мещерякова показали, что у пос. Индербор аккумулятивная пойма отсутствует, а на уровне поймы в коренных породах левого берега выработан незначительный по ширине уступ. Русло р. Урала близ Индерской возвышенности - прямое, сравнительно узкое, старицы и меандры отсутствуют. Выше и ниже рассматриваемого участка, в пределах межкупольных пространств, долина расширяется; уступы террас сглаживаются, появляется широкая, местами заболоченная пойма со множеством стариц и протоков; русло начинает сильно меандрировать. Коэффициент извилистости реки (включая старицы и протоки) на этих участках превышает коэффициент извилистости на участке Горы - Индерборский в 3-5 раз. Весьма показательно, что на участке, где долина р. Урала пересекает Индерское поднятие, сильно возрастает падение реки. Уклон реки на этом участке превышает величину уклона на смежных межкупольных пространствах в 5 раз. Столь значительная деформация продольного профиля реки, наряду с уже приведенными данными о строении долины, указывает, что интенсивные поднятия Индерского купола продолжаются и в настоящее время. Базируясь на сходстве основных черт геоморфологического строения и общего характера новейших тектонических движений Индерского купола и других структур богдинского типа, можно прийти к выводу о значительной тектонической активности структур этого типа.
Этот вывод подтверждают имеющиеся данные повторного нивелирования, к сожалению, немногочисленные. Так, повторным нивелированием по линии Астрахань -Сызрань выявлено поднятие северо-западного склона холма Улаган относительно соседних межкупольных пространств и участка, прилегающего к компенсационной мульде - оз. Эльтон. Величина этого поднятия, по предварительным данным, составляла около 1 мм/год (в среднем за 1928-1951 гг.). По-видимому, центральные части холма Улаган испытывают более интенсивное поднятие. Повторным нивелированием по линии Астрахань - Сызрань
выявлен также участок локального поднятия, строго приуроченный к пересечению линией железной дороги "оси" горы Большое Богдо. Величина поднятия (по тем же данным) равна 0,3 мм/год (относительно ст. Верхний Баскунчак) и 1,3 мм/год (относительно ст. Шунгай).
Однако, все известные нам материалы, дающие возможность количественной оценки современного роста куполов, показывают, что скорость современных поднятий куполов богдинского типа немногим отличается от скоростей движения структур иных типов. Этот факт находится в соответствии с геологическими данными Ю.А. Косыгина. Не слишком большая интенсивность роста куполов богдинского типа объясняется наличием значительной массы пород, залегающих на соляном массиве и тормозящих его поднятие.
Итак, купола богдинского типа продолжали развиваться на всем протяжении новейшего времени, не испытывая существенных преобразований структуры, что находит отражение в прямых соотношениях между структурными формами четвертичных отложений и формами рельефа. Судя по большим высотам выраженных в рельефе новейших антиклинальных поднятий, по большой мощности коррелятных отложений в смежных (компенсационных) мульдах и по значительной дислоцированности четвертичных отложений, - интенсивность новейших движений структур богдинского типа значительна. В послехвалынское время и в современную эпоху структуры данного типа своей активности, по-видимому, не утратили.
Как было отмечено выше, большинство соляных куполов северной части Прикаспийской низменности относится к типу слабо выраженных в рельефе поднятий, сложенных четвертичными отложениями. По характеру геоморфологического строения и по особенностям новейших тектонических движений структуры этого типа подразделяются в свою очередь на две группы. К первой группе относятся элементарно построенные поднятия, которым свойственны прямые соотношения между структурными формами новейших (а также, вероятно, и более древних) отложений и формами рельефа. Вторую группу составляют поднятия с более сложным строением, с более сложными соотношениями между формами рельефа и структурными формами новейших и более древних отложений.
Примером элементарно построенного купола, имеющего прямое отражение в рельефе, является поднятие Аще-Кудук, расположенное в низовьях Кушума. Наличие прямого рельефа для купола Аще-Кудук устанавливается путем сопоставления гравиметрических и топографических данных (фиг. 3). В центральной части купола, в пределах площади, ограниченной замкнутой изоаномалой - 44 мгл, находится поднятие рельефа, оконтуренное горизонталью 5 м. Во все стороны от этого поднятия отметки понижаются. На периферии купола расположен ряд котловин с отметками 0-1 м. Таким образом, амплитуда поднятия рельефа для купола Аще-Кудук составляет 5-6 м. Средний наклон топографической поверхности в этом районе 0,5 м/км, максимальный достигает примерно 4 м/км. Как свидетельствуют эти морфометрические показатели, степень приподнятости рельефа для купола Аще-Кудук во много раз меньше, чем для куполов богдинского типа.
я
Фиг. 3. План (Л) и геологический разрез (В) купола Аще-Кудук.
I — изоаномалы (контур минимума силы тяжести); 2 — изо гипсы; з— уступы и скаты; 4 — озсроиндике расширения; 5 — шурфы.
По мере получения материалов о направленности, скоростях и характере современных вертикальных движений, встало много новых вопросов и проблем. Одной из таких проблем является установление характера и скоростей вертикальных движений на локальных структурах. Одними из первых таких экспериментальных участков явились нивелирные полигоны, созданные в 1951 г. в Прикаспийской низменности на локальных солянокупольных структурах Баскунчака и Сайхина. Оба полигона заложены по соляным куполам, захватывая и территории вне развития локальных структур, и привязаны к линиям государственного высокоточного нивелирования. Сайхинская локальная структура слабо выражена в рельефе в виде плоского поднятия, Баскунчакский участок характеризуется наличием впадины Баскунчак и резко возвышающейся над окружающей остью горы Б. Богдо, т.е. оба полигона располагаются на типичных локальных структурах Прикаспия.
Через семь лет после первого нивелирования, в 1958 г. было проведено повторное нивелирование Баскунчакского полигона. Были получены интересные количественные данные о движении этой структуры. В 1961 и 1963 г. были вновь повторены измерения на Баскунчакском нивелирном полигоне. Все повторные нивелирные работы с 1958 г. производились А.К. Певневым [4], при непосредственном участии В.А. Филькина [5]. Приведем результаты исследования последнего ученого.
Результаты исследований В.А. Филькина. Помимо задач определения характера и скоростей вертикальных тектонических движений локальных структур, в 1961 г. была поставлена задача изучения связи тектонических движений с экзогенными процессами на побережье озера. Вдоль линии полигона на юго-западном побережье оз. Баскунчак были проведены детальные геоморфологические исследования с инструментальным измерением
озерных террас, с картированием активности эрозионных процессов. Затем было создано более 20 площадок для наблюдения за плоскостным смывом и линейной эрозией. Наблюдения на них проводятся ежегодно.
На основании геодезических измерений 1961-1963 гг. была построена схема современных тектонических движений (рис. 4). Скорости движений вычислялись относительно одного из реперов полигона, положение которого во времен условно принято неизменным. Условность нулевого пункта не имеет существенного значения при изучении движений локальных структур, так как этот условный нуль (репер 1) взят вне распространения локальной структуры. Точные количественные данные повторных нивелировок в первую очередь говорят о дифференцированных тектонических движениях на территории полигона. В районе поселка Н. Баскунчак, на западном побережье, реперы 3, 4 и 5 испытывают поднятие со скоростями движения соответственно +0,3, +0,7 и +0,3 мм/год. Реперы 6, 7 и 8, расположенные вблизи юго-западного побережья озера, опускаются со скоростью -0,6-0,2 мм/год. Моноклиналь горы Б. Богдо поднимается со скоростью +0,2 мм/год (репер 14)
Репер попигана и его номер
+0,3 Средняя скорость вертикального смещении репера в мм/год за период 1951-63 го<)1'
>/■ " '• Район отхода и неглубокого эолеганин *} коренных пород (Р-Сг)
ь) Уступ горы 5 богдо
. Схема современных вертикальных движений земной коры на Бас-кунчакском полигоне.
Рис. 4. Схема современных вертикальных движений земной коры
Нивелирный полигон проходит по центру Баскунчакской соляно -купольной структуры, который поднимается с максимальной скоростью +1,1 мм/год (репер 9). Затем полигон
/
захватывает окраинные части структуры и по мере удаления от центра структуры скорости падают до +0,6, +0,4 +0,1 мм/год (реперы10, 11 и 12). Репер 13 имеет скорость +0,3 мм/год. Полученные данные по измерению отметок реперов значительно превышают ошибки измерений. По геоморфологическим исследованиям вдоль юго-западного побережья установлено изменение высот озерных террас и изменение характера отложений этих террас. В тех местах, где современные движения имеют положительные скорости, террасы характеризуются наибольшими высотами: и, как правило, являются эрозионными или цокольными. В местах отрицательных скоростей движений террасы снижаются, становятся аккумулятивными.
Поднятие Баскунчакской соляной структуры большей частью разрушено морской абразией и эрозионными процессами. Оставшаяся часть северо-западного крыла структуры резко выражена в рельефе горой Большое Богдо (152 м. абс.) и доминирует над окружающей местностью. Бессточная впадина озера Баскунчак (-21 м, абс.) служит местным базисом эрозии. Сводовая часть Баскунчакской солянокупольной структуры испытывает поднятие со скоростью +1,1 мм/год. Этот участок максимального современного поднятия соответствует сравнительно невысокой равнине, так называемого гипсового поля. Интересно, что гора Б. Богдо поднимается с меньшей скоростью, всего +0,2 мм/год. Такое несоответствие движений с рельефом, вместе с тем, достаточно четко согласуется со структурными особенностями района. Гора Большое Богдо располагается на крыле купола и характеризуется как эрозионно-абразионный останец - реликт третичного времени.
Сопоставляя данные геодезических измерений с геоморфологическими исследованиями, В.А. Филькин установил определенную унаследованность и направленность характера движений вдоль юго-западного побережья. Как был отмечено выше, наблюдения над современными эрозионными процессами на западном и юго -западном побережье озера Баскунчак ставили своей целью выявление связи экзогенных процессов с современными тектоническими движениями.
Относительная разница высотных отметок рельефа в пределах исследуемого района испытывает заметные колебания при переходе от озера к водоразделу, особенно на юго -западном побережье (до 50 м и более на коротком участке). Повсеместное распространение рыхлых соленасыщенных супесчаных пород, прикрывающих гипс или другие легкорастворимые, или рыхлые породы, способствует развитию эрозионно-суффозионных процессов. В районе Баскунчака выпадает ежегодно не более 240 мм осадков, что типично для полупустынных областей. Распределение осадков по сезонам в году крайне неравномерно. Большая часть осадков приходится на весну и лето и выпадает в виде ливней. Район исследований подвержен сильным ветрам, в летне-осенний период бывают пыльные бури. Специальных наблюдений над абразионной деятельностью временных поверхностных вод и дефляцией не проводилось. Природные эрозионные процессы, особенно на западном и юго-западном побережье озера, усилены деятельностью человека. Это вызвано главным образом нарушением дернинно-почвенного покрова, в связи с чрезмерным выпасом, прокладкой и эксплуатацией множества грунтовых дорог и распашкой склонов.
Аккумуляция здесь развита повсеместно. Она нашла отражение в местах перехода склонов к озерным террасам в виде конусов выноса, склоновых шельфах горы Большое Богдо, в плоских днищах балок, прибрежной полосе озера и самом озере. Надо отметить, что глинистые осадки в основном откладываются в прибрежной полосе озера (рис. 5). Количество глинистых осадков в самом озере не превышает 10%. Основная масса озерных отложений состоит из поваренной соли. Отложение солей и глинистых частиц в самом озере неравномерно. В северной части озера количество глинистых частиц в соляных отложениях достигает 10 и даже 15%. Ежегодный прирост соли в северной части составляет 0,5-1,0 см. В южной части озера процент глинистых частиц колеблется от 1 до 5%, и ежегодный прирост соляного пласта составляет 1,0-1,5 см. Попутно отметим, что соль поступает в озеро за счет подземного выщелачивания каменной соли главным образом пермского возраста. Плотность озерных отложений различна. На севере садки более плотные за счет глинистых частиц, на
юге - менее плотные. Неравномерность отложений и разнородность осадков в озере связаны, по-видимому, с дифференцированными движениями на территории самого озера: южная часть озера, по нашему мнению, опускается более интенсивно (~1,5 см/год), чем северная (~0,5 см/год). Геологические материалы говорят в пользу нашего мнения о неравномерности опускания территории озера.
Из экзогенных процессов детально изучались плоскостной смыв и линейная эрозия с получением количественной характеристики. Для учета плоскостного смыва были созданы специальные площадки на склонах различной крутизны, литологии и задернованности. Реперами служили металлический колья, до 10 штук на площадке, измерения оценивались с ошибкой +1 мм. Наблюдения над плоскостным смывом западного и юго-западного побережья показали, что на супесчаных, озерных отложениях с задернованных пологих склонов при наклоне в 3° смыв идет в два раза медленнее (3-1 4 мм/год), чем с обнаженных (7 мм/год).
Литологический состав размываемых пород накладывает свой отпечаток на ход процессов сноса. Чем плотнее породы, тем меньше снос. Плоскостной смыв со склонов при наклоне в 3° с плотных триасовых глин идет в два-три раза медленнее, чем с озерных рыхлых отложений и характеризуется скоростью 2-3 мм/год. Большие углы наклона способствуют увеличению плоскостного смыва. Плотные триасовые глины горы Большое Богдо на задернованных склонах разной крутизны размываются с разной интенсивностью: при угле 3° - 2-3 мм/год, при угле 10° - 5-10 мм/год, при угле 20° - 10-16 мм/год и при крутизне склонов свыше 20° - до 20 мм/год. Надо отметить, что степень задернованности с увеличением крутизны склонов убывает.
Экспозиция склонов влияет на плоскостной снос, но точными количественными данными автор не располагал. Известно, что задернованность склонов северной экспозиции примерно в 1,5-2,0 раза больше, чем склонов южной экспозиции. В районе поселка Н. Баскунчак (где скорость современных движений - V = +0,3-+0,7 мм/год) величина плоскостного смыва на пологих склонах колеблется от 8 до 13 мм/год. В местах опускания (V = - 0,6 мм/год) плоскостной смыв характеризуется величинами 0-3 мм/год при аналогичных условиях. Территория свода Баскунчакской структуры поднимается со скоростью V = + 1,1 мм/год при том, что на местности структура имеет равнинный рельеф. Здесь под маломощными песчаными озерными отложениями залегают гипсы, поэтому главными экзогенными процессами являются суффозионные.
В прошлом, когда структура возвышалась над местностью, она усиленно разрушалась морской абразией и другими денудационными процессами. Реликтом структуры служит гора Большое Богдо с крутыми склонами. На обнаженных и слабозадернованных склонах крутизной более 20° плоскостной смыв достигает своего максимума 20 мм/год, несмотря на трудно размываемые триасовые плотные глины. Такое несоответствие незначительных скоростей современных поднятий с максимальным смывом говорит о влиянии палеогеографии и крутизны на плоскостной смыв. На пологих склонах горы с наклоном в 3° смыв равен 2-3 мм/год.
Степень интенсивности развития эрозионных линейных форм оценивалась также количественно: наиболее характерные для данного участка овраги подробно описывались; вершины фиксировались несколькими реперами. При повторных наблюдениях рост оврага замерялся с помощью рулетки точностью до ±1 см.
Анализируя количественные данные измерений по линейной эрозии, В.А. Филькин выявил определенные закономерности в распределении скоростей роста оврагов. Так, наибольший прирост оврагов 350 см/год имеет место на южной окраине поселка Н. Баскунчак (V =+0,3-+0,7 мм/год). В местах явного опускания (V = -0,6 мм/год) рост вершин оврагов оценивается в 9 см/год. Рост оврагов на склоне горы Большое Богдо (V = +0,2 мм/год) составил величину 22 см/год. Аномальным на первый взгляд кажется прирост оврагов в районе репера 7 (V = -0,6 мм/год) - 42-182 см/год. Здесь надо учитывать большой водосбор, литологию рыхлых озерных отложений и большую дифференциацию
тектонических движений (значительный градиент движений). Баскунчакская структура поднимается, а южная часть озера интенсивно погружается.
Овраги почти отсутствуют на размытой Баскунчакской структуре (V = +1,1 мм/год), так как здесь отсутствуют оврагообразующие условия (уклоны, водосборы и т.д.). Это район господства суффозионных процессов. Нередко к крупным суффозионным воронкам тяготеют и небольшие овраги и даже временные водотоки. Карстовые воронки распространены и северо-западнее поселка Н. Баскунчак (V = +0,7 - +0,3). Наличие карстовых воронок в местах поднятий и отсутствие их в районах опусканий может быть принято как дополнительное указание на разную тектоническую направленность этих участков.
Итак, на интенсивность развития экзогенных процессов влияет: рельеф, литология, растительность, осадки, деятельность человека и тектонические движения. Какую роль в развитии экзогенных процессов отвести современным тектоническим движениям оценить было весьма трудно, но несмотря на это, все-таки можно отметить определенную прямую связь влияния тектонических движений на экзогенные процессы: поднимающиеся участки интенсивнее размываются, эрозионные процессы активизируются; в опускающихся участках преобладает аккумуляция, денудация имеет минимальные значения. Другие факторы могут усиливать или замедлять эти процессы. Дальнейшие работы на Баскунчакском полигоне по совместному анализу эндогенных и экзогенных процессов должны раскрыть приводу движения локальных структур.
,"8 &ел*ина плоскостного Смыва
Уступ горы Б. Богдо
Рис. 2. Схема интенсивности плоскостного смыва и аккумуляции в мм/год.
Рис. 5. Составил В.А. Филькин [5].
В заключение приведем результаты исследований современных тектонических движений на Баскунчакском полигоне, проведенных известным ученым из ИФЗ А.К. Певневым [4]. Им создано новое представление о нескольких соляных куполах в районе оз. Баскунчак. Анализ содержания рис. 6 позволил составившему его А.К. Певневу отметить, что наибольшие изменения отметок при повторном нивелировании испытывают реперы, расположенные как на куполах, так и вблизи их. Значительное несогласие кривых для реперов 3, 4 и 5, полученное в результате нивелирований 1958 и 1961 гг. (рис. 6), А.К. Певнев объясняет двумя причинами: 1. возможным существованием знакопеременных движений шляп соляных куполов и 2. сезонными колебаниями земной поверхности в связи с деформациями грунтов (нивелирования 1951 и 1958 гг. проводились осенью, а 1961 г. -летом.
Важным фактором разрушения соляных куполов по мнению ученого является их взаимоотношение с грунтовыми водами. Когда вершина купола достигает уровня грунтовых вод начинается борьба роста купола и его размыва водами. Наибольшие скорости поднятия соляных куполов выражаются несколькими миллиметрами в год, по Ю.А. Косыгину от 1 до 10 мм/год [2], при этом растворяющая способность грунтовых вод изменяется на протяжение года.
Вершина купола относительно вмещающих пород во время малого количества грунтовых вод поднимается и опускается в водообильное время. Поэтому можно говорить о сезонном поднятии и опускании вершины растущего соляного купола Болшое Богдо. Скорее всего такие колебания вершин Баскунчакских соляных куполов были зафиксированы наблюдениями 1963 г. В сезонных движениях вершин растущих соляных куполов принимают участие и надсолевые слои. А.К. Певнев справедливо предположил, что наряду с регулярными смещениями таких слоев можно полагать наличие нерегулярных смешений типа обрушений отдельных участков кровли. Одно из таких обрушений могло произойти в 1951-1958 гг. в районе реперов 3, 4 и 5 (рис.6).
Приведенные в статье материалы заслуживают тщательного анализа и изучения. Анализ современных движений - дело тонкое и кропотливое, наблюдения производятся с геодезической точностью, а интерпретация полученных результатов нередко имеет качественный характер. К тому же, каждые 20-30 лет знак движений меняется на обратный. Об этом мы говорили на первой странице нашей работы. Однако, предмет изучения этих движений в солянокупольном регионе несомненно может помочь получить уникальные количественные результаты. Несмотря на значительные трудности, советские ученые собрали огромный, оригинальный фактический материал, обработали его и создали крупные, уникальные научные обобщения: две международные карты современных вертикальных движений Восточной Европы: в 1971 г. масштаба 1:10 млн. и в 1973 г. масштаба 1:2.5 млн. Их созданию предшествовало проведение многих научных конференций по проблемам и вопросам современных вертикальных движений. На труды первой в Москве и второй в Тарту мы ссылались в нашей работе.
Рис. 2. Результаты нивелирований полигона с 1951 по 1963 г.
Рис. 6. Составил А.К. Певнев [4].
Рис. 2. Современные тектонические движения района Баскунчакского соляного купола за период с 1951 по 1958 г. [8] / — линия повторного нивелирования, реперы и амплитуды их смещений (мм); 2 — контуры горы Большое Богдо; з — изолинии амплитуд тектонических деформаций {мм) за 1951—1958 гг.; 4 —поднятия с амплитудой свыше +4 мм; 5 — то же, от +4 мм до 0; в — опускания с амплитудой от 0 до —4 мм; 7 — то же, от — 4 до —8 мм; 8 — то же, свыше —8 мм
Рис. 7. Составил А.К. Певнев [4].
Литература
1. Брицына М.П., Мещеряков Ю.А. Основные типы выраженных в рельефе соляных куполов. В кн.: Геоморфологические исследования в Прикаспийской низменности. М.: Изд. АН СССР. 1954. С.5-46.
2. Косыгин Ю.А. Соляная тектоника платформенных областей. М.-Л.: Гостоптехиздат. 1950. 354с.
3. Мещеряков Ю.А. Вековые движения земной коры. Некоторые итоги и задачи исследований. В кн.: Современные движения земной коры. Сб.1. М.: Изд-во АН СССР. 1963. С.7-24.
4. Певнев А.К. О некоторых закономерностях движений земной поверхности в районе соляных куполов. В кн.: Современные движения земной коры. Сб.2. Тарту. 1965. С.274-280.
5. Филькин В.А. Связь современных экзогенных процессов и движений земной коры на Баскунчакском полигоне. В кн.: Современные движения земной коры. Сб.2. Тарту. 1965. С.
