Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

История формирования рельефа Восточной Кулунды и Барабинской равнины

ВАК РФ 11.00.04, Геоморфология и эволюционная география

Текст научной работыДиссертация по географии, кандидата геолого-минералогических наук, Казьмин, Сергей Петрович, Новосибирск

ФГУП «НОВОСИБИРСКАЯ ГЕОЛОГОПОИСКОВАЯ ЭКСПЕДИЦИЯ» и ОБЪЕДИНЁННЫЙ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ, ГЕОФИЗИКИ И

МИНЕРАЛОГИИ СО РАН

На правах рукописи

КАЗЬМИН Сергей Петрович

ИСТОРИЯ ФОРМИРОВАНИЯ РЕЛЬЕФА ВОСТОЧНОЙ КУЛУНДЫ И БАРАБИНСКОЙ РАВНИНЫ

11.00.04.-геоморфология и эволюционная география

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание учёной степени кандидата геолого-минералогических наук

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук

И.А. ВОЛКОВ

НОВОСИБИРСК 1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ ........................................................................4

Глава 1. РАЗВИТИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ФОРМИРОВАНИИ РЕЛЬЕФА ВОСТОЧНОЙ КУЛУНДЫ И БАРАБЫ.............................42

1.1. Ранний этап изучения рельефа...............................................

1.2. Средний этап исследования территории...................................^ $

1.3. Новейший этап..................................................................22

Глава 2. ДРЕВНИЙ ЭТАП (ДОНЕОПЛЕЙСТОЦЕНОВОЕ ВРЕМЯ)........32

2.1. Строение поверхности фундамента и развитие территории

в мезозое и раннем кайнозое (доолигоценовое время)..................35

2.2. Континентальный субаквальный подэтап (олигоцен-плиоценовое время)................................................43

2.3. Переход к субаэральному осадконакоплению (эоплейстоценовое время)......................................................53

Глава 3. ОСНОВНОЙ ЭТАП (РАННЕ-СРЕДНЕНЕОПЛЕЙСТОЦЕНОВОЕ ВРЕМЯ).....................................................................................57

3.1. Восточная Кулунда...............................................................57

3.2. Барабинская равнина.............................................................98

3.2.1. Восточная Бараба................................................................98

3.2.2. Переходный район Барабы....................................................Ш

3.2.3. Западная Бараба.................................................................123

Глава 4. ПОЗДНИЙ ЭТАП (ПОЗДНИЙ НЕОПЛЕЙСТОЦЕН И ГОЛОЦЕН)..141

4.1. Восточная Кулунда.................................................................142

4.2. Барабинская равнина...............................................................166

4.2.1. Восточная Бараба............................................................1

4.2.2. Переходный район Барабы...............................................А7Ч

4.2.3. Западная Бараба..............................................................187

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.............................................................................ZOG

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..........................................................£12

Приложение 1..........................................................................

ВВЕДЕНИЕ

Территория Восточной Кулунды и Барабинской равнины расположена в пределах широкой полосы Обь-Иртышского междуречья южной части Западно-Сибирской равнины, ограниченная с запада и востока долинами р. Иртыша и р. Оби, с севера-Васюганской равниной. Предгорья Алтая являются естественной границей с юга и юго-востока. Наиболее пониженная часть Кулундинской равнины, протягивающейся по линии от предгорий Алтая, юго-западнее г. Рубцовск до системы конечных озёр Кучукское-Кулундинское и далее огибая с севера оз. Бол. Топольное до долины Иртыша, является юго-западной границей (рис. 1).

Восточная Кулунда и Барабинская равнина, последняя известная в литературе как Бараба, относятся к зонам наиболее интенсивного сельскохозяйственного и промышленного освоения юга Западной Сибири. Для решения крупных федеральных и региональных задач по экономическому и социальному развитию этих районов необходимо всестороннее изучение геологического строения и рельефа. Реконструкция истории развития рельефа и палеогеографии района позволяет подойти к разрешению многих проблем, возникающих при освоении региона, таких как размещение промышленных комплексов, строительство любых объектов, районирование сельского хозяйства, рекреационное планирование, расширения минерально-сырьевой базы, составления некоторых экологических прогнозов и т. д.

Основные этапы изучения рельефа региона тесно связаны с геологическими исследованиями, которые большое внимание уделяли геологическому строению, стратиграфии и в меньшей степени динамики

Рис./ Обзорнля схема района исследовании

рельефа. К середине нашего столетия основные представления о формировании рельефа были сформированы. Наиболее распространение получила концепция, объединяющая флювиальное и тектоническое происхождение рельефа воедино. В дальнейшем, вплоть до настоящего времени, эти взгляды, сохраняя преемственность, в общем не изменялись и не учитывали новейшие достижения.

Изучение рельефа немыслимо без чёткого и ясного представления о строении отложений, слагающих основную поверхность с её формами рельефа и динамики природной среды при которой происходило осадконакопление. В последние три десятилетия получены новые данные в изучении цикличности субаэральных отложений при широком применении физических методов (палеомагнитных, радиоуглеродных и т.д.) и их корреляции с изотопно-кислородной океанической шкалой, являющейся глобальным стандартом для изучения четвертичного периода. Всё это облегчило сопоставление отложений и событий в отдалённых регионах, что способствовало укреплению и дальнейшему развитию ледниковой теории.

Появление схемы расчленения субаэральной толщи для района «Приобская и Предалтайская равнины» (101, 67), получения новых фактических материалов в процессе проведения геологосъёмочных работ на территории Восточной Кулунды и Барабы послужили основой для новых палеогеографических реконструкций, учитывающих в надлежащей мере данные полученные по иным регионам.

С 1996 года для южной части Западной Сибири началось выполнение долгосрочной программы по составлению и подготовке второго издания Геолкарты-200. Согласно Инструкции по составлению и подготовке к изданию листов Государственной геологической карты Российской

Федерации масштаба 1:200 000 (105) строению рельефа и рельефообразующим отложениям уделяется возросшее внимание. Они дают важный новый материал для оценок состояния геологической среды, прогнозирования возможных её изменений под влиянием природных и техногенных факторов, обоснования мероприятий по её охране и рациональному использованию. Отсюда актуальность выбранной темы диссертации является очевидной.

Целью настоящей работы является восстановление истории формирования рельефа Восточной Кулунды и Барабинской равнины с учетом новейших фактических данных, общих достижений ледниковой теории за последние годы. Для этого были поставлены и решались следующие задачи: 1) выявить этапность эволюции условий осадконакопления на протяжении развития общего геологического основания, формирования основных крупных элементов рельефа и окончательного облика современной поверхности; 2) проанализировать строение и генезис рельефообразующих отложений на основе многочисленных разрезов картировочных скважин, шурфов и естественных обнажений; 3) охарактеризовать этапы динамики природной среды, предопределившие накопление определённых форм рельефа и слагающих их осадков, в результате анализа полевых наблюдений и материалов дистанционных методов.

С 1982 по 1995 г. в составе гидрогеологической партии НГТТЭ диссертант принимал непосредственное участие, как в полевых исследованиях, так и в камеральной обработке полученных материалов крупномасштабных комплексных инженерно-геологических и геолого-гидрогеологических съёмок для обоснования строительства Ордынской и

Карасукской оросительных систем, Карасук-Чановского магистрального канала, материалы среднемасштабных инженерно-геологических съёмочных работ и геолого-гидрогеологического доизучения территорий листов 1Ч-44-Х, Ы-44-Х1, М-44-УП, ]\Г-44-ХШ, М-44-Х1У, И-44-Х1Х и ТчГ-44-ХХ (160, 161, 162, 163, 164).

Автором был отдешифрирован огромный объём дистанционных материалов, включающих в себя разномасштабные аэро- и космоснимки заснятых площадей всех ключевых участков Восточной Кулунды и Барабинской равнины. Также были описаны и опробованы в процессе полевых работ многочисленные разрезы колонковых, вибрационных и зондировочных скважин, шурфов и естественных отложений, расположенных в различных геоморфологических условиях исследуемого региона. Кроме специализированных карт различного масштаба, автором были составлены все геоморфологические карты и написаны главы по геоморфологии к вышеуказанным отчётам при камеральной обработке. Все эти результаты, полученные при проведении геологосъёмочных работ с использованием огромного объёма фондовых материалов, проведённых на смежных территориях в сопредельных регионах, а также многочисленные опубликованные работы были положены в качестве фактического материала при написании диссертации.

В ходе работы выявлены определённые закономерности формирования рельефа Восточной Кулунды и Барабы, которые представляют собой защищаемые научные положения:

1. Рассматриваемая территория в структурном отношении представляет собой переходную зону от областей поднятия юго-восточной части Западной Сибири к центральной части Западно-Сибирской плиты.

Выполнение этой зоны рыхлыми осадками завершилось в основном до начала неоплейстоцена.

2. Основные формы рельефа и слагающие их осадки сформировались в результате субаэральных, главным образом эоловых, процессов.

3. Субаэральная, в основном эоловая, деятельность намного превосходила (по интенсивности и результатам) флювиальные, склоновые, биогенные и криогенные процессы, которые в совокупности лишь моделировали эоловые образования.

4. Накопление материала и формирование основных комплексов рельефа протекало этапно под влиянием неоднократных резких колебаний климата позднего кайнозоя. В эпохи аридизации преобладали субаэральные, главным образом, эоловые процессы. Во влажные и холодные периоды^ господствовали флювиальные, склоновые, биогенные и криогенные процессы.

5. Важную роль в образовании окончательного облика основных черт современного рельефа сыграли экзогенные процессы позднего неоплейстоцена и голоцена.

Научная новизна работы заключается в, том, что в ней на базе обширного нового геологического и геоморфологического фактического материала, с учетом достижений в изучении общей ледниковой теории, впервые:

- выделены и охарактеризованы этапы эволюции рельефа от палеозоя до голоцена включительно (древний, основной и поздний);

- дана оценка рельефообразующим процессам (субаэральным, флювиальным, склоновым, биогенным и т. д.) в становлении основных черт поверхности Восточной Кулунды и Барабы;

- показана ведущая роль субаэральной деятельности, главным образом ветров формировании рельефа рассматриваемого региона.

Дальнейшее развитие и обоснование эоловой научной гипотезы неразрывно связано с решением важнейших практических задач. Полученные новые данные будут использованы при проведении геологосъёмочных исследований, составлении и подготовке второго издания Геолкарт-200. Результаты диссертационной работы позволят объективно дать оценку геолого-геоморфологической основе ландшафтов, являющейся исходным материалом для любых геолого-экологических работ. Прогнозирование и организация рационального природопользования региона и обширной территории всего юга Западной Сибири возможно с учётом положений и заключений настоящей диссертационной работы.

Фактические данные проведённых исследований изложены в геологических отчётах (главах «Геоморфология» и на геоморфологических картах, составленных автором) по результатам крупномасштабных комплексных специализированных инженерно-геологических и геолого-гидрогеологических съёмок для целей мелиоративного строительства на Ордынском (162), Здвинском (164), Кочковско-Краснозёрской (163) участках, а также материалам среднемасштабной групповой инженерно-геологической съёмки и геолого-гидрогеологического доизучения территории листов N-44-VII, -XIII, -XIV, -XIX и -XX Здвинского участка Новосибирской геологопоисковой экспедиции (161). Вышеперечисленные отчёты приняты НТС Центросибгелкома Роскомнедра и переданы для реализации в проектный институт «ЗапСибГипроводхоз». Основные положения диссертации рассматривались на заседании в ОИГГМ СО РАН (1996 г.). По теме диссертации опубликовано 2 работы. Автором составлены

и переданы в издание во ВСЕГЕИ комплекты геологических карт масштаба 1:200 ООО листов К-44-У11, И-44-ХШ и Ы-44-Х1У.

Диссертационная работа изложена на 2ЪЦ страницах и состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 164 наименований, в том числе 5 фондовых названий. Она иллюстрирована 6 таблицами, 32 рисунками и одним приложением.

Работа выполнена в Новосибирской геологопоисковой экспедиции и лаборатории стратиграфии и климатологии кайнозоя ОИГГиМ

СО РАН. Автор считает своим долгом выразить искреннюю благодарность научному руководителю, доктору геолого-минералогических наук И.А. Волкову, советы и консультации которого способствовали написанию диссертации.

Глава 1

РАЗВИТИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ФОРМИРОВАНИИ РЕЛЬЕФА ВОСТОЧНОЙ КУЛУНДЫ И БАРАБЫ.

Исследования рельефа Восточной Кулунды и Барабы тесно связаны с общей историей геологического изучения рассматриваемого региона и Западно-Сибирской равнины в целом. По характеру работ, их объёмам и методике исследований, а также по полученным результатам, историю геологического изучения, следовательно и рельефа, можно чётко подразделить на три основных этапа: ранний (конца ХУШ века до 1949 г.), охватывающий период с начала получения первых сведений геологического характера до завершения проведения мелкомасштабных геологических съёмок, средний (1949-1961 г.г.), в промежутке с начала проведения региональных среднемасштабных геолого-гидрогеологических съёмок на юге Западно-Сибирской равнины до подготовки первых листов Государственной геологической карты масштаба 1:200 ООО к изданию и новейший (с 1961 г. по настоящее время), характеризующийся проведением многочисленных тематических исследований по, всем вопросам геологии, развёртывания крупномасштабных комплексных исследований, доизучения ранее заснятых площадей и подготовки листов Геолкарты-200 нового издания. С этим этапом связано получение важных новых данных, которые способствовали укреплению и дальнейшему развитию общей ледниковой теории, являющейся теоретической основой для изучения четвертичных отложений.

1.1 Ранний этап изучения рельефа.

Первые краткие, весьма общие сведения о геологии ЗападноСибирской равнины имеются в работах Л.С. Паласа (1773 г.), И.П. Фалька (1785 г.), Н.М. Ядринцева (1881 г.), И.Д. Черского (1888 г.), А.А. Краснопольского (1899 г.) и др. В настоящее время работы этих авторов имеют лишь историческое значение, поэтому они не рассматриваются.

Более полные данные о геологии и стратиграфии третичных и четвертичных отложений Западной Сибири опубликованы в работе Н.К. Высоцкого «Очерк третичных и послетретичных образований Западной Сибири» в 1896 г. В пределах Западно-Сибирской низменности автор выделяет палеогеновые, неогеновые (миоцен) и четвертичные отложения. Последние автор делит на доледниковые и ледниковые, принимая существование в Западной Сибири ледников, которые спускались с Северного Урала и доходили приблизительно до 61° с.ш. В степных районах, по Н.К. Высоцкому происходило образование: 1) лессовидных суглинков, 2) слоистых суглинков и 3) слоистых глинистых песков вторых террас (78).

В 1902 г. Г.И. Танфильев, используя стратиграфическую схему Н.К. Высоцкого, опубликовал работу по изучению .Кулунды и южной части Барабы (149). По Танфильеву, в ледниковое время низовья р. Оби было с севера подпружено материковыми льдами и уровень обских вод, следовательно, был значительно повышен. Развившийся в Приобье обширный водоём покрыл широкие пространства Кулунды, воды которого из-за подпруды направились на юго-запад в сторону Иртыша. Выносившаяся из морены ледника муть, явилась тем материалом, из которого образовались лессовидные породы. Вслед за отступлением ледника и осушением Кулунды, воды из Прииртышья потекли по долинам кулундинских рек в сторону Оби и

выполнили долины боровыми песками, которые впоследствии были собраны в дюны. Дальнейшее понижение вод Обской системы сопровождалось распадом прежнего водоёма и образованием в районе центральной части Кулунды ряда озёр. По долинам Кулунды воды частью направились, к этой депрессии, частью к реке Оби.

Работа Г.И. Танфильева явилась частью своеобразного пролога к последующим умозаключениям о вторичном расчленении кулундинскими реками поверхности Кулунды. Она имела в дальнейшем существенное влияние на понимание главных закономерностей развития рельефа рассматриваемого региона.

В 1931-32 г.г. в обнажениях левого берега Оби на участке от Усть-Чарышской пристани до г. Барнаула П.А. Православлевым была расчленена 100-метровая толща отложений, названного им «разрезом Степного плато» (141). Отложения Степного плато Православлев делит на три горизонта. Здесь снизу вверх отмечены: «С» - глины синевато-серые, коричневые, с горизонтом кварцевых песков в основании; «В» - рыхлые неправильно и косослоистые пески с пропластками иловых глин; «А» (кровля) - бурые лессовидные �