Глава 3. Основные черты геологического строения

3.1. Стратиграфия

Территория Томского района находится на юго-восточной окраине Западносибирской плиты, где структуры Томь-Колыванской складчатой зоны, входящие в состав Алтае-Саянской складчатой области, полого погружаются в северо-западном направлении под пологозалегающие мезозойско-кайнозойские отложения Западносибирской равнины. Складчатые комплексы Томь-Колыванской зоны являются, таким образом, фундаментом, перекрытым более молодым осадочным чехлом, мощность которого в пределах района достигает первых сотен метров.

Территория Томской области и всей Западной Сибири, в течении своей геологической истории претерпела изменения. О прошлом той местности можно судить по окаменелым остаткам вымерших организмов.

В 2008 году была опубликована геологическая карта масштаба 1:200 000 листа O-45-XXXI (рис. 2, 3), составленная сотрудниками Томского государственного университета по результатам работ в 2000-2003 годах [2].

Стратиграфическая схема отложений территории г. Томска и Томского района выглядит следующим образом [2]:

ПАЛЕОЗОЙСКАЯ ЭРАТЕМА	PZ
Девонская и каменноугольная системы нерасчленные	D-C
cаламатовская и ярская толщи нерасчленные	D3sl-C1jar
Каменноугольная система	C
лагерносадская толща	C1lg
басандайская свита	C1-2bs
МЕЗОЗОЙСКАЯ ЭРАТЕМА	MZ
Кора выветривания	K-P
КАЙНОЗОЙСКАЯ ЭРАТЕМА	КZ
Палеогеновая система	P
атлымская свита	P3at
новомихайловская свита	P3nm
лагернотомская свита	P3lg
Неогеновая система	N
абросимовская свита	N1ab
Четвертичная система	Q
кочковская свита	alaEkč1
нижнекочковская подсвита	aEkč
верхнекочковская подсвита	laEkč2
федосовская свита	laI-IIfd
Проблематичные отложения	prQII
верхненеоплейстоценовые образования третьей надпойменной террасы	a3III
верхненеоплейстоценовые образования второй надпойменной террасы	a2III
верхненеоплейстоценовые образования первой надпойменной террасы	a1III
покровные образования	III-H
эоловые отложения	vIII-H
голоценовые аллювиальные образования пойменных террас	aH
озерно-болотные отложения	lbH
болотные отложения	bH
техногенные отложения	tH

Наибольший интерес для авторов отчета представляли отложения каменноугольной системы. Эти отложения являются на изучаемой территории самыми древними, обнажающимися на дневной поверхности. Их коренные выходы отмечаются в долинах рек: Томь (разрез Лагерный сад, Приложение 2), Ушайка и Басандайка. К.В. Ивановым в 1949 году визейские толщи разделены на Лагерносадскую и Басандайскую свиты. По новым данным [5], это отложения Лагерносадской толщи и Басандайской свиты.

ПАЛЕОЗОЙСКАЯ ЭРАТЕМА (PZ)

Каменноугольная система (С)

Отложения визейского века каменноугольного периода являются на территории города самыми древними, обнажающимися на дневной поверхности. Их коренные выходы отмечаются в долинах рек Томь (разрез Лагерный сад), Ушайка и Басандайка. К.В. Ивановым в 1949 году визейские толщи разделены на лагерносадскую и басандайскую свиты.

Лагерносадская толща (C₁lg). Сложена глинистыми и алеврито-глинистыми серыми и темно-серыми сланцами с прослоями алевритового состава и органогенных известняков с обломками раковин брахиопод и криноидей.

Примерно в средней части обнажения «Синий утес» (Приложение 8) появляются прослои углисто-глинистых сланцев с глинистыми конкрециями (рис. 4), а это уже отложения Лагерносадской толщи. Конкреции имеют округлую или веретеновидную форму, размеры разные. Немного дальше нам удалось найти реликты первоначальной слоистости, которая, в отличие от сланцеватости, залегает с небольшим наклоном.

Характерной особенностью отложений толщи является наличие сидеритовых линз и обилие углистого вещества, местами окрашивающего сланцы в почти черный цвет. Предполагается, что формирование отложений толща происходило в условиях неглубокого моря, куда с окрестных участков суши сносились продукты размыва. Мелкозернистость отложений толща свидетельствует об относительном удалении (первые километры) от береговой линии.

Главной особенностью толщи является ее слоистая структура: слои то существенного песчаного, то чисто глинистого состава часто чередуется между собой. Наряду с грубой слоистостью имеется хорошо видимая трещиноватость. Хорошо различается тонкослоистая текстура, когда мощность слоев измеряется миллиметрами и их долями. Каждый слой отличается цветом, размером зерен, плотностью, т.е. он сформировался в отличных от соседних слоев условиях. Можно заметить, как часто сменялись условия и сколько произошло таких смен, учитывая, что толща имеет мощность в несколько сотен метров, а в одном слое насчитывается до 20-30 слойков. На поверхности напластования слоев имеются следы волноприбойной ряби, отпечатки и окаменелости организмов, населявших море 350 млн. лет назад. Именно по этим окаменелостям и отпечаткам был определен раннекаменноугольный возраст отложений. Выше упомянутое дает право полагать, что 350 млн. лет назад на месте Томска и его окрестностей плескались волны неглубокого моря. Это мы наблюдали в лагерном саду.

Рисунок 2 - Фрагмент карты донеогеновых образований и полезных ископаемых листа O-45-XXXI (Томск) [2],

(масштаб 1:200 000), условные обозначения приведены на рис. 3

МЕЗОЗОЙСКАЯ ЭРАТЕМА(MZ)

Меловая система(K)

Симоновская свита (K₂sm) представлена континентальными сероцветными

сл

Рисунок 3 - Условные обозначения к фрагменту карты донеогеновых образований и

полезных ископаемых листа O-45-XXXI (Томск) [2]

Басандайская свита (C₁bs), отложения которой залегают на лагерносадских сланцах с признаками размыва, представлена серыми песчаниками и алевролитами с редкими прослоями алевропелитовых сланцев и пропластками каменного угля (мощностью до 5-10 м). Относительная грубозернистость образований басандайской свиты, выраженная в преобладании песчаников, а также наличие остатков наземной флоры свидетельствует о доминирующем прибрежно-континентальном характере генезиса отложений. Мощность отложений свиты составляет около 1100 м. В обнажениях Лагерного сада песчаники и углистые сланцы басандайской свиты, которая формировалась в прибрежно-морских условиях, залегают выше отложений лагерносадской толщи. Встречались глинистые сланцы, алевролиты. Было видно, что обнажение длительное время подвергалось воздействию воды, вследствие чего образовались эрозионные промоины (Приложение 2).

На «Синем утесе» у уреза воды (маршрут №8) мы наблюдали глинистые сланцы, сланцеватость в которых ориентирована практически вертикально (рис. 4). Во время маршрута периодически замеряли элементы залегания пород, сланцеватости и трещиноватости (Приложение 8).

Рисунок 4 – Глинистые сланцы басандайской свиты (C₁bs) на месте взятия образца конкреции (диаметр 4 см), обнажение «Синий утес» (фото Шептухина А.В., июль 2017 г.)

Кора выветривания палеозойских пород развита практически повсеместно. Мощность ее уменьшается в северо-западном направлении по падению структур, (фундамента) и в руслах рек. Максимальные значения мощности, достигающие 50 метров, установлены в западинах поверхности каменноугольных глинистых и алевритоглинистых сланцев, в наибольшей степени подверженных выветриванию. Главным глинистым минералом коры выветривания является каолинит. В наиболее представительных разрезах коры выветривания (например, мыс «Боец» в Лагерном саду) (Приложение 2) фиксируется последовательная смена слабоизмененных коренных пород полностью гидролизированными и выщелоченными белыми и пестрыми глинами, залегающими в кровле разреза коры (рис. 5).

В полных разрезах образований коры выветривания условно выделяется несколько зон.

• Зона дезинтеграции материнских пород с нарушением их монолитности, проявлениями процессов лимонитизации и хлоритизации.

• Зона гидратизации и выщелачивания с образованием структурного элювия – глин с сохранившимися «теневыми» структурами и текстурами материнских пород. Глины обычно имеют почти белый цвет с зеленоватым оттенком.

• Зона гидролиза и конечного выщелачивания с характерными белыми или пестрыми цветами глин, увеличением содержания глинозема и окиси титана.

Рисунок 5 - Кора выветривания мел-палеогенового возраста, г. Томск, Лагерный сад

(фото Шептухина А.В., июль 2017 г.)

КАЙНОЗОЙСКАЯ ЭРАТЕМА (KZ)

Отложения кайнозойской эратемы развиты на территории города и района в разной степени. Так, образования палеогена выходят на дневную поверхность преимущественно в северо-западной части города, в то время как отложения неогена и четвертичного периода повсеместно фиксируются в долинах р. Томи и ее притоков.

Палеогеновая система (P)

Отложения палеогена имеют повсеместное распространение. Отсутствие лишь в долине реки Ушайки, где неоген-четвертичные осадки залегают непосредственно на палеозойских сланцах и глинах коры выветривания.

Включает отложения объединенных новомихайловской и лагернотомской свит (P₃nm+lg) олигоценового возраста, пользующихся широким распространением в пределах города и отсутствующих на южной и юго-восточных окраинах городской территории, где неоген-четвертичные отложения залегают на эродированной поверхности палеозойских отложений. Образования объединенных свит сложены чередованием песчанистых и глинистых прослоев; при этом нижняя часть разреза (7,5 м) имеет существенно песчанистый, а верхняя часть разреза (около 7 м) – существенно глинистый состав. Мощность отложений объединенных свит достигает 36 м (в северо-западной окраине города).

Неогеновая система (N)

Кочковская свита (N₂kc) широко развита в пределах города, отсутствуя лишь в долинах рек, где она перекрыта террасовыми отложениями. Отложения свиты представлены песчано-гравийно-галечниковым материалом, слагающих нижнюю пачку, и разноцветными алевритистыми карбонатсодержащими глинами верхней пачки. Общая мощность отложений свиты изменяется от 7 до 34м. Особая значимость отложений кочковской свиты для стратиграфии кайнозоя западносибирского региона обусловлена тем, что по кровле ее нижней пачки проводится граница между неогеном и четвертичной системой.

Четвертичная система (Q)

Четвертичная система – это толщи слоистых пород, образовавшихся в четвертичный период. Четвертичный период – современный период геологической истории, начавшийся 1,8 млн. лет назад с момента появления на Земле человека, как вида млекопитающих. Период закончится с исчезновением человека. Четвертичные отложения из-за своей молодости сложены рыхлыми и слабо сцементированными породами разного происхождениями. В основном это аллювиальные, делювиальные, пролювиальные, эоловые и озерные отложения.

Плейстоценовый надраздел (P)

Неоплейстоценовый раздел (NP)

Нижнее звено (NPI)

Отложения четвертичной системы пользуются наибольшим распространением на территории г. Томска, слагая массивы террасовых комплексов р. Томь и ее притоков и покровные тела лессовидных суглинков, перекрывающих все более древние образования. В обнажениях Лагерного сада, в частности мыса «Боец» на самом верху находится четвертичная толща, в составе которой в ее нижней половине К.В. Радугин обнаружил ленточные глины. Следовательно, район Томска подвергался оледенению или, по крайней мере, ледниковый панцирь доходил до границ района. В самой верхней части разреза размещаются покровные лёссовидные суглинки, сформировавшиеся при активной работе ветра. Перевеивались, вероятно, обские пески, пыль относилась к северо-востоку, и здесь огромные территории перекрыты покровом до 10 м мощностью. В районе «Лагерного сада» в глинах был обнаружен скелет мамонта со следами разделки его древним человеком. Радиоуглеродный метод показал, что возраст находки составляет 17000 лет.

Тайгинская свита (NPItg). Отложения свиты развиты в восточной и южной частях городской территории, слагая плащеобразные тела на водоразделах и перекрывая кочковские глины. Образования тайгинской свиты представлены супесями и песками голубовато-серых оттенков, ниже по разрезу переходящими в пылеватые текучие суглинки. Мощность отложений свиты изменяется от 5 до 22 м. Образование тайгинских седиментов связывается с деятельностью крупного ледниково-подпрудного озера, возникшего при подпоре стока р. Обь ледниковым щитом, наступавшим с шельфа Карского моря в раннем неоплейстоцене.

Среднее-верхнее звенья нерасчлененные (NPII-III)

Покровные отложения пользуются повсеместным распространением, отсутствуя лишь на нижних террасах и поймах в речных долинах. Отложения представлены лессовидными суглинками и супесями с характерной столбчатой отдельностью, а также эоловыми песками, локально развитыми на поверхности первой надпойменной террасы р. Томь (район пос. Тимирязевский) и образующим дюнные формы рельефа (Приложение 5).

Верхнее звено(NPIII)

К образованиям этого возраста на территории описываемого района отнесены отложения речных долин и антропогенные отложения. В долине р. Томь выделяются три надпойменных террасы, имеющие верхнеплейстоценовый возраст, и голоценовая пойма.

Третья надпойменная терраса (a³NPIII), выделяемая на описываемой территории со значительной долей условности из-за отсутствия детально описанных и датированных разрезов, картируется широкой полосой (до 2 км) вдоль правого борта долины р. Томь. Со стороны реки терраса ограничена тыловым швом второй надпойменной террасы; со стороны водоразделов тыловой шов третьей террасы не выражен.

Вторая надпойменная терраса (a²NPIII) прослеживается в виде широких фрагментов в правобережье р. Томь. Отложения террасы представлены гравийно-галечными отложениями, песками и суглинками. Мощность отложений достигает 20 м.

Голоценовый надраздел (H)

Современное звено

Отложения пойм развиты в долинах р. Томь и ее притоков, залегают на поверхности палеогеновых отложений и коры выветривания и представлены галечниками, песками, илами и торфами общей мощностью до 22 м.

Техногенные отложения на территории г. Томска играют значительную роль. Этими отложениями сложен золоотвал ГРЭС-II в долине р. Ушайка, площадью 42,5 га и мощностью до 19 м (Приложение 3). В районе ТЭМЗ строительным мусором засыпаны овраги, глубина которых составляла 16-18 м. при строительстве насосно-фильтровальной станции (около Коммунального моста) на пойменные отложения была произведена отсыпка гравийно-песчаной смеси 9-11 м слоем.

Техногенные отложения играют двоякую роль. В пойме р. Томь и ее притоков они понижают вероятность затопления жилого сектора при паводках. В засыпанных оврагах техногенные отложения перекрывают естественные выходы подземных вод, ухудшают дренаж, обуславливают обводнение участков и провоцируют возникновение оползней.

В течение учебной геологической практики мы встречались с отложениями разного возраста, учились их описывать и характеризовать.