6. История геологического развития

На территории выделяются 3 структурных этажа: венд-кембрийский, кембрий-ордовикский и девонский.

Первый структурный ярус сложен породами венда и кембрия. Они дислоцированы в одном плане, расчленены разломами на отдельные блоки. Предполагается, что вендское осадконакопление начиналось в обстановках окраинных морей за счет интенсивного размыва вулканитов островных дуг и их кор выветривания, а впоследствии продолжалось в лагунах с повышенной соленостью вод, что привело к формированию пестроцветных, нередко фосфатоносных и баритоносных пород.

В кембрийское время в морском бассейне в раннем и среднем кембрии происходит накопление мелководных терригенно-карбонатных толщ. Кембрийские отложения характеризуются пестротой состава, быстрой сменой фаций, незначительными площадями распространения и содержат покровы базальтов.

В позднекембрийское и раннеордовикское время в регионе проявились интенсивные складчатые, шарьяжные и блоковые дислокации, сопровождающиеся внедрением многочисленных интрузий «пестрого» состава. Эта тектоно-магматическая активизация может быть увязана со скучиванием сиалических масс в результате закрытия Палеоазиатского океана (Гордиенко, 1987).

В течение ордовикского и силурийского периодов район существовал в условиях континентального. Возможно, рифтогенного режима при преобладании блоковых вертикальных движений.

С раннего девона начинается новый этап, характеризующийся интенсивными тектоническими движениями и активной вулканической деятельностью. В наземных условиях начались мощные излияния лав. Одновременно шло накопление красноцветных моласс в пониженных частях, где сохранились водоемы. Формировался Сибирский континент древнего красного песчаника. Хакасия – одно из немногих мест на земном шаре, где сохранились остатки псилофитов (риниофитов) – первых наземных растений.

Одновременно в бассейнах существовали водоросли, филлоподы, ракоскорпионы. На территории существовало несколько центров вулканических извержений, которые являлись поставщиками пирокластического материала: базальтов, трахиандезитов и их туфов, трахириодацитов. Эти же породы, впоследствии перемытые, служили материалом для пород терригенного ряда, слагающих нижнематаракскую и придорожную свиты.

Вулканизм проявлялся в раннем девоне неравномерно. Вначале преобладали извержения эксплозивного характера и происходило формирование мощных толщ туфов. Затем на фоне ослабления вулканической активности начинают преобладать излияния базальтовых лав. Эта картина осложняется силловыми телами долеритов и, в гораздо меньшем количестве, трахириодацитов.

7. Геоморфология

Геоморфологическое строение полигона определяется сочленением трех орографических структур – гор Кузнецкого Алатау и Батеневского кряжа и примыкающей к ним с севера Чебаково-Балахтинской котловины.

По абсолютной высоте, обусловленной знаком и интенсивностью неотектонических поднятий и относительных поднятий и относительных опусканий, выделяются три главных вида (комплекса) геоморфологических ландшафтов: горный, сопочный и равнинный.

Главные виды ландшафтов на генетической основе по главнейшим рельефообразующим процессам делятся на группы типов рельефа: эрозионно-тектонические горы, тектоно-денудационные горы и высокосопочный рельеф, денудационно-сопочный рельеф, денудационные и аккумулятивные равнины (рис.14).

Сочетание «эрозионно-тектонические» отражает главенствующую роль неотектонического поднятия и энергичного эрозионного расчленения в моделировке горного ландшафта.

Тектоно-денудационные горы отличаются меньшей интенсивностью неотектонического поднятия, а следовательно, более заметной ролью общей денудации при формировании горного рельефа, проявляющейся в зрелости основных долин, выполаживании склонов и подавляющем развитии дефлюкционных склонов.

Чисто денудационные рельефы – сопочный и равнинный формируются в стабильных неотектонических условиях при главенствующей роли общей денудации.

В процессе формирования денудационных рельефов важнейшую роль играет селективность денудации. Разная устойчивость горных пород против выветривания, площадной и линейной эрозии и дефляции приводит к тому, что геологические тела, сложенные более стойкими породами в процессе общей, но селективной денудации начинают возвышаться над менее стойкими породами.

Как промежуточный выделяется редко описываемый тип денудационно-аккумулятивных «насажденных» равнин – денудационных по своей сути, но с маломощным чехлом пролювиальных и делювиальных отложений, сквозь которые на снимках «просвечивает» тектоническая структура коренного фундамента.

Группы типов рельефа делятся на подгруппы. Во-первых, деление производится по гипсометрическому признаку. Для гор принято общепризнанное деление на средневысотные и низкие с границей по 1000 м абсолютной высоты и 200 м относительных превышений. Сопочный рельеф формально подразделен на высокий, средневысокий и низкий с абсолютными отметками и относительными превышениями 600-700 и 80-90 м, 500-600 и 50 м, 400-500 и 20-30 м, соответственно.

Во-вторых, деление на подгруппы типов рельефа произведено по важнейшему для данного района признаку – степени выраженности в рельефе геологического строения коренного субстрата. Выделены подгруппы структурного рельефа, аструктурного и аструктурного с мелкими структурно обусловленными элементами рельефа.

Структурность рельефа проявляется уже на региональном уровне и выражается в приуроченности целых типов рельефа к крупным элементам складчатой структуры девонских отложений. В частности, возвышенные денудационно-аккумулятивные «насаженные» равнины развиваются на сводах, а низменные денудационно-аккумулятивные «насаженные» равнины на мульдах коробчатых складок 1-го порядка. На моноклиналях в некоторых случаях развиваются наклонные «насаженные» равнины, а на очень пологопадающих и горизонтальных пластах – денудационные равнины типа плато.

В структурном рельефе наблюдается почти полная зависимость планового рисунка рельефа и морфологии слагающих его форм от геологического строения. Наиболее ярким примером структурного рельефа является классический куэстовый рельеф на девонских отложениях.

В аструктурном с отдельными структурными элементами рельефе, на фоне общей независимости планового рисунка рельефа, и прежде всего эрозионной сети, от геологической структуры коренных пород достаточно резко выделяются отдельные изолированные элементы рельефа, внешний вид, размеры и ориентировка которых обусловлены геологическим строением коренных пород. Например, рельеф массива г. Тигиртаян, что в 3,0 км южнее пос. Малый Спирин, изобилующий четко выраженными гребнями на дайках аплитов.

Аструктурный рельеф полностью независим от геологического строения. В описываемом районе такими рельефами являются среднегорный, денудационные и аккумуляционные равнины.

В основу детального описания геоморфологического строения района положен принцип выделения простейших, по возможности однородных, более неразложимых элементов рельефа – форм и, главное, элементарных поверхностей. Среди последних в любом ландшафте можно выделить: водораздельную поверхность, склоны, днища отрицательных форм рельефа.

Водораздельные поверхности (ВП) занимают в рельефе самые высокие отметки (над ними могут возвышаться монадоки и денудационные останцы). Распространение их весьма ограниченно. Лучше всего они развиты в среднегорном рельефе в виде спокойных, местами почти идеально выровненных водораздельных пространств длиной до нескольких километров и шириной до 1 км в междуречье верховий рек Колоджула и Тунгужула.

Склоны положительных форм рельефа занимают подавляющую часть площади описываемого района. По характеру склонового процесса выделяются гравитационные, дефлюкционные и делювиальные (плоскостного смыва) склоны, а по общей направленности склонового процесса – сноса, транзита и накопления.

В горной части наиболее крутые (30°) и более, обращенные на юг склоны являются склонами гравитационного сноса и транзита. Они полностью лишены растительности и почти полностью рыхлых отложений, представленных глыбово-щебенистым коллювием.

На нескольких более пологих (18°-25°), также обращенных на юг склонах появляется разрозненная растительность, а склоновый процесс становится гравитационно-дефлюкционным. Склоновые отложения, почти сплошным покровом закрывающие склон, представлены типичным «горным делювием» - буровато-серыми суглинками, переполненными щебёнкой.

Ближе к северному фасу гор под влиянием более сухого климата степной части котловины крутые южные склоны переходят в гравитационн-делювиальные склоны сноса и транзита. В склоновых отложениях суглинок вытесняется супесью.

Горные склоны с уклоном 15°-20° в условиях влажного климата в основном затаежены и являются дефлюкционными. Полностью закрывающий эти склоны рыхлый покров (дефлюкций) мощностью до нескольких метров сложен суглинками с меняющимся количеством дресвы и щебня.

Базисами денудации большинства горных склонов являются днища узких логов или сами русла, по которым поступивший со склонов материал быстро удаляется. Вдоль подножия северного фаса гор, обращенного к котловине, сформировался в процессе роста гор и продолжает формироваться широкий – до километра – склон-шлейф гравитационно-дефлюкционного накопления, вобравший в себя весь материал, снесенный с северного фаса гор.

В пределах лесостепной и степной частей района с сопочными типами рельефа преобладают открытые склоны вогнутого профиля.

Вогнутый характер склонов с преобладанием делювиального склонового процесса и формированием педиментов свидетельствует о том, что развитие склонов в степной засушливой части района шло путем педипланации, т.е. параллельного самому себе отступления крутой верхней части склона в сторону водораздела с разрастанием педимента.

Часто наблюдается климатическая асимметрия склонов – южные склоны более вогнутые и открытые, северные – положе и больше закрыты склоновыми отложениями и растительностью.

Заметно отличается строение и развитие склонов в пределах структурного куэстового рельефа. Куэсты – резко асимметричные вытянутые по простиранию гряды, гребни которых совпадают с выходом на поверхность устойчивых пластов. Крутые склоны куэст, особенно обращенные на юг, представляют собой типичные вогнутые склоны с явным обрывом в верхней части. Значительно более пологие противоположные склоны совпадают с кровлями устойчивых пластов, в силу чего склоновые процессы на таких склонах почти прекратились. Денудационное развитие куэстового рельефа идет путем разрушения крутых склонов. Гребни куэст при этом снижаются или перемещаются в сторону падения пластов.

Отрицательные формы рельефа в районе представлены эрозионной сетью – долинами, сухими логами и дефляционными котловинами.

Долины развиты в горной части района. У наиболее крупных речек Колоджул и Сохочул они имеют крутосклонный ящикообразный поперечный профиль с узким дном, занятым молодой поймой высотой до 0,8 м, сложенной крупным угловато-окатанным галечником с маломощным пойменным наилком.

Второстепенные долины в горах – типичные распадки с V-образным поперечным профилем и каменистым ступенчатым руслом.

Заметной особенностью эрозионной сети средневысотных гор является наличие у длин и распадков (логов) четко выраженных циркообразных верховий.

Широким распространением в пределах степного сопочного рельефа пользуются созданные временными водотоками сухие лога, подразделяющиеся на древние и молодые.

Древние лога – широкие, с плоским дном и пологими склонами, сливающимися со склонами делювиального транзита и накопления и педиментами.

Молодые лога – морфологически четко выражены, с V-образным поперечным профилем и закрытыми вершинами, в которых продолжается пятящаяся эрозия. Местами молодые лога врезаны в днища древних.

Дефляционные котловины очень широко распространены в степной части района. Их размеры колеблются от первых десятков метров и до нескольких километров (Иткульская, Карышская). Дефляционное происхождение котловин подтверждается их приуроченностью к породам, исключающим просадку или закарстование, и замкнутой формой. Днища небольших котловин заполнены пролювиально-делювиальными дресвяными супесями, мощность которых местами не превышает нескольких десятков сантиметров. Многие котловины в настоящее время или в недалеком прошлом были заняты озёрами. Исчезнувшие озёра оставили после себя отложения озёрных, озёрно-болотных и болотных фаций. В прибрежной полосе многих современных и исчезнувших озёр хорошо видны древние отмершие и современные озёрные клифы, береговые валы и границы растительных комплексов, фиксирующих этапы сокращения площади озёр и превращения их в болото.

В связи с потеплением и увлажнением климата в голоцене оживилась эрозионная деятельность рек в горах, по древним логам сопочного рельефа развились молодые лога и овраги, а в дефляционных котловинах образовались озёра. Идет вытеснение полупустынного ландшафта лесостепным.