ПОСОБИЕ-ЧАСТЬ 1,2 2014 июнь

Разрез в цирке венчается толщей лессовидных суглинков покровных отложений (sa III-IV) мощностью до 10м, в которых ещё в 1896 году была обнаружена палеолитическая стоянка. Стоянка с разбросанными костями почти полного скелета мамонта и каменными орудиями располагалась ≈ в ста метрах севернее вершины утёса «Боец» и к настоящему времени уничтожена склоновой денудацией и оврагообразованием. Останки мамонта залегали на глубине 4 м в основании толщи покровных лёссовых суглинков. По результатам радиоуглеродного анализа возраст останков мамонта составляет 17000 лет. В.Д. Славин в своей работе приводит цифру 22000 лет. (В.Д. Славин, Л.И. Шерстова. Краткий курс археологии и этнографии окрестностей г. Томска. – Томск: Ротапринт ТПУ, 1997. – 51С.).

После осмотра цирка возвращаемся на дамбу. Купаться на Томи в районе искусственных противооползневых террас небезопасно – здесь у берега в воде валяются остатки железобетона, труб, арматуры и прочие атрибуты техногенно-антропогенных осадков. Пляжа здесь, как задумывалось администрацией г. Томска, не получилось. Песок и гравий размывается в районе рассмотренных обнажений. Начиная с Потаповых лужков до копра штольни, выпадают мелкие частицы. Здесь образуются толщи ила, в которых также торчат различные опасные предметы.

Возвращаемся до тропинки, ведущей вверх по склону Лагерного сада, и поднимаемся. Снова открывается прекрасный вид на пойму р. Томи.

ЛИТЕРАТУРА

1.Аллисон А., Пальмер Д. Геология: Пер. с англ. – М.: Мир, 1984. –

568

2.Гудымович С.С. Учебная геологическая практика в окрестностях г. Томска. Уч. пос. Томск: ТПУ, 2007. – 108 С.

3.Гусев Е.В., Забродина Н.А., Абатурова О.А. Изучение оползневых процессов геофизическими методами в районе Лагерного сада (г. Томск) / Материалы Всерос. научно-техн. конф.: Геофизические методы при разведке недр и экологических исследованиях, Томск,

2003. – С. 281–285.

4.Ерыш И.Ф., Саломатин В.Н. Оползни Крыма. Симферополь: Изд-во Апостроф, 1999. – Ч. 1, 2. – 247; 175 С.

5.Иванкин Г.А., Полиенко А.К., Вальд А.К., Захарова Т.В. Учебная геологическая практика в окрестностях г. Томска. Описание маршрутов. Томск: ТПУ, 1995. – 68 С.

71

6.Кузеванов К.И. Схематизация гидрогеологических условий для расчета защитного дренажа склона «Лагерного сада» г. Томска // Сб. Проблемы геологии Сибири. Т. 2. Томск: ТГУ, 1996. – С. 310–311.

7.Кузьмичёв И.А., Попов Ю.Н. Опыт проходки дренажной горной выработки в рыхлом обводнённом массиве // Горный журнал. Спец. выпуск: Цветные металлы, 2006. – № 4. – С. 40–41.

8.Кусковский В.С. Оползни, спровоцированные созданием крупных водохранилищ на р. Енисей // Сб. Проблемы геологии Сибири. Т. 2. Томск: ТГУ, 1996. – С. 312–113.

9.Кучеров Е.В. Памятники природы Башкирии // Природа, 1984. – № 12.

–С. 19–25.

10.Ланге О.К. Основы гидрогеологии. М.: Госгеолитиздат, 1955. – 265

11.Мананков А.В. Геоэкология. Промышленная экология. Томск: Издво ТГАСУ, 2010. – 204 С.

12.Ольховатенко В.Е., Краевский А.А., Егоров В.А. Оценка состояния и устойчивости природно-техногенных систем на территории Лагерного сада г. Томска / Тез. докл. Архитектура и строительство, Томск, 2002 г. – С. 79–80.

13.Ольховатенко В.Е., Рутман М.Г., Лазарев В.М. Опасные природнотехногенные процессы на территории г. Томска и их влияние на устойчивость природно-технических систем. Томск: «Печатная мануфактура, 2005. – 151 С.

14.Степанов В.И. Периодичность процессов кристаллизации в карстовых пещерах // Новые данные о минералах СССР, 1971. Вып.

20. – С. 161–171.

15.Дедеев В.А., Куликов П.К. Происхождение структур земной коры. – Л.: Наука, 1988. – 264 С.

16.Шварцев С.Л. Общая гидрогеология: Учебн. для вузов. – М.: Недра, 1996. – 423 С.

17.Шварцев С.Л. Общая гидрогеология (конспект лекций). Томск: Издво ТПИ, 1978. – 45 С.

18.Шварцев С.Л. О механизмах самоорганизации в системе вода-порода

/Матер научн. конф.: Актуальные вопросы геологии и географии Сибири. Томск, 1998. – С. 180–182.

19.Щербак Г.Г. Учебная инженерно-геологическая практика / Учебное пособие. Томск: Изд-во ТГАСУ, 2005. – 104 С.

72

Маршрут №3

Цель маршрута – ознакомить студентов с проблемами взаимодействия воды с горными породами, геохимическими особенностями холодных маломинерализованных подземных вод, с моделями самоорганизации травертина на примере «Таловских чаш» Томского района.

Теоретический материал по взаимодействию воды с горными породами имеется в работах С.Л. Шварцева (1978,1996,1998), Г.М.Рогова, В.К.Попова (1985), А.А. Хващевской (1995), О.А. Мочкасовой (2003), О.Е. Лепокуровой (2005), В.Н.Сальникова, Е.С. Потылициной (2004,2008). В зонах гипергенеза выделено несколько стадий взаимодействия воды с горными породами, на которых отмечается вторичное образование, в том числе и травертиновое (О.А.Липокурова 2005). На юге Западной Сибири широкое распространение имеют маломощные травертины, образующиеся из холодных пресных вод. Этот процесс рассматривается как определённый этап взаимодействия воды с горными породами. Г.М. Роговым, В.К.Поповым (1995) рассмотрена одна из современных геологических проблем – гидрогеологические основы механизма катагенетического образования пород. Изучена стадийность катагенетических явлений и процессов, протекающих в дисперсной системе газо-водные растворы – минеральные и органические вещества, их значения для формирования гидрогеохимической и аутигенно-минералогической зональности. Большое значение имеют исследования гидролиза алюмосиликатных породообразующих минералов и значение его в формировании геохимического облика подземных вод и их фильтрационноёмкостных свойств.

Травертины (итальянское – travertino) – туф известковый – лёгкая пористая (ячеистая) порода, образовавшаяся в результате осаждения карбоната кальция из горячих или холодных углекислых источников. Часто содержат отпечатки растений и различные органические остатки. Применяется как строительный материал, декоративный камень и для обжига извести (фото. 1). Воды некоторых источников переносят в растворённом состоянии огромное количество ионов. Например, вода источников Сильверспринг в центральных областях Флориды выносит около 660 т растворённых твёрдых веществ ежесуточно. Когда эти водные растворы выходят на поверхность, они могут испытывать: 1) испарение, 2) изменение температуры, 3) потерю углекислого газа в результате перемещения или благодаря уменьшению давления и 4) воздействия бактерий или водорослей. Травертины – это следствие равновесно – неравновесного состояния системы

73

вода – порода, а выделяющейся свободной CO2, отражает минимальное количество образующихся карбонатов в этой системе (О.Е.Липокурова, 2005). Все эти изменения способствуют осаждению некоторых из растворённых веществ. Основной материал, который откладывается и горячими и холодными источниками, - это карбонат кальция.

Фото 1. Травертиновый туф. Таловские чаши, Томская область, 41 км от ст. Томск-I.

Фото В.Н. Сальникова

Кальцит, отложенный источниками вокруг их устьев, называется травертином. Считается, что поскольку вода из источников изливается в течение длительного времени, большинство травертинов откладывается в форме террас. Например, река Фолс-Крик в штате Оклахома, получает воду с таким высоким содержанием карбоната кальция, что поперёк речной долины образовались естественные дамбы из травертина. Полосчатую кристаллическую разновидность травертина из района Калифорнийского залива в Мексике называют «Мексиканским ониксом». Когда обломки пород цементируются травертином, образуется брекчия необычайного облика. Мексиканский оникс и брекчия высоко ценятся как декоративные камни. В источниках Лёйк в Швейцарии, ежегодно осаждается тысячи тонн гипса. В других источниках откладываются такие вещества, как гидроокись железа, окись магния, хлорид натрия, карбонат натрия, сера и сульфиды металлов.

74

Источники, образующие на выходах карбонатные травертины, известны и в Томской области. Они образуют своеобразные микроформы рельефа и называются в народе «чашами»: это Таловские чаши, Сухореченские чаши, Березовские чаши и каскад чаш в правом притоке речки Тугояковка. Выход этих источников приурочен к водораздельной части правых притоков реки Томи. Закономерности отложения химических веществ, минералов и горных пород подземными источниками, рассмотрим на примере «Таловских чаш».

Выполнение маршрута №3

Начало маршрута на станции Томск-1. Утренней электричкой студенты доезжают до 41-го км (фото 2).

Фото 2. Железнодорожная платформа, 41 км. Студенты гр.2Б881. Фото Семена Вторушкина (2007г.)

Проходят 1-5 км по шпалам в сторону станция Басандайка, поворачивают направо и выходят на тропинку, ведущую к Травертиновым чашам; нужно пройти 4 км по открытой луговой местности и удалиться в тайгу, где тропинка узкая, сырая, а местами заболоченная. Перед входом на площадку, где расположена Большая Таловская чаша, прибит плакат (рис.1).

Своё название Таловские чаши получили от находившейся рядом деревни Таловка, которой давно нет. Слово «тала», «талая» можно трактовать по-разному, с Тюркского наречия она переводится как степь,

75

равнина; в русском языке – незамерзающая река с полыньями. Первые сведения об этом уникальном творении природы приводит профессор Томского университета А.М.Зайцев в 1895 году.

Таловские чаши находятся на Томь-Яйском водоразделе в районе железнодорожной станции «41-ый км» в верховьях реки Басандайка на правом склоне долины небольшого безымянного ручья (рис. 2).

Источники приурочены к толще четвертичных отложений, представленных лессовидными суглинками. Травертиновые постройки образуют положительные формы рельефа и зеркало воды возвышается над окружающей местностью до 5 м. Изливающаяся из родниковых чаш вода стекает по руслу, которое также возвышается над рельефом 1,5 метров и достигает у отдельных чаш в длину 10 м.

Самой примечательной из чаш является «Большая Таловская чаша» (фото 3).

Дебит источника – около 1 л/с, температура воды +50С. На выходе источник образует большую травертиновую чашу (бассейн), заполненную водой. Азимут по простиранию чаши – 1200ЮВ. Азимут лога – 1900ЮЗ. Размер чаши: 3240х1640 мм. Длина русла стока – 2100 мм. Глубина чаши –

1500 мм.

Рис.1. Плакат перед Большой Таловской чашей

76

Рис. 2. Схема расположения памятника природы «Таловские чаши» (С.С. Гудымович,2007)

Вода источника течёт по руслу, которое всё время поднимается. Здесь нет ни боковой, ни донной эрозии. Это один из парадоксов в геологической работе рек. Нет и попятной эрозии в русле травертинового ручья.

Воды источника впадают в небольшой ручей, расположенный в нескольких метрах от русла источника. В непосредственной близости от описанного источника, расположены ещё два подобных ему, но гораздо меньшего размера (не более полуметра при высоте 0,1-0,2 м). Пространство между источником заболочено. Почва сильно пропитана рыхлыми карбонатными новообразованиями. Отложение травертина имеется ещё в нескольких местах вблизи Таловской чаши. Травертиновые тела размещаются в основном, на дне долин, хотя имеются они и на сравнительно высоких частях склона. Ниже «Большой Таловской чаши», примерно в 80 м расположена «Малая Таловская чаша» диаметром 1х0,5 м, но длина русла достигает 6 м (фото. 7). Возвышение русла над рельефом достигает 0,2-0,7 м. Здесь нет такого водопада в конце русла, как в Большой Таловской чаше. На противоположном левом берегу долины обнаружены сухие травертины.

77

Фото 3. «Большая Таловская чаша». На переднем плане русло ключа, вытекающего из «чаши» (по материалам Н.С. Новгородова)

Состав воды источника следующий (в мг/л): Ca2+ - 156,0; Mg2+ - 23,2; Na+ - 16,1; HCO3 – 610; Cl- - 8,52;SO42- - 8,0; O2 – 10,0; CO2 – 70,4 (из работы В.А. Баженова). Также установлено (в мг/л): Mn – 0,5; H4SiO4 – 14,8; Al – 9,8;

(в мкг/л) – Cu – 0,091; Zn – 1,32; Ti – 0,44; Ba – 1,32.

Общая минерализация – 821,82 мг/л.

Воды источника слабоминерализованы, нейтрально-слабощелочные, по составу магнезиально-кальциевые, гидрокарбонатные. На выходе происходит дегазация воды с выделением большого количества углекислого газа.

Формула солевого состава:

HCO3 96,2Cl2,3SO41,5

М 0,82 Ca75Mg18,3 Na6,7 pH 7,1;

pH – 7,1; Eh – 215

Основная масса травертина сложена кальцитом, представляющим собой метасоматически замещённый сфагновый мох, образуя как бы псевдоморфозы кальцита по мху (фото 5).

78

Фото 4. На переднем плане русло Малой Таловской чаши (Крокодильчик). Фото П.В. Сальниковой

Этот процесс метасоматического замещения мха и позволяет расти травертиновым чашам и подниматься руслу над рельефом. Здесь мы наблюдаем симбиоз мха с косной материей – гидрокарбоната и карбоната кальция и марганцевого минерала – бернессита [(Ca, Mg, Ni, K)1(Mn4+, Mn2+)(O, OH)2], который был впервые обнаружен и исследован в карбонатных травертинах Томской области В.А. Баженовым и М.В. Соколовой.

Как же объяснить не только существование чаш, которые не заносятся илом, не разрушаются в течение длительного времени, но и, как показывают наблюдения, растут. Здесь, вероятно, необходимо применить понятия о процессах с позиций теории самоорганизации или синергетики (от греческого «синергена») – содействие, сотрудничество или вместе действующий, работающий. Предложенный немецким учёным Г. Хакеном в 1980 году термин синергетика, акцентирует внимание на согласованность взаимодействия частей при образовании структуры как единого целого. Это

79

модели нелинейных и неравновесных систем, подверженных действию флуктуаций, особенно важных в момент фазового перехода беспорядок – порядок. В открытых системах, таких как геологические процессы, в частности взаимодействие вода – горная порода, энергия может рассеиваться и необратимым образом переходить в другие виды энергии. Такие системы называют диссипативными.

Фото 5. Образец травертина с растущим на нём сфагновым мхом. Постепенно мох замещается кальцитом и берсенитом, отмирает,

становится петрофицированной растительностью и выполняет стену «чаши», как вместилище воды.

Фото. В.Н. Сальникова

Одной из наиболее удовлетворяющей критериям самоорганизации среди геологических систем, считает С.Л. Шварцев, является система вода – порода, составляющая часть более общей основополагающей для земной коры системы вода-порода-газ-органическое вещество. В нашем случае, растворение карбонатных пород водой сопровождается повышением хаоса (энтропия растёт), но из этого беспорядка в процессе самоорганизации возникают упорядоченные структуры – травертиновые чаши – скелетные кристаллы кальцита (фото 6, 7; рис. 3).

80