История осадконакопления на перешейке
полуострова Святой Нос (Байкал)

Дмитриев Г.Л. История осадконакопления на перешейке полуострова Святой Нос (Байкал) // Мезозойские и кайнозойские озера Сибири. - М., 1968. - С. 89-97.

Совокупность осадков, выполняющих озерную ванну, представляет геологическое тело, которое мы называем «ископаемым озером». Это геологическое тело является основным объектом изучения палеолимнологии.

Так как процесс накопления осадка идет во времени неравномерно, отложения ископаемого озера имеют слоистость. На различные участки озерной ванны поступает неодинаковое количество осадков, которые распределяются не всегда одновременно по всей площади озера. Это способствует появлению двух основных типов слоистости: правильной горизонтальной и в той или иной степени косой слоистости.

Правильная горизонтальная слоистость образуется в спокойной водной среде, когда частицы осадка (кластические, органогенные или химические) под действием силы тяжести опускаются на дно и практически одновременно покрывают значительную его площадь. Так отлагаются слои тонких илов в глубоких частях Байкала, где отсутствуют быстрые течения и интенсивные волнения; так образуются слои диатомовых илов на глубинах, превышающих 100—200 м, где благодаря отсутствию резких движений воды кремневые скелеты диатомей, несмотря на свои микроскопические размеры, опускаются вниз и покрывают плашом значительные участки дна.

В мелководных озерах и в прибрежных частях глубоких озер благодаря наличию волнений и течений, а также, благодаря неравномерному поступлению осадочного материала в виде масс, влекомых по дну или в придонном слое воды, отложение осадка происходит по схеме, которую Н. Б. Вассоевич (1950) называет миграционной. В этом случае только некоторая часть дна постепенно покрывается осадками по мере их поступления, и таким образом участки слоя в различных местах дна оказываются образованными в разное время. Нами (Дмитриев, 1960, стр. 281) для слоя, образовавшегося по миграционной схеме, был предложен специальный термин — «разновременноплощадной».

До сих пор немало геологов, а особенно геологов-угольщиков считает, что все слои образуются только по миграционной схеме, под воздействием колебательных движений земной коры. Между тем в озерах, при отсутствии колебательных движений земной коры, удается выделить оба способа слоеобразования почти в «чистом» виде. Нередко можно наблюдать случаи наложения этих двух процессов.

В настоящей статье дается описание перешейка п-ва Святой Нос на Байкале, где в течение длительного времени происходит накопление кластических осадков по миграционной схеме. Кроме того, условия осадконакопления здесь таковы, что позволяют, хотя и с некоторой долей условности, подойти к определению скорости накопления осадков и наметить пути решения этой задачи для всего Байкала.

Еще в 1916 г. Г. Ю. Верещагин (1918), работая впервые на оз. Байкал, пришел к выводу, что п-в Святой Нос был когда-то островом. По его представлениям, пролив, назовем его Баргузино-Чивыркуйским, отделявший остров, при накоплении осадков, выносимых р. Баргузин, был перехвачен песчаными валами. Вначале такой вал образовался справа от устья р. Баргузин. Затем был образован второй вал со стороны Чнвыркуйского залива. Все водоемы, расположенные на перешейке Святой Нос, по мнению Г. Ю. Верещагина, являются остатками бывшего здесь пролива. Таким образом, перешеек п-ва Святой Нос является районом озерно-болотного осадконакопления настоящего и недавнего прошлого (голоцена).

Если взглянуть на равнину перешейка с вершин скалистого п-ва Святой Нос (рис. 1, 2), а еще лучше с самолета или вертолета, то мы увидим закономерный рисунок мелких деталей на поверхности перешейка.

Рассмотрим область простого рисунка более подробно. Вдоль берега Баргузинского залива, почти параллельно п-ву Святой Нос и под острым углом к берегу, в направлении к устью р. Баргузин, тянется серия песчаных валов. Их насчитывается более 200 (см. рис. 1). Площадь перешейка, между Баргузинским заливом и оз. Лрангатуй, так называемая Мягкая Карга, занята этими валами. Высота валов ну превышает 1—1,5 м над уровнем озера. Среднее расстояние между гребнями валов меняется примерно от 20 (на участке, прилегающем к устью р. Баргузин) до 50 м (на участке, прилегающем к п-ву Святой Нос). Углубления между валами обычно заняты озерами, болотами. Сами валы во многих местах поросли сосновым и смешанным лесом. Во время высокого стояния уровня вод Байкала центральная часть площади, прилегающая к оз. Арангатуй, покрывается водой и по вытянутым озерам удается проехать на лодке из оз. Арангатуй в оз. Бормашевое.

Каждый вал был сформирован во время шторма в результате выброса крупными волнами на берег песка и гальки. Обычная волновая деятельность приводит к образованию временных небольших неустойчивых валов, которые впоследствии размываются бесследно.

Вдоль берега Баргузинского залива существует течение, доставляющее твердые осадки, по мере отложения которых береговая линия постепенно перемещается в сторону Баргузинского залива. В результате береговые валы оказываются отделенными друг от друга некоторым понижением, соответствующим периоду относительно спокойного накопления осадков в прибрежной мелководной полосе.

Таким образом, площадь Мягкой Карги представляет собой результат последовательного «наступления» береговой линии на Баргузинский залив за счет образования береговых валов, т. е. здесь мы имеем реализацию миграционного способа слоеобразования.

Береговые валы на Мягкой Карге повсюду имеют близкие высоты над уровнем озера. Поэтому можно говорить об отсутствии тектонического поднятия участка в период образования валов. Более того, при кратковременном поднятии уровня Байкала некоторые участки, прилегающие к оз. Арангатуй, и участки между валами в средней части Мягкой Карги оказываются затопленными. Это указывает на некоторое понижение таких участков со времени их образования. Одной из вероятных причин опускания могло быть уплотнение толщи осадков перешейка или их перемещение в подстилающих слоях при перераспределении статической нагрузки в процессе диагенетических преобразований. Нет и каких-либо других косвенных или прямых указаний на поднятие береговой области. Наличие на одном уровне древних валов у устья р. Баргузин, близ оз. Бормашевого и у северного соединения Мягкой. Карги с Святым Носом убедительно говорит об относительном постоянстве уровня Байкала за все время образования описываемых аккумулятивных форм.

Если при взгляде на схему перешейка (рис. 1) мысленно уничтожать один береговой вал за другим, начиная от первого берегового вала, т. е. в порядке, обратном последовательности их образования, то наряду с современным мы можем выделить еще три этапа в истории образования валов (рис. 3).

4 этап—современный. Существует постоянное вдольбереговое течение, идущее от устья р. Баргузин в северном направлении. Это течение доставляет кластические осадки (песок и гальку), отлагающиеся в прибрежной зоне Баргузинского залива. Интенсивность течения у устья р. Баргузин значительно больше, чем у Святого Носа. Поэтому у устья р. Баргузин берег залива размывается, течение обогащается твердыми осадками, которые далее, по мере его ослабления, отлагаются в прибрежной зоне. Как видно из веерообразного расположения береговых валов в плане, скорость накопления и приращение береговой отмели увеличиваются по направлению п-ва Св. Нос, что ведет к увеличению межваловых промежутков. Этот этап можно назвать основным этапом образования слоя осадков в процессе миграции береговой линии.

3 этап—предшествовавший современному. Береговой вал Баргузинского залива подходил к юго-восточному склону п-ова Св. Нос в пункте, близком к береговому валу Чивыркуйского залива. Этот этап начался после перехвата Баргузино-Чивыркуйского пролива. Надо полагать, что в этот период оз. Арангатуй не существовало, так как линии береговых валов Баргузинского залива уходят в область его зеркала, не изменяя направления. Оз. Арангатуй образовалось позднее, чем валы.

2 этап—этап перехвата пролива. В это время произошло перекрытие Баргузино-Чивыркуйского пролива отмелью, постепенно продвигающейся от восточного берега Палео-Байкала. Образование отмели, вероятно, объясняется наличием интенсивного отложения твердых осадков, выносимых реками Баргузин и Малый Чивыркуй.

1 этап—этап существования пролива. В это время Святой Нос являлся островом. Максимальные глубины пролива невелики, он мелководен. Осадки твердого стока рек Баргузин и Малый Чивыркуй отлагаются в проливе у восточного берега Палео-Байкала, особенно интенсивно в районе устья р. Малый Чивыркуй. По-видимому, в этом месте происходили резкое замедление вдольберегового течения, аккумуляция осадков и создание естественной дамбы-перемычки. Последняя по мере поступления наносов все дальше выдвигалась в пролив по направлению к о. Святой Нос.

Кроме этих этапов, выделяемых на основания анализа рисунка береговых валов на поверхности Мягкой Карги, можно было бы попытаться выделить более древние этапы существования пролива по сложному рисунку поверхности восточного берега Палео-Байкала. Но пока еще не определен генезис форм рельефа в зоне «К», прилегающей с севера к Бармашевому озеру. Эту зону мы условно назвали «К», предполагая, что она обязана своим происхождением различным криогенным процессам конца ледникового периода. Если это подтвердят результаты намечающегося определения возраста валов радиоуглеродным методом и полевые наблюдения, то можно будет охарактеризовать более древний период существования Баргузино-Чивыркуйского пролива.

Сейчас из анализа имеющихся данных следует, что Баргузино-Чивыркуйский пролив был первоначально достаточно глубок. По геофизическим данным, мощность рыхлых донных отложений достигает в районе перешейка 500 м. Одна из буровых скважин, заложенных между оз. Арангатуй и Баргузинским заливом в 1905—1906 гг., прошла толщу слоистых песчано-глинистых отложений до глубины 360 м и не достигла фундамента (Арсентьев, 1924). Но наличие в Чивыркуйском заливе островов, сложенных древними кристаллическими породами (о. Бакланий и др.) и мысов, подводное продолжение которых уходит по направлению к п-ву Святой Нос (мыс Малый Чивыркуйский), говорит о том, что первичное дно пролива было достаточно резко расчлененным, а береговая линия не прямолинейна. В частности, р. Малый Чивыркуй несомненно впадала в бухту, образованную Малым Чивыркуйским мысом. Вероятно, этот мыс и послужил препятствием, изменявшим направление вдольберегового течения. Мыс направил течение поперек пролива и значительно ослабил его живую силу. Это вызвало отложение осадков вначале у берега, а затем и в глубине пролива.

Таким образом, мы видим, что процесс заполнения осадками Баргузино-Чивыркуйского пролива шел длительное время, в основном по миграционной схеме слоеобразования. Вначале этот процесс происходил только в подводных условиях. Позднее, после образования перемычки-перехвата пролива стали формироваться прибрежные валы. Эта современная стадия миграционного процесса разновременного площадного слоеобразования будет продолжаться и в дальнейшем до заполнения осадками Баргузинского залива, если, конечно, не произойдет существенных изменений в поступлении наносов.

Для оценки продолжительности времени заполнения пролива пока нет достаточно точных данных. А. В. Арсентьев (1924) считал, что толща, пройденная буровой скважиной, относится к плиоцену. Раковины двустворчатых моллюсков, встреченные в этой скважине, не определялись специалистами.

Для современного и предшествующего этапов, т. е. для времени образования Мягкой Карги, можно подойти к определению длительности процесса, исходя из некоторой условной, но кажущейся сейчас наиболее вероятной величины интервала времени между образованием двух соседних валов.

Наиболее вероятными условиями образования берегового вала в Баргузинском заливе являются очень сильные юго-западные штормовые ветры при высоком стоянии уровня Байкала. Несильные штормы хотя и могут образовать прибрежный вал, но он обычно разрушается последующим более сильным штормом или обычной волновой деятельностью при более высоком уровне Байкала. Сильные штормы происходят не ежегодно. Более того, за последние десять лет не было сильного шторма, который образовал бы ближайший к берегу вал. Поэтому можно предположить, что наименьший интервал времени между образованиями двух соседних валов составляет более 10 лет. Если принять, что повторяемость сильных штормов или периодов значительного подъема уровня озера подчиняется закону малых климатических периодов, то из известных периодов: 2—3, 3, 5, 11; 20—22; 30—35; 60—70 лет, мы можем принять за возможные периоды от 11 до 60—70 лет. Далее, если общее количество береговых валов принять равным 250—270 лет, то время их образования, исходя из наиболее вероятной цикличности, можно оценить округленно от 3 до 15 тыс. лет. Время, необходимое для выполнения осадками мелководья Баргузинского залива, оценивается интервалом продолжительностью от 2 до 10 тыс. лет.

СКОРОСТИ НАКОПЛЕНИЯ ОСАДКОВ В ОЗЕРНЫХ УСЛОВИЯХ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕКТОНИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ

Как мы только что видели, образование слоя песка по миграционной схеме идет в современных условиях .между Баргузинским и Чивыркуйским заливами на перешейке п-ва Святой Нос. Этот участок очень. интересен также с точки зрения определения скорости накопления осадков в современных и древних озерах.

Схема подсчета скорости осадков дана на рис. 4. Она представляет собой разрез по линии АВ схематического плана рис. 1. Линия АВ выбрана в центральном районе перешейка, где регулярно шло накопление осадка и образование береговых валов. По линии АВ характер профиля поверхности рельефа принят условно постоянным во времени с момента образования первого вала. В процессе накопления осадка этот профиль в плоскости разреза АВ перемещался в сторону Баргузинского залива, вслед за миграцией береговой линии за счет образования вce новых и новых береговых валов. Первый береговой вал образовался когда-то (3—15 тыс. лет тому назад) в пункте, лежащем между оз. Арангатуй и Чивыркуйским заливом. Затем профиль пришел в современное положение, а через некоторое время он переместится на юго-запад ,в сторону Баргузинского залива.

В результате перемещения профиля в связи с накоплением осадков мощность их наращивается и достигает у современного берега к настоящему времени около 100 м (если поверхность осадка в момент образования первого вала принять за исходную). При сохранении существующих условий можно полагать, что в дальнейшем к моменту выполнения мелководья Баргузинского залива, т. е. через 2—10 тыс. лет, наращение мощности будет равно 50, максимум 80 м, так как далее крутой обрыв подводного склона ограничивает мелководье.

Естественно, что если за время, прошедшее с .момента образования первого вала у перемычки пролива до современного положения берега, осадками заполнилась область 'стометровых глубин, то средняя вертикальная мощность, которую мы должны взять в расчет для поля береговых валов, будет равна 100 : 2=50 м, поскольку у берега мощность осадка практически равна нулю. То же самое и для будущего времени — если перемещение береговых валов будет до глубин 50—80 м, то в расчет мы возьмем величину, в два раза меньшую, соответствующую средней мощности для всего прибрежного участка на данной линии разреза.

Исходя из принятых условий скорость накопления в прошлом равнялась (за 3—15 тыс. лет): 50 м: 3—15 тыс. лет = 5000 см: 3—15 тыс. лет, или 16—3 мм/год.

Того же порядка цифры мы получим и для будущего времени, так как геометрические условия подсчета остаются теми же.
Совершенно очевидно, что эти цифры, принятые для разреза, являются условными даже при точности взятых нами интервалов времени и мощностей, так как в области первого вала,, с момента его образования, скорость накопления была равна нулю в течение всех тысячелетий (не было поступления осадка). В каждом же пункте на поверхности накопления скорость накопления имела какую-то реальную изменчивую величину до тех пор, пока не образовался прибрежный вал. В дальнейшем скорость накопления оставалась равной нулю, так как образовавшийся вал препятствовал поступлению новых порций осадка из залива.

В разрезах, расположенных ближе или дальше от устья р. Баргузин, мы можем наблюдать не только отложение осадков, но и области его переноса (скорость накопления равна нулю) и даже области размыва ранее отложившихся песков в образовавшихся валах (скорость отложения является величиной отрицательной). Поэтому вопрос о подсчете скорости накопления осадка по миграционной схеме образования довольно сложен, поскольку в озерных условиях та или иная ситуация определяется наличием течения, его характером (замедлением или усилением течения), обогащенностью вод взвешенными или влекомыми по дну наносами.

Если течение увеличивается, то при наличии рыхлых осадков на дне вода будет приводить их в движение и размывать субстрат дна. .При замедлении течения будет происходить аккумуляция наносов. Иными словами, отложение осадка, перемещение или его размыв определяются не только конкретными физическими условиями водно-озерной обстановки, но и характером и величиной твердого стока. В большинстве случаев активная роль твердого стока в этом процессе не учитывается при интерпретации геологических данных.

Значения скоростей отложения осадков меняются в больших пределах от места к месту и в короткие интервалы времени, так как условия, от которых зависят скорости осадконакопления — сила течений и волнений водной среды, меняются в пределах одних суток довольно значительно. Поэтому для того, чтобы тектонические явления могли непосредственно влиять на ход осадконакопления, они должны иметь тот же порядок по величине и времени своего проявления. К таким тектоническим явлениям относятся землетрясения. Медленные вековые движения земной коры, захватывающие большие ее участки, могут и не оказывать непосредственного влияния на ход осадконакопления, что мы и наблюдаем на примерах современного образования отложений на перешейке п-ва Святой Нос, в дельте р. Селенги и некоторых других районах Байкала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Как видно из изложенного, несмотря на ясность и наглядность многих сторон современного и прошлого слоеобразования по миграционной схеме на площади п-ва Святой Нос, количественная сторона процесса может быть определена с наибольшей степенью достоверности только тогда, когда будет известен интервал времени, через который образуются соседние валы. Этого можно добиться, определив, например, радиоуглеродным методом возраст захороненной древесины в наиболее древних участках слоя, на валах ближайших к берегу оз. Арангатуй. Радиоуглеродный метод в этом случае обеспечит достаточную точность, так как здесь идет речь об определении интервала времени, равного нескольким тысячелетиям или немногим более десятка тысячелетий.

Но если нам удастся определить время, необходимое на образование одного вала и всех валов, а также вычислить среднюю скорость накопления осадка для какого-то пункта, района, площади и т. д., то эта средняя величина скорости осадконакопления будет величиной непоказательной, отражающей количественную сторону случайного интервала времени, оказавшегося доступным для нашего определения. Поэтому величины средней скорости накопления осадков, выраженные в мощности, мало помогут для определения истории Байкала, а следовательно, и для прогнозов его будущего. С большим успехом для этих целей можно использовать определение не мощностей, а объемов масс твердого стока, доставляемых через береговую зону в Байкал. Действительно, если известно, например, количество воды, поступающее в Байкал, то легко вычислить величины подъема его уровня и скорости заполнения его до определенных отметок (конечно учитывая при этом величину стока, испарения и взаимодействия с подземными водами). Также и с твердым стоком. Если будет известно его количество (объем), то можно рассчитывать и средние скорости накопления мощностей осадка и предсказать скорости и масштабы заиления, заноса Байкальской впадины и ее судьбу более далекого или близкого прошлого и будущего. Конкретные пути реализации этого объемно-количественного метода представляются пока нс совсем ясными, так как еще не создана модель озера, на которой можно было бы учесть все основные взаимосвязи процесса осадконакопления с другими озерными процессами.

При создании модели необходимо учитывать основной принцип заполнения озер осадками твердого стока. Этот принцип можно сформулировать следующим образом: заполнение озер осадками твердого стока идет по той же схеме, что и заполнение озерных ванн водой. Лишь во времени этот процесс отстает от водного стока и является более продолжительным, чем водный сток. Конкретная разница в процессах жидкого и твердого стока определяется свойствами частиц осадка твердого стока: их формой, составом, химическими свойствами и т. д.

Поэтому первое, что должно быть выяснено, — это детали движения водных масс в озере. Только на базе знания течений в озере мы сможем прогнозировать процессы заполнения озера твердыми осадками и прочесть недавнюю и древнюю историю таких уникальных озер, как Байкал.

Второе, что необходимо для расчетов,—это количественная оценка величины твердого стока в оз. Байкал. Только при наличии этих данных прогноз будет достаточно точным.

Оставляя окончательное решение количественной характеристики миграционного (разновременно-площадного) слоеобразовапия на п-ве Святой Нос на будущее время, сейчас, исходя из актуалистического принципа, можно сказать, что в ряде древних впадин байкальского типа, таких, как, например, Тункинская или Южно-Байкальская впадина, в третичное время миграционная схема слоеобразоваиия могла реализоваться неоднократно. Поэтому, если в третичных угленосных отложениях Прибайкалья мы встречаем толщу косослоистых озерных отложений, заключенную между двумя угольными пластами, т. е. наземными фациями, то мы имеем дело с мелководными озерными отложениями разновременно-площадного способа слоеобразования, накопившимися в бассейне, порядок глубины которого соответствовал мощности междупластья.
Кроме того, наблюдения на п-ве Святой Нос дают возможность предположить, что косослоистые песчаники озерных фаций прошлого, перекрытые погребенными торфяниками (угольными пластами), могут представлять собой прибрежные области значительных озер с интенсивными вдольбереговыми течениями и с большим твердым стоком, доставляемым впадающими реками. Весьма вероятно, что именно к таким прибрежным фациям относятся угленосные толщи южного побережья Байкала, Тункинской и Баргузинской впадин.

ЛИТЕРАТУРА

Арсентьев А. В. К вопросу о байкальской нефти. — Материалы по геол. и полезным ископ. Дальнего Востока. Владивосток, 1924, № 30.
Вассоевич Н. Б. Слоистость .в свете учения об осадочной дифференциации. — Изв. АН СССР, серия геол., 1950, № 5.
Верещагин Г. Ю. Отчет о работах, произведенных на Байкале во время командировки от Императорской Академии Наук летом 1916 года. — Труды Комис. по изуч. оз. Байкал, 1918, т. I, вып. 1.
Вотинцев К. К., Глазунов И. В., Толмачева Л. П. Гидрохимия рек бассейна озера Байкал. —Труды Лимнол. ин-та СО АН СССР, 1965, т. VIII (XXVIII).
Галазий Г. и др. Геоботанические исследования на Байкале. М., изд-во «Наука», 1967.
Дмитриев Г. А. Гравитация как основной фактор слоеобразования. — Геология и геохимия. Сб. 3 (IX). Л., 1960.
Сарманов О. В. Создатель понятия математической цепи. — Природа, 1956, № 11.