Геоморфология района, его краткий очерк. Геологическая деятельность рек, озер, болот, подземных вод и ветра. Полезные ископаемые Томской области, его биолокация, прогноз геодинамических явлений. Возникновение и развитие жизни с самого начала до кембрия.
Аннотация к работе
Геология (греч. геа - Земля, логос - слово, учение) - это наука о строении Земли, ее происхождении и развитии, основанная на изучении горных пород и земной коры в целом всеми доступными методами с привлечением данных астрономии, астрофизики, физики, химии, биологии и других наук. Литосфера сложена разнообразными горными породами, например, такими как гранит, базальт, песчаник, известняк и др. горны породы - это сложные природные образования, состоящие из минералов, представляющих собой природные химические соединения, возникающие при различных геологических процессах в земной коре. Томска и его окрестностей мы ознакомились с современными геологическими процессами (ростом оврагов, деятельностью рек, антропогенными процессам залеганием подземных вод и т.п.), с методами полевых геологических наблюдений, научились пользоваться геологическим компасом, описывать и документировать естественные и искусственные обнажения горных пород (обрывы по берегам рек, овраги, оползни и т.п.) позволяющее реконструировать историю геологического развития района. Образования фундамента представлены породами докембрия и палеозоя - сланцами, песчаниками, аргиллитами; встречаются граниты, кварцевые диориты и др. Томска и представлены континентальными фракциями, залегающими на отложениях нижнего карбона и глинах коры выветривания, наиболее полные разрезы палеогена обнажены под Лагерным Садом и в верховьях Громовского оврага.
Введение
Геология (греч. геа - Земля, логос - слово, учение) - это наука о строении Земли, ее происхождении и развитии, основанная на изучении горных пород и земной коры в целом всеми доступными методами с привлечением данных астрономии, астрофизики, физики, химии, биологии и других наук.
Основным объектом изучения геологии является литосфера (литос - камень), представляющая твердую наружную оболочку Земли. Литосфера сложена разнообразными горными породами, например, такими как гранит, базальт, песчаник, известняк и др. горны породы - это сложные природные образования, состоящие из минералов, представляющих собой природные химические соединения, возникающие при различных геологических процессах в земной коре.
Таким образом, главными объектами изучения геологии являются минералы, горные породы, геологические тела, вымершие организмы (окаменелости), газовые и жидкие среды, физические поля.
На примере геологического строения территории г. Томска и его окрестностей мы ознакомились с современными геологическими процессами (ростом оврагов, деятельностью рек, антропогенными процессам залеганием подземных вод и т.п.), с методами полевых геологических наблюдений, научились пользоваться геологическим компасом, описывать и документировать естественные и искусственные обнажения горных пород (обрывы по берегам рек, овраги, оползни и т.п.) позволяющее реконструировать историю геологического развития района.
Задача практики: - закрепление знаний, полученных по курсу «Общая геология»;
- исследование современных геологических процессов, проходящих в области;
- ознакомление с геологическим строением окрестностей г. Томска и ее историей;
- получение различных навыков самостоятельного описания маршрутов;
- описание обнажений, их иллюстрации.
1. Геоморфология города Томска
Район расположен на юго-востоке Западно-Сибирской плиты. В ее геологическом строении выделяются складчатый фундамент и рыхлый мезозойско-кайнозойский чехол. Образования фундамента представлены породами докембрия и палеозоя - сланцами, песчаниками, аргиллитами; встречаются граниты, кварцевые диориты и др. Осадочный чехол в правобережной части до 4-4,5 км. Он сложен морскими и континентальными отложениями - глинами, песчаниками, алевритами, песками и др. С поверхности исследуемая территория перекрыта плащом четвертичных отложений, мощность их колеблется от первых метров до 10-40 м. Они представлены суглинками, глинами, песками, супесями, болотными и озерными илами, торфом. Четвертичные отложения являются почвообразующими породами.
Породы занимают преимущественно правобережную долину р. Томи и расположены в основном на террасах р. Томи и ее притоков.
Классификация систем
Палеозойская эратема PZ
Основы стратиграфического разреза г. Томска представлены отложениями нижнего карбона, которые Н.В. Ивановым (1956 г.) расчленены на два яруса: турнейский и визейский.
Турнейский ярус ct)
Отложения Турнейского яруса, залегающие в основание нижнего карбона, расположены к востоку от г. Томска и обнажаются в верховьях рек Ушайки и Басандайки.
Это темные алевролиты и алевролитовоглинистые сланцы с частичными прослоями известняковых пород, с отпечатками прочих пород.
Визейский ярус (cv)
В районе города расположены толщи визейского яруса, в котором Н.В. Иванов (1956 г.) выделяет свиты (сверху вниз): - глинисто-сланцевая; (лагерносадская clg)
- сланцево-песчанная (басандайские cv);
- преимущественно глинистая (коларовская C1V3).
Лагерносадская свита clg
Залегает на отложениях Турнейского яруса. Эта свита обнажается в южной части г. Томск, на правом берегу р. Томи, над Лагерным садом и выше по течению р. Томи до устья р. Басандайки. Эти обнажения мы наблюдали на первых маршрутах.
Свита представлена однородными темно-серыми до черных алевролито-глинистыми, иногда углистоглинистыми сланцами. Мощность свиты ~ 1 км.
Мезозойская эратема MZ
Меловые системы К
Верхний отдел K
Обычно осадочные отложения мезозойского возраста на территории г. Томска отсутствуют. В меловом периоде на отложениях нижнего карбона и диабаза, предположительно юрского возраста, сформировались аллювиальные образования коры выветривания. Это продукты глубокой химической переработки песчаноглинистых сланцев и диабазов. Они прослеживаются в обнаженных по правому берегу р. Томи до мыса Боец. По составу это преимущественно глины (белые, желтовато-бурые, иногда голубые). В переходном горизонте к глинистым сланцам нижнего карбона породы приобретают более темный цвет (от синего до черного). Вопрос о возрасте коры выветривания до сих пор не решен однозначно. Образование коры выветривания в районе города условно датируется меловым периодом палеогеновой эпохи.
Каменозойская эратеме KZ
Палеогеновая система F
Отложения палеогеновой системы развиты в районе г. Томска и представлены континентальными фракциями, залегающими на отложениях нижнего карбона и глинах коры выветривания, наиболее полные разрезы палеогена обнажены под Лагерным Садом и в верховьях Громовского оврага. Их изучали М.В. Янышевский, Б.В. Плотников и др.
Верхний отдел F
Новомихайловская свита сложена аллювиально-озерными глинами, алевролитами и песками с прослоями магнитов и бурых углей. Мощность отложений свиты в пределах города составляет от 2,5 - 7 м до 53 см.
Четвертичная система (Q)
Нижний плейстоцен QI
Верхний плейстоцен QIII
Отложения слагают I, II, III н/п террасы. Верхняя часть разреза - лессовидные суглинки или пески субаэрального генезиса. Мощность ~ 8 - 12 м. Современная почва, органогенные осадки верховых болот, делювиальные суглинки 1 -2 м.
Отложения речных долин
Нижний плейстоцен NQI
Представлено аллювием состоящим из хорошо окатанного галечника, состоящего из обломков магматических горных пород.
Выше залегают суглинки, глины. Суммарная мощность 25 -30 м.
Все эти отложения прикрыты мощным (2-Зм) иловидными известняками.
Средний плейстоцен ОН отнесены аллювиальные отложения IV н/п террасы. Представлены супесями с редкой галькой и гравием в нижней части разреза и лессовидными суглинками с отчетливо видной тонкой слоистостью.
Верхний плейстоцен QIII
Отложения слагают I, II, III н/п террасы. Нижняя часть аллювия сложена лессами, супесями; верхняя - облицованными супесями, реже суглинками. В основании более молодого аллювия (супесчано-суглинистого) иногда залегают галечники.
Выше залегают суглинки, супеси, глины. Суммарная мощность ~ 14 -16 м. все эти отложения перекрыты лессовидными суглинками, составляющими единый покровный комплекс субаэральных отложений.
Голоцен QIV
Сюда относятся пойменные и русловые отложения р. Томи и ее притоков. Речные отложения представлены галечниками, наносными песками, супесями, суглинками. Мощность ~ 18 -21 м.
Характеристики террас р. Томи
Номер и название террасы Отметки повехности (площадь террасы) Отметки повехности (цоколь террасы) Высота террасы Мощность террасы
Абс. Отн. Абс. Отн.
Пойма 73-74 3-4 55 -15 3-4 18-21
Первая надпойменная 78-82 8-12 63-65 -5-7 8-12 12-20
Вторая надпойменная (Университетская) 90-95 20-25 75-80 5-10 20-25 13-18
Магматические породы г. Томска и его окрестностей представлены дайками. Их возраст относится к триасу, прорывающие породы нижнего карбона. Их обнажения мы наблюдаем под Лагерным Садом, в устье р. Басандайка, в долине р. Ушайка (горизонтальная дайка). Дайки простираются с СЗ на ЮВ. Их состав: монсолит-долеритовый. Мощность даек колеблется от нескольких сантиметров до 20 метров.
Рис. 1.интрузивный магматизм (Кныш С.К., Геология ч. 1 эндогенные процессы, Томск 2004)
Геологическое развитие района города Томска нужно рассматривать поэтапно, в соответствии с изменениями в осадконакоплении.
1. Накопление глинистых сланцев и песчаников в раннем карбоне в условиях мелкого моря.
На правом берегу реки Томи возле русла, под скалой «Боец» были обнаружены выходы коренных пород, практически не тронутых выветриванием и не перенесенные. Глинистые сланцы переслаиваются с песчаниками, залегают согласно. По размеру частиц, среди глинистых сланцев встречаются как алевролиты (серые), так и аргиллиты (темно-серые). Равномерное переслаивание терригенных пород свидетельствует о том, что на данном месте были тектонические подвижки, постоянная регрессия и трансгрессия неглубокого раннекаменноугольного моря. О том, что это было море, говорит морская фауна, найденная в этих отложениях: брахиоподы, двухстворчатые моллюски, мшанки. По этой и был определен возраст отложений.
2. Верхний карбон: смятие накопившихся отложений в складки, растрескивание.
В конце карбона отложения были смяты в напряженные складки с крыльями крутых углов наклона. При складкообразование образовались трещины вследствие больших давлений. Все это мы могли наблюдать в ходе маршрута вдоль правого берега реки Томи. Здесь угол наклона складки составляет от 75є до 80є.
3. Пермь и триас: внедрение магматического расплава по трещинам, образование даек.
Во время тектогенеза появились многочисленные трещины и разломы, которые затем быстро заполнялись магмой. В результате чего образовались дайки габбро-диабаза.
Состав дайки: Плагиоклаз, пироксены, амфиболы и породы, частично подвергшиеся серпентинезации.
4. Постмагматические процессы Перми и триаса: образование гидротермальных кварцевых жил.
В постмагматический этап гидротермальные растворы привносили кварц. В результате образовывались многочисленные кварцевые жилы. Вместе с кварцем по трещинам откладывалось золото, поэтому во многих реках окрестностей города Томска есть россыпные отложения этого металла.
5. Мезозойская эра: поднятие территории и денудация.
После складкообразования в карбоне территория поднялась и стала сушей, и уже в континентальных условиях происходила денудация осадков в течение триаса, юры и раннего мела.
6. Образование в раннем мелу коры выветривания на пониженных участках, образование рудных месторождений железа, марганца, фосфора и т.д.
В раннем мелу климат становился достаточно теплым и влажным, глинистые сланцы, к тому времени превращенные в структурный элювий, подвергаются химическому выветриванию. Образуется кора выветривания. Кора выветривания появляется не повсеместно по простиранию, а карманообразно. Это говорит о неровности рельефа того времени: в местах, где были горы, кора не накапливается. Климат того времени способствовал произрастанию пышной растительности. За счет накопления органических остатков и их гниения воды рек насыщались органическими кислотами. Эти кислоты способствовали переносу химических элементов, в первую очередь железа, марганцевых, фосфорных, алюминиевых руд. Растворы транспортировались водотоками в мелкий морской бассейн, существовавший на месте Западно-Сибирской низменности. В прибрежных условиях накапливались руды. Так образовались крупные Колпашевское и Бакчарское месторождения железных руд в Томской области.
7. Накопление кварц-каолиновых песков с остатками субтропической флоры в континентальных условиях палеогена.
Выше по разрезу коры выветривания мел-палеогенового возраста расположена толща кварц-каолиновых песков палеогенового возраста. В палеогене климат был субтропический, что способствовало произрастанию магнолиевой флоры. В песках найдены отпечатки грецкого ореха, магнолии, таксодиума. Считают, что эти пески сформировались в условиях дельты древней реки, на что указывает косоволнистая и диагональная слоистость.
8. Поднятие территории в неогене, накопление высокогорных озерных отложений, похолодание.
Выше по разрезу располагаются неогеновые озерные глины. Считают что это отложения высокогорных озер, то есть район, продолжая испытывать поднятие.
9. Дальнейшее похолодание в плиоцене, наступление ледникового периода, накопление ленточных глин с остатками фауны ледникового периода.
Выше озерных глин были обнаружены ленточные глины. Такие глины образуются при таяние ледника, что говорит о резком похолодании и ледниковом периоде. В этих отложениях были обнаружены останки мамонта, шерстистого бизона и т.д.
10. Аридизация климата в четвертичный период, эоловый тип литогенеза, накопление лессовидных суглинков.
Разрез венчается толщей лессовидных суглинков палевого цвета. Налицо Аридизация климата и наличие ветров, долгое время дующих в одном направлении. Мощность суглинков местами достигает 10 км. Именно в этих отложениях, в лагерном саду К.В. Радугин обнаружил останки мамонта, которым было 17 тыс. лет.
Геологическая работа поверхностных, текучих вод зависит от массы воды и скорости ее течения. Чем больше масса и скорость, тем больше совершаемая работа. Она складывается из смыва, размыва (эрозии), переноса и отложения (аккумуляции) продуктов разрушения горных пород. Деятельность поверхностных вод, или водная денудация, имеет огромное значение в формировании рельефа. Она приводит к расчленению и в целом к понижению поверхности материков.
Реки производят огромную денудационную и аккумулятивную работу, существенно преобразуя рельеф. Питание рек бывает: снеговое, ледниковое, дождевое, за счет подземных вод. Для каждой реки в течение года характерно чередование периодов высокого и низкого уровня воды. Состояние низкого уровня называется меженью, а высокого - паводком или половодьем. Движение воды в реках всегда турбулентное (беспорядочное, вихревое). В поперечном сечении потока максимальные скорости наблюдаются в наиболее глубокой части потока - стержне, меньше - у берегов.
Мощные водные потоки производят большую эрозионную, переносную и аккумулятивную работу. Способность рек производить работу называют энергией реки, или ее живой силой (К). Она пропорциональна массе воды и скорости течения.
В образовании речных долин главная роль принадлежит эрозии. Различают эрозию донную, или глубинную, направленную на врезание потока в породы, слагающие дно русла, и боковую, ведущую к подмыву берегов и, в целом, к расширению долины. Соотношение глубинной и боковой эрозии меняется на разных стадиях развития долины. В начальных стадиях преобладает глубинная эрозия, когда водный поток стремится выработать свой продольный профиль, который характеризуется значительными неровностями. Река стремиться сгладить эти неровности применительно к уровню моря или озера, в которые впадает река. Уровень бассейна, куда впадает река, определяет глубину эрозии речного водного потока и называется базисом эрозии.
К примеру можно привести правый приток реки Томи реку Ушайку. Так как р. Ушайка впадает в Томь, то ее базис эрозии будет зависеть от уровня р. Томи. Эту зависимость мы хорошо наблюдаем в ходе маршрутов. Река Ушайка - это помолодевшая река, пережившая уже стадию зрелости (об этом говорит ее хорошо выработанная долина, наличие террас и стариц). Что же повлияло на процесс развития реки? Ответ прост. Дело в том, что уровень реки Томи понизился, а это привело к понижению базиса эрозии. Река возобновила свою донную эрозию, для достижения профиля равновесия.
Базис эрозии является общим для всей речной системы. Постепенно в нижнем течении реки уклон продольного профиля уменьшается, приближаясь к горизонтальной линии, уменьшается скорость течения и, следовательно, затухает глубинная эрозия.
Рис. 4. элементы речной долины (Кныш С.К., Геология ч. 1 эндогенные процессы, Томск 2004)
Речная долина - это эрозионно-аккумулятивная форма рельефа, возникающая в результате деятельности постоянных водотоков.
Одновременно с эрозией реки при своем движении захватывают продукты разрушения (при выветривании или эрозии) горных пород и переносят их волочением по дну, во взвешенном состоянии, и в растворенном виде. Влекомые по дну и взвешенные частицы принято называть твердым стоком рек.
Одновременно с эрозией и переносом происходит и отложение обломочного материала. Уже на первых стадиях развития реки при явном преобладании процессов эрозии и переноса на отдельных участках частично откладывается обломочный материал. Отложения, накапливающиеся в речных долинах в результате деятельности водного потока, называются аллювиальными отложениями или аллювием. В маршруте №3 мы познакомились с аллювием р. Томи, который представляет из себя хорошо окатанные породы. Размер галечника от 1 см. до 5, также встречаются валуны. По составу аллювий очень разнообразен: осадочные породы, магматические и кварц-полевошпатовые.
Известно, что эпохи слабого проявления тектонических движений, когда происходит выравнивание рельефа, сменяются эпохами относительно быстрых поднятий и опусканий земной коры. На месте плоскодонных долин появляются молодые эрозионные врезы V - образного типа. Происходит как бы «омоложение» речной долины. Река вновь начинает вырабатывать продольный профиль применительно к новым соотношениям с базисом эрозии. В результате в реке формируется новая пойма на более низком гипсометрическом уровне. Прежняя пойма останется у коренного склона долины в виде площадки, сочленяющейся с новой поймой уступом и не заливаемой талыми водами. Последующее оживление тектонических движений вновь вызовет врезание потока в коренные породы и формирование плоской долины на еще более низком уровне.
Таким образом, в речных долинах образуется лестница террас, возвышающихся друг над другом. Они называются надпойменными террасами. Самая высокая является наиболее древней, а низкая - самой молодой. Нумерация террасы, снизу от более молодой. У каждой террасы различают следующие элементы: террасовидную площадку, уступ или склон, бровку террасы, тыловой шов, где терраса сочленяется со следующей террасой или склоном (см. рис).
Рис. 5. элементы надпойменных террас (Кныш С.К., Геология ч. 1 эндогенные процессы, Томск 2004)
В основании аллювиальных отложений каждой террасы всегда располагается цоколь, сложенный коренными горными породами. В зависимости от высотного положения цоколя и мощности аллювия выделяются три типа террас.
Эрозионные террасы (размыва), в которых почти вся террасовидная площадка и уступ слагаются коренными породами, и лишь местами на поверхности сохраняется аллювий. Они образуются в молодых горных сооружениях в результате интенсивных тектонических движений.
Аккумулятивные террасы, в которых площадка и уступ полностью сложены аллювиальными отложениями, а цоколь из коренных пород всегда ниже уровня реки и никогда, не обнажается. Они образуются в пределах низменных платформенных равнин, в межгорных и предгорных впадинах.
Цокольные или смешанные, эрозионно-аккумулятивные террасы характеризуются тем, что в нижней части уступа выходит на поверхность цоколь, а верхняя часть уступа и площадка сложены аллювием. Они образуются в переходных зонах от поднятий к погружениям, реже к равнинам.
В отличие от морей, озера имеют небольшие размеры, расположены преимущественно внутри континентов и, как правило, не связаны с Мировым океаном. Общая площадь озер 2,7 млн. КМІ (2% площади континентов).
Происхождение и типы озерных впадин. Озерные впадины могут быть экзогенного и эндогенного происхождения. Те и другие, в свою очередь, разделяются на плотинные и котловинные.
Плотинные экзогенные впадины развиты широко. Сюда же относятся искусственные водохранилища.
Котловинные впадины имеют различное происхождение.
Наиболее распространены котловины, связанные с ледниковой деятельностью.
Плотинные эндогенные впадины распространены реже.
Котловинные эндогенные впадины очень распространены. Примерами могут служить озеро Байкал (глубина до 1741 м).
Озера бывают: 1. бессточные, 2.проточные, 3. озера с перемежающимся стоком, 4. некоторые озера имеют подземный сток.
Сенная Курья - самая молодая старица реки Томи
Озерные отложения.
Накопление осадков в озерах осуществляется за счет сноса с континента механически разрушенного (терригенного) и химически растворенного материала, а также в результате жизнедеятельности организмов. Кроме климата на характер осадконакопления влияет величина площади бассейна стока и его интенсивность.
Болотами называют участки земной поверхности, характеризующиеся избыточным увлажнением верхних горизонтов почво-грунтов и горных пород, развитием болотной растительности и образованием торфа.
По характеру водно-минерального питания, составу растительного покрова, форме поверхности болота внутри континентов подразделяются на низинные, верховые и переходные. а) низинные болота - располагаются в понижениях рельефа и характеризуются плоской или вогнутой поверхностью. Питаются низинные болота грунтовыми и речными водами с большим содержанием минеральных солей. б) переходные болота с мезотропной растительностью, которой для прорастания требуется малое количество минеральных солей. в) верховые болота располагаются обычно на водоразделах и имеют выпуклую поверхность. Основное питание это поверхностные воды, в которых небольшое содержание минеральных солей.
К отложениям болот относятся некоторые хемогенные и органогенные осадки. К первым относится болотная известь или болотный мергель, а также болотные или дерновые железные руды.
Наибольшее значение среди болотных отложений имеет торф, образующийся из различных остатков болотной растительности - мхов, трав, кустарников и деревьев.
4. Геологическая деятельность подземных вод
К подземным относятся воды, находящиеся в недрах Земли в жидком, парообразном и твердом состоянии и заполняющие поры, пустоты и трещины в горных породах. По происхождению различают воды: инфильтрационные, образованные в результате проникновения атмосферных осадков в толщу горных пород;
(Выходы инфильтрационных вод у подножия III н/т на Каштаке). конденсационные, образованные из влаги атмосферного влажного воздуха, проникающего в почву или выходящие на дневную поверхность породы, обычно в засушливых областях;
седиментогенные, образованные в результате захоронения вод морского происхождения, высокоминерализованные и сильно измененные под влиянием давления и температуры;
межаморфогенные, образованные в результате дегидратации под действием температуры и давления минералов, содержащих в своем составе воду.
Вода в горных породах может находиться в парообразном, жидком и твердом состоянии, в связном (кристаллизационная, конституционная, гигроскопическая, пленочная и капиллярная вода) и свободном (гравитационная) виде.
Гравитационная вода содержится в порах пород, может перемещаться и выполнять механическую и химическую работу, поэтому собственно эта вода и является подземной.
Различают подземные воды принадлежащие к зонам аэрации и насыщения.
В зоне аэрации различают воды: почвенные, связанные с инфильтрацией атмосферных осадков и различных поверхностных вод;
верховодку - воды, образующиеся на небольшой глубине, задерживающиеся линзами и прослоями водоупорных пород.
В зоне насыщения различают воды: грунтовые, залегающие на первом водоупорном горизонте, изза отсутствия водоупорной кровли подпитывающиеся атмосферной влагой;
межпластовые воды (ненапорные) - залегают между двумя водоупорными толщами с областями питания, значительно удаленными от водоносного горизонта и выходят на поверхность. Режим грунтовых вод изза сезонных колебаний подвержен значительным колебаниям. В сельской местности - источник водоснабжения. Верхняя граница грунтовых вод - уровень или зеркало грунтовых вод. Порода, насыщенная водой, называется водоносным горизонтом. По направлению уклона местности подземные воды движутся под действием собственного веса по порам и трещинам. Разгрузка происходит в пониженных участках в виде исходящих источников (родников). напорные подземные воды (артезианские) залегают между двумя водоупорными толщами, насыщают весь водоносный горизонт и обладают гидростатическим напором. Большие скопления напорных вод - артезианские бассейны, находятся обычно в прогибах. При снятии напора вода поднимается выше уровня грунтовых вод. Артезианские воды способны образовывать восходящие источники, «бьющие ключи». Не загрязнены. Область питания находится на значительном расстоянии от области распространения. Артезианские скважины в г. Томске являются основным источником питьевой воды.
Разрушительная деятельность подземных вод проявляется главным образом в химическом разрушении и выщелачивании горных пород, что связано с содержанием в них кислорода, углекислоты, различных органических и неорганических веществ. Суффозии - подземные воды подмывают горные породы у своего выхода и те осыпаются. Наблюдаются на Лагерном саду.
5. Геологическая деятельность ветра
Горные породы, обнажаясь на поверхности Земли, подвергаются постоянному воздействию атмосферы и других природных агентов и претерпевают выветривание, т.е. постепенно превращаются в обломочный или растворенный материал. Известны 2 типа выветривания - физическое и химическое. Оба типа обычно проявляются совместно, причем значимость каждого зависит от климатических условий.
Физическое выветривание.
В тех местах, где протекание природных химических реакций ограничено недостатком влаги или тепла характерно для пустынь и холодных областей, основную роль в процессе выветривания играют температурные колебания атмосферы (температурное выветривание). Так в пустынях с жарким климатом перепады между дневными и ночными температурами нередко достигают 40ЄС. В течение дня поверхностные слои пород разогреваются солнцем, при этом слагающие их минералы расширяются но в различной степени, в результате чего в породах создается внутреннее ослабляющее их напряжения. Ночью протекает обратный процесс - быстрое охлаждение пород и столь же неравномерное сжатие минералов. В горах и тундре, для которых характерны сильные колебания низких температур. Происходит постоянное чередование процессов замерзания поверхностных вод и последующего таяния льда. Вода, накопившаяся в порах, трещинах и расщелинах пород, ночью превращается в лед, объем которого на 9% превышает первоначальный объем воды. Физическому выветриванию нередко способствует разрушение их корнями растений (особенно деревьев), сверлящими животными и даже поражение вершин скал молниями.
Химическое выветривание.
Более интенсивное и глубокое разложение пород происходит в теплых и очень влажных областях (тропические), где активно идут химические и биохимические реакции. Природные химические реакции очень сложны и в общих чертах сводятся к следующему. Дождевые воды, выпадая на землю и проходя через атмосферу, поглощают из нее некоторые газы (О2, СО2) захватывают и растворяют мельчайшие рассеянные в атмосфере частички различных солей. Достигнув земной поверхности, эти воды растворяют некоторые находящиеся в почве органические кислоты и становятся, т.о., способными вступать в органические реакции с минералами горных пород. Под действием химически активных вод минералы постепенно разлагаются или просто растворяются, причем многие продукты разложения выносятся подземными водами, либо увеличиваются в объеме, тем самым, оказывая давление на окружающие более стойкие минералы.
К процессам химического выветривания относятся окисление, гидратация, растворение и гидролиз. Окисление особенно интенсивно происходит в минералах, содержащих Fe - окисление магнетита до устойчивой формы гематита.
Гидратация. В процессе гидратации происходит закрепление молекул воды на поверхности отдельных участков кристаллических структур минералов.
Растворение. Под действие стекающей по поверхности горных пород и проникающей через поры и трещины глубины воды происходит растворение некоторых минералов. Этот процесс ускоряется за счет высокой концентрации ионов Н2, а также содержания О2, СО2 и органических кислот.
Гидролиз - это процесс разрушения кристаллической структуры под действием воды и находящихся в ней ионов. В результате образуется новая структура, существенно отличающаяся от первоначальной. Характерен для силикатов алюмосиликатов. При этом каркасная структура ПШ превращается в слоистую, характерную для вторичных (гипергенных) глинистых минералов. Из кристаллической решетки ПШ выносятся растворимые соединения сильных оснований (К, Na, Cu) которые образуют с СО2 истинные растворы бикарбонатов и карбонатов (К2, СО3, Na2CO3, CACO3) они либо выносятся с места их образования, либо остаются на месте (в условиях сухого климата).
Происходит частичный вынос кремнезема и присоединение гидроксильньгх ионов.
Кора выветривания.
Корой выветривания называют комплекс остаточных или несмещенных продуктов выветривания, остающихся на месте разрушения коренных горных пород (элювий).
Процесс формирования кор выветривания включает: Разрушение и химическое разложение горных пород с образованием продуктов выветривания.
Частичный вынос и перераспределение продуктов выветривания.
Синтез новых минералов в результате взаимодействия продуктов выветривания в ходе их миграции.
Различают генетические типы коры выветривания. а) автоморфная - остаточные или несмещенные продукты выветривания, остающиеся на месте разрушения коренных пород (элювий). б) гидроморфная (вторичная) - образующаяся в результате выноса - почвенными и грунтовыми химических элементов в виде и коллоидных растворов при формировании автоморфной коры.
Полезные ископаемые: бокситы, железные и марганцевые руды образуют крупные скопления, кроме того, руды никеля, кобальта и др.
6. Геотектоника
Город Томск имеет очень сложную тектоническую структуру. Его район расположен на северно-западной окраине Саяно - Алтайской складчатой области. А как известно для этой области характерна герцинская складчатость. Поэтому нас не удивляет, что г. Томск и его окрестности находятся в области погружения герцинид Колывань - Томской складчатой зоны под мезозойско-кайнозойский чехол эпигерцинской Западано - Сибирской плиты.
В истории геологического развития района выделяют два основных геотектонических цикла и соответствующие им структурные этажи: герцинский и мезозойско-кайнозойский.
Нижний структурный этаж слагается герцинидами, которые представлены шельфовыми, преимущественно терригенными, прибрежно-морскими и лагунно-континентальными отложениям нижнего карбона, залегающими с несогласием на сложнодислоцированном салаирском основании. Отложения нижнего карбона подверглись интенсивной складчатости герцинского цикла тектогенеза, в результате чего были собраны в напряженные антиклинальные и синклинальные складки СВ простирания. Складки асимметричны, слегка опрокинуты на северо-запад. Юго-восточные крылья антиклиналей положе, чем северо-западные. Породы нижнего карбона выглядят так: они интенсивно рассланцованы, сильно раздроблены, имеются часть зоны дробления, перетирания, которые ориентированы параллельно складчатыми структурами. Стратифицированные отложения прорваны монцонит-долеритовым комплексом даек. Общая мощность отложений этого этажа составляет около 6 км.
Колывань - Томская складчатая зона является основной структурой томского района. На востоке и юго-востоке она ограничена Томским надвигом (шарьяжем), а с северной, западной и юго-западной сторон закрыта рыхлыми отложениями чехла. Ширина Колывань - Томской складчатой зоны составляет 80-140 км. Мощность коры складчатой зоны составляет 41-42 км.
Верхний структурный этаж слагается мезозойско-кайнозойскими платформенными отложениями чехла Западно-Сибирской плиты. Он представлен континентальными терригенными не дислоцированными рыхлыми породами. Мощность отложений верхнего структурного этажа в пределах района достигает первых сотен метров.
6. Полезные ископаемые Томской области
1. Рудные полезные ископаемые
Колпашевский железорудный бассейн с его уникальными запасами руды сформировался в морских условиях. Поступление железа в морской бассейн было тесно связанно с развитием мезозой-палеогеновой коры выветривания. На территории г. Томска и более южных районов Сибири происходило химическое выветривание горных пород. Железо, содержащееся в них, выщелачивалось. Об интенсивности выщелачивания железа при процессе выветривания свидетельствует белая окраска (отбеливание) коры выветривания: продукты выветривания лишены железа. Известно, что даже небольшие количества железа окрашивают минеральные образования в бурый, а примеси в зеленый.
Сидеритовые руды слагают сравнительно небольшие тела, встречающиеся во многих местах, где сохранились реликты мезозойской коры выветривания. При выщелачивании железа оно при благоприятных условиях оседало в виде сидерита. У нижней границы коры выветривания в ряде мест можно видеть заполнение сидеритом трещин в сланцах и «замещение» сланцев сидеритом. Сидеритовые руды легкоплавкие. Если сейчас изза малых размеров рудньх тел они не привлекают к себе внимания, то в прошлом из этих руд люди выплавляли кустарным способом железо.
Золото, сурьма, ртуть.
Кварцевые жилы в окрестностях г. Томска. В районе д. Семилужки был обнаружен антимонит. В Томском районе также обнаружена киноварь. Формирование кварцевых жил и содержащихся в них рудных минералов связанно с эндогенными гидротермальными процессами.
2. Строительные полезные ископаемые
Месторождения глин. В процессе формирования мезозой палеогеновой коры выветривания образовались большие массы преимущественно каолиновых глин. Глины используются Богашевской фабрикой художественных керамических изделий, для изготовления плиток и других изделий. Белые глины в Томске используются для побелки стен. Элювиальные месторождения глин весьма обильны: реликты мезозой-палеогеновой коры выветривания, как мы могли убедиться в маршрутах по окрестностям города, имеются и по р. Томи и по ее правым притокам.
Кварцевые пески. Формирование слоев почти чистых кварцевых песков происходило примерно так же, как у цирконовых россыпей. Только кварца в осадочных породах несравненно больше, поэтому накопления кварцевых песков весьма большие. Кварцевые пески используются для производства стекла, силикатного кирпича. Современные здания сложены или облицованы этим кирпичом. Кварцевые пески могут быть использованы в металлургической промышленности.
Русловой аллювий - галечники и гравий - представляет собой ценный строительный материал. Он используется для строительства дорог, бетонных конструкций. Благодаря быстрому смещению аллювия месторождения постоянно пополняются, особенно в половодье. При этом прирост запасов может превышать расход.
Дюны. Огромные массы дюнных песков (в основном в левобережье р. Томи) составляют крупные месторождения строительных материалов. Здесь организованна карьерная добыча песков. Лессовидные покровные суглинки в районе г. Томска используются в качестве сырья для производства кирпича.
3. Горючие полезные ископаемые.
Торф в томских болотах накапливается интенсивно. Он используется в качестве топлива, представляет собой сырье для - химической промышленности, а также для удобрений полей.
Каменные угли, пласты которых встречаются в каменноугольных сланцах, образовались за счет торфов, накопившихся в свое время в прибрежноморских бассейнах.
Нефть и газ. Известно, что недра Томской земли богаты нефтью и горючим газом. Формирование нефтегазпроизводящих и нефтегазвмещающих толщ имело место в морском бассейне. Наиболее благоприятные условия для накопления этих толщ в юрском и меловом периодах. Однако установлены залежи газа в палеозойских пластах. В связи с этим не исключается возможность обнаружения признаков, характерных для нефтепроизводящих и нефтевмещающих пластов, в слоях палеозойских сланцев в разрезах г. Томска. Нефть на территории Томской области была получена в 1953 г. из скважины у г. Колпашево с глубины 2860 м. З