Начало » Статьи » Научно-технический » Доклады

Особенности и специфика неогенового карста плато Устюрт
А.А.Шакалов
Центрально-Азиатская Карстолого-спелеологическая комиссия
г. Алматы, Казахстан
НОВЫЕ ДАННЫЕ О ГЕОЛОГИЧЕСКОМ ВОЗРАСТЕ КАРСТОВЫХ ПРОЦЕССОВ И ОСОБЕННОСТЯХ КАРСТУЮЩИХСЯ ПОРОД, ПОЛУЧЕННЫЕ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ПОИСКОВО-РАЗВЕДЫВАТЕЛЬНОЙ ЭКСПЕДИЦИИ НА ПЛАТО УСТЮРТ, ПРОВЕДЕННОЙ В АПРЕЛЕ 2012 ГОДА
*
NEW DATA ON GEOLOGICAL AGE OF KARSTIC PROCESSES AND FEATURES OF KARST BREEDS, OBTAINED BY RESULTS OF THE SEARCH-PROSPECTING EXPEDITION TO THE USTYURT PLATEAU, SPENT IN APRIL, 2012.

В данном докладе даны результаты экспедиции, значительно омолаживающие представления о возрасте карстующихся пород и выдвигается обоснование для введения понятия «хвалынский карст», примененное по результатам исследований карстовых процессов, развивающихся в неогеновых известняках на южной части плато Устюрт в ходе поисково-разведывательной экспедиции «Устюрт-2012».

*

This report presents the results of expedition, greatly rejuvenating ideas about age of karst breeds and extends the rationale for introducing the concept of "Khvalynian Karst", applied to the results of studies of karstic processes developing in the Paleogene limestone in the southern part of the Ustyurt plateau in search-prospecting expedition "Ustyurt-2012".

Общая вводная информация о рабочем районе

Возможность присутствия в массиве плато Устюрт карстующихся пород и наличия карстовых процессов в ходе нефтеразведочных экспедиций 40-50-x годов XX века предположили полевые геологи С.Е Петров, А.Н. Слюсарев, Гольц С.И, Кузнецов Ю.Я, Потапова Г.М. Результатами их изысканий обусловлена последовательность работы в районе, предопределены ее цели и задачи.

Экспедиция «Устюрт-2012» проводилась в период с 24 по 29 апреля 2012 года в южной части плато, в районе урочища Утебай.

Время проведения экспедиции было выбрано, исходя из принципа наиболее оптимальных климатических условий для работы, поскольку плато Устюрт в разгар зимнего, а также в разгар летнего сезона представляет собой климатический ад во всех смыслах этого слова. Оптимальное рабочее время на плато — середина апреля - середина мая и середина сентября - середина октября. Прочие климатические периоды связаны с работой в условиях предельно высоких температур летом и предельно низких температур зимой, а также сопутствующих им штормовых ветров во все времена года.

Плато ограничено полуостровом Мангышлак с северо-запада, заливом Кара-Богаз-Гол с юго-запада, озером Арал на северо-востоке, дельтой реки Амударья на юго-востоке.

Плато огромно. Площадь плато (приблизительно) — 200 000 км². Максимальная протяжённость плато с севера на юг 420 км, с запада на восток 400 км.

Вся площадь плато — пустыня, глинисто-полынная, полынно-солянковая, глинисто-щебневая. Рельеф местности плоский. Практически весь. Преобладают ветровые формы рельефа. За исключением краев плато, так называемых «чинков». В разных местах чинк может достигать высоты трехсот метров. Именно чинки четко ограничивают края плато Устюрт с востока и запада.

Поверхность плато полностью покрыта чехлом четвертичных отложений и отложений неогеновой системы, скрывающим коренные породы. Коренные породы хорошо отслеживаются по чинкам и в местах древних речных русел. Там четко видна горизонтальная структура согласованного и последовательного геологического наслоения осадочных известняковых пород, складывающих коренную структуру плато. Видимая часть коренной структуры состоит из пород периодов:

  1. Триасового
  2. Юрского
  3. Мелового
  4. Палеогенового.

Климат резко-континентальный, очень жесткий. Зимы почти без снега. Но морозы бывают до -40°C. Лето очень жаркое, продолжительное, сухое, с температурами до 40, в отдельных случаях — до 60°C. Для зимы характерны бураны, бури.

Не совсем верно утверждение, что на плато полностью отсутствует вода. Это не так. Мало того, есть места, где подпочвенные воды подступают к самой поверхности, образуя «соры». Однако подавляющее большинство открытых водных источников — соленые или горько-соленые. Незначительное количество естественных источников и колодцев, рассредоточенных по плато на расстоянии до ста километров друг от друга, дают пресную воду.

Урочище Утебай расположено в южно-устюртском географическом районе и представляет собой открытую горизонтальную равнину со слабо выраженными и мелкими руслами сезонных стоков, без каких-либо заметных природных ориентиров и видимых границ, отделяющих урочище от других участков поверхности плато Устюрт. К визуальным ориентирам участка можно отнести постоянные искусственные ориентиры, такие как кладбища Утебай и Балаюк, к которым можно и нужно привязаться для ориентирования на местности. Иных точек геодезической привязки в районе нет. От государственных границ участок отстоит на 40 км к югу от Туркмении и на 60 км к востоку от Узбекистана.

Признаков присутствия классического поверхностного карста не обнаруживалось в ходе экспедиции как на всех наблюдаемых участках плато в ходе подъезда к рабочему району, так и на подвергшемся поискоразведке урочище Утебай.

Растительность плато очень скудна и представлена отдельными кустами саксаула и прочими пустынными видами растений, редко рассеянными по поверхности суглинков.

Местоположение обнаруженных полостей
  1. Полость Балаюк расположена в карстовой воронке длиной 50 м, шириной 6-15 м, глубиной 7 м, в юго-восточном направлении от кладбища Балаюк, на расстоянии 2,5 км от кладбища. Вход в полость находится в северо-восточной крутой стенке среди обнаженных серых ракушечных и оолитовых известняков среднего сармата.

  2. Полость Утебай расположена в южном направлении от кладбища Утебай, на расстоянии 1,6 км от кладбища, в провальной карстовой воронке длиной 50 м, шириной 30 м и глубиной 20 м. Поверхность плато здесь сложена оолитовыми, раковинными и кавернозными известняками, переслаивающимися с мергелями и глинами нижнего сармата. Провал имеет две полости, диаметрально противоположно развивающиеся от его нижней части. Вход в первую полость («каблук») расположен в юго-западной стене, вход во вторую («носок») расположен в северо-восточной стене провала.

Техническое описание обнаруженных полостей
  1. Полость Балаюк представлена одним крутонаклонным галерейным ходом, весьма объемным и просторным. Ход состоит из чередующихся крутонаклонных участков, падающих под углом 40-70° с горизонтальными участками, обрывающимися уступами высотой 3-7 м. Уступы легко обходятся по стенкам хода, но по центру также легко могут проходиться с применением перильной веревки. Наклонные участки имеют длину 40-80 м, ширину 4–6 м, высоту 6–8 м. Горизонтальные участки расположены под залами, которых в полости три. Сразу за залами, соответственно, следуют уступы. Залы имеют куполовидные потолки, за исключением третьего, нижнего, самого большого зала, потолок которого плоский. Высота потолков залов колеблется от 15 до 30 м, ширина от 6 до 20 м, длина от 15 до 30 м. Потолки ходов везде ступенчатые, обвальные, пол неровный, обломочный, покрытый обломками и глыбами известняка, за исключением пола третьего зала, где в районе озера под обломками присутствует глинистая связка. Залы расположены на глубине 28, 75 и 120 м. Полость заканчивается весьма обширным озером, длиной 20 м, шириной 10 м и глубиной 4,5 м. Полость на всем протяжении до озера сухая. Вода озера прозрачная, слабосоленая с общим уровнем минерализации, равным 6 мг/л. Температура воздуха в полости 16°С, температура воды в озере 6°С. Инфильтрация воздушного потока в сторону входа в наблюдаемый период присутствует, но весьма незначительна.

  2. Полость Утебай представлена двумя диаметрально расположенными крутонаклонными галерейными ходами от дна провала, весьма объемными и просторными. Юго-западный ход представляет собой тоннель с размерами 3,5 х 14,6 м и заканчивается тупиком через 22,5 м. В правой стенке тупика есть щель 0,4 х 3 м, за которой просматривается продолжение хода. Северо-восточный ход представляет собой крутонаклонный тоннель с проложением в 45°, под которым он спускается до глубины 56 м, затем ход выполаживается и становится слабонаклонным с проложением в 6° и через 40 м заканчивается тупиком. В нижней части северо-восточной стены есть открытый щелевидный понор 1,3 м х 0,53 м. Потолок хода везде обвальный, ступенчатый, ход арочный, с высотой потолка от 3 до 12 м. Полость обвальная, пол полости везде навальный, выстелен глыбами и мелкими обломками известняка. В конце полости пол покрыт песком, суглинком и мелкими обломками известняка. Весь пол обильно покрыт слоем пухлой гипсовой пыли толщиной до 5 см, весьма затрудняющей работу в узких щелях и понорах, имеющихся в стенах и на дне полости. Следов на пыли не наблюдалось. Полость Утебай сухая, за исключением, вероятно, короткого зимнего периода, когда непродолжительные ливневые потоки заносят в нее рыхлый грунтовый материал, образующий дно временного озера. Временное озеро, вероятно, здесь появляется, но на очень краткий период, затем просачивается по трещинам вглубь. Это означает, что полость не достигла водоупорного слоя и возможно ее продолжение. Инфильтрация воздуха практически не наблюдалась, температура воздуха в полости в наблюдаемый период была равна 18°С.

Геология обнаруженных полостей

Полость Балаюк на глубину до ста метров развивается в карбонатных отложениях среднего и нижнего сармата, представленных в своей верхней части ракушечными, оолитовыми и микрозернистыми известняками, часто пористыми и кавернозными, с прослоями мергелей и глин, а в нижней части с переслаиванием известняков глинами и мергелями. Глубже ста метров полость прорезает толщу мелкопереслоеных торнтонских мергелей, глин, известняков и гипсов. Полость заканчивается в светло-серых глинах караганского горизонта. Все прорезаемые полостью слои породы лежат абсолютно согласованно и совершенно горизонтально. Все слагаемые слои пород весьма тонкие, с максимальной толщиной пласта до 20 см.

Полость Утебай на глубину до 60 м развивается в переслаивающихся оолитовых, раковинных и микрозернистых светло-розовых кавернозных известняках, переслаивающихся с мергелями и глинами нижнего сармата. Однако ниже залегают переслаивающиеся мергели, глины и светло-розовые известняки с крупными, до 1,5 м, прослойками мелкокристаллического гипса, песчаников и конгломератов. Так же, как и в полости Балаюк, слагающие пласты пород залегают абсолютно согласованно и горизонтально.

Нигде ни на поверхности, ни в полостях в процессе наблюдения не обнаружено тектонических нарушений.

Обе полости обвального типа, с полным отсутствием заметных натечных образований, за исключением входной части полости Балаюк, где в 50 м от входа прослеживаются микроскопические каролиты на стенах.

Возраст слагающих пород обеих полостей чрезвычайно мал, и ни при каких условиях не может быть старше нижнего сармата.

Краткая гипотетическая теория образования полостей Южного Устюрта

Уже сейчас понятно, что карст Устюрта по всем параметрам отличается как от классического, так и от любого другого карстообразующего процесса на планете. Мы имеем здесь пример нарушения всех без исключения условий, без соблюдения которых невозможен процесс карстообразования.
Для возникновения карстовых процессов необходимы:

  1. Абсолютные высоты, достаточные для возникновения интенсивного водонакопления и последующей водной разгрузки через толщу карстующихся пород.
  2. Климатические условия, обеспечивающие интенсивные осадки, хотя бы сезонные
  3. Карстующиеся породы, достаточно прочные, чтобы не быть смытыми и достаточно мягкие, чтобы быть промытыми накопленной водой.
  4. Наличие хотя бы следов активной тектоники.
  5. Наличие уклонов поверхности, достаточных для обеспечения первоначальной циркуляции водных потоков.
  6. Наличие достаточно мощного пласта карстующихся пород.

Ничего этого на Устюрте нет. А вместо этого мы имеем:

  1. Породы платформенного чехла образовались на плато в миоценовом отделе и не превышают возраста средне-миоценового яруса. Причем, породы среднего миоцена уже не карстуются, а служат водоупорно-водоносным горизонтом.
  2. Туранская эпигерцинская платформенная плита, на которой покоится Устюрт, в данном районе не имеет явных тектонических нарушений и несет на себе слои мощного второго стуктурного горизонта залегающих пород, которые, в свою очередь несут на себе породы платформенного чехла.
  3. Горизонтально расположенные, ненарушенные и согласованные слои платформенного чехла полностью состоят из мягких и молодых отложений причерноморско-каспийского изолированного бассейна.
  4. Устюрт испытал незначительное платформенное поднятие, однако оно никак не отразилось на структуре его платформенного чехла.
  5. Платформенный чехол Южного Устюрта начал подвергаться карстовым разрушениям только в период акчагыльской, апшеронской и многочисленных хвалынских трансгрессий. Причем, разрушения были весьма деликатны, поскольку инфильтрация и циркуляция воды под поверхностью пород отличались малой интенсивностью из-за их горизонтального заложения и относительно медленного процесса трансгрессии-регрессии моря. В любом другом случае неогеновый платформенный чехол был бы просто смыт в Каспий.
  6. Водоупорный слой, препятствующий дальнейшему развитию полости, прослеживается на уровне караганского горизонта, что отчётливо видно на примере полости Балаюк. Полость Утебай не достигла караганского водоносного горизонта и продолжает развиваться вниз.
  7. Суммарная мощность всех слоев карстующихся пород Устюрта едва равняется 120-150 м. Мощность отдельного взятого пласта редко бывает больше, чем 0,2 м.
  8. Абсолютная высота плато Устюрт в районе полостей Балаюк и Утебай равна 172 – 174 м.

В результате вырисовывается следующая картина природы образования полостей плато Устюрт:

  1. Полости образовались и продолжают развиваться в аридной зоне.
  2. Полости образовались в принципиально не карстующихся мягких известняковых породах не старше нижнего сармата и не подвергались разрушениям до периода активных трансгрессий Каспия.
  3. Начало процесса образования полостей следует отнести к периоду трансгрессий Каспия, не позже акчагыла и продолжение следует отнести к периоду последовательных хвалынских трансгрессий Каспийского моря.
  4. Полости продолжают развиваться даже в современных условиях острого дефицита воды.

Так не бывает. Это — невозможно, согласно классической теории карстовых процессов. Однако это есть, и не признать этого нельзя.

А потому полагаю, что следует признать существование особого вида карста, карста пустынных равнин, карста маломощных мягких известняков, карста сухих природных зон. Карста очень молодого, сформировавшегося буквально вчера, в период хвалынских затоплений. И назвать этот вид карста, по совокупности полученных данных, свидетельствующих о главном «виновнике» и инициаторе особого вида карстовых процессов, — хвалынским карстом.

Хвалынский карст стал возможен только на Устюрте, по совокупности многих описанных выше факторов. Полагаю, больше нигде на планете он присутствовать не может, это исключение из правил. Но исключения только подтверждают правила, а не опровергают их. Не следует искать хвалынский карст даже где-либо в иных районах причерноморско-каспийского региона, имеющих один возраст и природу неогеновых отложений. Ничего, кроме майкопских глин, найти там нельзя. Все давно смыто и «утоптано» в плотную глинистую массу. И лишь хвалынский карст Устюрта остался нетронутым и неизменным с момента воздействия на него трансгрессий Каспия.

Однако это не значит, что процесс развития хвалынского карста замер с момента окончания трансгрессий моря.

Объяснение процессу продолжения развития хвалынского карста было получено в ходе экспедиции.

Да, Устюрт на всей его площади — пустыня. И очень сухая пустыня. Но весной и осенью на плато есть несколько часов, когда выпадают обильные грозовые осадки. Да, эта вода практически мгновенно проходит сквозь рыхлые породы неогена, не задерживаясь на поверхности, но плотность ее потока такова, что этих часов хватает, чтобы смыть результаты годовой работы ветровой и химической эрозии в полостях. Подтверждение этой гипотезе было получено при наблюдении конгломератов поверхности в урочище Босжира, где наиболее ярко и наглядно проявились следы межсезонных водотоков, демонстрирующие плотность и мощность этих коротких водных потоков, два-три часа в год бушующих на плато Устюрт.

Результаты экспедиции

Поиск на Южном Устюрте дал следующие результаты:

  1. Можно считать доказаным, что плато Устюрт имеет обширные карстовые районы.
  2. Можно считать доказаным, что карст плато Устюрт весьма молод и целиком приурочен к известнякам неогенового периода.
  3. Можно считать доказанным, что карст плато Устюрт очень хорошо развит.
  4. Выдвинута и обоснована гипотеза, что карст Южного Устюрта, как, вероятно и весь карст Устюрта, относится к особому, хвалынскому типу карста, который не имеет выраженных карстовых форм поверхности и имеет особые, присущие только ему, формы развития карста полостей.
  5. Обнаружен и описан карстовый район с рабочим названием Утебай.
  6. В карстовом районе Утебай обнаружены, обработаны и описаны полости Балаюк и Утебай.

Определение перспектив

Поисково-разведывательная экспедиция «Устюрт 2012» показала, что:

  • Разведка карстовых полостей в районе южного Устюрта дала практические результаты и требует дальнейшего развития работ по изучению района.
  • Поискоразведке подлежат и прочие районы плато Устюрт, которые наверняка скрывают неизвестные до сих пор карстовые районы и полости.
  • За пределами плато Устюрт, за гранью чинков, поискоразведка карстовых полостей перспектив не имеет.
  • В пределах плато Устюрт речь может идти об обнаружении десятка карстовых районов и нескольких десятков полостей в них. Возможно, что речь идет о сотнях полостей.

Выводы

Поисково-разведывательная экспедиция Устюрт 2012 показала, что:

  1. Разведку южного Устюрта следует продолжить.
  2. Разведку центрального Устюрта следует начать после завершения основного объема поискоразведки южного Устюрта. К этому времени будет накоплена статистика поисков, на основании которой можно будет более целенаправленно и прагматично высаживать поисковые группы на необъятные просторы Устюрта.
  3. Изучение феномена хвалынского карста следует продолжить для накопления научного и статистического материала, с целью дальнейшего использования его в перспективах поискоразведок на плато Устюрт.

Необходимо приступить к организации планомерных поисково-разведочных экспедиций на плато Устюрт. Безусловно, это непросто сделать из-за чрезвычайной удаленности района поиска. Это непросто сделать и потому, что исследование Устюрта невозможно проводить посредством направления в район экспедиций-уколов. Нужны полноценные, серьезные, растянутые во времени и дорогие исследовательские экспедиции. Однако, процесс стоит того. Устюрт огромен и имеет большой объем скрытого пока от нас карста. Открыть его — задача на много лет вперед. Но не это главное. Важно исследовать и понять феномен района. Изучение феномена хвалынского карста, уникального по своей природе — это главная задача на ближайшие годы поиско-разведки полостей Устюрта.

Категория: Доклады | Добавил: Bepa (01 августа 2012) | Автор: А.Шакалов
Просмотров: 1159
«Каспеко» © 2007 - 2017