Морфолитогенетический анализ галечниковых отложений нижнего плато массива Чатырдаг

Среднее значение коэффициента окатанности

0

Угловатые

0-0,15

0,125

0,10

1

Полуугловатые

0,15-0,25

0,200

0,25

2

Полуокатанные

0,25-0,40

0,315

0,50

3

Окатанные

0,40-0,60

0,500

0,75

4

Хорошо окатанные

0,60-1,00

0,800

0,90

Применение этих коэффициентов требует серьезного научного обоснования, выбора оптимального математического закона, с помощью которого определяются границы класса окатанности и его среднее значение. В то же время, обладая необходимой простотой и доступностью шкала Хабакова и сейчас успешно используется для массовых определений окатанности галечникового материала в несколько модифицированном варианте:

, (3)

где а₁, а₂, …а_n - баллы окатанности (коэффициенты окатанности); х_1, х₂, …х_n - количество галек по каждому классу; - общее количество галек.

По исследованиям А.Б. Вистелиуса [4] в основе механизма окатывания частицы лежит два процесса: стачивание выступов на контуре зерна, которое идет довольно быстро, и стачивание уже сглаженного края, которое осуществляется очень медленно. Стачивание выступов способствует превращению гальки в фигуру, близкую к эллипсоиду, а эволюция сглаживания приводит к форме шара.

Несмотря на кажущуюся простоту процесс окатывания обломков является многофакторным. Ведущую роль в нем играют размер обломков, их исходная форма, расстояние и способ транспортировки, абразивная прочность и некоторые другие факторы. Их влияние будет рассмотрено на конкретных примерах ниже.

3.2.4 Результаты исследований окатанности обломков в галечниках Чатырдага

Исследование окатанности обломков галечниковых отложений Чатырдага проводилось по следующей методике. После выполнения гранулометрического анализ проб, в каждой из выделенных фракций бессистемно отбиралось от 21 до 60 галек. Такой объем выборки определен исследованиями Н.В. Розумихина [26] и позволяет значительно сократить трудоемкость камеральной обработки без снижения достоверности и репрезентативности получаемых результатов. Каждая из отобранных галек оценивалась по шкале Хабакова, а окатанность фракции - по формуле (3).оценка окатанности в т/н 23-30, характеризующихся слабой выраженностью обнажений, проводилась в целом для пробы без разделения по фракциям. Всего было выполнено около 4000 определений. Их результаты сведены в таблицу 9. Представление о территориальном распределении окатанности дает рисунок 11. Из него видно, что минимальные значения окатанности приурочены к западной и южной периферии района, где они фактически не превышают двух баллов. Эта закономерность нарушается лишь в т/н 9 (2,51 балла), в окрестностях которой древний водоток, очевидно, входил в пределы района.

Далее русло меняло направление к северу и наиболее вероятно проходило через т/н 30-19-20-15-22-28. В верховьях и центральной части субмеридионального отрезка русла (т/н 3-15) наблюдаются незначительные вариации окатанности гальки. Они могут быть связаны с локальным увеличением доли слабоокатанных мелко- и среднегравийниковых фракций в результате механического разрушения хорошо окатанных галечниковых классов размерности. Причиной активизации абразивной деятельности, очевидно, являлась работа вод, выявленных ранее двух правых притоков. Нижний отрезок древнего русла (т/н 15-28) скорее всего маркирует подземный и / или поверхностный перехват стока из ЦПД в сторону пещер Мраморная и Белоснежка. В районе т/н 19-18-16 по слабо вытянутой в северо-восточном направлении конфигурации изолиний со значениями 3,0 и 3,5 балла фиксируется продолжение выявленного ранее древнего русла ЦПД. В итоге, по данным территориального анализа окатанности русло прареки следует считать проходящим через т/н 9-23-3-30-19-13-16 с ответвлением у т/н 19 на т/н 20-15-22-28. Близость т/н 9 и 6, 23 и 8, 3 и 4, 30 и 1, 19 и 20 дает практически аналогичную предыдущим реконструкциям картину положения древнего русла, и направлений стока. Поэтому на основании гранулометрического и морфометрического анализов окончательное положение главной «оси тяжести» древней гидрографической сети участка будет соответствовать т/н 6-8-3-4-1-20-18-16.

Таблица 9. Распределение окатанности (баллы) в грубообломочных фракциях галечников Чатырдага

№ т/н	Фракции, мм	Среднее (Х)
	> 10	> 7	> 5	> 3	> 2	> 1
1	2,90	2,60	2,65	2,50	2,01	1,73	2,40
2	2,32	2,25	2,90	2,65	2,30	1,90	2,39
3	3,61	3,72	3,77	3,42	3,00	2,55	3,35
4	3,15	2,95	2,90	2,50	2,05	2,00	2,59
5	1,57	1,23	1,17	1,10	1,30	1,70	1,35
6	1,87	1,52	1,48	1,39	1,67	2,17	1,68
7	2,00	1,17	1,00	1,73	1,45	1,43	1,46
8	2,52	2,49	2,25	1,68	1,64	1,55	2,02
9	2,46	2,44	2,96	2,45	2,43	2,30	2,51
10	1,86	2,07	1,60	1,89	1,78	1,76	1,83
11	1,93	1,19	1,00	1,38	1,33	1,29	1,36
12	1,90	2,00	1,93	2,12	2,10	2,00	2,01
13	2,63	2,91	2,69	2,43	1,70	1,38	2,29
14	2,77	2,67	2,60	1,64	1,43	1,24	2,06
15	3,24	3,00	3,20	3,36	2,82	3,20	3,14
16	3,14	3,36	2,91	2,62	2,90	2,45	2,90
17	3,25	1,96	2,86	2,52	1,75	2,29	2,44
18	3,19	2,77	2,97	2,87	2,48	2,61	2,82
19	3,55	3,69	3,68	3,58	3,58	3,08	3,53
20	3,60	3,38	3,37	2,90	2,72	3,02	3,16
21	2,34	2,78	2,71	2,33	2,43	2,36	2,49
22	3,57	3,00	2,96	3,04	3,05	3,35	3,16
Х	2,70	2,51	2,53	2,37	2,18	2,15	2,41
С	0,24	0,30	0,32	0,28	0,29	0,29	0,63
23		3,16
24		1,20
25		1,90
26		2,20
27		2,44
28		3,67
29		2,50
30		3,09
Х		2,44
С		0,27

Из факторов, влияющих на окатанность галек Чатырдага, особую роль играет их размер. Анализ таблицы 9 показал, что для района характерно снижение окатанности от крупных обломков к мелким. Эта зависимость в целом для плато может быть описана уравнением линейной связи у = 0,02х + 2,23 с коэффициентом корреляции r r - коэффициент корреляции, указывающий на присутствие (r > ±0,51) или отсутствие (r < ±0,51) связи между двумя явлениями. Связь, где ±0,51 < r < ±0,61 считается слабой или неустойчивой, при ±0,61 < r < ±1,00 - связь тесная [3]=0,83 (у - окатанностъ, баллы; х - средний диаметр фракции, мм), для русла прареки - уравнением у=0,03х+2,39 (r=0,82).

На основании установленных зависимостей можно сделать два важных для понимания эволюции осадков вывода: во-первых, полностью подтверждается известная ранее [25] закономерность о преобладающем окатывании крупных фракций по сравнению с мелкими, характерная, для отложений, близко расположенных к областям сноса; во-вторых, происхождение слабоокатанных обломков мелкого и среднего гравия, а также неанализируемых песчаных фракций, связано с процессами разрушения частиц более крупных фракций. Наглядно этот процесс объясняет рисунок 8.

Другим важнейшим фактором, контролирующим окатанностъ является первичная форма обломков. Если не принимать во внимание гальки кварца и песчаника из оксфордских конгломератов, окаймляющих район с запада, то другим ближайшим источником их поступления могли быть склоны горы Черная (1200-1300 м.в.у.м.), сложенные теми же породами [15]. Поэтому гранулометрия, форма и окатанность обломочных частиц конгломератов в коренном залегании и в делювии изучались у т/н 6 и в ее окрестностях. В неяснослоистой толще конгломерата окатанность обломков составляет 2, С балла, а в делювии под выветрелыми скальными выходами - 1,68. Согласно таблице 7 кварцевые гальки здесь имеют форму характерную для фигуры, изображенной на рисунке 9г. Из зарубежного опыта [25] известно, что механический износ минералов по различным кристаллографическим осям идет неодинаково. Для кварца характерно образование шарообразных слегка удлиненных обломков. Если в целом по району влияние Формы обломков на окатанность не проявилось (см. табл. 11), то в русле древнего водотока были установлены слабые неустойчивые связи окатанности с коэффициентами удлиненности (r=0,53) и сферичности (r=0,52). Очевидно, на процесс окатывания, который протекал в водотоке наиболее активно, повлияло минералогическое строение обломков.

Таким образом, окатанность и устанавливаемые с её помощью связи с другими седиментологическими признаками являются важным звеном в решении вопросов, связанных с реконструкцией условий образования и развития рыхлых грубообломочных отложений Чатырдага. К сожалению, сильная нарушенность первичного залегания галечников процессами суффозии, плоскостного и линейного смыва, вымораживания и крипа не позволили изучить их текстурные особенности.

3.3 Минералого-петрографический состав обломков

Минералого-петрографический состав галечниковых отложений Чатырдага изучен достаточно слабо. В немногочисленных работах [7, 13, 15, 16, 17], где вскользь упоминаются эти осадки, наиболее подробно рассматривается лишь глинисто-песчаная часть отложений, а о грубообломочной части коротко говорится, что она представлена гальками кварца и известняка. Указывается, что в основании рыхлых континентальных отложений на днищах и склонах понижений карстового рельефа прослеживается слой красновато-коричневых, красно-бурых и желтых суглинков, представленных тонкодисперсными железистыми силикатами гидрослюдисто-монтморилонитовой группы с примесью минералов группы галлуазита. Они обеспечивают красный цвет осадочной породы. Сравнение минерального состава тяжелых фракций заполнителя карстовых полостей, проникшего с поверхности, и нерастворимого остатка вмещающих известняков показало, что первые отличаются большим разнообразием минералов в 3-4 раза, достигая в отдельных пробах 15-18-кратного преобладания [13]. Многие минералы заполнителя вообще не характерны для известняков и их нерастворимого остатка. Некоторые из них (галенит, сфалерит, касситерит) могут привноситься в заполнитель карстовых полостей при размыве метаморфизованных пород таврической серии [8]. Исследованиями В.В. Добровольского [7] установлено, что во многих пробах яйлинской терра-росса преобладают гипергенные железистые силикаты, являющиеся продуктами выветривания изверженных пород. Содержание подвижного железа в красноцветных аллювиально-пролювиальных отложениях таврской свиты (0,2%), глинистых отложениях Демерджинской и Чатырдагской яйл (0,8%) и коре выветривания порфиритов (0,6%) является косвенным указанием о направлении движения и источниках поступления минерального вещества. По-видимому, воды, несущие подвижное железо, мигрировали от некогда главенствовавших в рельефе областей внедрения изверженных пород (гг. Аюдаг, Кастель, Чамны-Бурун) к северу, северо-западу. При этом они пересекали территории, сложенные известняками. По мнению В.В. Добровольского эти карбонатные породы являются мощным геохимическим барьером, коагулирующим взвеси глинистых минералов из транзитных вод. Поэтому глинистая фракция чатырдагских галечников обогащена соединениями подвижного железа, а его содержание в таврских глинах имеет минимальное значение.

Изучением грубообломочной части галечников Чатырдага занимались Лысенко Н.И., Гришанков Г.Е. [23], Дублянский В.К., Шутов Ю.И. [11] и Дублянский В.И., Вахрушев Б.А. [10] Ими высказано предположение, что галечники, получившие распространение на нижнем плато, представляют собой остаточные фрагменты древних аллювиально-пролювиальных отложений подгорной субаэральной дельты, сформированной транзитными водотоками. Обломочный материал был принесен с возвышенностей, которые когда-то находились там, где сейчас располагается Центральная котловина Крымского государственного заповедно-охотничьего хозяйства [12]. Также указывается на генетическую связь галечников с таврскими и, возможно, массандровскими отложениями Горного и Предгорного Крыма. Быстрая деградация галечникового покрова связывается с его маломощностью и высокой интенсивностью денудационных процессов.

В ходе авторских исследований минералого-петрографический состав изучался с целью проверки и уточнения предположений, высказанных вышеуказанными исследователями, и закономерностей, установленных другими (гранулометрическим, морфометрическим) методами.

Методика изучения была обычной. Процентное содержание пород и минералов в пробе определялось путем подсчета количества галек разного состава в каждой фракции с последующим осреднением значений. По результатам опробования (см. табл. 10) установлено, что наиболее характерными породами и минералами, слагающими гальки и гравий, являются кварц и кварцит (65,5%), железосодержащие минералы (сидерит, лимонит, гётит; 15,4%), песчаник (10,8%)» известняк (5,5%), кремень (2,5%) и кальцит (0,3%). Таким образом, относительная ограниченность состава и преобладание устойчивых к износу пород позволяет трактовать галечники Чатырдага как олигомиктовые. Примерно такой же состав, но с.другим соотношением кварца и песчаника, имеют оксфордские конгломераты в окрестностях т/н 6. Поэтому естественно предполагать, что они являлись поставщиками каменного материала галечников. Однако отдельные факты (единичные обломки гранита, диорита; наличие кремня из желваков растворившегося известняка; характер распределения, подвижного железа; набор тяжелых минералов, характерных для областей развития флиша и др.) косвенно указывают на существование более обширной и удаленной области сноса. Более того, в ходе исследования пещерных водно-механических отложений [8, 10, 11] обнаружены прямые доказательства поступления обломочного материала с территории, расположенной к западу, юго-западу. Так в пещерном аллювии найдены обломки хорошо сохранившегося мелкослоистого кварцевого песчаника, алевролита и даже наиболее податливого аргиллита, идентичные флишевым породам таврической серии. Аналогичные находки были сделаны автором в пробах, любезно предоставленных сотрудником пещерного комплекса «Мраморная» В. Матвиенко. В сифонных отложениях Балконного зала содержание обломков мелкослоистого песчаника достигает 18, а аргиллита-2%, Средний минералого-петрографический состав грубообломочной фракции пещерных отложений (с учетом данных предыдущих исследователей) имеет следующий вид: кварц - 74%, песчаник - 23%, известняк - 2%, кремень, минералы железа и аргиллит - 1%. По сравнению со средним составом отложений с поверхности наблюдается повышенное содержание кварца и уменьшение известняка и железосодержащих минералов, это говорит о зрелости отложении и связано, во-первых с высокой устойчивостью кварца к разрушающим внешним факторам действующим в активных карстовых полостях; во-вторых, с длительным временем такой переработки в условиях подземного заточения. В то же время, в полостях имеются своеобразные рефугиумы, в которых могут сохраняться и накапливаться обломки податливых пород, например, песчаников, алевролитов и аргиллитов. Они несут ценную информацию об источниках и путях поступления каменисто материала в полость. Так ближайший коренной выход (тектонический клин) пород таврической серии, обломки которых найдены в отложениях пещеры Мраморной, находится в 2 км к юго-западу от неё, у т/н 6. В целях проверки возникшего предположения об источнике сноса и для подтверждения положения русла транзитного палеоводотока, по которому осуществлялось перемещение обломочного материала, были составлены схемы территориального распределения содержания зерен кварца и песчаника.

Таблица 10. Минералого-петрографический состав (%) грубообломочной фракции галечников Чатырдага

Анализ картографического материала показал наличие у южной периферии района широтной зоны повышенной концентрации частиц, которая пространственно совпадает с маркирующей русло прареки аномальной зоной, выявленной в ходе грануло- и морфометрического анализов. Две субмеридиональных зоны (т/н 6-10-11-12; т/н 3-4-1-20-18-16), также выявленные ранее, полностью подтверждаются на схеме распределения содержания галек песчаника. Для зерен кварца субмеридиональная зона наиболее зрелого осадка расположена как бы в междуречном пространстве. Пониженное содержание кварца по обе стороны от неё объясняется привнесением обломков известняка, железосодержащих минералов и, в некоторой степени, кремня и песчаника по двум реконструированным палеоруслам и их притокам, то есть проявился эффект разубоживания, В итоге, получено еще одно доказательство существования древнего водотока в пределах нижнего плато, основывающееся на данных минералого-петрографического состава галечников Чатырдага.

Минералогический и петрографический состав является важным фактором, контролирующим морфологический облик обломков - размер, форму, окатанностъ и др.

В ходе выявления зависимостей между содержанием разных по составу галек и их размером (см. рис. 13) установлены: тесная прямая билогарифмическая. связь для кварца (r=0,88), известняка (r=0,81); тесная обратная линейная связь (r = -0,94) для минералов железа; отсутствие связи (r=0,32) для песчаника. Визуально установленные закономерности хорошо прослеживаются по потемнению цвета осадка от галечниковых (преобладание светлых пород - кварца, известняка) к песчано-глинистым (преобладание темноцветных минералов железа) фракциям.

Для определения влияния минералого-петрографического состава на форму и окатанность обломков был проведен сравнительный корреляционный анализ их показателем в целом по району.

Выявленный комплекс зависимостей свидетельствует о том, что в наиболее удаленных от русла обнажениях древнеаллювиального шлейфа нижнего плато, произошло существенное нарушение закономерностей, характерных для флювиальных отложений. Решающую роль в этом сыграли такие денудационные процессы как карст, суффозия, плоскостной смыв и линейная, эрозия. Там же, где эти закономерности изначально носили наиболее ярко выраженный характер (палеорусло), они лучше сохранили свои типичные свойства. Так, например, между содержаниями кварца, песчаника и известняка по продольному профилю прареки сохранились тесные корреляционные зависимости, позволяющие с помощью уравнений регрессии (см. рис. 14Б) определять содержание в пробе одного компонента по другому. Приведенные уравнения работают при независимых переменных, значения которых равны или меньше фактических максимальных величин, зафиксированных в анализируемых пробах (см. табл. 10).

Таблица 11. Совмещенная сравнительная матрица коэффициентов корреляции минералого-петрографического состава с показателями формы и окатанности

Показатели по району Показатели по профилю прареки	1	2	3	4	5	6	7	8
1		-0,35	-0,50	-0,54	0,49	-0,07	0,49	0,48
2	-0,95		-0,04	-0,37	-0,20	0,02	-0,23	-0,22
3	-0,94	0,85		0,11	-0,27	0,56	-0,42	-0,56
4	0,21	-0,44	-0,22		-0,12	-0,09	-0,08	0,01
5	0,53	-0,70	-0,41	0,65		-0,01	0,94	0,05
6	-0,60	0,42	0,65	0,34	0,22		0,32	-0,05
7	0,51	-0,70	-0,39	0,77	0,99	0,36		0,44
8	0,53	-0,53	-0,70	0,54	0,53	-0,22	0,52

Таким образом, минералого-петрографический состав сыграл значительную роль в формировании и развитии галечников Чатырдага, явился хорошим индикационным и прогнозным признаком, позволившим определить области сноса и пути перемещения каменного материала при палеогеографических реконструкциях района.

4. История развития массива Чатырдаг и его галечникового покрова

Проведенный морфолитогенетический анализ галечников массива Чатырдаг позволяет восстановить геолого-геоморфологическую историю территории, а также палеогидрологические условия формирования и деградации этих обломочных отложений на отдельных исторических этапах.

Нижнее плато Чатырдага относится к одной из древнейших поверхностей выравнивания Крыма. М.Б. Муратов [24] рассматривал её как сарматскую абразионную поверхность. Но отсутствие в пределах Горного Крыма сарматских отложений и отсутствие в сарматских отложениях Внешней гряды продуктов разрушения Главной гряды заставило пересмотреть возраст плато. Более поздними исследованиями [6, 21, 22] этот уровень выравнивания датирован раннемеловым временем. Его формирование начинается с момента, когда после незначительных тектонических и эвстатических колебаний в поздней юре, поверхность нижнего плато была выведена из-под уровня, моря и стала ареной интенсивной денудации. Поднятия массива по ограничивающим разломам носили блоковый характер и превышали скорости вздымания территорий, расположенных с севера, что определило в последующем тенденцию к унаследованности развития гидросети района. Судя по слабой выраженности эрозионных врезов, заложенных в титонских известняках частично заполненных нижнемеловыми глинами, абсолютные отметки нижнего плато составляли 200-300 м.в.у.м. Этих высот было достаточно для формирования относительно мощной зоны вертикальной циркуляции. Значительная продолжительность предмелового этапа континентальной денудации (5-6 млн. лет) и теплый гумидный климат способствовали развитию поверхностных карстовых форм и формированию первых элементов карстовой фреатической сети. Вертикальные поднятия блока Чатырдага сопровождались горизонтальными движениями в северном направлении с образованием серии субширотных (90-270) разломов-барражей.

В позднем берриасе, а затем и в валанжине созданный карстово-эрозионный рельеф был перекрыт осадками трансгрессирующих морей. Они почти полностью перекрывали нижнее плато Чатырдага. К середине готерива в связи с продолжающимися поднятиями Главной гряды происходит разделение зон размыва (горное сооружение) и аккумуляции (Предгорный и Равнинный Крым), которое позднее существенно не менялось. К востоку от Чатырдага закладывается: относительно глубокая эрозионная сеть, контролируемая серией нарушений Октябрьско-Салгирского глубинного разлома, Мелководные маломощные валанжинские осадки быстро смываются с поверхности нижнего плато, но наступающая новая готерив-барремская трансгрессия опять перекрывает его. Фрагменты этого покрова ныне фиксируются лишь к северу от нижнего плато, в низовьях балки Чумнох и на г. Тас-Тау. В середине-конце баррема значительные поднятия центральной части Горного Крыма положили начало размыву глинистых неокомских осадков не только на Чатырдаге, но и в Салгирской депрессии. К началу очередного наступления апт-альбского моря их остатки с поверхности нижнего плато еще не были уничтожены, что свидетельствует о их значительной мощности.

Трансгрессии позднемелового и палеогенового возрастов также должны были оставить свои осадки на плато и его склонах, которые частично или полностью уничтожались при последующих регрессиях. Окончательная препарировка известняковой поверхности была осуществлена на неотектоническом этапе развития территории.

В неогене большая часть меловых и, возможно, палеогеновых осадков плато смывается в связи с усилившимися вздыманием Главной гряды и влажным климатом, активизировавшими эрозию. В это же время интенсивно шло образование красноцветов на поверхности и в недрах обнажающихся известняков. Эти карбонатные породы по данным Б.Б. Добровольского [7] являются мощным геохимическим барьером осаждения, гипергенных железистых силикатов из тоанзитных вод. Вместе с красноцветными глинами, которые являются конечным продуктом растворения известняка [8], они формировали ферралитную часть древней миоценовой коры выветривания Чатырдага.

В конце миоцена - начале плиоцена резко усиливаются сводовые поднятия Горного Крыма, интенсивность которых достигает максимума к концу плиоцена - началу плейстоцена. В этот период на фоне обострившегося грабенообразования в Салгирской депрессии и активизации поднятий к западу от Чатырдага массив приобретает небольшой перекос к востоку и несколько отстает в общем вздымании. Опережающие поднятия в районе Качинского антиклинория определили главенствующее положение этого блока земной коры в рельефе и интенсивную нивелировку его осадочного чехла. В сармате - раннем плиоцене начинается образование галечникового покрова на нижнем плато. Он формировался при размыве и переотложений Оксфорд-кимериджских конгломератов, слагающих северный и восточный края Качинского антиклинория. Благодаря влажному климату и обилию вод, развитой вследствие поднятий и тектонического перекоса эрозионной сети, галечники распространились по всей западной и северной части плато и имели пролювиально-аллювиалъный генезис. Остатки древнеэрозионных висячих ложбин до сих пор просматриваются на западной бровке плато и левом борту балки Чумнох. Приносимый обломочный материал располагался в виде подгорного шлейфа, мощность которого уменьшалась с запада на восток. Результаты проведенных исследований показывают, что территорию плато с юго-запада на северо-восток пересекала транзитная река, перегруженная обломками. Поскольку поверхность плато была уже выражена в рельефе и имела меньший по сравнению со склоном качинского блока уклон, поток терял транспортирующую силу и большая часть влекомых наносов откладывалась у западного края плато. Древни! водоток, входил в пределы массива у г. Дамчи-Кая и используя разломную зону «моисеевского» разлома двигался в восточном (до т/н 4), а затем в северо-северо-восточном направлении, пересекая все плато. Не исключено, что в наиболее водообильные периоды он проносил свои воды мимо урочища Гурлюк и Орлиного ущелья к руслу Пра-Салгира.

Средний-поздний плиоцен характеризуется усиливающимися, процессами деградации галечникового покрова за счет активизации карстовых процессов, образования и развития основных пещерных систем района, которые первоначально закладывались как каналы подруслового стока. Этому способствовала хорошая водопроницаемость маломощных рыхлых галечников. Особую роль в развитии крупных пещер массива (Мраморной, Эмине-Баир-Хосар, Змине-Баир-Коба и др.) сыграли неокомские глинистые осадки, размытые к этому времени до уровня современной бровки нижнего плато. Карстовые воды, питаемые древним водотоком, двигаясь на север встречали водоупорный экран из меловых глин. Создаваемый подпор способствовал проработке новых галерей пещер, развитию в них потолочных меандров, Формированию временных пещер-источников. В последнем случае, выходы карстовых вод являлись причиной образования склоновых оврагов. По мере развития долины древнего водотока, «снятия» галечникового покрова площадной и линейной эрозией и синхронного роста пещерных систем, всё большая часть поверхностного стока переходила в подземную. В результате этого нижние участки меридионального отрезка прареки начинают обезвоживаться,

К началу плейстоцена в ходе попятной эрозии многие балки северного склона нижнего плато вышли к бровке, вскрыв своими склонами входы в карстовые полости Мраморная, Эмине-Баир-Хосар и Эмине-Баир-Коба. Наиболее продвинулась вверх балка Чумнох заложенная по крупному тектоническому нарушению, которое пересекало древний водоток вкрест (т/н 5, б, 9) и частично дренировало его. В результате этого продвижения произошел поверхностный перехват прареки и её воды стали двигаться по тальвегу балки в сторону источника Аян. В это время здесь начинают проявляться закономерности распределения обломочного материала, характерные для осадков аллювиального генезиса. Перехват обусловил осушение широтного (т/н 8-3-4) и меридионального (т/н 4-30-1-20-19-16) участков прареки и распад долины на ряд изолированных карстовых депрессий.

В раннем антропогене, когда поднятия в Горном Крыму достигли апогея поступление вод и обломочного материала с запада прекращается. Это связано либо с нивелировкой области сноса до уровня плато, либо с перехватом древнего водотока рекой Альмой. Чатырдаг достигает высот близких современным, обособляется и начинает получать сток только с местных водосборов.

В среднем плейстоцене прохладный и влажный климат, обусловленной оледенением на Русской равнине и активным фронтогенезом над Крымом, приводит к интенсивному развитию нивально-коррозионных процессов, накоплению снежных масс в южной части нижнего плато и формированию малых каровых ледников на верхнем плато. В гумидные эпохи межледниковье и послеледниковье эти районы Чатырдага являются основными областями питания поверхностных и подземных вод. Обильные талые воды продолжают эрозионно-коррозионную работу как на поверхности так и под землей. Забитые снегом, льдом и остатками покровных отложений предыдущих эпох, карстовые полости (Партизанская, Вялова, Азимутная, Армейская, Юбилейная и др.) не всегда могли осуществить подземный дренаж территории и первоначально большая часть вод двигалась к северу по поверхности. Топографические условия местности предопределили направление этого стока в сторону субмеридионального участка древней долины. Произошло его омоложение. Эрозионно-коррозионная деятельность талых вод привела к углублению долины, в результате чего древний субширотный участок оказался подвешенным. Карстовые полости ЦПД вновь активизировались. В пределах главной магистрали стока и её боковых притоков осуществлялся интенсивный размыв и переотложений гравийно-галечникового материала. Основная его касса была вмыта в карстовые полости, трещины, осела или провалилась в образовавшиеся воронки. Одновременно шло разубоживание древнего аллохтонного материала молодым автохтонным (обломки известняка). Возобновляются подземные и поверхностные перехваты стока из ЦПД в районе пещер Эмине-Баир-Хосар и Охотничьей. В последнем случае подземный перехват в сторону пещеры Мраморной уверенно Фиксируется по обнаруженным в полости отложениям гальки и её высыпкам у пещеры-источника Белоснежка (т/н 22), Уменьшившийся после подземных перехватов поверхностный сток попадал в отвертки балок северного склона нижнего плато. Этими и другими склоновыми водами были почти полностью уничтожены следы нижнемеловых глин.

К началу голоцена нижнее плато в значительной степени освобождается от галечникового покрова. Пещеры подруслового стока настолько промываются от выполняющих их отложений, что весь поверхностный сток переходит в подземный. Унаследовано развиваются эпикарстовая и нижележащие гидродинамические зоны. Пещеры-источники северного склона нижнего плато осушаются за счет ухода карстовых вод в более глубокие горизонты и оттока вдоль экрана Чумнохского сброса к новому очагу разгрузки - источнику Аян.

В голоцене относительная сухость климата приводит к снижению величины объёма стока за счет уменьшения осадков и увеличения испаряемости. Инфлюационный тип питания сменяется: инфильтрационным.

Древняя долина окончательно осушается, и распадается на ряд обособленных воронок и котловин. Локальные следы галечникового покрова остаются лишь в отдельных воронках, на седловинах, в карстовых полостях.

Проведенные морфолитогенетические исследования галечников Чатырдага позволяют установить некоторые палеогидрологические особенности древнего водотока, относящиеся в значительной степени к его регрессивной фазе развития. К таким особенностям относятся: определение его средней скорости, расхода и морфометрических характеристик русла.

Согласно исследованиям Разумихина В.Н. [26] между средней скоростью потока (V, м/с), средним диаметром переносимых частиц (d, м) и глубиной русла (Н, м) существует установленная эмпирическим путем зависимость, которая выражается следующей формулой:

V = ad^1/3 H^1/6,

где а - коэффициент для наиболее распространенного в пробах кварца, равный 3,55. Поскольку при известном среднем диаметре галек (10,3 мм) глубина потока неизвестна, зададим её сами. При глубине 0,25 м средняя скорость воды срывающей свободно лежащие обломки, составляет 0,61 м/с, при 0,50 м - 0,69 м/с, при 0,75 м - 0,74 м/с, при 1,00 м - 0,77 м/с.

Используя формулу Чеботарева А.И. [26], применившего иную методику, можно установить среднюю скорость (W, м/с), при которой происходит осаждение частиц из потока. Зависимость имеет следующий вид:

,

где d - средний диаметр частиц, см; p - удельный вес (для кварца 2,65 т/м³). Подставив соответствующие значения, получим величину, равную 0,52 м/с. Таким образом, полученные параметры скорости свидетельствуют, что даже при глубине древней реки 0,25 м поток сохранял транспортирующую способность, активно осуществлял размыв и переотложение обломочного материала.

Палеорасход (Q, м3/с) прареки можно рассчитать с помощью формулы Чистякова И.Г. [29]:

Q = 0,29d ^2,5 I ^{- 2,5},

где d - диаметр частиц, м; I - уклон водотока. Уклон был вычислен как отношение разности отметок самой высокой (т/н 5) и самой низкой (т/н 16) точек палеоводотока на плато к величине заложения между ними, проведенному вдоль русла. Он равен 0,0052. Исходя из этого, средний расход прареки составлял 1,6 м³/с. При формировании наиболее крупного инстративного аллювия расход при скорости 1,2 м/с достигал 3,6 м³/с, Значение палеорасхода, очевидно, было еще большим, если учесть множество подземных перехватов.

Используя зависимость, существующую между расходом (Q, м³/с), скоростью (V, м/с) и площадью живого сечения потока (F, м²) определим величину последней. Для этого воспользуемся средним значением скорости палеопотока при глубине 0,25 м.

F = Q/V = 1,60 м³/с: 0,61 м/с = 2,62 м²

При этом ширина реки должна была составлять около 10,5 м. При глубине потока 0,5 м ширина уменьшается до 4,5-5,0 м.

Эти и другие характеристики свидетельствуют, что на завершающем этапе существования гидрографической сети нижнего плато (плейстоцен) активно формировался эрозионно-карстовый рельеф, обводненность массива была выше современной. Полученные данные значительно уточняют геолого-геоморфологическую историю массива Чатырдаг, условия развития его карста. Их следует учитывать при решении вопроса о комплексном использовании территории при организации Национального карстово-спелеологического парка «Чатырдаг».

Заключение

Морфолитогенетические исследования галечниковых отложений нижнего плато массива Чатырдаг позволили выявить ряд интересных геологических, геоморфологических и палеогеографических особенностей этой территории и сделать соответствующие выводы. Основные из них сводятся к следующему:

1. В пределах северного склона массива, в его северо-западной части, на абсолютных отметках 700-1100 м расположена группа локальных обнажений, представленных аллохтонными рыхлыми хорошо окатанными обломочными отложениями, которые в основном выполняют понижения карстового рельефа.

2. По данным сравнительного анализа высотных распределений обнажений и пещер района выявлен общий формирующий фактор - движущаяся вода. Это послужило предпосылкой к выявлению аллювиального генезиса обломочных отложений.

3. Установлено, что современные физико-географические условия не могли обеспечить формирование этих накоплений. Они образовались в иной природной обстановке и, таким образом, представляют собой остатки реликтовых осадков.

4. Проведенный гранулометрический анализ позволил количественно определить размерный состав отложений. Он на 28,5% представлен глиной, алевритом и песком, на 44% - гравием и на 27,5% - гальками. Терминологически такая смесь обломков именуется галечником.

5. Исследования планового распределения размерных характеристик грубообломочных фракций галечников Чатырдага позволили восстановить положение древнего русла, по которому перемещался каменный материал, и направления переноса обломков. При этом установлена область денудации, располагавшаяся к западу от г. Дамчи-Кая до г. Черная.

6. Морфометрическое изучение галек Чатырдага полностью подтвердило палеогеографические выводы, сделанные на основе гранулометрического анализа, выявило закономерности развития, характерные для аллювиальных отложений.

7. По результатам минералого-петрографического анализа установлено, что в среднем 65,5% обломков галечников представлены кварцем и кварцитом, 15,4% - железосодержащими минералами, 10,8% - песчаником, 5,5% - известняком, 2,5% - кремнем. Территориальные распределения кварца и песчаника, явно аллохтонных компонентов осадка, еще раз подтвердили правильность осуществленных палеореконструкций и достоверность сделанных заключений.

8. В ходе палеогеографических реконструкций выделено 2 крупных исторических этапа: позднеорогенный (I₃-N_i) и неотектонический (N₂-Q₄). Основными результатами первого являются: поднятия и превращение Горного Крыма в низкую островную сушу, на которой развиваются первичные карстовые формы; формирование ограничивающих блок Чатырдага разрывных нарушений; образование поверхности нижнего плато и перекрытие её нижнемеловыми осадками, частично смытыми к плиоцену. Неотектонический этап характеризуется активным вздыманием Горного Крыма, возникновением в районе массива Чатырдаг местного палеоуклона с юго-запада на северо-восток, интенсификацией эрозионных процессов и формированием аллювиального галечникового покрова на нижнем плато. В эволюции галечников выявлено 3 периода. Первый - соответствует плиоценчетвертичному времени (заложение транзитной гидросети, образование инстративного аллювия), второй - плейстоцену (перестройка гидросети, изменение области питания водотока, образование констративного аллювия, прекращение поступления аллохтонного обломочного материала и его частичный размыв), третий - голоцену (активизация карста, обезвоживание реки, распад долины на отдельные карстовые формы).

9. Комплекс проведенных корфолитогенетических исследований значительно расширил сведения о древней обстановке осадконакопления в районе, существенно уточнил геологическую историю развития массива. Полученные материалы позволят по новому взглянуть на происхождение и развитие карстовых полостей нижнего плато, помогут грамотно эксплуатировать посещаемые пещерные комплексы Чатырдага.

Список литературы

1. Артющенко А.Т. История растительности Крымских яйл и прияйлинских склонов в голоцене / А.Т. Артющенко, В.Г. Мишнев. - Киев: Наукова думка, 1978. - 140 с.

2. Беленький А.В. Сопротивляемость пород удару и процессы избирательного выветривания // Геоморфология / А.В. Беленький, 1985, №1, - С. 53-57.

3. Бочаров М.К. Методы математической статистики в географии / М.К. Бочаров. - М.: Мысль, 1971. - 375 с.

4. Вистелиус А.Б. Морфометрия обломочных частиц // Тр. Лаборатории агрометодов АН СССР / А.Б. Вистелиус, 1960, т. 9. - С. 7-71.

5. Головкинский Н.А. Источники Чатырдага и Бабугана // Отчет гидрогеолога Таврич. губерн. земск. упр. / Н.А. Головкинский. - Симферополь, 1893.

6. Горные страны Европейской части СССР и Кавказ. - М.: Наука, 1974. - 360 с.

7. Добровольский В.Б. Красноцветные образования Крыма и их палеогеографическое значение // Вестник МГУ, география / В.Б. Добровольский, 1968, №1, С. 45-50.

8. Дублянский В.Н. Карстовые пещеры и шахты Горного Крыма / В.Н. Дублянский. - Л.: Наука, 1977. - 182 с.

9. Дублянский В.Н. Обоснование границ карстовых районов // Картографирование и районирование карста в связи с освоением территорий / В.Н. Дублянский. - Владивосток, 1966. - С. 35.

10. Дублянский В.Н. Мраморная пещера (опыт комплексного геолого-карстологического изучения) // Фонды ЖС С ГУ / В.Н. Дублянский, Б.А. Вахрушев. - Симферополь, 1991. - 52 с.

11. Дублянский В.Н. Карстовая водоносная система Вялова и некоторые вопросы гидрогеологии Чатырдага // Геол. журн. / В.Н. Дублянский, Ю.И. Шутов, 1978, ШЧ. - С. 128-133.

12. Душевский В.П. Чатырдаг / В.П. Душевский, Ю.И. Шутов. - Симферополь; Таврия, 1987. - 90 с.

13. Задорожная Л.П. Петрографо-минералогический характер карстующихся карбонатных пород верхней юры юго-западной части Горного Крыма // Вопросы гидрогеологии и инженерной геологии Украины. Вып. 3 / Л.П. Задорожная - К., 1971. - C. 109-115.

14. Зенгина С.М. О характере закарстования и связанных с ним типах рельефа плато Горного Крыма // Изв. ЗГО, т. 99 / С.М. Беигина, В.П. Мелешин 1967, №2.

15. Иванов Б.Н. Гидрогеологическое значение глубинного закарстования и характер водного стока б зонах новейших поднятий Карпат и Горного Крыма // Фонды ИМР, т. 11 / Дублянский В.И., Васильев H.Н. - Симферополь, 1968. - 320 с.

16. Морфогенетические условия формирования карста крымских яйл / [Иванов Б.Н., Ильина С.М., Куришко В.Н. и др.] // Фонды ИМР, I960. - 371 с.

17. Ковалевский С.А. О покровном оледенении Горного Крыма, его времени, условиях и важнейших последствиях // ДАН СССР / С.А. Ковалевский, 1966, т. 171, №2.

18. Кухаренко А.А. Количественный анализ галек из аллювия р. Койвы // Новости геологии. Сб.18 / А.А. Кухаренко - М., 19 47.

19. Лапинская Т.А., Прошляков Б.К. Основы петрографии / Т.А. Лапинская, Б.К. Прошляков. - М.: Недра, 1974. - 240 с.

20. Логвиненко Н.В. Петрография осадочных пород о основами методики исследования / Н.В. Логвиненко. - М.: Высшая школа, 1984. - 416 с.

21. Лысенко Н.И. К вопросу о происхождении поверхностей выравнивания на Крымской яйле // Геоморфология / Н.И. Лысенко, 1972, К. - С 81-85.

22. Лысенко Н.И. Об условиях залегания нижнемеловых отложений на северном склоне Чатырдага // Изв. АН СССР / Н.И. Лысенко, Б.А. Вахрушев, 1974, №4. - С143-150.

23. Лысенко Н.И. Об одной загадке Чатырдага /Бюлл. Комис. по изуч. четв. Периода / Н.И. Лысенко, Г.Е. Гришанков, 1972, №38. - С. 134-137.

24. Муратов М.В. Краткий очерк геологического строения Крымского полуострова / М.В. Муратов. - М., I960» - 2С7с,

25. Петтиджон Ф.Дж. Осадочные породы / Ф.Дж. Петтиджон. - М.: Недра, 1981. - 751 с.

26. Разумихин Н.Б, Палеогеографические и гидрологические основы формирования аллювиальных россыпей / Н.Б. Разумихин. - Л.: Изд-во ЛГУ, 1982. - 256 с.

27. Словарь по геологии россыпей /Под ред. Н.А. Шило и др. - М.: Недра, 19-5. - 197 с.

28. Хабаков А.В. Краткая инструкция для полевого исследования конгломератов / А.В. Хабаков. - Л., 1933. - 20 с.

Размещено на Allbest.ru