Гидрология

ИССЛЕДОВАНИЯ ВОКРУГ БАЙКАЛА

Уникальный объект природы - озеро Байкал - постоянно привлекает внимание ученых. В последние годы исследования на нем приобрели международный характер - достаточно сказать о проекте "Байкал- бурение", реализуемом специалистами нескольких стран. Сегодня изучают буквально каждый миллиметр поднятого из скважин керна рыхлых отложений.

Результаты работ широко освещают научная литература и средства массовой информации (наш журнал сообщал о данном проекте еще в 1995 г.).

Есть изыскания и другого характера - это кропотливый труд ученых-одиночек.

Именно они заложили фундаментальные основы современных знаний о жемчужине Сибири.

Среди них такие выдающиеся деятели, как И. Д. Черский (1845-1892), академик В. Л. Обручев (1863-1956), Г. Ю. Верещагин (1889-1944), многие другие.

Ныне на Байкале мы видим своеобразное соперничество "большой" и "малой" науки. Но одно остается неоспоримым: крупные коллективы исследователей часто разрабатывают идеи, выдвинутые одиночками.

ТАЙНЫ БАЙКАЛЬСКОЙ ГЕОДИНАМИКИ

Этот водоем обладает интересной особенностью: чем больше его изучают, тем больше он преподносит вопросов, требующих ответа. Не буду говорить о главном - происхождении озера как глубокого тектонического погружения (впадины, рифта), заполненного кайнозойскими (возраста до 65 млн. лет) отложениями мощностью более 6 км. Расскажу о загадках вокруг Байкала, ощутимые свидетельства которых видны на его берегах и прилегающей к ним территории, а также о возникших при анализе новой информации. Самая интригующая из них - проблема сейсмотектоники Байкальской впадины.

Суть ее заключается в следующем. В подножиях и на уступах бортов этой впадины найдены многочисленные следы молодых тектонических перемещений: крутые и часто скальные стенки высотой до 12-15 м, рвы, микрограбены (небольшие опускания) в их основаниях, приуроченные к молодым разломам и часто поглощающие с поверхности обломочный материал. Это указывает на раскрытие или "расщепление" зон разломов, по которым шли когда-то и продолжают идти сейчас перемещения блоков горных пород. Такого рода разрывы современной земной поверхности обычно считают палеосейсмодисклокациями - следами землетрясений, в данном случае произошедших более 300 лет тому назад. Особенно эффектно они выглядят в районе мыса Средний Кедровый на западном берегу Среднего Байкала.

С молодыми же разрывами часто связывают следы гигантских обрушений с вершин крутых уступов, либо свидетельства их подготовки в виде узких оползающих скальных пластин. Такого рода деформации рельефа распространены в зоне Обручевского сброса, оформляющего западное ограничение впадины озера и положение его берега. Амплитуды молодых тектонических перемещений по нему обычно превышают 3-4 км.

Вместе с тем географическое распределение очагов современных землетрясений, определенных инструментально, рисует совершенно иную картину. На юге Байкала и далее на северо-восток они тяготеют к центральной части впадины (в первом случае - у дельты Селенги, во втором - постепенно переходят к ее восточному борту), а за полуостровом Святой Нос на Среднем Байкале - к восточному горному обрамлению рифта. Что же касается западного борта и, в частности, Обручевского сброса, то последнее столетие, как показали наблюдения, он был "сейсмически немым" - не продуцировал никаких подземных толчков. Следует к этому добавить: максимальная сейсмическая энергия высвобождается под Байкалом на глубине 11 км, непосредственно над разуплотненным слоем повышенной электропроводности - волноводом (глубина 12-17 км). Его можно рассматривать как горизонтальный срыв - границу, делящую литосферу Байкальского рифта на две тектонические пластины из вещества с различными механическими свойствами.

Итак, ситуация действительно загадочная: крупнейшие палеосейсмодислокации и протяженный Обручевский сброс расположены на западном борту впадины, тогда как современная сейсмическая активность проявляется не здесь, а в центральной и восточной частях рифта. Последнее, как обычно считают, создано изгибовыми деформациями древней поверхности выравнивания (пенеплена). На самом деле картина много сложнее. Между цепью хребтов Хамар- Дабана и Улан-Бургасы и глыбовым поднятием Баргузинского хребта, протягивающихся вдоль восточного берега, и в самой Байкальской впадине (в полосе шириной до 30 км) располагаются ансамбли разновысотных блоков тектонического рельефа. Это и ступенчатые глыбовые поднятия, и опущенные или поднятые ступени, и малые впадины. Они и составляют восточный борт Байкальского рифта со структурой гораздо более сложной, нежели у противоположного, западного, оформленного Обручевским сбросом.

В зоне последнего обычны так называемые промежуточные ступени - тектонические блоки, откалывающиеся от горного обрамления впадины озера и погружающиеся. Часто под наклоном они входят под горное обрамление, что указывает на их перемещения по разломам, выполаживающимся на глубине (геологи называют их листрическими сбросами). Последние плавно смещаются в мощную зону упоминавшегося горизонтального срыва-волновода. На восточном же борту рифта (где листрические сбросы редки) главные разломы верхней пластины торцом упираются в его верхнее ограничение.

Не в этом ли различии строения западного и восточного бортов Байкальской впадины скрывается ключ к разгадке ее сейсмотектоники? Несомненно одно: из-за особенностей строения того и другого на них создаются совершенно разные условия для накопления и высвобождения энергии.

Выскажу две равноправные гипотезы, быть может, раскрывающие загадку сейсмической жизни Байкала. Первая: восточный борт и центральная часть впадины продуцируют его фоновую активность, а на западном, в зоне Обручевского сброса, случаются редкие, зато катастрофические землетрясения. Вторую гипотезу можно сформулировать так: молодые деформации на западном борту созданы медленными перемещениями, а сейсмическая активность определяется геодинамикой центральной части и восточного борта. Впрочем, какую бы гипотезу ни принять, необходимо тщательно изучить молодую тектонику и геодинамику восточного борта Байкальской впадины.

В ее геологически сложном строении отмечены интересные структурные формы двух видов с постепенным изменением морфологии, позволяющим группировать их в генетические ряды с последовательными преобразованиями - от юных до условно реликтовых или дряхлых элементов. Первый вид - крупные глыбовые выступы, на стадии "зрелости" отделенные от горного обрамления Байкальского рифта погруженными ступенями или малыми впадинами (горный массив полуострова Святой Нос в центре озера), а в "реликтовом" состоянии располагающиеся на дне (поднятие Посольской банки у дельты Селенги). На всех стадиях развития эти структуры "святоносского" типа периодически изменяют направление своих перемещений - от опусканий до воздыманий. И именно там, где они расположены, возрастает общий уровень сейсмической активности.

Другой вид структурных форм - комбинация узкого берегового поднятия (горста) и малой впадины за ним. Группирование их в генетический ряд в итоге привело к конечному ("реликтовому") элементу преобразования - залив Провал и отделяющая его от озера банка Сахалин (пусть читатель не удивляется последнему названию: в тысячах километров отсюда, на одной из вершин хребта Джугджура, на берегу Охотского моря есть озеро Байкаленок). Формы второго вида располагаются у северной части дельты Селенги, и возникли они внезапно - в результате катастрофического подземного толчка в 1862 г., а затем после повторившегося здесь в 1959 г. сильнейшего Среднебайкальского землетрясения.

Глубинные исследования на восточном борту впадины озера показывают: главная черта его геодинамики - перестройка структуры верхней литосферной пластины при ее горизонтальном растяжении и утоньшении. Это своеобразная переукладка тектонических блоков, которые в сечении имеют преимущественно треугольную или ромбическую форму (самые крупные - трапециевидную) и при этом опираются на кровлю горизонтального срыва-волновода.

Взаимодействие с ней сбросов верхней литосферной пластины, видимо, весьма существенно в современной сейсмогеодинамике впадины. Не случайно максимальная сейсмическая энергия в рифте, как уже говорилось, высвобождается как раз над кровлей волновода.

ЗАГАДКИ БАЙКАЛЬСКИХ ТЕРРАС

Пожалуй, главная геоморфологическая загадка Байкала - на берегах его малоозерных террас. Во всяком случае западный, исключая его северную часть, практически лишен этих горизонтальных или слегка наклонных площадок. Невысоко поднятые локальные береговые линии отмечаются лишь в пределах промежуточных ступеней, чьи прибрежные части как бы задираются вверх, и вместе с ними испытывают поднятия локальные участки береговой зоны. Таковы террасы острова Богучанского и приподнятые, обработанные водой скальные поверхности близ устья реки Ледяной на Северном Байкале. И лишь севернее устья реки Рели, в пределах Тыя- Котельниковской ступени, озерные террасы встречаются довольно часто.

В их разрезах, кроме пляжевых отложений, присутствует материал из устьев впадавших в Байкал рек. Состав этих осадков свидетельствует, что формировались они в условиях, когда глубина озера на подводном береговом склоне быстро увеличивалась. Иногда встречаются лишь сохранившиеся от террас тыловые швы и нависающие над ними отполированные прибоем и волнением скальные поверхности с углублениями и накрепко вбитой галькой.

Более распространены низкие байкальские террасы на восточном побережье, между дельтой Селенги и устьем Баргузина. Целая их серия высотой иногда более 150 м располагается на мысах Валукан (восточное побережье Северного Байкала) и Нижнее Изголовье (южная оконечность полуострова Святой Нос). Это участки молодых поднятий.

И лишь Ушканьи острова в центре Байкала - выступающие над озером вершины подводного Академического хребта, начинающегося от северной оконечности острова Ольхон и разделяющего Байкальский рифт на две крупные впадины, - настоящее царство озерных террас. Здесь они полностью доминируют в ландшафте, а на Большом Ушканьем острове есть даже лестница из десяти таких площадок высотой до 200 м.

Поскольку разновысотные террасы на берегах Байкала - образования локальные, их не удается объединить в единые уровни, распространенные по всему периметру озера. Большей частью они свойственны участкам молодых поднятий и отсутствуют по берегам, оформленным Обручевским сбросом. Исключение составляет лишь юго-восточный берег Ольхона; большая часть этого острова - молодые поднятия в форме наклоненной на северо-запад глыбы, ограниченной с юго-востока крутым уступом высотой около 800 м. В его подошве и располагаются узкие разновысотные озерные террасы или локально поднятые береговые линии. Аналогичную позицию имеют террасы Ушканьих островов.

О ЧЕМ РАССКАЗЫВАЮТ ДРЕВНИЕ ДОЛИНЫ?

Они представляют собой еще одну геоморфологическую и одновременно палеогеографическую загадку уникального озера, с которой тесно связана и проблема изменяющегося во времени направления стока из Байкала. В отношении последнего существуют три различные концепции. Согласно первой, ранее воды озера попадали в бассейн реки Лены по широким понижениям, пересекающим Ангаро-Ленский водораздел, и долинам Приморского хребта на западном побережье, вдоль рек Большой Голоустной, Бугульдейки и Анги. Суть второй гипотезы - какое-то время в прошлом существовал сток в Ангару по долине Иркута, который из Тункинской впадины подходит к юго-западной оконечности озера, но затем резко поворачивает на север и пересекает Олхинское плоскогорье южнее нынешнего Иркутска. И наконец, третье предположение: возможно, Иркут впадал ранее в Байкал и нес свои воды по глубокому межгорному понижению, соединяющему Байкальскую и Тункинскую впадины. Последнее, впрочем, маловероятно: ведь тогда падение (наклон) русла Иркута в его низовьях вдвое бы превышало современное, а в таких условиях река была бы навечно "прикована" к могучему озеру.

Что касается направлений стока вод Байкала, то здесь более- менее ясно одно: исток Ангары из него морфологически и геологически весьма молод и, скорее всего, оформился в позднем плейстоцене (не более 100 тыс. лет назад).

Еще в 30-х годах XX в. на Байкало-Ленском водоразделе - в верховьях рек Большая Голоустная, Бугульдейка и Манзурка - обнаружили древние долины, днища которых заполнены мощной (зачастую более 50 м) толщей аллювия (речные отложения), позднее названного манзурским. Самая протяженная из них начинается у западного побережья Байкала, вблизи устья Большой Голоустной. Пересекая водораздел, она тянется вдоль Манзурки и входит в долину Лены у села Качуг. Позднее манзурский аллювий нашли не уступе Обручевского сброса, недалеко от "истока" этой древней долины. Все это совершенно определенно свидетельствует: в прошлом байкальские воды стекали в бассейн реки Лены по крупным долинам, верховья которых располагались в районе современного озера.

А дальше появились новые загадки. Во-первых, обнаружилась сложная временная структура толщи манзурского аллювия: если раньше его считали эоплейстоценовым (абсолютный возраст около 1,5 млн. лет), то теперь в нем выделено пять возрастных горизонтов - от среднего плиоцена (более 2,5 млн. лет) до верхнего плейстоцена (менее 100 тыс. лет), причем все они сложены близкими по составу рыхлыми осадками, которые относятся к русловым отложениям крупных рек.

Выявленная возрастная дифференциация толщи манзурского аллювия заставляет думать о нескольких генерациях древних долин. Одну из таких систем среднечетвертичного времени обнаружили в Приольхонье, между низовьями рек Бугульдейка и Анга. Она, видимо, включает два крупных образования: одно тянется более чем на 35 км в подошве уступа Приморского сброса, другое выходит на побережье со стороны Байкала, соединяется с первым и оба вновь выходят в сторону озера вблизи устья Бугульдейки.

Мощность манзурского аллювия в днищах древних долин превышает 10 м, а его русловая слоистость говорит о существовании здесь в прошлом крупных водотоков. Галечный материал в древнем аллювии - местного происхождения, аналогичный по составу породам байкальских пляжей. А потому эта вторая древняя долинная система, по- видимому, никак не связана с манзурскими палеодолинами Байкало-Ленского междуречья.

Но здесь же, в Приольхонье, обнаружена еще одна из них, видимо, более древняя, чем описанные. Она выходит к Байкалу у мыса Крестовый, а в ее днище, расположенном на выровненной поверхности предположительно неогенового возраста (около 10 млн. лет) обнаружены породы, которые слагают сейчас западный склон Приморского хребта. Это означает: река в данной палеодолине имела сток в сторону Байкала, пересекала современный Приморский хребет, и верховья ее располагались там, где находится другая древняя долина - вдоль рек Большая Голоустная и Манзурка (по ней воды Байкала стекали в Лену).

Итак, у западного побережья Среднего Байкала существуют древние долины, по крайней мере, трех возрастных генераций с различными направлениями стока палеорек: с окраины Сибирской платформы в сторону Байкала; от него в бассейн Лены; со стороны Байкала и в сторону этого озера.

СУЩЕСТВОВАЛ ЛИ В ПРОШЛОМ "БОЛЬШОЙ БАЙКАЛ"?

Речь идет о том, не был ли Байкал в прошлом значительно больших размеров - за счет распространения его вод в сопредельные рифтовые долины - Баргузинскую, Верхне- Ангарскую и Тункинскую? Ведь если бы уровень озера поднялся на какие-то два-три десятка метров, то суходольные днища Верхне-Ангарской и Баргузинской впадин, значительная часть долины Селенги превратились бы в гигантские заливы. Правда, Тункинский рифт расположен выше, и для превращения его в залив потребовался бы подъем уровня более чем на 200 м.

Впрочем, для палеогеографов, занимающихся палеореконструкциями байкальского региона, это - "пустяковая" проблема и ссылаются они обычно на комплекс плейстоценовых песков (возраста около 65 тыс. лет), которые распространены в Тункинской и других рифтовых долинах Байкальского региона. Они залегают на бортах впадин, порой значительно возвышаясь над их днищем, что и приводит иных геологов к соблазну видеть в них следы байкальских "потопов".

Но оказывается, в этих самых песках, если только они не переотложены позднее ветровыми процессами, господствует упоминавшаяся русловая слоистость, свидетельствующая о крупных водостоках. Пески также содержат раковины наземных моллюсков, подняты на значительные высоты и рассечены многочисленными сбросами. В песках Селенгинского среднегорья Западного Забайкалья найдены остатки фауны так называемого верхнепалеолитического комплекса (мамонта, шерстистого носорога, северного оленя, бизона и др.). Если считать, что эти пески - свидетельства "Большого Байкала", то остается предположить невероятное: мамонт и шерстистый носорог были водоплавающими...

Когда обсуждают проблему "Большого Байкала", обычно упускают из виду два важных обстоятельства. Первое: озеро находится на периферии Внутренней Азии с резко континентальным климатом - малым количеством осадков (и преимущественно в летнее время) и антициклональной солнечной зимой. Судя по составу отложений, эти климатические особенности были свойственны региону, по крайней мере, последние 10 млн. лет. Так откуда могло появиться здесь столько воды, чтобы создать водоем, во много раз превышающий по площади современный Байкал?

А суть второго обстоятельства в следующем. Важно учитывать, что Байкал - озеро тектоническое, практически полностью занимающее одноименную впадину. Так не является ли оно и соразмерное ему озеро Танганьика в Африке предельными по размерам в данной геологической обстановке? И не случайно, видимо, поэтому во всех своих построениях - тектонических, геодинамических, палеогеографических или геоморфологических - мы отталкиваемся от современного Байкала.


Доктор геолого-минералогических наук Г. Ф. УФИМЦЕВ, Институт земной коры СО РАН (Иркутск)

Авторские права на статьи принадлежат их авторам
Проект компании Kocmi LTD