Процессы осадкообразования в водохранилищах Ангарского каскада (02.03.2009)

Автор: Карнаухова Галина Александровна

Рис. 6. Карты-схемы литологических типов донных отложений Братского водохранилища в масштабе 1:3 000 000 (А) и участков Рассвет (Б) и Заславск (В) в масштабе 1:100 000

Мелкоалевритовые илы имеют незначительное распространение в прибрежной зоне водохранилищ Ангарского каскада. Основным полем их аккумуляции являются затопленные террасы и бывшее русло. Алевритово-глинистые илы занимают незначительные участки дна Братского и Усть-Илимского водохранилищ, полностью отсутствует в Иркутском водохранилище.

Со временем произошли определенные изменения в пространственном распределении типов донных отложений. Для Иркутского водохранилища через 25 лет его эксплуатации это проявилось в формировании первого комплекса донных отложений, занимающего 1/3 площади дна в виде отдельных пятен и сохраняющих такое положение и в настоящее время. В Усть-Илимском водохранилище не происходит кардинальных изменений в площадном распределении донных отложений и их типов. Более заметные изменения произошли в Братском водохранилище, связанные с режимом его эксплуатации (рис. 7). В Братском водохранилище несколько уменьшились площади дна, занятые затопленными первичными грунтами, почвами, песками, и увеличились площади распространения крупно- и мелкоалевритовых осадков. Изменения особенно затронули относительно мелководное Балаганское расширение с его интенсивным проявлением абразионных процессов, например, со временем площади дна, занятые в прошлом затопленными почвами, покрываются слоем современных осадков.

Общая схема распределения фракций в зависимости от соотношения их в осадке на различных батиметрических отметках водохранилищ Ангарского каскада такова. Для Иркутского и Братского водохранилищ присущ общий характер преобладания песчаных частиц в прибрежной зоне и господство алевритового материала над пелитовой фракцией в осадках затопленных террас и русла.

В то же время Усть-Илимское водохранилище, в котором песчаная фракция значимо присутствует в донных отложениях по всему профилю, не укладывается в схему. Узкие отмели, резкий перепад глубин на свале приводят к накоплению тонкопелитового материала вблизи берега, а крупнозернистые осадки опускаются на большие глубины. Возможно, что такая ситуация возникает в результате абразионно-оползневого типа формирования берегов, при котором не переработанный волновыми процессами материал мгновенно поступает на большие глубины, не успевая нарастить прибрежную отмель. На такой механизм формирования осадка указывают и очень высокие значения коэффициентов сортированности, свидетельствующие об отсутствии сортирующего эффекта.

??¤??????$

?l?0??&?

#ега в донных отложениях Иркутского и Братского водохранилищ и остается почти на одном уровне в осадках Усть-Илимского водохранилища. Пелитовая фракция от берега к осевой части водоема количественно растет в осадках Иркутского и Братского водохранилищ. К центральной части Усть-Илимского водохранилища содержание пелитовой фракции в донных отложениях снижается, она подавлена песчаной и алевритовой фракциями.

Рис. 7. Карты-схемы динамики распространения типов донных отложений в Балаганском расширении Братского водохранилища

Условные обозначения: 1 – затопленные почвы; 2 – песок; 3 – крупный алеврит; 4 – мелкоалевритовый ил; 5 – алевритово-глинистый ил

Третье положение. Гидрологические процессы и состав осадкообразующего материала питающих источников отражаются в новых, закономерно построенных комплексах донных отложений водохранилищ Ангарского каскада, вещественные характеристики которых не утратили связь с исходным материалом

Состав осадкообразующего материала и гидрологические процессы в водохранилищах Ангарского каскада формируют вещественный состав донных отложений, не утрачивающий связь с исходным материалом.

Разнообразный по составу поступающий материал способствует формированию разных по минеральному составу донных отложений. Основную часть в донных отложениях водохранилищ Ангарского каскада составляют минералы легкой фракции, на долю которых приходится в большинстве случае от 87 до 99%. Легкая фракция донных отложений состоит в основном из кварца, полевых шпатов, слюд, обломков карбонатных и кремнистых пород. Изменение содержания кварца и полевых шпатов по длине водохранилищ происходит синхронно. Наиболее представительна по составу тяжелая фракция донных отложений. Пространственная неоднородность пород водосборного бассейна, поступающих в составе осадкообразующего материала в водохранилища, нашла свое отражение в терригенно-минералогических провинциях донных отложений. В донных отложениях по первым двум преобладающим группам минералов тяжелой фракции нами выделено 5 терригенно-минералогических провинций: рудно-амфиболовая, рудно- гранатовая, эпидот-амфиболовая, гранат-амфиболовая, циркон-рудная (табл. 9). Комплексы отчетливо выражены и генетически связаны с источниками питания.

Таблица 9. Содержание минералов тяжелой фракции в терригенно-минералогических провинциях донных отложений в водохранилищах Ангарского каскада

№ Терригенно- минералогическая

провинция Амфиболы Эпидот Гранат Рудные Пироксены Сфен Циркон Прочие

I Рудно-амфиболовая 33.3 10.6 13.4 27.8 3.9 3.7 2.1 5.2

II Рудно-гранатовая 14.0 10.5 29.8 27.6 3.0 3.7 2.9 8.5

III Эпидот-амфиболовая 44.6 21.6 7.9 11.1 2.9 2.6 1.6 7.9

IV Гранат-амфиболовая 53.9 5.5 16.8 12.2 3.0 0.5 0.8 7.3

V Циркон-рудная 14.8 5.8 12.8 22.0 9.3 2.0 19.6 13.7

Основной областью распространения рудно-амфиболового комплекса являются донные отложения Иркутского водохранилища. Минералы комплекса имеют генетическую связь с метаморфическими породами, слагающими большую часть водосборного бассейна этого водохранилища и которые на значительном протяжении обнажаются в береговых уступах. Отмечается довольно высокое содержание эпидота и наибольшее – рутила и сфена, присутствуют специфические минералы метаморфических пород – ставролит и силлиманит.

Рудно-гранатовый комплекс включает осадки, представленные русловым аллювием рек Оки и Ии, а также реки Ангары на ее незарегулированном участке ниже плотины Иркутской ГЭС. Тяжелая фракция аллювия включает минералы, присутствующие в породах водосборных бассейнов этих рек. Для осадков характерна наибольшая по водохранилищам концентрация устойчивых минералов – гранатов и циркона, сравнительно редкого минерала сфена, а также малая встречаемость турмалина. Самое низкое содержание амфиболов и максимальная концентрация биотита в легкой фракции указывают на удаленность от источника питания минералами метаморфических пород и отсутствие материала местного поступления.

Акцессорными минералами-индикаторами эпидот-амфиболового комплекса, содержание которых является наибольшим в осадках водохранилищ, являются турмалин, хромшпинелиды, анатаз. Ассоциация этих минералов характерна для пород, размываемых в береговых уступах водохранилищ, представленных палеозойскими осадочными породами и развитыми в поле их распространения четвертичными отложениями. Для комплекса типичным является наибольшее для донных отложений содержание полустойкого эпидота, кварца и полевых шпатов.

Гранат-амфиболовый минералогический комплекс имеет наибольшее площадное распространение в донных отложениях Братского и Усть-Илимского водохранилищ. На связь с породами береговой зоны указывает значительное накопление в донных отложениях гранатов, турмалина, рутила и хромшпинелидов, поступающих в результате абразии пород ордовика, тяжелая фракция которых представлены циркон-турмалиновой ассоциацией с гранатами.

В пределах нахождения циркон-рудного комплекса содержание пироксенов является самым высоким по водохранилищам, наибольшее количество диопсид+авгита сосредоточено на глубинах более 20 м, т.е. в пределах затопленных ангарских террас. Здесь же накапливаются и рудные минералы. В составе тяжелой фракции донных отложений преобладает циркон, что обусловлено как весьма значимым присутствием минерала в составе абрадируемых пород ордовика, так и его устойчивостью и транспортабельностью. Повышенным является и содержание плагиоклазов, которые, наравне с пироксенами, оливином, рудными и хлоритом, являются главными породообразующими минералами траппов. В донных отложениях полностью отсутствует группа минералов метаморфических пород.

Преобладающей формой элементов, находящихся в донных отложениях водохранилищ Ангарского каскада, является геохимически инертная, поскольку ведущими являются процессы осадконакопления элементов терригенного ряда, формирующие донные отложения, представленные, главным образом, классом обломочных осадков, образование которых связано с продуктами разрушения горных пород суши. Ведущими осадкообразующими соединениями являются SiO2, Al2O3, Fe2O3. По концентрации в донных отложениях водохранилищ Ангарского каскада SiO2 занимает главенствующее положение (табл. 10). Разброс в его содержании невелик, количество элемента в осадках соответствует его содержанию в осадочных породах суши.

Таблица 10. Среднее содержание полуторных окислов в донных отложениях водохранилищ Ангарского каскада

Компоненты Песок

Крупный алеврит Мелкоалевритовый ил Алевритово-глинистый ил Среднее

Иркутское водохранилище

SiO2, % 68.5 66.4 61.9 57.6 63.6

Al2O3,% 4.63 4.14 8.25 6.40 5.85

CaO,% 4.97 6.29 3.36 5.60 4.98

MgO, % 2.14 3.07 2.96 6.80 3.74

Fe2O3, % 2.28 2.91 3.32 4.05 3.14

Братское водохранилище

SiO2, % 82.5 76.5 70.3 68.2 74.4

Al2O3,% 3.72 4.98 5.14 5.86 4.92

CaO,% 3.80 4.23 5.17 4.20 4.35


загрузка...