Геологическое строение Иркутской области (Атлас 2004 г.)

Геологическая среда (ГС) - один из важнейших компонентов природной обстановки. Вместе с тем, она всегда удовлетворяла потребность общества в различных ресурсах, определяя направленность народнохозяйственного развития территорий и подвергаясь при этом техногенным воздействиям. Основой для прогноза изменений ГС в условиях техногенеза являются типы ее строения, характеризующиеся различными условиями протекания природных процессов и отличающиеся реакцией на техногенные воздействия.

В пределах Иркутской области специфика типов строения ГС в первую очередь определяется приуроченностью к различным структурным элементам - Сибирской платформе или ее складчатому обрамлению, отличающемуся по геологическому строению (14).

На строение ГС платформенной части области региональное влияние оказал трапповый магматизм. Внедрение траппов в осадочные породы в виде пластовых силлов или трубок взрыва изменило условия залегания и перемежаемость отложений, характер и темпы водообмена в контактовых зонах. Бронирование осадочных пород траппами обусловило создание крутосклонного грядового рельефа, осложненного вдоль речных долин оползнями. Существенна роль траппового магматизма в формировании ресурсного потенциала ГС, чем предопределены очаги техногенеза (месторождения железа). В связи с этим на карте выделены 2 группы типов строения ГС - внетрапповой зоны (А) и зоны развития траппов (Б).

Вторая особенность строения ГС платформенной территории предопределена постепенным погружением в северо-западном направлении древних осадочных формаций под более молодые. В этом направлении снижается прочность пород, и видоизменяются зарождающиеся в них процессы. Разнообразие сочетаний геологических формаций в разрезе представлено в таблице матричной формы. Пересечением вертикальных колонок (геологические формации, залегающие первыми от поверхности) и строк (подстилающие геологические формации) образовано 25 типов строения ГС. При общности некоторых из них по залегающим с поверхности породам, наибольшее разнообразие по подстилающим отложениям характерно для длительно живущих частей платформы - Предсаянского мезозойского прогиба (XI-XIV), Тунгусской синеклизы (XV-XX) и Предбайкальского кайнозойского прогиба (XXI-XXV).

Меньшим разнообразием строения ГС (XXVI-XXX) отличается горно-складчатая часть области. Здесь типы строения ГС соответствуют в основном залегающим с поверхности формациям пород, так как их мощность измеряется чаще километрами, что значительно превышает глубины техногенных воздействий.

Специфичность типов строения ГС подчеркивается неравномерным распространением четвертичных отложений, значительные мощности которых приурочены лишь к неотектоническим депрессиям. Выделено семь геолого-генетических комплексов рыхлого покрова, отличающихся генезисом, литологией, мощностью, а также водопроницаемостью и несущей способностью. На карте они показаны точечным контуром с цифровым обозначением каждого комплекса. Всего в пределах Иркутской области выделено 64 подтипа ГС. Осложняющими факторами для отдельных из них являются неглубокое залегание грунтовых вод (неотектонические депрессии и речные долины), возможность просадочных деформаций в лессовых грунтах и чувствительность к сейсмическим сотрясениям.

Прогнозное экологическое значение имеет оконтуривание на карте распространения пород красноцветной терригенной формации, которые исключают восходящую фильтрацию соленых вод из нижней части осадочного чехла.

В случае отсутствия или нарушения целостности этой толщи (тектонические нарушения, трубки взрыва, скважины, карьеры) происходит смешение пресных вод и рассолов. Показ красноцветных отложений в зоне эрозионного вскрытия важен также для обеспечения устойчивости инженерных сооружений. Вдоль контакта красноцветов с перекрывающими водопроницаемыми породами обычно формируются ослабленные зоны, способствующие региональному развитию оползневого процесса на речных склонах. При искусственном нагружении выветрелых красноцветов также проявляются пластические деформации, о чем свидетельствует оползневое нарушение одного из отвалов Коршуновского ГОКа.

Следствием геологического развития территории в кайнозое является формирование многолетнемерзлых пород (ММП) и геодинамических процессов, характеризующих состояние ГС в естественных условиях. Наличие первых определяет динамичность ГС. Практический опыт освоения свидетельствует о наибольшей подверженности деградации ММП с близкой к 0°С температурой и малой мощностью. С учетом пространственной изменчивости этих параметров выделено пять видов ГС по устойчивости мерзлого состояния в условиях техногенеза.

Анализ распространения природных геодинамических процессов использован для характеристики чувствительности ГС к техногенным воздействиям, лежащей в основе образования техногенных аналогов процессов. Последние имеют на карте внемасштабное значковое отображение. Современное состояние ГС определяется ее измененностью при сложившемся уровне техногенных воздействий. Выделенные категории измененности ГС показаны на карте цветной штриховкой.

Таким образом, карта строения ГС содержит информацию об условиях освоения территории и дает возможность анализа и прогноза, по методу аналогий, изменений, которые происходят в результате разноплановой деятельности человека.

Породы молассовидной и галогенно-гипсово-карбонатной формаций

(I и II типы строения ГС соответственно), окаймляют с юга и востока Сибирскую платформу, отличаются высокой несущей способностью, устойчивы к выветриванию. Характерная для них тектоническая раздробленность предопределяет развитие осыпей, обвалов по естественным склонам. Карбонатные разновидности пород кавернозны и закарстованы, с чем связана незащищенность подземных вод. В связи с особенностями рельефа освоению подлежат речные долины, где широко развиты криогенные процессы.

Третий тип строения ГС отличается слабой устойчивостью пород терригенной красноцветной формации в зоне гипергенеза, что предопределило благоприятный для освоения выположенный рельеф и повышенную мощность рыхлого покрова, часто лессовидного облика. Породы глубоко дренированы и защищают подземные воды подстилающих горизонтов от потенциальных загрязнителей. Среди динамических процессов преобладают просадка и овраги, по речным склонам - обвалы, осыпи, реже карст, в днищах долин - острова ММП, криогенные процессы, заболоченность.

При погружении красноцветов под более прочные породы нижнеордовикской терригенно-карбонатной формации (IV тип) территория более устойчива к статическим техногенным воздействиям, однако снижается защищенность пресных вод, формирующихся на контакте с водоупором. Осложняется состояние ГС при эрозионном вскрытии контакта этих формаций, где формируются ослабленные зоны, способствующие региональному развитию оползней и карста. Здесь встречаются трещинные льды, а в днищах долин - острова многолетнемерзлых пород, криогенные процессы. Нарушение целостности водоупора, особенно в местах проявления траппового вулканизма, благоприятствует загрязнению пресных вод солеными рассолами, поступающими снизу. Подток некондиционных природных вод возможен при техногенном нарушении водоупора.

Интенсивная раздробленность пород в пределах Марковско-Ичерской и Непской складчатых зон, а также в местах проявления траппового вулканизма способствует поступлению соленых вод в приповерхностные водоносные горизонты. Экологическую напряженность создает увеличение объемов поступления соленых вод на поверхность при ожидаемой разработке месторождений нефти, газа и солей.

Значительные площади занимают V и VI типы строения ГС, где с поверхности залегают слаболитифицированные отложения с высокой чувствительностью к различным техногенным воздействиям. Для них характерна слабая обводненность, заболоченность, криогенные процессы, одиночные формы карста. На участках бронирования их траппами встречаются оползни. При ограниченном распространении VII, VIII и IX типы строения ГС отличаются от предыдущих большей пораженностью карстом. Слабая устойчивость к гипергенезу и техногенным воздействиям слаболитифицированных отложений терригенной формации (X тип строения ГС) компенсируется в естественных условиях стабилизирующей ролью мерзлого их состояния.

В пределах Предсаянского предгорного прогиба XI-XVI типы строения ГС отличаются лишь по подстилающим геологическим формациям, что предопределяет различную роль соленых вод в формировании химического состава подземных вод отложений юрской угленосной формации. Последние испытывают в основном техногенные воздействия. Ослабленными горизонтами в их составе являются аргиллиты и алевролиты, размокаемые и неустойчивые при вскрытии. Благодаря неоднократному чередованию этих разновидностей с более прочными песчаниками природные склоны поражены оползнями. Для рассматриваемых типов характерен сплошной чехол рыхлых отложений, осложняющая роль которых связана с просадочностью, набухаемостью и повышенной размываемостью лессовидных разновидностей. В пределах новейших депрессий (XII-2, XIII-2) негативные последствия возможны в связи с близким залеганием грунтовых вод. На неосвоенных территориях осложняющим фактором являются крупные острова ММП.

Локальные участки, приуроченные к днищам новейших депрессий в Предбайкальском прогибе, занимают XXI-XXV типы строения ГС. Здесь геологический разрез нелитифицированных отложений дополняется мощной толщей рыхлых осадков, находящихся совместно в мерзлом состоянии. Высокотемпературный характер ММП осложняет использование территории.

Общей особенностью ГС XXVI-XXX типов строения, выделенных в горноскладчатом обрамлении Сибирской платформы, является высокая прочность пород метаморфических, часто закарстованных, и магматических формаций. Однако использование прочной литогенной основы затруднено в связи с резкорасчлененным рельефом. Благоприятные для освоения площади ограничены и приурочены к речным долинам (Байкало-Патомское нагорье) или краевым частям байкальской впадины, где отмечается перекрытие кристаллических пород полигенетичными рыхлыми образованиями. Осложняющими факторами здесь являются высокая сейсмичность территории, часто катастрофический характер селей, гравитационных процессов, а также динамичность криогенных процессов. Экологическую значимость имеет активная взаимосвязь поверхностных и подземных вод в полосе влияния на оз. Байкал.

На территории Иркутской области различные виды хозяйственного освоения привели к активному преобразованию всех компонентов ГС. Степень измененности ГС зависит как от ее чувствительности к техногенным воздействиям, так и от величины и характера последних.

Наибольшая измененность ГС отмечается в пределах Иркутско-Черемховского промышленного узла (XI-XIV типы строения ГС). Здесь на обширных площадях происходит переформирование рельефа, полностью деградировали реликтовые острова ММП, что часто вызывает деформации инженерных сооружений. На урбанизированных территориях часто прогрессирует подтопление. Ситуация обостряется повышением сейсмичности подтопляемых площадей. Увлажнение ранее сухих грунтов снижает их устойчивость, особенно лессовидных разновидностей, активизирует пучение при промерзании. Осложнено сельскохозяйственное использование побережья Братского водохранилища на участках оживления карстово-суффозионного процесса. Гидрохимические преобразования подземных вод в зоне подпора создают трудности в организации водоснабжения. Негативные последствия связаны с загрязнением поверхностных и подземных вод. Здесь на фоне коммунально-бытового загрязнения выделяются очаги химического и биологического преобразования подземных вод до глубин 50-70 м.

Аналогичная категория измененности ожидается при открытых разработках углей. Негативные последствия здесь связаны с длительной потерей биологической продуктивности земель на техногенных ландшафтах. Экологическим бедствием с осложнением сельскохозяйственного использования земель может оказаться осушение пород и почв вокруг Мугунского угольного разреза после деградации в процессе горных разработок многолетней мерзлоты в основании болота, регулирующего в настоящее время поверхностный и подземный сток обширной территории.

Интенсивная измененность ГС в пределах влияния Братского и Усть-Илимского промышленных узлов связана с загрязнением природных вод и почв. В зоне подпора, наряду с формированием новых месторождений подземных вод, произошло изменение направления фильтрационного потока на Ангаро-Вихоревском междуречье, вызвавшее переток загрязненных стоков Братского ЛПК в реку Вихорева и Усть-Илимское водохранилище. Разупрочнение слаболитифицированных осадочных пород (VI тип строения ГС) при замачивании сопровождается оползнеобразованием на склонах водохранилищ, активизацией размыва их берегов. Стабилизация берегоформирующих процессов затруднена в условиях резкого колебания уровня искусственных водоемов. Деградация многолетнемерзлых пород на застроенных площадях нередко приводит к деформации зданий. Криогенные и эрозионные процессы сопровождают лесозаготовительные работы.

На площади развития IV типа строения ГС интенсивные изменения связаны с разработкой Коршуновского железорудного месторождения. Нарушение напряженного состояния горных массивов, теплового и водного режимов пород сопровождается широким спектром техногенных процессов (оползни, обвалы, наледи, криогенно-суффозионные провалы и т.д.), осложняющих функционирование объектов ГОКа. Источником загрязнения природных вод являются соленые воды и рассолы, вовлеченные в сферу влияния водоотлива, и хвостохранилище, созданное на трещиноватых и закарстованных породах.

Средняя измененность ГС отмечается на юге области (участок Черемхово - Тулун). Открытая добыча угля сопровождается здесь переформированием естественных ландшафтов, уничтожением островов ММП и заболоченности, снижением уровня грунтовых вод, развитием оползней и эрозии по искусственным откосам. Часть этих преобразований имеет обратимый характер. Негативные последствия связаны с длительной потерей биологической продуктивности техногенных ландшафтов. В отдельных городах зарождается процесс подтопления. По загрязнению подземных вод лидирует г. Зима.

Отдельные участки со среднеизмененной ГС отмечаются в долинах Лены и Киренги, а также на Бирюсино-Ангарском междуречье. В первом случае ведущую роль в нарушении ландшафтов играют эрозионные и криогенные процессы. Значительные масштабы приобретает загрязнение природных вод на участках геологоразведочных работ на нефть. Во втором случае активно протекают эрозионные и криогенные процессы при лесозаготовительном и дорожном освоении в связи с чувствительностью V и VI типов строения ГС к любым изменениям водного и теплового режимов.

Слабая измененность ГС определяется развитием эрозии, деградацией или новообразованием мерзлого состояния пород на участках локального освоения I-III и IV типов строения ГС в пределах Предбайкальского и Предсаянского прогибов.

Практически не установлены изменения в северной и на большей площади горно-складчатой частях Иркутской области. В последнем случае по освоенности выделяется южное побережье Байкала, где измененность ГС при различных техногенных воздействиях изменяется от слабой (карьеры) до интенсивной (участок затопления при подъеме уровня оз. Байкал). Но, учитывая необходимость ужесточения требований к развитию Байкальского региона и практически полную освоенность южной полосы, измененность ГС относится к интенсивной. Экологически недопустимым является наблюдаемое здесь загрязнение подземных вод, разгружающихся в уникальное озеро. Опасно для жизнедеятельности человека усиление селевого потенциала рек.

Аналогичная категория измененности ГС выделяется вдоль речных долин Мамско-Чуйского района, где вследствие дражной переработки россыпных месторождений происходит полное преобразование всех ее компонентов.

В пределах площадей с различной измененностью ГС внемасштабными знаками показаны техногенные изменения мерзлого состояния пород, обводненности, химического состава и направленности движения подземных вод, техногенные и активизированные природные процессы. Показ измененности ГС на фоне типов ее строения имеет прогнозное значение для предсказания по методу аналогий ожидаемых преобразований компонентов ГС при дальнейшем освоении Иркутской области.