Реферат: Байкал

Реферат Выполнила: ученица школы № 3города Шелехова 7 класса А Саникович Таня

Научно-практическая конференция школьника«Россия на рубеже 2000 г.»

1999

Введение

Впределах данной работы предпринята попытка, рассмотреть озеро Байкал, а точнееБайкальский регион, как район рифтовой зоны. В истории изучения, какБайкальской горной системы, так и самого озера Байкал было много исследователейи ученых, которые придерживались различных позиций в своих взглядах. Вопрос опроисхождении впадины озера Байкала (да и всего региона) был сутью многолетнегогорячего спора, начатого еще в прошлом столетии. Например, П.А. Кропоткин(1875) считал, что образование впадины связано с расколами земной коры. И.Д.Черский, в свою очередь, считал генезис Байкала как прогиб земной коры (всилуре). В настоящее время получило широкое распространение теория (гипотеза)«рифта». По этой гипотезе, в результате сжатия земной коры образуется огромноесводовое поднятие, а растяжение, сменяющее впоследствии сжатие, вызываетпроседание верхней части свода по оси.

Гипотезао сбросовом происхождении впадин подтверждается наличием в регионе разломов,зон милонитозации, термальных источников etc.

Вданной работе рассматривается основная принятая гипотеза происхождения игенезиса собственно озера Байкал – его впадины.

Байкальскаявпадина относится к определенному региону, называемому Байкальским. В рамкахданной работы название «Байкальский регион» синонимично более точному термину(хоть и более специализированному) «Байкальская горная система».

Байкальскаягорная система. В географическом отношении это достаточно определенный исамостоятельный регион. Ограничен с севера и c запада – Среднесибирскимплоскогорьем, с востока – Алданским нагорьем и Становым хребтом, с юго-востока– горами Джидинской страны, Западного и Восточного Забайкалья. ПлощадьБайкальской горной системы составляет 575 тыс. км2. Для наглядности: площадьБайкальской горной системы больше территории самого крупного западноевропейскогогосударства Франции, площадь которой составляет 551 тыс. км2, и в 14 разбольше территории Швейцарии (площадь 41,3 тыс. км2 ). Термин Байкальская горнаясистема введен в литературу Е.В. Павловским (1948), отдавшего много сил и трудаизучению Восточной Сибири. В настоящем времени этот термин используется оченьшироко (и в данной работе тоже). В состав Байкальской горной системы входятследующие географические районы: Западное, Восточное, Южное Прибайкалья,Северо-Байкальское нагорье, Патомское нагорье, Витимское плоскогорье,Олекмо-Витимская горная страна. В аспекте данной работы будут рассматриваться восновном районы, прилежащие непосредственно к озерной ванне Байкала. (см.Приложение I). В пределах данной системы также выделяют следующие основные геоморфологическиерайоны (самые крупные) – Байкальский горный пояс, Витимское плоскогорье,Чайско-Патомская горная страна. Также в данной работе будут представленыхарактерные геологические термины, как например «байкалиды»- специальныйтермин, обозначаюший магматические геотела, образованные в процессе эволюцииБайкальской горной системы, или Байкальская рифтовая зона (см. далее).

1. Физико-географическая характеристикарегиона.

Какуже было оговорено выше, границы региона определяются Байкальской горной системой.Территория региона характеризуется значительной приподнятостью над уровнем моряи преимущественно горным рельефом. В плане разреза (через весь регион) будетнаблюдаться общее понижение с востока на запад. Самой низкой отметкой являетсяуровень озера Байкал (456 м), самой высокой- вершина г. Мунку-Сардык (3491 м).Практически на всей территории преобладают сильно расчлененные средневысотныегоры (сопки). Большинство хребтов региона имеет сравнительно мягкие очертания иплоские, выровненные процессами длительной денудации вершины. Равнинныеповерхности встречаются лишь в тектонических впадинах и долинах больших рек.

Нагеологическое строение (особенно в районе Байкальского рифта) большое влияниеоказали разрывные нарушения земной коры, имеющие преимущественносеверо-восточное направление. Обращает на себя внимание большая современнаятектоническая активность Байкальской горной системы с точки зренияобщепланетарной активности. Вообще, Байкальская горная система относится кмолодым сейсмически активным областям. Тектоническая активность проявляется ввиде медленных опусканий и поднятий берегов Байкала (по данным В.В. Ламакина,местами такого рода смещения достигают 30 мм в год), а также интенсивныхземлетрясений, достигающих 8-10 баллов, например, самое крупное землетрясение(Саганское) от 11-12 января 1862 года, когда под воду ушла часть придельтовогоучастка р.Селенга площадью около 260 км2 c несколькими селами.

Врайоне Байкальской горной системы довольно широко развита многолетняя мерзлотагорных пород, с которой связаны многие мерзлотные процессы и явления:термокарст, бугры пучения, солифлюкция, наледи, трещинно-полигональные формырельефа etc.

Климатпо типу резко континентальный (малоснежные безветренные морозные зимы, жаркоекороткое лето), т.е. имеются очень большие годовые и суточные колебаниятемператур воздуха и неравномерное распределение атмосферных осадков по сезонамгода. Зимой регион находится в мощном северо-восточном отроге Сибирскогоантициклона, летом здесь преобладает полярная воздушная масса. Поэтому втечение года наблюдается большое количество солнечных дней (более 310).

Соответственнотипу климата развит и животный, растительный мир региона. Большое разнообразиеи особый характер распределения почвенно-растительного покрова, животного мираобуславливается положением региона на стыке двух различных природных зон –Восточно-Сибирской горно-таёжной и Центрально-Азиатской степной зон. Такжеимеется множество уникальнейших эндемичных видов, приуроченных в основномнепосредственно озеру Байкал, флора и фауна которого на три четверти состоит изэндемиков, таких как байкальский тюлень, рачки-бокоплавы, бычки, живородящаярыба голомянка.

Вгидрологическом аспекте территория региона представляет собой один изкрупнейших в Евразии водораздельных узлов – здесь проходит часть мировоговодораздела между бассейнами Северного Ледовитого и Тихого океанов. Причем 84%стока с площади относятся к Северному Ледовитому океану, 0,3% – к бессточнымобластям ( например, Улдза-Торейская равнина), и остальные 15,7%,соответственно, к Тихому океану. Здесь сосредоточены верховья многих крупныхрек Сибири – Лены, Ангары, Нижней и Подкаменной Тунгуски, Амура etc. Крупнымитранзитными реками являются только Селенга (верховья в Монголии) и Аргунь(верховья в Китае). Вообще, Байкальский регион является значительно менееводоносным чем, например, соседняя Средняя Сибирь. Хотя здесь возможнаоговорка – при пересчете на душу населения регион относительно обеспеченводными ресурсами в отношении хозяйственной деятельности из-за низкой плотностинаселения (3 человека на км2). Средняя годовая сумма осадков по Бурятиисоставляет 400 мм по измеренным и 525 по исправленным данным. Наименьшееколичество осадков приходится на низменные участки. Характер распределенияосадков по рассматриваемой территории определяется условиями атмосфернойциркуляции и строением поверхности бассейна, т.е. по мере повышения уровнярельефа увеличиваются водные и уменьшаются тепловые ресурсы. Байкальский регионвыделяется как один из богатейших различными по химизму и термике минеральнымиводами районов. Число только учтенных источников и скважин более 600. Этообуславливается многочисленными разломами земной коры во время кайнозоя.

Врегионе наблюдается большое количество озер, которые в большинстве своемприурочены к отрицательным формам рельефа – к впадинам. Вообще, различаютнесколько видов впадин. Основные два типа– это внутригорные (байкальский тип) имежгорные (забайкальский тип) (по Флоренсову, 1960). Они отличаются ассиметриейбортов, расположением, количеством накопленных отложений. В аспекте даннойработы нас интересуют озера впадин только байкальского типа, самые крупные изкоторых – озеро Байкал и озеро Хубсугул в Монголии (Хувсуугул-Нуур), которыеотносятся к этому типу. Контуры впадин байкальского типа на картепросматриваются как угловатые, с множеством прямолинейных участков– коротких,прямых разломов. Котловины байкальского типа заполнены рыхлыми или слабосцементированными отложениями преимущественно четвертичного возраста, накоплениякоторых происходили в условиях непрерывного прогибания днищ впадин (по одной изнаиболее принятых теорий). По этой же теории считается, что озерная ваннаБайкала состоит из двух самостоятельных впадин, объединенных водным зеркалом,т.е. подразумевается сложное ее строение. Южная впадина Байкала выполненасреднеюрскими нижнемеловыми отложениями, а от мезозойских депрессий (болеедревних) унаследованы юрские и меловые толщи. Имеется также небольшоеколичество отложений третичного (неогенового) возраста. Четвертичные отложенияво всей Байкальской котловине представлены озерными, флювиогляциальными,ледниковыми, аллювиальными, пролювиальными, эоловыми образованьями. Самаябольшая мощность отложений наблюдается в дельте реки Селенги (около 500 м), авместе с третичными отложениями более 600 м.

2. Озеро Байкал.

Байкал– глубочайшее проточное озеро с уникальным биорежимом. Для сравнения: объемБайкала превышает объем Балтийского моря. Площадь территории водостока дляБайкала составляет более 588 тыс. км2. Некоторые географические данные поБайкалу (морфометрические показатели): объем воды составляет 23 тыс км3,площадь поверхности (зеркала) – 31 500 тыс км2, средняя глубина порядка 730 м,максимальная глубина равна 1620 м, наибольшая ширина – 95 км, наибольшая длина– 650 км.

Байкалимеет малую водообменность. Полная смена водного объема исчисляется сотнями лет(точнее 332 года). Это говорит о большой консервативности свойств. Байкалзанимает первое место среди пресноводных озер умеренного термического типа.

Выделяютглубинную и поверхностную области вод Байкала. В глубинной области процессыциркуляции практически не задействованы (см. ниже), т.е. можно утверждать, чтоводы глубинной области Байкала не участвуют в сезонных циркуляцих. Мощностьглубинной области Байкала составляет около 1400 м. В ней наблюдается господствонеизменно устойчивой прямой и обратной температурной стратификации с оченьмалым общим падением температуры (от 3,6 0С до 3,2 0С), что опять же говорит обольшой консервативности. Но по последним данным все-таки наблюдается некотораязависимость вод глубинной области– имеют место различные переносы водных масс,которые имеют как постоянный (сезонный- например, система циклонических теченийЮжного Байкала) и временный (например, ветровые и стоковые течения и массы)характер. Также обнаружено движение вод на разных глубинах. Эти оченьзамедленные циркуляции охватывают воды глубинной области вплоть до 1250 м.Течения наблюдаются и подо льдом. Природа всех этих течения и явлений еще неизучена до конца и не выяснена.

Верхняяобласть. Ее мощность составляет 200-250 м. В годовом цикле теплообмена иосенне-весенних циркуляциях участвуют по большей части воды верхней области.Эти же слоем ограничена сезонная смена прямой и обратной температурнойстратификации, а также сезонные изменения химического состава и биологическихфакторов. Здесь же сосредоточена основная биомасса Байкала .

Динамикаи структура водной массы Байкала определяется не только размерами, но и формойкотловины, тектонической в своей основе (см. выше). Наиболее характерной чертойбайкальской ванны следует считать слабое развитие мелководий, с чем связанабольшая средняя глубина озера и резкие борты. Характерен также неровный рельефдна, который однако, еще далеко не полностью изучен. До глубины 100-200 мпреобладают скальный грунты, камни, валуны, галька, пески (причем областьпесков с глубиной расширяется). Затем до наибольших глубин дно выстлано илом, всоставе которого много створок диатомовых водорослей.

Байкал– мощный регулятор стока и гигантское естественное водохранилище. Тем не менееизменения соотношений элементов баланса вызывают колебания уровня озера.Внутригодовые отклонения составляют в среднем за многолетний период около 82см, многолетние (за последние 60 лет,  когда стались вести наблюдения) –амплитуда около 194 см. В этом плане в последнее время важен учетантропогенного фактора, как например, строительство Иркутской ГЭС. Еестроительство вызвало повышение уровня на 1,2 м, что, естественно, повлекло засобой удручающие последствия.

По-видимому,главную роль в возникновении впадин байкальского типа играют изгибовыедеформации земной коры, сопровождающиеся разломами, причем перемещение блоковпо разломам приобретает основное рельефообразующее значение. Наличиеступенчатых террас по бортам ванны Байкала отчасти подтверждает это (хотянеобходима оговорка– число и происхождение террас дискуссионно).

Какуже было сказано выше, основной теорией на данный момент считается теория“рифта”.

4. Рифты (Байкальский рифт).

Рифтыкак глобальный геотектонические элементы – это характерная структура растяженияземной коры (по Артемьеву, Артюшкову,1968; Ушакову и др., 1972). Под понятиерифтов подходят также узкие формы рельефа– борозды (“грабены”), еще нескомпенсированные осадками и отложениями; крупные и широкие впадины сдостаточно взаимоудаленными бортами; куполовидные, или протянувшиеся в видехребтов, системы поднятий, осложненные осевым грабеном (например, рифты вцентральных частях океанов и в Восточной Африке). Считается, что все это естьлишь различные временные стадии формирования рифтовых структур, которыеобнаружены в настоящее время в океанах и на континентах. Возраст определяетсяпо отложениям и осадкам.

Первоеместо среди планетарных рифтовых систем занимает образовавшаяся в течениекайнозоя и развивающаяся по настоящее время Мировая система рифтов (МСР),обнаруженная в 1957 году, которая протягивается на длину свыше 60 тыс. км подводами Мирового океана, и заходящая рядом своих ответвлений также на континент.МСР представляют собой широкие (до тысячи километров и более) поднятия,возвышающиеся над дном на 3,5 — 4 километра и протягивающиеся на тысячикилометров. К осевым частям хребтов приурочены активные рифтовые зоны,состоящие из системы узких грабенов (рифтовых ущелий типа Байкала), обрамленныхрифтовыми горными грядами типа Байкальского, Баргузинского и других хребтов,окружающих Байкал.

Кдругим рифтовым (планетарного масштаба) относятся рифты, приуроченные кконтинентам (кроме оговоренных выше) – например, Рейнский грабен (длина около600 км) или рассматриваемый в работе регион – Байкальская рифтовая зона (длинаболее 2,5 тыс км). Современные рифтовые зоны континентов имеют много общего срифтами срединноокеанических хребтов, принадлежащих МСР. Их возникновение такжесвязано с процессами подъема глубинного вещества, сводового поднятия,горизонтального растяжения земной коры под его напором, утонением коры иподъемом поверхности Мохоровича. Континентальные рифтовые системы (КСР) такжеобразуют ветвящиеся в плане протяженные системы (подобно МСР), но гораздо менеевыраженные в рельефе, поэтому некоторые их звенья кажутся изолированными.

Напервый взгляд трудно назвать аналогом Байкала рифтовое ущелье, погребенное подтолщей воды в 3 — 3,5 километра. Но происхождение Байкальской и океаническихрифтовых зон одинаково по своей сути.

Родным«братом» Байкала называют расположенное в Монголии озеро Хубсугул,вытянутое в виде серпа на 130 километров. Максимальная его глубина достигает238 метров. Хубсугульская и Байкальская впадины входят в Байкальскую рифтовуюзону. В Хубсугул, как и в Байкал, впадает много (около 70) рек, а вытекает тожеединственная – Эгингол.

Кстати,Хубсугул через реки Эгингол и Селенгу связан с Байкалом. Хубсугул в 12 раз поплощади, почти в 5 раз по длине и в 7 раз по глубине меньше Байкала.

Ещеодин явный аналог находится в Восточной Африке, а точнее в Восточно-Африканскойрифтовой зоне, в пределах которой расположены озера Ньяса, Танганьика, Киву,Мобуту-Сесе-Секо (бывшее озеро Альберт), Иди-Амин-Дада (бывшее озеро Эдуард) идругие, более мелкие.

Первыедва озера справедливо называют «сестрами» Байкала. Параметры ихудивительно схожи. Лишь несколько более теплый климат и тропическая флораотличают их от Байкала.

ОзероТанганьика расположено в Заире, Танзании, Замбии и Бурунди на высоте 773 метра(почти на 320 метров выше Байкала). Длина его 650 километров. Площадь почти 34тысячи квадратных километра, против 31,5 тысячи км у Байкала. Лишь по глубинеБайкал на 150 метров превосходит озеро Танганьика (1620 и 1470 м).

Малочем уступает Байкалу озеро Ньяса, расположенное в Малави, Мозамбике и Танзании.Площадь его 30,8 тысячи квадратных километра, а глубина – до 706 метров.

Благодарятому, что эти озера находятся в тропиках, температура воды не опускается ниже20-22 градусов. Фауна озер Танганьика и Ньяса почти на 70 процентов эндемична.Причем, как и в Байкале, многие виды похожи на обитателей морских глубин.

Обычноширина континентальных рифтов составляет около 45-50 км, при вертикальнойамплитуде погружения фундамента рифта (грабена) от 1 до 7 км. Обычно опусканиедна рифтовых прогибов в значительной степени компенсировано процессамиосадконакопления, однако значительная их часть представлена депрессиями,занятыми водами морей, озер и долинами рек.

БольшинствоКСР имеют кайнозойский возраст образования. Байкальский рифт образовался вконце палеогена.

Впоперечном сечении рифтовая зона представляет собой систему ступенчатопогружающихся к осевой части скошенных под различными углами блоков (см. рис).Поверхности раздела обычно являются крутопадающими сбросами.

Земнаякора континентальных рифтов характеризуется заметным утонением до 20-30км,подъемом поверхности Мохоровича и увеличением мощности осадочного слоя, поэтомув разрезе земная кора имеет форму двояковыгнутой линзы.

Методамиглубинного сейсмического зондирования было установлено наличие под Рейнским,Байкальским и Кенийским рифтами разуплотненных пород мантии.

Континентальныерифты также выделяет наличие повышенного теплового потока и отрицательныханомалий магнитного поля.

Характерсмещений в очагах землетрясений свидетельствует о горизонтальном растяженииземной коры. Для Рейнского грабена это составляет около 5 км, для Байкальскогоже – на порядок выше.

Наиболеесущественным различием между современными океанскими зонами рифтов (ОЗР) иконтинентальными зонами рифтов (КЗР) при наличии многих черт сходства междуними является то, что относительно более толстая и прочная континентальнаякора, хотя и утоняется при растяжке (и кое-где разрывается), давая выход базальтовомувулканизму, все же сохраняет свою целостность. В отличие от разверзающихся недрОСР, из которых на поверхность твердой коры поступают породы верхних слоевмантии, или, по крайней мере, расплавленная смесь этих пород с породамиразрушений и ассимилирований старой коры, в КЗР не происходит новообразованийземной коры. Быть может, это означает, что современные КЗР есть лишь перваястадия образования МСР и что в эпоху рождения, например, Атлантического океанадело также начиналось с образования в теле Лавразии звеньев КЗР, подобных наболее ранней стадии Байкальской зоне, а затем (на последующей временной стадии)Восточно-Африканскому рифту. Таким образом, с некоторой оговоркой Байкал можноназывать зародышем будущего океана. По теории рифта на земном шаре существовалии более молодые аналоги Байкала. Считается, что один из них расположен на местенынешнего Красного моря, вдоль которого проходит Красноморская рифтовая зона. Вгеологическом масштабе времени относительно недавно на месте Красного моря существовалобширный пресноводный глубоководный бассейн, сопоставимый по площади, а то и внесколько раз превосходящий Байкал. В этом случае сработал как быпротивоположный вариант.

Двесоседние литосферные плиты Африканская и Индийская, сопряженные по зоне Красноморскогорифта, начали медленно, со скоростью один-два сантиметра в год, удаляться другот друга. Из-за этого расширения и площадь озерного бассейна увеличивалась, таккак все новые участки суши уходили под воду. И вот однажды на месте нынешнегоБаб-эль-Мандебского  пролива последний участок суши, отделяющий палеоозеро отИндийского океана, ушел под воду. Океан через Аденский залив хлынул впалеоозеро.

Былоэто около девяти миллионов лет назад. Произошло смешение океанических и озерныхвод и довольно быстрое осолонение последних. Это вызвало массовую гибельпресноводной озерной фауны и замену ее морской. Ныне Красное море имеет площадь450 тысяч квадратных километров, а глубина его немногим превышает трикилометра. На земном шаре это одно из самых соленых морей (20-40 процентов). Впределах Байкальской рифтовой зоны, кроме самого Байкала, существует рядкрупных сухопутных впадин, выполненных четвертичными озерно-речнымиотложениями. В их числе Тункинская, Баргузинская, Нижне- и Верхне-Ангарские,Муйская, Чарская…

Однаиз этих впадин — Муйская, или Муйско-Куандинская, — расположена на территорииБурятии и Читинской области. Вдоль ее бортов на высоте 850-860 метров надуровнем моря (на 300-350 метров выше поймы рек Муя и Витим), участкамипрослеживается четкая линия.

Наэтой высоте к склонам гор иногда прислонены террасовидные уступы, сложенныехорошо окатанными озерными гравийно-галечными и песчаными отложениями. Уровеньозера испытывал периодические колебания. Иногда вода поднималась до высоты1000-1100 метров над уровнем моря и, возможно, еще выше. В этом случае озеровытягивалось на 260-265 километров при ширине до 50-55 километров. Глубинаозера достигала, а, возможно, и превышала 500-1000 метров.

СегодняМуйская впадина отделена невысокими перемычками от Чарской и Верхне-Токкскойвпадин. Временами вода, по-видимому, покрывала эти перемычки, и тогда возникалобширный водный бассейн, вытянутый в длину более чем на 500 километров. Современем река Витим проложила себе новое русло через Южно- и Северо-Муйскийхребты и палеоозеро было осушено. На его месте остались песчаные, а близсклонов гор – гравийно-галечные и валунно-галечные отложения, ныне перемываемыеводами рек Муя, Витим и их притоками.

Такимобразом, значительный отрезок Байкало-Амурской магистрали проложен по днубывших крупных озер – древних аналогов Байкала.

Асуществовали эти озера относительно недавно – несколько десятков тысяч летназад.

Визучении рифтовых структур многое еще не выяснено и не изучено. Является лирифтообразование процессом, присущим только мезокайнозойским эрам? Возник лиэтот процесс лишь в последующие 100-150 млн. лет жизни Земли, или на его долюследует отнести преобразование ее лика и в более ранние эпохи? На эти вопросыеще не даны ясные ответы.

Вообще,даже такие геообъекты, как Днепровско-Донецкая впадина, центральная частьМосковской синеклизы считаются древними рифтовыми зонами (Гордасников, Троцкий,1966) etc.

Процессырифтообразования следует рассматривать как одну из характерных черт развитияземной коры, имевшей место в течение всей истории ее жизни. Они обусловленыгоризонтальным растяжением земной коры, приводящей к вертикальному опусканию.Блоков земной коры и поднятию на дневную поверхность вещества мантии.

Вразвитии рифтовых зон имеет место определенная стадийность. На первой стадиивследствие подтекания разуплотенного вещества мантии в земной коре образуетсякуполообразное или линейно-протяженное поднятие, затем за счет растяжения идетформирование грабеновых прогибов в наиболее приподнятых их частях. Напоследующих стадиях рифтовые зоны могут служить осевыми частями более крупныхопусканий, или, в случае смены растяжения сжатием, перерождаются в складчатыеприподнятые сооружения геосинклинального типа.

Распространениерифтовых зон не имеет строго линейного характера. Отдельные их части (элементы)взаимно смещаются в поперечном направлении по трансформным разломам.

Изучениесовременных и древних рифтовых зон в океане и на континентах позволит получитьясное представление о строении и геологической истории этих крупныхгеологических планетарных структур, а также о нефтегазоносностимногокилометровых осадочных пород, заполняющих многие рифтовые впадины. ОзероБайкал как относительно молодая рифтовая зона при ее дальнейшем изученииспособна предоставить еще более обширный материал для более глубокого пониманиясущности геологических, магматических процессов в области рифтовых зон.

Список литературы

1.АН СССР. Институт географии Сибири и Дальнего Востока. Природные условия иестественные ресурсы СССР. Прибайкалье и Забайкалье. -М.: «Наука», 1965. –491с.

2.АН СССР. Сибирское отделение. Научный совет по тектонике Сибири. ТектоникаСибири. Том VII. Тектоника Забайкалья и некоторые общие вопросы геологическихструктур. –М.: «Наука», 1976. –264с.

3.Салоп Л.И. Геология Байкальской горной системы. Том I. Стратиграфия. –М.:«Недра», 1964. –517с.

4.Салоп Л.И. Геология Байкальской горной системы. Том II. Магматизм, тектоника,история геологического развития. –М.: «Недра», 1967. –700с.

5.Шагжиев К.Ш., Ральдин Б.Л. и др. Бурятия: природные ресурсы. –Улан-Удэ: Изд-воБурятского государственного университета, 1997. –280с.