История геологического развития заповедника

Край причудливых скал всегда привлекает не толь­ко любителей природы, но и специалистов-геоло­гов. В пределах заповедника решаются многие вЬ- просы геологического строения юга Сибири, а ве­ликолепные естественные обнажения (разрезы) по долинам рек Маны и Базаихи являются в этом от­ношении эталоном.

Изучение геологического строения района Стол­бов связано со всей длительной историей геологи­ческого исследования западной части Восточного Саяна. Первые сведения по этому району приведе­ны в работах многих известных исследователей кон­ца прошлого столетия — Г. А. Эрмана, П. А. Чихачева, И. Д. Черского, К. И. Богдановича, В. А. Об­ручева и других. Более детальные и планомерные исследования относятся уже к периоду после Ве­ликой Октябрьской социалистической революции. Здесь необходимо упомянуть работы видных со­ветских геологов А. Г. Вологдина и Ю. А. Кузнецо­ва, в результате которых значительно уточнено геологическое строение Столбинского массива.

В послевоенный период была проведена Госу­дарственная съемка под руководством геологов Красноярского геологического управления А. А. Предтеченского, В. М. Чатркина, Р. Ш. Залялеева, а также геолого-поисковые работы, которые были обобщены и систематизированы в 1965 году, когда была издана геологическая карта Енисейско-Саянской складчатой области под редакцией академика А. Л. Яншина. Все эти материалы, включая новейшие данные, послужили основой для существующих на сегодня представлений об истории геологического развития района Столбов. Естественно, что многое здесь еще предстоит уточнить и детализировать по мере появления новых фактических данных,

В геологическом строении района принимают участие разнообразные по составу и происхожде­нию горные породы. В ранний период жизни Земли, изученный в основном по отрывочным и косвен­ным данным, эта территория составляла часть об­ширного Евро-Азиатского континента, сложенного древнейшими породами, абсолютный возраст кото­рых превышает два-три миллиарда лет. На рубеже 1600—1700 миллионов лет тому назад в результа­те сложных прецессов, связанных с физико-химичес­ким преобразованием глубинных горизонтов Земли, этот континент был разбит на ряд блоков (литосферных плит), которые постепенно начали расхо­диться под давлением поступающего снизу магма­тического расплава. Это явление, согласно новей­шей глобальной тектонике (гипотеза тектоники плит), известно под названием спрединга, в более мелких масштабах — рифтогенеза. Участки земной коры при этом подвергались растяжению и проги­банию. Скорость расхождения плит не превышала пять, десять, сантиметров в год, но за многие мил­лионы лет образовался протяженный океанический бассейн, в том числе и на месте современной Алтае-Саянской горной страны. В ослабленную зону по мере расхождения плит из глубоких горизонтов поступал магматический расплав, здесь происходили многочисленные подводные извержения вулканов в виде излияний потоков базальтов. Прослои черных кремнистых, углисто-глинисто-кремнистых и глинис­тых сланцев подтверждают, что на месте Восточно­го Саяна в это время существовал морской бассейн, ограниченный с севера и юга массивами суши — ос­колками древнего континента. Мощность этих толщ превышает 2000 метров, обнажения их можно видеть в долине рек Маны и Енисея, Боль­шой и Малой Слизневой.

В дальнейшем, вплоть до начала кембрийского периода (550—570 миллионов лет тому назад), мор­ской бассейн продолжал существовать, что привело к накоплению многокилометровой (до 4—5 кило­метров) толщи разнообразных известняков и доло­митов, сменяющихся глинистыми сланцами и пес­чаниками, реже черными известняками и конгломе­ратами. Ископаемые остатки водорослей Collenia, Osagia и Conobitou свидетельствуют, что глубины моря были относительно небольшими.

Известняки и доломиты, хорошо видимые в ве­ликолепных береговых обрывах реки Базаихи и при­дающие ее долине неповторимое своеобразие, сви­детельствуют, что с наступлением кембрийского периода морской режим в районе сохранился так же, как и режим медленного прогибания, но мор­ской бассейн оставался относительно мелководным, напоминая современные окраинные моря.

К концу силурийского периода (410—420 мил­лионов лет тому назад) на месте Восточного Саяна образовалась многокилометровая (более 10—15 ки­лометров) толща разнообразных осадочных и вулканогенно-осадочных пород, заполнивших относитель­но узкий и протяженный прогиб. По мере того, как он захватывал все более глубинные части земной коры в подстилающих ее горизонтах (так называе­мая верхняя мантия Земли), происходило частичное плавление горных пород. Расплав по ослабленным зонам-трещинам достигал поверхности, образуя цепочки вулканов, обрамляющих краевую часть морского бассейна в виде островной дуги, или, из­ливаясь на дне моря (подводные извержения), в осадочных толщах застывал в виде многочисленных интрузивных тел¹. Состав и форма их довольно разнообразны. Наиболее древние представлены дунитами, перидотитами, пироксенитами и серпенти­нитами — породами, в составе которых преоблада­ют окислы магния, железа и кальция при недостат­ке окислов кремнезема. Они слагают небольшие линзовые тела, вытянутые вдоль зон разломов се­веро-восточного направления на расстояние более 50 при ширине 5—10 километров. Выходы их можно видеть и сегодня в долинах рек Большой и Малой Слизневой, Большой Зырянки, Осиновки, Собакиной и низовьях Базаихи. Так, например, высыпки зелено-серых серпентинитов хорошо видны на тропе, веду­щей от пос. Базаиха к вершине скалы Такмак. По современным представлениям, эти породы являют­ся остатками существовавшей в докембрии земной коры океанического типа, аналогичной той, что слагает дно современных наиболее глубоких океанических впадин. Согласно современным иссле­дованиям, образование подобных пород происходи­ло на глубинах в сотни километров, в пределах так называемой верхней мантии Земли, то есть обо­лочки, непосредственно подстилающей земную кору.

К концу силурийского периода процессы растя­жения сменились сжатием под влиянием столкнове­ния крупных блоков земной коры (литосферных плит). Морской бассейн прекратил свое существова­ние. Многокилометровые осадочно-вулканогенные образования были выведены со дна бассейна на по­верхность, пласты их в результате мощного боково­го давления оказались смятыми в многочисленные складки и разбиты многочисленными разломами, а иногда и надвинуты друг на друга. Осадочные и вулканогенные породы (сланцы, известники, туфы и другие) под влиянием мощного давления и высоких температур (до 1200—1500 градусов) были пере­кристаллизованы и изменены, а частично и рас­плавлены. При этом вдоль ослабленных зон вновь происходило внедрение интрузивных тел с преобла­данием гранитов и диоритов. В результате образо­валась горная страна Палео Саян (древние Саяны). Постепенно она была разрушена под влиянием ко­лебаний температуры, деятельности воды, ветра и ледников.

Но в конце силура — начале девона, то есть по­рядка 400 миллионов лет тому назад, относительно   выровненная горная страна вновь подверглась поднятию, что привело к образованию разломов зем­ной коры и крупных опусканий отдельных ее бло­ков. Появились глыбовые горы и цепочки активно действующих вулканов. Многочисленные потоки ла­вы различного состава, туфы и обломочные поро­ды перекрыли более древние образования, запол­нив ранее существовавшие неровности рельефа. Их можно видеть и сегодня в береговых обрывах Ени­сея в районе Дивногорска и в бассейне реки Слизневой. В основании разреза часто наблюдаются крупногалечные конгломераты и песчаники. Они обнажены в береговых обрывах Енисея в рай­оне Майского Быка и по реке Большой Слизневой ниже кордона. Выше залегает мощная (до 2000 метров) толща, сложенная продуктами вул­канических извержений. По составу преобладают кислые разновидности лав и их туфов, то есть породы, перенасыщенные кремнекислотой, реже — базальты и порфириты. Послед­ние в основном преобладают в низах разреза. Зна* чительную часть в составе вулканогенных пород слагают так называемые игнимбриты — отложения «палящих туч». Вулканические извержения этого типа происходили из многочисленных трещин, иног­да кольцевых. Расплавленная порода, температура которой достигала 1000—1200 градусов, перенасы­щенная газами, при резком падении давления бур­но вырывалась на поверхность. Это сопровождалось мощными взрывами, энергия которых в сотни и ты­сячи раз превосходила мощность атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму. Громадные вулканиче­ские облака раскаленных газов, известные в лите­ратуре под названием «палящие тучи», переполнен­ные раздробленными частичками расплавленных пород, покрывали площадь в десятки и сотни квад­ратных километров. Достигнув земной поверхности, расплавленные частички спекались в монолитную стекловидную породу. Подобные извержения носи­ли грандиозный характер и в нашу эпоху зафиксированы только один раз — вулкан Катмай на Аляс­ке в начале текущего столетия. Масштаб же извер­жений дезонского времени несопоставим с совре­менным, и в населенных районах такое извержение могло бы обернуться величайшей катастрофой.

Вулканические очаги, питавшие вулканы, в боль­шинстве случаев располагались на относительно не­большой глубине (несколько километров, иногда — сотни метров) и после остывания сформировали многочисленные массивы, такие как Абатак, Шумихинский, Столбовский и другие. Судя по находкам ископаемых растительных остатков (псилофитов) в перекрывающих осадочных толщах, возраст их оп­ределяется не моложе 380—360 миллионов лет.

После затухания вулканической деятельности в оставшихся прогибах (типа Минусинского) продол­жали накапливаться лагунно-континентальные, преимущественно красноцветные образования. В соста­ве их преобладают песчаники, алевролиты, конгло­мераты, аргиллиты, реже мергели и известняки, свидетельствующие о кратковременном наступлении моря на сушу. Формирование пород происходило в основном за счет размыва вулканических конусов, что постепенно привело к их разрушению и значи­тельному выравниванию рельефа. Этот процесс про­должался вплоть до каменноугольного периода.

В дальнейшем, в течение каменноугольного и пермского периодов (350—230 миллионов лет тому назад), в регионе господствовал континентальный режим. Это была довольно высоко приподнятая об­ласть, откуда поступал обломочный материал в при­легающие к северу и северо-востоку прогибы (типа Канско-Тасеевского), где формировались угленос­ные отложения, которые накапливались и в юрском периоде (195—140 миллионов лет тому назад). В районе заповедника они сохранялись лишь в еди­ничных тектонических блоках. Наиболее полно юр­ские осадки представлены в непосредственной бли­зости от района — в пределах Канско-Ачинского буроугольного бассейна.

Из поздне-кайнозойских² образований в районе известны аллювиальные (речные) осадки верхней террасы Енисея, сохранившиеся северо-восточнее бывшего Дома отдыха № 1 (высота 170—190 мет­ров), ниже устья Большой Слизневой, напротив де­ревни Овсянки (210—220 метров) по реке Мане (190—210 метров). Мощность галечников здесь не превышает 0,5—1 метра, реже 6—5 метров. Воз­раст этих пород не превышает 0,5—1—1,5 миллиона лет.

Самые молодые, четвертичные образования, возрастом не более одного миллиона лет, развиты в районе заповедника повсеместно. К ним относятся отложения речных террас, в том числе и Енисея, сложенные из песка и галечника, а также современ­ный аллювий рек и ручьев (пески и галечники) и де­лювиальный чехол, в том числе осыпи вокруг скал.

Столбовский массив включает в себя все извест­ные скалы-столбы и входит в состав так называемо­го Шумихинского интрузивного комплекса. В целом же подобные интрузии весьма широко представле­ны в пределах Восточного Саяна, прослеживаясь в виде цепочки в юго-восточном направлении на многие сотни километров.

Столбовский массив расположен на водоразделе рек Базаихи и Лалетиной. Он имеет линейно-вытяну­тую в северо-восточном направлении форму. Раз­меры его по длинной оси достигают 15 километров. Петрографический состав массива однообразен — кварцевые сиениты, или нордмаркиты. Обычно это розовато-красные, мясо-красные, реже желтовато- серые мелко- и среднезернистые породы с характер­ными пустотами, образующими многочисленные «карманы», «ниши», «печурки», известные всем ска­лолазам. Из минералов, слагающих породу скал, большая часть приходится на калиевый полевой шпат (75—85 процентов), образующий таблитчатые, реже ромбовидные кристаллы буровато-серой ок­раски. Плагиоклаз (полевой шпат, богатый окислами натрия и кальция) встречается в количестве не бо­лее 4—15 процентов. Кварц в виде редких зерен, часто в пустотах, составляет не более 5—7 процен­тов, реже до 8—10. Из темноцветных минералов встречены редкие зерна пироксена, биотита и ро­говой обманки. Из других минералов чаще встреча­ются сфен и апатит, реже магнетит. Изредка встре­чаются темноокрашенные ксенолиты — обломки пород (сланцев и песчаников), захваченных магма­тическим расплавом при внедрении или попавшие в него в результате обрушения отдельных уча­стков кровли магматического очага. Все они час­тично переплавлены и перекристаллизованы. Кон­такты массива крутые — до 70—80 градусов и бо­лее, восточный — несколько положе. В целом же Столбовский массив имеет форму усеченного кону­са и, судя по геофизическим данным, уходит на значительную глубину.

Многочисленные трещины, рассекающие массив, первоначально сформировались в процессе длите­льного (десятки тысяч лет) остывания магматическо­го расплава, внедрившегося на глубине 500—1500 метров. Остывание сопровождалось сокращением объема породы и образованием трещин-отдельно­сти³. Избирательное выветривание вдоль этих тре­щин и обусловило все многообразие скальных выхо­дов, а также отдельных ходов-лазов, таких, как «шкуродер», «труба», «соколик», «колокол», «уго­лок», «леушинский», и других. Наиболее отчетливо при этом проявилась система вертикальных трещин, особенно по краям массива. Это великолепно вид­но на примере таких величественных и грандиозных скал, как Второй столб. Митра, Манская стенка, Ча­паевский бастион, Такмак, Китайская стенка и другие

Кроме того, в пределах Столбовского массива широко представлены дейки, являющиеся результа­том внедрения по трещинам остатков расплавлен­ных пород в заключительную стадию образования массива, в том числе после частичного его застыва­ния. Они сложены серо-розовыми аплитами и мелкозернистыми сиенитами. Мощность их колеблется в пределах от нескольких сантиметров до 1—3-х метров. Наиболее хорошо видны дейки на скалах Такмак, Китайская стенка, Малый беркут, в районе Барьеров, на Первом столбе в районе выхода из ла­за «вигвам» и в районе хода «труба», между Пер­вым столбом и скалой Пролетарка, а также в дру­гих местах

По мнению известного геолога Ю. А. Кузнецова, не исключено, что на месте Столбовского массива 380—400 миллионов лет тому назад существовал глубинный магматический очаг, питавший крупный вулкан.

К началу мезозойского периода (230 миллионов лет тому назад) большая часть горных пород, сла­гающих кровлю Столбовского массива, была раз­мыта. Осадочные породы — известняки, сланцы и песчаники — оказались менее устойчивыми перед воздействием воды, ветра и морозного выветрива­ния, чем сиениты Столбовского массива, и постепен­но район скал становится одним из наиболее при­поднятых. В пределах же самого массива разруше­нию в первую очередь подвергались участки вдоль трещин-отдельности, а также контакты деек. Раз­рушенный материал под действием ветра, а также речек и ручьев, протекавших вдоль зон разломов и контактов, постепенно сносился вниз в виде песка, глины и гальки. В результате некогда единый мас­сив был расчленен на ряд останцов выветривания— причудливых скал — столбов, представляющих от­дельные, наиболее устойчивые к эрозии участки горных пород.

Формирование современного рельефа в районе заповедника началось, по-видимому, во второй по­ловине неогенового периода, то есть 9—10 миллио­нов лет тому назад. Очевидно, столько же лет Де­ду и другим скалам. К этому времени в пределах слабовсхолмленной равнины заложились основные долины рек. Несколько раньше, около 25—30 мил­лионов лет тому назад, начинается сводовое поднятие Алтае-Саянской области в целом, которое про­должается и в течение четвертичного периода. Именно в это время сформировалась Алтае-Саянская горная страна в современном виде.

Медленные, восходящие движения территории заповедника «Столбы» продолжаются и в настоящее время. Углубляются долины рек и ручьев, продол­жается разрушение горных пород на склонах. При этом более устойчивые к выветриванию скалы-стол­бы поднимаются все выше и выше над поверхно­стью, то есть растет их относительная высота. Этот процесс характерен для всей территории Восточно­го Саяна, особенно для его центральной части. Здесь наблюдается повышенная сейсмичность, во­зобновились излияния базальтов вдоль зон круп­ных разломов. Происходит новый этап в длитель­ном непрерывном эволюционном развитии земной коры и всей Земли в целом. Именно ему мы и обязаны появлением уникальных скал-столбов в данном районе.

• Интрузивное тело

(или интрузивный массив)— скопление расплавленных магматических пород, за­стывших на глубине и не достигавших поверхности земли, в отли­чие от вулканических (или эффузивных) пород, изливавшихся на поверх­ность во время вулканиче­ских извержений.

• Кайнозойская эра, или эра новейшей жизни

в истории Земли, началась 65—70 миллионов лет тому назад и продолжается в настоящее время.— Б. С.

³ Отдельности — способ­ность горных пород

распадаться на характерные блоки (глыбы)

при естественном (выветри­вание) или искусственном разрушении.

Эта способность обуслов­лена наличием

в породе скрытых или ви­димых систем

трещин-от дельности.

Различают несколько видов отдельности — матрацевид- ную, плитовидную и т. д.