Карстовые ландшафты окрестностей озера Индер

Представлены результаты ландшафтных и карстологических исследований проведенных в окрестностях озера Индер в ходе научно-исследовательских экспедиции. Дана характеристика карстовых ландшафтов в районе Индерского карстового поля. Проведена оценка плодородия почв и загрязненности территории тяжелыми металлами и радионуклидами. В работе приведены морфометрические показатели обследованной пещеры Утемис-Кыстау. Рекомендуется создание геопарка на Индерском карстовом поле.

Ключевые слова: карст, карстовый ландшафт, сульфатный карст, соляные купола, Индер.

На крайнем юге Западно-Казахстанской области на границе с Атырауской областью развита солянокупольная тектоника, которая представлена северной частью Индерского поднятия. Западная окраина соляного купола вплотную примыкает к р.Урал, восточная часть доходит до соленного озера Жалтырколь. Подобно пяти крупнейшим солянокупольным ландшафтам Прикаспийской впадины Индерский солянокупольный район представляет собой парадинамическое сопряжение, состоящее из сильно закарстованных Индерских гор, соответствующих крупному диапировому поднятию, и крупного эллипсоидного по форме Индерского озера площадью 115 км² и урезом воды -23 м ниже уровня моря [1, с.146].

В рамках инициативной темы научных исследований «Состояние земельно-водных ресурсов Западного Казахстана» (№ госрегистрации 0115РК00037) нами проведены исследования карстового рельефа в окрестностях озера Индер [2, с. 131–136]. В Западном Казахстане в основном распространены известняковые и гипсовые типы карстов.

Карстовое поле Индерских гор является крупнейшим в Прикаспийской низменности (рис.1). Общее число карстовых форм достигает 5000. Плотность поверхностных карстовых форм достигает 200–300 шт./км. Общая величина снижения поверхности под действием карстовых процессов составляет 1,87 мм/год. Среди карстовых воронок выделяются четыре вида — блюдцеобразные, конусообразные, понорообразные и колодцеобразные. Блюдцеобразные воронки, распространенные повсеместно, но наиболее часто по периферии Индерских гор, достигают в диаметре 10–15 м и глубины 2–3 м. Конусообразные воронки имеют в глубину до 20 м и 30–40 м в поперечнике. Понорообразные воронки имеют конусовидную форму с узкой щелью (понором) в днище, служащем в качестве дренирующего канала. Своеобразны карстовые колодцы — при небольших размерах (до 5 м в диаметре) их глубина достигает 15 м. Отдельные карстовые западины и воронки имеют к югу и юго-востоку от озера Индер.

Рис.1. Карстовые воронки (указаны стрелками) на Индерском солянокупольном поднятии

Морфологическая структура Индерского солянокупольного ландшафта дополняется двухъярусной озерной террасой, протянувшейся вдоль южного и юго-западного побережья озера. Индерская денудационная карстовая возвышенность, очевидно, является реликтом древнего пенеплена, которых под воздействием соляной тектоники сначала был приподнят и эродирован, а затем подвергся карстово-денудационному препарированию с образованием разнообразных микро- и мезоформ рельефа. Формирование самого крупного на Прикаспийской низменности Индерского карстового поля связывается преимущественно с вторичным кепроком, покрывающим полностью соляное зеркало купола на площади около 230 км². Мощность карстово-тектонической брекчии, слагающей кепрок составляет около 50–60 м. Кепрок сложен каменной, калийными и калийно-магниевыми солями (галитом, сильвином, карналлитом, сульфатами калия и магния), ангидритом и другими породами. В пачках калийных и калийно-магниевых солей проявлена борная минерализация (калиборит, борацит, гидроборацит и др.) с содержанием В₂О₃ в породах на уровне 1–5 %.

Кепрок Индерского купола обводнен трещинно-карстовыми надсолевыми водами, связанными с трещиноватыми закарстованными гипсами, ангидритами и песчаниками (рис. 2.).

Рис. 2. Гипсовые пластины и гипсовые розы, слагающие карсты исследуемой территории (фото К. М. Ахмеденова)

Обращает внимание исключительно высокая (300–500 л/сут) фильтрационная способность пород Индерского кепрока [1, с.148]. Питание водоносного горизонта осуществляется за счет атмосферных осадков и транзитных водотоков, направленных в сторону Индерского озера. У северного берега озера выходят на поверхность 32 родника различного дебита дебитом от сотых долей литра до нескольких десятков литров в секунду. Суммарный дебит всех родников составляет в среднем 35,25 л/с (или 1,1 млн м /год). Наиболее мощным является родник Ащебулак (22,5 л/с).

Характерной геоморфологической особенностью Индерской денудационно-карстовой возвышенности служат различия между северо-западной и юго-восточной частями. Если северо-западная часть возвышенности представляет собой слабоволнистую равнину, покрытую множеством небольших воронок и западин, то к юго-востоку поверхность покрывается ребристыми грядами, которые представляют собой склоны крупных карстовых впадин и котловин, заполненных терригенными отложениями.

Для Индерских гор характерны формы внутреннего мезо- и микрорельефа, принадлежащие к различным высотно-генетическим уровням. Внутренняя структура рельефа Индерских гор определяется в основном неровностями соляного зеркала солянокупольного поднятия, которое осложнено как диагенетическими формами вторичной соляной тектоники (соляными шипами и штоками), так и формами подземного и поверхностного карстообразования.

В физико-географическом отношении Индерский солянокупольный район выделен как обособленный ландшафтный округ в составе Урало-Эмбенской плоскоравнинной пустынной провинции [3, с.97]. С. С. Коробов и И. К. Поленов [4, с.84] выделяют ряд факторов, способствующих развитию карста на Индерском поднятии:

1)        состав пород кепрока (серый среднекристаллический гипс);

2)        трещиноватость пород кепрока (глубокие открытые трещины до 10–16 м глубиной и даже более);

3)        приподнятость карстующегося массива над базисом эрозии (до 35–40 м над озером Индер);

4)        климатические особенности (континентальность и аридность климата, ливневой характер осадков); карст интенсивен в период таяния снега и ливневых дождей);

5)        малая мощность покровных (хвалынских) образований и их песчанистый (супесь и легкий суглинок) состав.

В ходе спелеологического обследования были изучены особенности проявления уникальных карстовых процессов на Индерском карстовом поле [5, с.7–15]. Оказалось, что местность представляет собой солянокупольное поднятие. Осложнена гипсовыми холмами и карстовыми воронками. Были выявлены различные карстовые формы рельефа. Среди карстовых воронок выделяются четыре вида — блюдцеобразные, конусообразные, понорообразные и колодцеобразные [6, с.106]. Блюдцеобразные воронки, распространенные повсеместно, но наиболее часто по периферии Индерских гор, достигают в диаметре 10–15 м и глубины 2–3 м. Конусообразные воронки имеют в глубину до 20 м и 30–40 м в поперечнике. Понорообразные воронки имеют конусовидную форму с узкой щелью (понором) в днище, служащем в качестве дренирующего канала. Своеобразны карстовые колодцы — при небольших размерах (до 5 м в диаметре) их глубина достигает 15 м. Отдельные карстовые западины и воронки имеют к югу и юго-востоку от озера Индер. В основном встречались воронки, поноры глубиной от 3 до 20 м. Плотность поверхностных карстовых форм достигает 200–300 шт/км². Активность гипсового карста на Индерском поднятии составляет величину 1,87 мм/год. В. П. Петрищев отмечает, что Индерская денудационная возвышенность является реликтом древнего пенеплена, который под воздействием соляной тектоники сначала был приподнят и эродирован, а затем подвергся карстово-денудационному препарированию с образование разнообразных микро- и мезоформ рельефа [7, с.75]. Также в ходе исследования обнаружена ранее изученная карстовая пещера Утемис-Кстау на территории Индерских гор [8, с.13]. Пещера находится в центре крупной карстовой котловины, расположенной в восточной части Индерского поднятия. Карстовая котловина имеет округлую в плане форму. Ее диаметр около 400 м, а крутизна склонов составляет 15–25 градусов. Дно котловины плоское сильно осложненное карстовыми провалами и просадками, а также эрозионными формами — слепыми ложбинами поверхностного стока. Пещера горизонтальная и выработана в гипсовых отложениях. Гипсы залегают горизонтально. Сама пещера имеет 2 входа различных по размеру и морфологии. Основной вход в пещеру обращен на север и имеет крупные размеры: высота-3–7 м., ширина — 3 м (рис.3.).

Рис. 3. В зале пещеры Утемис-Кыстау (фото В. П. Петрищева)

Второй вход смотрит на юго-восток и имеет скромные размеры: высота — 2 м и ширина около 1 м. Зал пещеры хорошо освещается в светлое время суток через входные отверстия и в нем можно легко обходится без фонаря. Глубина пещеры от уровня основного входа около 1,5 м. Ниже приведены параметры пещеры (таблица 1).

Таблица 1

Параметры пещеры Утемис-Кыстау

Пещера представляет собой крупный хорошо освещенный подземный зал. Зал хорошо освещается в светлое время суток через входное отверстие и в нем можно легко обходиться без фонарика. Пещера, вследствие своей легкодоступности, часто посещается людьми. Однако следует отметить, что надписей и рисунков на стенах нет. Микроклимат в пещере из-за крупных размеров входного отверстия очень сильно зависит от поверхностных метеоусловий.

На данной территории отобраны почвенные и растительные образцы для проведения лабораторно-химических анализов. Отбор проб проводился на одной из воронок поля в 4 — х точках: вершина воронки, северный и южный склоны и дно воронки. Проведенный анализ на определение общего содержания гумуса по методу Тюрина показал, что содержание гумуса минимально (таблица 2).

Таблица 2

Содержание гумуса в почве

Чем выше этот показатель, тем плодороднее почва. Здесь местами имеются выходы пермских красноцветных глин, которые в основном прикрыты огипсованными глинами. Большая часть сопочно-равнинных пространств сложена хвалынскими глинами. Почвообразующие породы сложены тяжелосуглинистыми, иногда щебнистыми отложениями [9, с.163].

Азот входит в состав органических веществ почвы. Валовое содержание азота в поверхностном горизонте почв колеблется в пределах 0,10–0,85 %. На долю минеральных форм приходится 1–3 % общего содержания азота. В почвенных горизонтах с высоким содержанием органического вещества наблюдается определенное соотношение C:N, которое служит показателем обогащения гумуса азотом. Подвижный щелочногидролизуемый азот, определяемый по методу Корнфилда, является, по существу, легкогидролизуемым азотом почвы и характеризует содержание потенциально доступного для растений азота. Метод довольно широко используется для прогнозирования доз азотных удобрений под различные сельскохозяйственные культуры. Полученные по данному методу результаты позволяют ориентировочно оценить обеспеченность почвы азотом (таблица 3).

Таблица 3

Содержание азота в почве

Количество легкогидролизуемого азота в почве до 40–45 мг в 1 кг почвы характеризует сильную потребность растений в азотных удобрениях [10, с.138]. Это свидетельствует о слабом плодородии почвы исследуемого объекта и непригодности территории для использования под пашню, в почвенно-растительном покрове преобладают белополынные ассоциации на бурых зональных почвах. Местами встречаются тырсово-белополынные растительные сообщества, также чернополынные группировки на солонцах.

Определенный интерес при изучении геохимических сопряжений вызывает динамика содержания тяжелых металлов в почвах при переходе от элювиальных фаций к аккумулятивным в ландшафтных катенах солянокупольных геосистем.

Результаты анализа валового содержания тяжелых металлов в почве и растениях показали следующие результаты (таблица 4)

Таблица 4

Содержание тяжелых металлов на территории воронки

Учитывая показатели ПДК, выявлено отсутствие содержания свинца в почве. В малых количествах обнаружены кадмий и цинк. Содержание меди и железа превышает ПДК. Наличие тяжелых металлов связано с тем, что ландшафтное разнообразие Индерской возвышенности подвержено воздействию горнотехнической деятельности. Здесь ведутся разработки Индерского месторождения боратов, открытого в 1934 г. и осваиваемого с 1964 г. Поступление тяжелых металлов, в частности меди, в почву вследствие техногенного рассеяния осуществляется разнообразными путями. На исследуемой территории были местами обнаружены почвы с бурой окраской. Это свидетельствует о содержании в почве окислов железа.

С целью выявления загрязненности территории радионуклидами был проведен анализ на содержание цезия и стронция (таблица 5).

Таблица 5

Содержание радионуклидов в почве и в растениях

Радиоактивные вещества, попадающие в атмосферу, в конечном счете, концентрируются в почве. Через несколько лет после радиоактивных выпадений на земную поверхность поступление радионуклидов в растения из почвы становится основным путем попадания их в пищу человека и корм животных. Сравнение ПДК и полученных результатов показало, что содержание стронция высоко в растениях, а цезий не обнаружен в растениях и в малых количествах найдено в почве. Стронций — типичный редкий щелочно-земельный элемент. Основная его масса в земной коре находится в рассеянной форме. Как было отмечено выше, на территории Индерского солянокупольного района велась добыча боратов и именно в этом районе зафиксировано распространение боратов стронция. Встречаются минералы стронциоборит (витчит) и кургантаит, в составе которых и содержится стронций. Стронциоборит (витчит). Ассоциирует с джиноритом, борацитом, галургитом, ангидритом [11, с.173]. Кургантаит — минерал, водный пентаборат кальция и стронция из семейства хильгардита. Кургантаит характерный минерал эвапоритов, богатых бором и стронцием, но встречается в крайне небольших количествах [12, с.80]. Поэтому очевидно содержание стронция в почве и его дальнейшее поступление в растения связано с геохимическими особенностями Индерского поднятия.

Результаты исследования показали не пригодность использования земель карстовых ландшафтов в качестве пашни. Возможно использование в качестве пастбищ, но в связи с наличием карстовых провалов и воронок имеется опасность для выпаса скота. Наиболее оптимальный вариант использования для рекреации, в качестве особо охраняемых природных территорий на уровне геологического, либо геоморфологического памятников природы. Имеется опасность уничтожения уникальных карстовых ландшафтов при их освоении в качестве карьеров для ПГС (песчано-гравийной смеси), добычи гравия и другого минерального сырья. Для промышленного освоения имеются другие малоценные в ландшафтном отношении территории Индерского солянокупольного района. Ссылаясь на зарубежный опыт использования земель с проявлением карстовых процессов, а также на результаты проведенных исследований предлагаем использовать данную территорию путем создания геопарка, либо другой ландшафтной особо охраняемой природной территорий.

Район окрестностей озера Индер требует дальнейшего детального спелеологического обследования для получения полной картины образования и распространения карстовых форм рельефа Индерского района, а также формирования в целом рельефа Северного Прикаспия.

Литература:

1.         Petrishchev V. P., Chibilev A. A., Akhmedenov К. М., Ramazanov S. K. The Formation Features of Landscapes in the Inderskii Salt-Dome Area (Precaspian Hollow) // Geography and natural resources. — 2011. — № 2. — P. 146–151.

2.         Akhmedenov К. М.,.Iskaliev D. Zh., Petrishev V. P. Karst and Pseudokarst of the West Kazakhstan (Republic of Kazakhstan) // International Journal of Geosciences, 2014, 5. — pp.131–136.

3.         Гвоздецкий Н. А. Проблемы изучения карста и практика. — М. 1972 — С.97.

4.         Коробов С. С., Поленов И. К. Карст одного солянокупольного поднятия Прикаспийской впадины // Гидрогеология соляных месторождений и минеральные воды. — Л.: Недра, 1964. — С.84–97.

5.         Головачев И. В. Карст окрестностей озера Индер // Геология, география и глобальная энергия. — 2012. — № 2 (45) — С.7–15.

6.         Кошим А. Г., Рысов Е. З., Жумабекова Р. Ж. Анализ развития карстового рельефа в северной части озера Индер // Геоэкологические и геоинформационные аспекты в исследовании природных условий и ресурсов науками о земле. Мат. междунар. научно-практ. конф. «VII Жандаевские чтения».- Алматы, «Қазақ университеті» — 2013 — С.106.

7.         Петрищев. В. П. Солянокупольный ландшафтогенез: морфоструктурные особенности и последствия техногенной трансформации геосистем. — Екатеринбург: УрО РАН.- 2011. — С.75.

8.         Головачев И. В. Результаты спелеологических исследований в окрестностях озера Индер // Спелеология и спелестология. Сборник мат.IV междунар. науч. заочной конф.- Набережные Челны: НИСПТР. — 2013.- С.13–17.

9.         Сдыков М. Н. Памятники природного и историко-культурного наследия Западно-Казахстанской области / М. С. Сдыков [и др.]. — Т. VII. Акжаикский район. — Уральск, 2008. — С.163–169.

10.     Козаченко А. П. Обоснование приемов рационального использования, обработки и мелиорации земель сельскохозяйственного назначения. — Челябинск, 1999. — 144 с.

11.     Лобанова В. А. Новый борат — стронциоборит // Доклады АН СССР, 1960 — Т-135 — № 1 — С.173–175.

12.     Яржемский Я. Я. Бороносные галогенные породы Индер, Северный Прикаспий. — Новосибирск, Наука, 1984 — С.80.