Выполнение маршрута №3

Начало маршрута на станции Томск-1. Утренней электричкой студенты доезжают до 41-го км (фото 2).

Фото 2. Железнодорожная платформа, 41 км. Студенты гр.2Б881.

Фото Семена Вторушкина (2007г.)

Проходят 1-5 км по шпалам в сторону станция Басандайка, поворачивают направо и выходят на тропинку, ведущую к Травертиновым чашам; нужно пройти 4 км по открытой луговой местности и удалиться в тайгу, где тропинка узкая, сырая, а местами заболоченная. Перед входом на площадку, где расположена Большая Таловская чаша, прибит плакат (рис.1).

Своё название Таловские чаши получили от находившейся рядом деревни Таловка, которой давно нет. Слово «тала», «талая» можно трактовать по-разному, с Тюркского наречия она переводится как степь, равнина; в русском языке – незамерзающая река с полыньями. Первые сведения об этом уникальном творении природы приводит профессор Томского университета А.М.Зайцев в 1895 году.

Таловские чаши находятся на Томь-Яйском водоразделе в районе железнодорожной станции «41-ый км» в верховьях реки Басандайка на правом склоне долины небольшого безымянного ручья (рис. 2).

Источники приурочены к толще четвертичных отложений, представленных лессовидными суглинками. Травертиновые постройки образуют положительные формы рельефа и зеркало воды возвышается над окружающей местностью до 5 м. Изливающаяся из родниковых чаш вода стекает по руслу, которое также возвышается над рельефом 1, 5 метров и достигает у отдельных чаш в длину 10 м.

Самой примечательной из чаш является «Большая Таловская чаша» (фото 3).

Дебит источника – около 1 л/с, температура воды +5⁰С. На выходе источник образует большую травертиновую чашу (бассейн), заполненную водой. Азимут по простиранию чаши – 120⁰ЮВ. Азимут лога – 190⁰ЮЗ. Размер чаши: 3240х1640 мм. Длина русла стока – 2100 мм. Глубина чаши – 1500 мм.

Рис.1. Плакат перед Большой Таловской чашей

Рис. 2. Схема расположения памятника природы «Таловские чаши»

(С.С. Гудымович, 2007)

Вода источника течёт по руслу, которое всё время поднимается. Здесь нет ни боковой ни донной эрозии. Это один из парадоксов в геологической работе рек. Нет и попятной эрозии в русле травертинового ручья.

Воды источника впадают в небольшой ручей, расположенный в нескольких метрах от русла источника. В непосредственной близости от описанного источника, расположены ещё два подобных ему, но гораздо меньшего размера (не более полуметра при высоте 0, 1-0, 2 м). Пространство между источником заболочено. Почва сильно пропитана рыхлыми карбонатными новообразованиями. Отложение травертина имеется ещё в нескольких местах вблизи Таловской чаши. Травертиновые тела размещаются в основном, на дне долин, хотя имеются они и на сравнительно высоких частях склона. Ниже «Большой Таловской чаши», примерно в 80 м расположена «Малая Таловская чаша» диаметром 1х0, 5 м, но длина русла достигает 6 м (фото. 7). Возвышение русла над рельефом достигает 0, 2-0, 7 м. Здесь нет такого водопада в конце русла, как в Большой Таловской чаше. На противоположном левом берегу долины обнаружены сухие травертины.

 

Фото 3. «Большая Таловская чаша». На переднем плане русло ключа, вытекающего из «чаши» (по материалам Н.С. Новгородова)

 

Состав воды источника следующий (в мг/л): Ca²⁺ - 156, 0; Mg²⁺ - 23, 2; Na⁺ - 16, 1; HCO₃ – 610; Cl^- - 8, 52; SO₄^2- - 8, 0; O₂ – 10, 0; CO₂ – 70, 4 (из работы В.А. Баженова). Также установлено (в мг/л): Mn – 0, 5; H₄SiO₄ – 14, 8; Al – 9, 8; (в мкг/л) – Cu – 0, 091; Zn – 1, 32; Ti – 0, 44; Ba – 1, 32.

Общая минерализация – 821, 82 мг/л.

Воды источника слабоминерализованы, нейтрально-слабощелочные, по составу магнезиально-кальциевые, гидрокарбонатные. На выходе происходит дегазация воды с выделением большого количества углекислого газа.

Формула солевого состава:

;

pH – 7, 1; Eh 215

 

Основная масса травертина сложена кальцитом, представляющим собой метасоматически замещённый сфагновый мох, образуя как бы псевдоморфозы кальцита по мху (фото 5).

Фото 4. На переднем плане русло Малой Таловской чаши (Крокодильчик). Фото П.В. Сальниковой

Этот процесс метасоматического замещения мха и позволяет расти травертиновым чашам и подниматься руслу над рельефом. Здесь мы наблюдаем симбиоз мха с косной материей – гидрокарбоната и карбоната кальция и марганцевого минерала – бернессита [(Ca, Mg, Ni, K)_{  1}(Mn⁴⁺, Mn²⁺)(O, OH)₂], который был впервые обнаружен и исследован в карбонатных травертинах Томской области В.А. Баженовым и М.В. Соколовой.

Как же объяснить не только существование чаш, которые не заносятся илом, не разрушаются в течение длительного времени, но и, как показывают наблюдения, растут. Здесь, вероятно, необходимо применить понятия о процессах с позиций теории самоорганизации или синергетики (от греческого «синергена») – содействие, сотрудничество или вместе действующий, работающий. Предложенный немецким учёным Г. Хакеном в 1980 году термин синергетика, акцентирует внимание на согласованность взаимодействия частей при образовании структуры как единого целого. Это модели нелинейных и неравновесных систем, подверженных действию флуктуаций, особенно важных в момент фазового перехода беспорядок – порядок. В открытых системах, таких как геологические процессы, в частности взаимодействие вода – горная порода, энергия может рассеиваться и необратимым образом переходить в другие виды энергии. Такие системы называют диссипативными.

 

Фото 5. Образец травертина с растущим на нём сфагновым мхом. Постепенно мох замещается кальцитом и берсенитом, отмирает, становится петрофицированной растительностью и выполняет стену «чаши», как вместилище воды. Фото. В.Н. Сальникова

Одной из наиболее удовлетворяющей критериям самоорганизации среди геологических систем, считает С.Л. Шварцев, является система вода – порода, составляющая часть более общей основополагающей для земной коры системы вода-порода-газ-органическое вещество. В нашем случае, растворение карбонатных пород водой сопровождается повышением хаоса (энтропия растёт), но из этого беспорядка в процессе самоорганизации возникают упорядоченные структуры – травертиновые чаши – скелетные кристаллы кальцита (фото 6, 7; рис. 3).

Фото 6. Водное зеркало «Большой Таловской чаши» состоит из 2-х граней ромбоэдра в виде зеркала воды в чаше. Фото В.Н. Сальникова

Фото 7. Большая Таловская чаша. Дно чаши. Интерференция воды и света на гранях ромбоэдра. Фото В.Н. Сальников

Так, вместо двух компонентов системы (вода-исходная порода), возникает третья подсистема (травертина), что является явным признаком её усложнения и развития в процессе самоорганизации. Одновременно с зарождением чаш меняется и состав водного раствора: выделяется углекислый газ, часть карбоната кальция встраивается в сфагновый мох, замещая органику, петрофицируя её, образуя псевдоморфозы. Отмирая, мох укрепляет стенки чаши, которые образуют скелетный макрокристалл кальцита, изоморфно заполняющийся беспрерывно водой. Это саморегулирующаяся система с многими подсистемами, в том числе и биогенной.

 

Рис. 3. Модель кристаллографического строения Большой Таловской чаши: а – схема чаши с элементами двух ромбоэдров (1, 2 – грифоны в нижних вершинах ромбоэдров); б – кристаллографическая модель травертиновой чаши. 1 – ромбоэдр 1-го рода (отрицательный), 2 – ромбоэдр 1-го рода (положительный), 3 – тригональная пирамида 1-го рода нижняя (положительная); в – разрез травертиновой чаши: 1, 2 – грифоны, 3 – травертины, 4 – суглинки, 5 – породы палеозойского фундамента; 6 – бассейн чаши с водой, 7 – русло, 8 – сфагновый мох, 9 – ил карбонатный (пунктирные линии – рёбра ромбоэдров). Составил В.Н. Сальников

 

Вопрос о росте чаш в течение времени является дискуссионным. Так, исходя из работ С.В. Руднева мы предполагаем, что кристалл сразу захватывает определенное пространство своим электромагнитным полем и затем заполняет его, в зависимости от наличия привноса (питания) кристалла во время роста. Такие же идеи об опережающей электромагнитной матрице зарождающего кристалла высказывает А.В. Маликов. Эта идея привела его к концепции кристаллического состояния вещества как особого регулярного возбуждения электромагнитного поля, описываемого в виде системы внутренне структурированных квантов света.

Фото 8. Район Таловских чаш. Группа студентов ТПУ (геогидроэкологи) на учебной геологической практике. Август, 2010. Фото А.В.Монанкова. Справа профессор ТПУ В.Н.Сальников

Из рис. 3 видно, что чаша состоит из двух скелетных кристаллов (ромбоэдров) кальцита, имеет два грифона и сток по тригональной пирамиде. Метасоматические замещения кальцитом мха способствуют поддержанию стенок чаши (граней кристалла), а наличие псевдоморфозы воды по кальциту в чаше придаёт ей устойчивость в экзогенной среде. Как только одна из подсистем самоорганизации чаши выпадает, диссипативная система разрушается.

По нашему мнению, вода в чаши, с большим содержанием кальция, поступает из глубинных источников, расположенных в разломных зонах палеозойских отложений, а не из грунтовых вод, а тем более верховодки.

После осмотра чаш продолжаем двигаться в гору от малой чаши («Коркодильчика») на стоянку. Она находится в 100м от лога, где расположены чаши. На стоянке студентам необходимо развести костёр, сварить обед и обсудить итоги маршрута (фото.8). Преподаватель кратко объясняет происхождение чаш и проблемы стоящие перед экологией по защите природных памятников. От большой чаши, при наличии времени (нужно успеть на электричку до 14.30 час)можно пройти 300 м и повернуть налево. Здесь есть еле заметная тропинка, ведущая через лог, далее подъём и на водоразделе ручья стоит избушка (фото 9.). Её построил энтузиаст экологии в 80-е годы прошлого века, который охранял от «дикарей» чаши, следил за ними и поправлял своё здоровье. В настоящее время она брошена и в ней ночуют туристы, если известно им её местонахождение.

Фото 9. Избушка «Смотрителя чаш» в районе Большой Таловской чаши. На переднем плане Н.С.Новгородов

Фото В.Н.Сальникова, июль 2004 г.

При возвращении на станцию желательно наполнить пустую посуду водой, которая может быть выпита на платформе после маршрута. До маршрута и после маршрута необходимо надпомнить элементы техники безопасности при передвижении на железнодорожном транспорте, произвести осмотр одежды и тела на наличие клещей.

ЛИТЕРАТУРА

4. Аллисон А., Пальмер Д. Геология: Пер. с англ. – М.: Мир, 1984. – 568 С.

5. Баженов В.А., Соколова М.Ф. Бернессит в травертинах Томской области / Вопросы генезиса эндогенных месторождений. Минералогия и геохимия. – Л.: МГУ, 1988. – Вып. 7. – С. 157–163.

6. Гудымович С.С. Учебная геологическая практика в окрестностях города Томска. Учебное пособие. Часть I. Томск: Изд-во ТПУ, 2007. – 108 С.

7. Иванкин Г.А., Полиенко А.К., Вальд А.К., Захарова Т.В. Учебная геологическая практика в окрестностях г. Томска. Описание маршрутов. Томск: ТПУ, 1995. – 68 С.

8. Кадомцев Б.Б., Рязанов А.И. Что такое синергетика? // Природа, 1983. – № 8. – С. 2–11.

9. Колоколова О.В. Геохимия подземных вод района Томского водозабора. Автореф. дисс…. канд. геол.-мин. наук. – Томск, 2003. – 21 С.

10. Кропотин С.Н. Ландшафтная экология с основами управления окружающей средой. Учебное пособие. Томск: ТГУ, 2002. – 179 С.

11. Кучеров Е.В. Памятники природы Башкирии // Природа, 1984. – № 12. – С. 19–25.

12. Ланге О.К. Основы гидрогеологии. М.: Госгеолиздат, 1955. – 265 С.

13. Лепокурова О.Е. Геохимия подземных вод Алтае-Саянского горного обрамления, формирующих травертины. Автореф.дис. …канд. геол.-мин. наук. Томск, 2005. – 23 С.

14. Маликов А.В. Структурная теория пространства – времени и её приложения в минералогии и кристаллографии / Сборник: Математические модели в расшифровке генезиса минералов. М.: ИМГРЭ, 1989. – С. 4–41.

15. Маликов А.В. Кристаллы как порождения поля (конформная симметрия поля отображается в морфологии реальных кристаллов) / Сборник научных статей: Творение. Эволюция. Минералы (симметричный аспект). М.: Ротопринт ИМГРЭ, 1993. – С. 74–88.

16. Мачкасова О.А. Геохимия основных типов подземных минеральных вод республики Хакасия и их бальнеологическое значение. Афтореф. дисс…канд. геол.-мин. наук. Томск, 2003. – 23 С.

17. Новгородов Н.С. Составление карты и кадастра родников бассейна реки Басандайки Томского региона/ Информационный отчёт. Томск, 1999. – 37 С. (Фонды Госком. по охране окружающей среды Томской области).

18. Новгородов Н.С. Составление карты и кадастра родников бассейна реки Тугояковки и городской зоны г. Томска / Информационный отчёт. – Томск, 1998. – 29 С. (Фонды Госком. по охране окружающей среды Томской области).

19. Новгородов Н.С. Живая вода // Свет (Природа и человек), 1998. – № 3. – С. 6–8.

20. Новгородов Н.С. Сибирское Лукоморье. Томск: Изд-во Аграф-Пресс, 2005. – 244 С.

21. Новиков Ю.В., Сайфутдинов М.М. Вода и жизнь на Земле. М.: Наука, 1981. – 181 С.

22. Попов К.П. Линзы пресных вод в пустынях // Природа, 1986. – № 8. –С. 102–103.

23. Руднев С.В. Применение эллиптической геометрии Римана к исследованию решётчатых структур реальных кристаллов. Автореф. дисс. … канд. геол.-мин. наук. – Ленинград, 1986. – 18 С.

24. Сальников В.Н. Электромагнитные системы литосферы и техногенеза/ ТПУ, Томск, 1991. – 384 С. Деп. в ВИНИТИ 18.03.91, №1156 – В91.

25. Сальников В.Н., Сальникова Е.Н., Новгородов Н.С., Потылицына Е.С. Энергоинформационная модель кристаллографической самоорганизации травертиновых чаш на примере Томской области / Матер. 6-го Межд. симп.: Проблемы экоинформатики. Москва, 2004. – С. 169–173.

26. Сальников В.Н. Синергетика электромагнитных систем // Избран. матер. 8 Регионального научно-тех. семинара: Ноосферные взаимодействия и синергетика. Томск: ТПУ, 1994. – С. 25–57.

27. Сергеев Г. Вода помнит всё // Природа и человек, 1990. – № 9. – С. 24–27.

28. Слётов В.А. К онтогении кристалликтитовых и геликтитовых агрегатов кальцита и арагонита из карстовых пещер Южной Ферганы // Новые данные о минералах. М.: Вып. 32, 1985. – С. 119–128.

29. Степанов В.И. Периодичность процессов кристаллизации в карстовых пещерах // Новые данные о минералах СССР, 1971. Вып. 20. – С. 161–171.

30. Федькин Ю.Д. Геотермальная энергия// Природа, 1990, № 11. – С. 27–38.

31. Хакен Г. Синергетика. М.: 1980. – 404 С.

32. Хващевская А.А. Геохимия висмута в природных водах Западной Сибири. Автореферат дисс. … канд. геол.-мин. наук. – Томск, 2003. – 19 С.

33. Хващевская А.А. Оценка состояния природных вод г. Томска и его окрестностей / Основные проблемы охраны геологической среды. – Томск: ТГУ, 1995. – С. 151–154.

34. Шварцев С.Л. Природа и механизм самоорганизации геологической системы вода-порода/ Матер. семинара: Самоорганизация природных и социальных систем. Алма-Ата; 1995. – С. 63–65.

35. Шварцев С.Л. О механизмах самоорганизации в системе вода-порода / Матер. научн. конф.: Актуальные вопросы геологии и географии Сибири. Томск, 1998. – С. 180–182.

36. Щербак Г.Г. Учебная инженерно-геологическая практика / Учебное пособие. Томск: Изд-во ТГАСУ. 2005. – 104 С.

37. Яковлев С.В., Гладков В.А., Гоголев И.Я. Секреты простой воды // Энергия, 1986. – № 6. – С. 30–34.