Некоторые особенности седиментогенеза плейстоценовых отложений в восточной галерее Денисовой пещеры

При стратиграфическом членении разрезов плейстоценовых отложений важную роль играет изучение характера и степени изменения первичного осадка в процессе диагенеза. Для геологических разрезов пещерных палеолитических объектов, включающих, как правило, многослойные культурно-стратиграфические колонки отложений, особое значение имеет выяснение генезиса и динамики постседиментационных нарушений залегания осадка. При этом следует различать нарушения, обусловленные переотложением вещества при разрушении слоя (обычно связанные с биогенно-антропогенной деятельностью или быстро протекающими гравитационными процессами), и собственно деформации геологического тела, связанные с медленным внутримассовым перемещением осадка без разрушения его целостности.

Основными факторами, определяющими характер и динамику внут-римассовых деформаций пещерных отложений, являются особенности морфологии карстовой полости, механических свойств грунта и температурно-влажностных условий. Археологические исследования последних лет в восточной галерее Денисовой пещеры позволяют дать достаточно полную характеристику ее строения и особенностей залегания заполняющих рыхлых отложений [Деревянко и др., 2011, 2012].

Галерея заложена по системе крутопадающих на запад-юго-запад субпараллельных трещин в массиве силурийских биогермных известняков. Вскрытый раскопом участок галереи имеет длину 9 м, ширину 3 м и глубину 7,5 м, при этом наблюдается тенденция к сужению галереи в нижней части до 1,0–1,5 м. Днище галереи пока не достигнуто, вместе с тем можно предположить, что его формируют чередующиеся поперечные скальные выступы (ригели) и крутопадающие тоннелеобразные переуглубления, приуроченные преимущественно к локальным расширениям. Таким образом, галерея представляет собой разработанную карстовыми процессами узкую субвертикальную расщелину.

Восточная галерея, являясь частью спелеосистемы Денисовой пещеры, испытала сходные и, видимо, синхронные с центральным залом этапы заполнения рыхлыми отложениями. Мощная толща заполняющих ее осадков в седиментационно-литологическом отношении сформирована тремя пачками, разделенными хорошо выраженными перерывами в осадконакоплении.

Нижняя пачка (слой 17) выполнена суглинистыми и тяжелосуглинистыми отложениями охристо-желтого цвета с обильными включениями известнякового щебня, глыб и выщелоченных натечных образований. Генетически она представляет переотложенный материал, характерный для закрытых карстовых полостей (пещерная «терра росса»). Накопление этого материала соответствует наиболее древнему этапу заполнения пещеры, когда полость была еще закрыта для внешних воздействий.

Средняя пачка (слои 16–11) представлена линзовидно-слоистым глыбово-щебнистым материалом с пестроцветным легкосуглинистым заполнителем. Ее формирование происходило после вскрытия карстовой полости в обстановке интенсивного биогенно-антропогенного воздействия на фоне резко усилившегося влияния региональных климатических факторов.

Верхняя пачка (слой 9 и вышележащие антропогенные отложения голоцена) образована легкими лессовидными суглинками с линзами и единичными включениями дресвы и мелкого щебня. Для этих суглинков, прежде всего для голоценовых отложений, характерна высокая насыщенность органическим веществом, обеспечившая интенсивное химическое преобразование подстилающего осадка.

Основные этапы заполнения галереи рыхлыми отложениями разных генераций оставили следы в микроморфологии поверхности стен карстовой полости. Прослежено несколько гипсометрических ярусов, в целом соответствующих пачкам заполняющих галерею осадков. В нижней части галереи ее стены и стенки идущих снизу тоннелей зашлифованы, имеют незначительные хорошо оглаженные неровности, обусловленные внутренними неоднородностями в составе коренных известняков; признаки десквамации или шраттирования отсутствуют. На этом гипсометрическом уровне большая часть трещин в коренных стенках морфологически не выражена или залечена кальцитовым цементом. Эти участки, как правило, законсервированы суглинистыми отложениями нижней пачки.

Выше расположен ярус накопления средней грубообломочной пачки отложений. На этом уровне часто встречаются блоки отседания от коренных стен пещеры, развившиеся по сети трещин, субпараллельных простиранию галереи. Для образованного при этом обломочного материала характерны крупный гранулометрический состав и удлиненность или изометричность формы, что нетипично для десквамационных процессов. Следует отметить, что некоторые блоки отсели от коренных стен галереи, когда были уже перекрыты толщей рыхлых отложений. С этими процессами связаны локальные деформации осадка в непосредственной близости от стен.

Верхняя часть стен галереи на уровне накопления лессовидных суглинков несет следы активного поверхностного растворения. На этом уровне отмечено интенсивное развитие желобковых карров (шраттов), наиболее выраженных на участках, перекрытых голоценовыми отложениями с высоким содержанием органического вещества.

На участках стен, расположенных над поверхностью голоценовых отложений, и свода галереи, подверженных активному воздействию колебаний температуры и влажности, развивались десквамационые процессы. Вместе с тем на этих участках также отмечено слабо выраженное шраттирование, связанное с растворяющим действием грунтовых и конденсационных вод.

В системе карстовых полостей Денисовой пещеры восточная галерея наиболее удалена от капельной линии, поэтому ее микроклимат отличается от микроклимата центрального зала относительно высокой влажностью и стабильностью температурно-влажностных условий. Эти отличия нашли отражение как в вещественном составе заполняющих галерею отложений, так и в активном проявлении постседиментационных вязкопластических деформаций просадочного генезиса. Возникновение просадок с большой вертикальной амплитудой связано с тиксотропными свойствами грунта нижней пачки отложений, который постепенно проседал в базальную часть галереи. При этом относительно консолидированные грубообломочные отложения средней пачки местами продавливали кровлю пластичных суглинков слоя 17, вызывая появление деформаций второго порядка в виде диапиров и гофр, распространявшихся в субгоризонтальном направлении под действием бокового сжатия грунта. Поэтому характерной особенностью отложений в восточной галерее является залегание в виде синклинали, совпадающей с осевой линией галереи, с круто (45–50°) падающими крыльями.

Следует отметить, что просадки не сопровождались хаотическим перемешиванием вещества разных стратиграфических подразделений даже в пристенных зонах, где градиенты смещений обычно наиболее велики. Первоначальное положение слоев уверенно реконструировано по текстурам течения грунта и фрагментам вещества на коренных стенах галереи.

Проявления просадок с постепенно уменьшающейся амплитудой отмечены во всех литологических слоях восточной галереи, включая голоценовые отложения. Вероятно, они во многом обусловили специфику диагенетического преобразования осадка в кровле средней грубообломочной пачки, самым ярким проявлением которого является мощный горизонт фосфатной цементации в слое 11 на контакте со слоем 9. Наиболее сильно фосфатизация проявилась вдоль осевой линии галереи в виде своеобразной траншеи шириной до 1 м и глубиной до 0,5 м, с четкими границами, заполненной осадками, в которых известняк полностью замещен фосфатами кальция.

Феномен массового и глубокого химического преобразования отложений слоя 11 отмечен только в пределах восточной галереи пещеры. Пока не ясно, с каким палеогеографическим этапом или источником связано поступление значительного количества химически активного фосфорсодержащего вещества. Вместе с тем можно предположить, что локализация зоны наиболее интенсивных преобразований вдоль осевой линии галереи связана с углублением на поверхности пола пещеры, где концентрировались содержащие фосфаты растворы. Образование такого линейно вытянутого углубления могло быть обусловлено постоянными просадочными процессами. В дальнейшем эти участки наиболее сильно измененного и разрыхленного вещества, наряду с легкосуглинистыми отложениями вышележащей пачки, стали активно осваиваться животными-землероями. При этом грубообломочные отложения слоя 11 на пристенных участках галереи в меньшей степени нарушены деятельностью землероев, чем зона химического диагенеза вдоль ее осевой линии.