палеогеографічні умови утворення травертинів поділля : палеогеографические условия образования травертинов Подолья

Краткое содержание

У першому розділі “Теоретико-методологічні засади вивчення травертинів та палеогеографічних умов їх утворення” висвітлюється історія дослідження, визначаються основні підходи, засади, методи дослідження травертинів, а також розглядаються питання термінології та класифікації. Найдоцільнішою для вивчення травертинів є комплексна методика, оскільки їх можна розглядати з різних точок зору: як гірські породи, як форми рельєфу, як геохімічні системи, як сучасні природно-територіальні комплекси, тому вивчення якоїсь однієї сторони обов’язково вимагає дослідження й інших аспектів. Розробляючи дану проблематику, ми виходили з методологічних засад актуалізму та генетизму, актуалізму та уніформізму. Терміни “травертин” та “вапняковий туф”, трактуються вченими по-різному. Найбільш вживаними є визначення, дані Дж.М. Фрідманом і Дж. І. Сендерсом: травертин - це генетичний термін, що означує всі карбонатні біохемогенні континентальні відклади в озерах, річках та джерелах, а вапняковий туф - пористий різновид відкладів джерел. Згідно із класифікацією А. Пентікоста та Х. Вайлса за походженням травертини поділяються на метеогенні (вуглекислота у воді, що розчиняє вапняки, які потім перевідкладаються у вигляді травертину, утворюється за рахунок атмосферного вуглекислого газу) та термогенні (вуглекислий газ надходить з надр землі за рахунок тектонічної активності). Залежно від того, чи відбуваються тепер процеси травертиноутворення, місцезнаходження травертинів бувають активними (active) та неактивними (inactive).

Дослідження травертинів в Західній Європі у 1830р. розпочав Ч.Лайєль. У 1902р. К.Вебер зробив першу спробу розглянути узагальнені дані по четвертинних травертинах середніх областей Західної Європи. Основні напрямки сучасних досліджень закордоном: процеси травертиноутворення, роль в них живих організмів, швидкість росту травертинів, визначення абсолютного віку, геохімічний склад джерельних вод, що відкладають травертини та самих порід. Серед зарубіжних дослідників, що займаються травертинами варто назвати таких, як: Р. Дріздейл, С.Гейл, Д.Джилейсон, М.Тайлор, З.Ліу, Ю.Свенсон, В.Дрейбродт, Г.Лі, М.Женг, В.Лайонс, Д.Юан, Д.Бухманн, Х.Педалей, Т.Д. Форд, А.Пентікост, С.Александрович та ін. Дослідження травертинів Поділля почалося у XІХ ст. У 1882-1886рр. виходить “Atlas geologiczny Galicji”, де А.Ломницький описує декілька місцезнаходжень травертинів. У 1886 році виходить його стаття, присвячена так званій “язловецькій фауні”. У 1912р. О.М. Криштофович визначив флору травертинів з с.Мушкотинців та с.Дарабанів. У 1934р. Н.В. Пименова описала вапнякові туфи біля с.Песець. В 60-70-х роках М.О.Куниця займався вивченням малакофауни з двох місцезнаходжень травертинів (Язловець, Дарабани). У 1966 році З.І. Хмілєвський описує вапнякові туфи в с.Нижнє Кривче. В 70-х роках ХХст. вивченням рослинних решток у травертинах займалися Л.Д. Баженова та Ю.В.Тесленко, ними описано викопну флору з трьох місцезнаходжень (с.Песець, с.Велика Кужелева, с.Шустівці) на Поділлі. Взагалі вітчизняна література присвячена дослідженню травертинів є малочисельною. Дослідження, що тут проводилися, мали епізодичний характер і не дають всебічної характеристики цих природних об’єктів.

У другому розділі “Передумови поширення травертинів на Поділлі” розкриваються відмінні риси геологічної будови, тектоніки, рельєфу, підземних вод, клімату, рослинності та малакофауни території поширення травертинів, що є необхідним для наступного з’ясування закономірностей розміщення травертинів, сучасних та палеогеографічних умов їх утворення.

Територія дослідження розміщена в межах Волино-Подільської плити Східно-Європейської платформи. Утворення травертинів пов’язане із карбонатними відкладами верхньої крейди та міоцену, оскільки вони служать джерелом карбонату кальцію, що перевідкладається у вигляді травертину. Водотривким шаром для підземних вод, що при виході на поверхню відкладають травертин слугують девонські та силурійські відклади, а стрімкі схили річкових долин складені цими породами є своєрідною основою, до якої “прибудовується” травертинове тіло. Територія, що досліджується, зазнала інтенсивних неотектонічних піднять, з районом найбільших голоценових піднять співпадає зона із найбільшою щільністю місцезнаходжень травертинів. Досліджувана територія знаходиться в межах Волино-Подільського артезіанського басейну, безпосереднє відношення до утворення травертинів мають водоносні горизонти у верхньокрейдяних та неогенових породах. Переважна більшість травертинів приурочена до глибоко розчленованої височини Подністровського Поділля. Район поширення травертинів характеризується найтеплішим кліматом в межах Хмельницької (Помірнотеплий та Південний кліматичні райони) та Тернопільської (Центральний та Південний кліматичні райони) областей. Температури липня становлять 18 ...19°С, а січня - 4,5 ... 5,5°С , кількість опадів змінюється від 520 до 590 мм на рік.

У третьому розділі “Морфогенетичні особливості травертинів Поділля та їх палеогеографічне значення” йдеться про закономірності поширення травертинів на Поділлі, їх структури та текстури, морфологію, викопні флору та малакофауну, а також травертини розглядаються як природно-територіальні комплекси.

В Україні травертини поширені в основному на Поділлі та в Криму. Тут вони приурочені до неогенових вапняків: на Західному Поділлі - це літотамнієві вапняки верхнього баденію, на Східному - вапняки верхнього сармату, які залягають на більш давніх девонських аргілітах (на заході) або на силурійських алевролітах (на сході). Найбільші травертинові утворення відомі на півдні Поділля в нижній частині басейну Стрипи в Бучацькому районі; в каньйоні Дністра між гирлами Коропця та Серету, в басейні Нічлави (Борщівський район). В Хмельницькій області найбільші травертинові скелі розташовані в долинах річок Ушиці, Студениці та Данилівки ( Новоушицький та Дунаєвецький райони). В межах Поділля травертини розташовані нерівномірно, територію за густотою місцезнаходжень травертинів та особливостями процесу травертиноутворення поділяємо на три зони: Північну, Середню, Подністровську. Переважна більшість травертинів Поділля знаходиться в Подністровській зоні. На території цієї зони вирізняються три вузли з найбільшою густотою місцезнаходжень травертинів: Стрипсько-Дністровський, Заліщицько-Борщівський, Студеницько-Ушицький. Всього на Поділлі нараховується понад 50 місцезнаходжень травертинів. В межах річкових долин не виявлено чіткої приуроченості травертинових скель до якоїсь певної тераси. В долинах приток Дністра в основному виділяються три рівні: до 10 м (на Стрипі – Рукомиш, Скоморохи; на Джурині - Нирків); 10...20м (басейн Стрипи – Жизномир (всі скелі), Скоморохи (Рівна Скеля), басейн Студениці – Мушкотинці, Трибухівка, басейн Ушиці – Отроків, Сокілець); приблизно 50 м і більше (Сокілець - на Стрипі, Устечко – на Джурині, Улашківці – на Сереті).

Структури травертинів не відзначаються великою різноманітністю. Як і іншим осадовим породам хемогенного походження, їм властиві зернисті, щільні, інкрустаційні структури. Текстури поділяємо на первинні, що виникають під час седиментації, і вторинні (натічні), що утворюються на стадії перетворення осадку в гірську породу, а також при її подальших змінах. Первинні текстури можуть утворюватися внаслідок впливу на осадки механічних факторів (абіогенні текстури) і у зв’язку з життєдіяльністю організмів (біогенні). До абіогенних текстур ми відносимо: масивні, верствуваті та брекчієвидні; до біогенних – трубчасті (крупнотрубчаста, середньотрубчаста, дрібнотрубчаста), мохові (за ступенем ущільнення - мохова ущільнена, мохова неущільнена, мохова пориста; за мохами, на яких відкладався кальцит – кратоневронова, брієва, дідімодонова, драценокладова, коноцефалієва), водоростеві, листкові (листкова щільна, листкова порожниста, листкова невпорядкована) та ремейдерну (від англ. remainder-уламок, залишок). Текстура травертинів несе відбиток умов, у яких сформувалася порода, тому є важливим показником палеогеографічних умов їх утворення. Аналіз текстури дає можливість виділити палеогеографічні фації, що існували колись навколо та в межах скель.

Травертинові скелі – найхарактерніша морфологічна форма травертинів Поділля. Подекуди вони можуть мати довжину до 200м і висоту 10 – 15 м. Скелі відрізняються між собою за виглядом (виділяємо однорідні та неоднорідні скелі). Для будови скель характерними є такі елементи, як: травертинові апсиди, травертинові “дзьоби”, травертинові занавіси, піднавісні підняття, їх стінки ускладнені подушкоподібними виступами, біля підніжжя можуть формуватись травертинові куполи, травертинові стовпи, часто нижче від скелі виникає прискельне східчасте підніжжя.

У формуванні травертинових скель Поділля виділяємо чотири етапи, які можуть накладатися і по-різному комбінуватись між собою. На першому етапі відбувається відкладання карбонату кальцію безпосередньо на звітрілих уламках порід паралельно до схилу; на другому - у верхній частині травертинового скупчення виникає невелика площадка, СаСО₃ відкладається горизонтально; на третьому – травертини відкладаються на вертикальній стінці, порослій мохами. Четвертий етап характеризується тим, що горизонтальна площадка досягла рівня водоносного горизонту, відтік води став утрудненим, потічок зміщується до краю скелі, обминає її і нарощує поряд нове травертинове нагромадження, утворюючи травертинові скелі завдовжки в сотні метрів.

Окрім скель, травертини утворюють незначні травертинові скупчення на схилах річкових долин, балок, вони мають малу потужність, складені порівняно пухкими, слабозцементованими відкладами. Інколи можна спостерігати піщано-гравійні травертинові згромадження на схилах, по яких стікають джерельні води. Травертинові “панцирі” являють собою шар травертинів товщиною до 1 м, довжиною кілька метрів, що залягають паралельно до схилу, покриваючи його. Травертинові загати - нагромадження травертинів у руслах потоків, мають незначну товщину (приблизно до 2,5 м), але займають досить зачну площу, поверхня майже однорідна. Долаючи загати, потоки утворюють невеликі водоспади.

У травертинах знайдено відбитки листків 22 видів рослин (листовик сколопендровий (Phyllitis sclopendrum Newm.), верба козяча (Salix caprea L.), верба біла (S. alba L.), верба ламка (S. fragilis L.), верба попеляста (S. cinarea L.), верба тритичинкова (S. triandra L.), тополя чорна (Populus nigra L.), тополя біла (P. alba L.), граб звичайний (Carpinus betulus L.), ліщина звичайна (Corylus avellana L.), вільха чорна (Alnus glutinosa Gaerth.), дуб звичайний (Quercus robur L.), дуб скельний (Q. petraea Liebl.), в’яз гладенький (Ulmus leavis Poll.), в’яз шорсткий (U.scabra Mill.), ясен звичайний (Fraxinus excelsior L.), клен гостролистий (Acer platanoides L.), клен польовий (A. campestre L.), клен несправжньоплатановий (А. pseudoplatanus L.), липа серцелиста (Tilia cordata L.), липа великолиста (T. platyphyllos Scop.), дерен справжній (Co us mas L.)). Найбільша частка серед знайдених решток рослин належить в’язу гладенькому (14%), ліщині звичайній (12%), тополі чорній (11%), явору (8%), приблизно однакове співвідношення (5-6%) граба звичайного, клена польового, клена гостролистого, листовика сколопендрового, на решту видів припадає по 1–3%. Найбагатший видовий склад викопної флори виявлено в Трибухівці (13 видів), Переволоці та Скоморохах (по 12 видів), трохи менше (10 видів) – у Язлівці, Пороховій, Космирині (9 видів), по 8 видів знайдено у Кунисівцях, Ісакові, Мушкотинцях, Песці, 7 - в Рукомиші, по 5 - у Великій Кужелеві, Плебанівці, 2 – у Н. Кривчі

Малакофауна виявлена в травертинах біля сіл Скоморохи (12 видів), Переволока (8), Миколаївка (10), Рукомиш (8), Космирин (13) Бучацького і Нижнє Кривче (1) Борщівського районів Тернопільської області; Делева (5) – Тлумацького, Ісаків та Кунисівці (5) Городенківського районів Івано-Франківської області; Велика Кужелева (3) та Трибухівці (7) Новоушицького району Хмельницької області. Всього зібрано 1137 зразків, серед яких визначено 18 видів. Серед зібраних молюсків майже половина (49%) припадає на три види: Helix pomatia Linne, Bradybaena (Eulota) fruticum Mill та Сepea vindobonensis Fer.; приблизно однакове співвідношення Zenobiella vicina Rssm., Zonitoides nitida Müll, Perforatella bidens Chemn. (7 – 9%); Lacinaria plicata Drap. (Clausilia (Alinda) plicata Drap.), Retinella nitens Gm., Isognomostoma personatum Lam., Cepea nemoralis L., Helicella instabilis Rssm., Cochlodina laminata Mont. (Helix bidens Chem.) (3 – 5%); по 1% Euomphalia strigella Cless., Helix lutescens Rssm. та Succinea hungarica Hazay., менше 1% припадає на Vitrea (Hyalina) crystalline Müll, Hyalina (Vitrea) diaphana Stud., Helicella striata Müll. Всі названі вище види – представники теплолюбної малакофауни, які існували в досить різноманітних обстановках. Переважну більшість становлять молюски, що жили у широколистяних та змішаних лісах, лише 14 % - мешканці сухих луків, степових ділянок, ще 13% знайдених екземплярів жили в чагарниках. Співвідношення вологолюбних та ксеромезофільних молюсків майже однакове, є представники фауни як вологих, часто заболочених ділянок, берегів водойм, так і сухих, теплих кам’янистих схилів. Аналіз складу викопних молюсків та рослин свідчить про існування теплого клімату та різноманітних ландшафтів на Поділлі в час формування травертинів. На даній території панували теплолюбні вологі і мезофільні широколистяно- і змішанолісові та лісостепові ландшафти середньоєвропейського типу. Типи ландшафтів і їх зональна структура в цілому аналогічні сучасним. Утворення травертинів відбувалося а) на кам’янистих порівняно сухих схилах долин, що добре прогрівалися сонцем і були зарослі чагарниками; б) на добре зволожених (часом заболочених), покритих лісом схилах; в) на добре прогрітих сонцем, незаболочених схилах з багатою трав’янистою рослинністю. Видовий склад викопних молюсків повністю співпадає із сучасним, наявність типових для сучасного Подністров’я Helicella instabilis Rssm. та Helicella striata Müll., які не були виявлені А. Ломницьким та М.О. Куницею в давніх (микулинських) травертинах, свідчать, що переважна більшість травертинів утворювалась в голоцені.

Травертини є не лише суто геологічними утвореннями їх можна розглядати також як природно-територіальні комплекси. До складу компонентної структури травертинових утворень, як і будь-якого ПТК, входять: літогенна основа (плюс рельєф), атмосферний компонент, гідрокомпонент, флора та фауна. Травертинові скелі, на нашу думку, у морфологічній будові місцевостей річкових долин виступають як урочища, оскільки вони являють собою комплекс генетично, динамічно і територіально пов’язаних фацій, добре виражених у природі завдяки особливостям геологічної будови, рельєфу, змінам у зволоженні, мікрокліматі, рослинності. На підставі наших досліджень виділяємо ряд фацій, що зустрічаються в більшості травертинових скель. По-перше, це фації розташовані на горизонтальних площадках скель: 1) горизонтальна поверхня травертинової скелі із грабово-паклено-в’язовим лісом на дерново-карбонатних ґрунтах на травертиновому елювії; 2) горизонтальна поверхня травертинової скелі із різнотравною лукою на дерново-карбонатних ґрунтах на травертиновому елювії; 3) перезволожена горизонтальна поверхня травертинової скелі із вологолюбною рослинністю на дерново-карбонатних ґрунтах на травертиновому елювії. Іншу групу становлять фації вертикальних стінок скель: 1) вертикальна стінка травертинової скелі із петрофітною рослинністю; 2) перезволожена вертикальна стінка травертинової скелі із моховою рослинністю; 3) перезволожене східчасте підніжжя травертинової скелі з моховою рослинністю на травертиновому гравії; 4) травертинові куполи в підніжжі скелі, покриті водоростями. Фаціальна структура урочищ травертинових скель залежить від етапу їх розвитку, який визначає розміри, умови зволоження, мікроклімат, рослинність та ін.

В четвертому розділі “Чинники та палеогеографічні умови утворення травертинів Поділля” на підставі аналізу механізмів та умов сучасного травертиноутворення відтворено палеогеографічні умови утворення травертинів.

Основними факторами, які впливають на утворення травертинів є: температура повітря та води, вміст СО₂ у воді й повітрі, динаміка води, а також діяльність живих організмів. Температура повітря відіграє лімітуючу роль, тому для утворення травертинів її значення на території повинно перевищувати 14⁰С. Аналіз добових змін температури води та повітря, вмісту СО₂ та Са(НСО₃)₂ у воді показав тісний взаємозв’язок між ними: чим вищі температури води та повітря, тим більше бікарбонату кальцію втрачає вода. Оскільки для відкладання травертинів необхідною є динаміка води, (перемішування покращує її прогрівання та виділення СО₂, що в свою чергу спричиняє порушення хімічного балансу і випадання СаСО₃ в осад), то оптимальні умови для утворення травертинів виникають в умовах розчленованого рельєфу (на схилах долин). Утворенню травертинів сприяє багата рослинність (найкраще лісова), бо вона інтенсивно поглинає вуглекислий газ (парціальний тиск атмосферного СО₂ зменшується, і відбувається вивільнення двооксиду вуглецю із води). Для формування травертинів необхідні мохи (Conocephalum conicum, Cratoneuron commutatum, Cratoneuron filicinum, Bryum pseudobriquebrum, Bryum pallescens, Dracenocladus sendfneri, Brachythecium rivulare, Didymodon tophaceus), проходячи через них водяні струмені розбиваються на краплі, що сприяє виділенню СО₂ з води і послабленню хімічних зв’язків, за рахунок яких утримується розчинений бікарбонат.

Для сучасного утворення травертинів на Поділлі характерні такі риси: 1) спостерігається в південній частині Поділля приблизно до лінії с.Трибухівці (долина Стрипи) – с.Отроків (долина Ушиці) (рис.1), що не повністю співпадає із районом поширення травертинів, а це свідчить, що північніше вищезгаданої лінії в минулому існували умови, що сприяли утворенню травертинів, але згодом вони змінилися і стали несприятливими; 2) по всій території відбувається відкладання травертинів в межах травертинових скель та безпосередньо на схилах (в обох випадках кальцит відкладається на мохах, рідше на водоростях), осадження ж кальциту  в невеликих потоках має обмежене поширення (в каньйоні Дністра вниз по течії від Іване-Золотого), а в ріках - не виявлено; 3) чітка приуроченість активних місцезнаходжень травертинів до крутих схилів - “стінок” пояснюється тим, що: а) тут відбувається розвантаження міоценового водоносного горизонту; б) в межах схилів створюються оптимальні умови для руху води; в) завдяки теплішому мікроклімату, ніж на довколишній території.

Формування травертинів відбувалося в умовах теплого клімату, про це свідчать температури необхідні для сучасного травертиноутворення, характер викопної флори та фауни про що йшлося вище. Кліматичні умови були близькими до сучасних, проте температура могла бути дещо вищою, судячи з широкого розповсюдження травертинів із листковою та трубчастою текстурами, які тепер не утворюються, та наявності травертинових загат в річках. Наявність травертинів із листковою текстурою свідчить про поширення широколистяних лісів у час утворення травертинів, а отже, і про достатнє зволоження території, тобто кількість опадів становила не менше 500 - 600 мм на рік.

На основі аналізу текстур травертинів, умов існування, виявлених і названих вище видів рослин та молюсків, а також вивчення сучасних умов утворення травертинів, ми виділили наступні обстановки, в яких формувалися травертини даного регіону. 1. Стрімкі (65 - 80⁰) кам’янисті сухі схили долини Дністра, що добре прогрівалися сонцем. На схилах росли дуб скельний, клен польовий, дерен справжній, граб звичайний. В такій обстановці розпочиналося формування скель біля Ісаківців, Кунисівців. 2. Стрімкі (65 - 80⁰) кам’янисті схили над Дністром, добре зволожені, часом заболочені через утруднений стік води з травертинової скелі. Поширений ліс із в’яза гладенького, вільхи звичайної, явора, граба звичайного, місцями з’являється тополя чорна та біла. Біля скель поширені зарості листовика сколопендрового, значно поширені мохи. В таких умовах продовжувалися розвиватися скелі біля Ісакова, Кунисівців, формувалася центральна частина скелі біля Космирина. 3. Підтоплені береги невеликих озерець чи калюж на горизонтальній площадці скелі, густо зарослі мохом, водоростями, водною рослинністю (очеретом, рогозою, ситником). Довкола водойм існували зарості із верби ламкої, білої, попелястої, тритичинкової, в’яза гладенького, вільхи звичайної. В таких умовах формувалися верхні частини скель, наприклад біля Космирина, Скоморохів, Рукомиша, Порохової. 4. Схили середньої стрімкості (45 - 65⁰), достатньо зволожені та освітлені, проте не заболочені, зарослі лісами з клена гостролистого, дуба звичайного, липи звичайної, ліщини звичайної, в’яза шорсткого, граба звичайного, верби козячої та ін. В таких умовах певний час розвивалися скелі біля Н.Кривче, Рукомиша, Переволоки, В.Кужелевої, Мушкотинців, Трибухівки та ін. 5. Схили середньої стрімкості (45 - 65⁰), добре прогріті сонцем, незаболочені, з багатою трав’янистою рослинністю, подекуди зарослі кленом польовим, ясеном звичайним. В такій обстановці формувалися окремі частини скель біля Переволоки, Плебанівки, травертинове скупчення в Язлівці.