Считается, что Сибирская платформа на всех этапах своего развития отличалась высокой динамичностью [Арчегов, 2010]. В начале протерозоя завершилось формирование блоковой структуры платформы. Значительные структурные перестройки, зафиксированные крупными перерывами в осад- конакоплении, относятся к рифейскому, венд-нижнепалеозойскому, среднепалеозойскому, верхнепалеозой-мезозойскому и кайнозойскому структурно-формационным комплексам. Формации этих комплексов образуют структурные этажи, соответствующие байкальскому, каледонскому, герцинскому и мезозойскому циклам тектогенеза. В относительно однородных участках платформенного чехла - «ячейках» решетки, заданной разломами разных стадий развития платформы, формировались морфологически отличные структурные элементы рельефа.
Трансформацию геосистем рассмотрим подробно для периодов кайнозойской эры, когда между их компонентами начали складываться связи, подобные современным.
Климат раннего и среднего палеогена вплоть до олигоцена напоминал современный средиземноморский. Средние температуры января (t°j) не опускались ниже +8 °С, июля (t°VII) достигали +40 °С, годовая сумма осадков (Емм) составляла около 2000 мм с максимумом в зимнее время. Высокая температура и сухость воздуха летом затрудняли вегетацию растений и тем самым способствовали распространению вечнозеленой жестколистной древесной и кустарниковой растительности паркового типа: дубов, лавровых, миртовых и др. [Синицын, 1980].
С середины олигоцена (орогенный этап) интенсивность развития оро- генического процесса и климатических изменений резко возрастает. Начинают формироваться Байкал и горные сооружения, окружающие его [Кайнозойские отложения..., 1993]. Эпоха знаменуется изменением климата: понижением средней январской температуры на 3 °С и годовой суммы атмосферных осадков на 300 мм. Тропические элементы флоры, сформировавшиеся в условиях средиземноморского климата, заменяются широколиственными крупнотравными листопадными лесами. С этим связана крупная региональная трансформация геосистем. В течение большей части миоцена на протяжении 18 млн лет средняя январская температура понизилась на 1 °С. В состав раннемиоценовой флоры входили представители хвойных и широколиственных пород: тсуга, пихта, дуб, липа и др.
В конце миоцена - начале плиоцена происходит очередная трансформация геосистем Предбайкалья, обусловленная новым этапом тектонических преобразований. Около 5-6 млн лет назад наступила собственно рифтовая стадия развития будущего Байкала. Она совпала с началом последнего этапа горообразования в Восточном Саяне, который сопровождался поднятием гор, излиянием лав, интенсивным эрозионным расчленением и неоднократным оледенением высоко поднятых участков вдоль фланга Байкальского рифта. Считается, что в этот период деформации, связанные с ИндоАзиатской коллизией, распространились до южного выступа Сибирской платформы и активизировали процессы горообразования вдоль юго-западной границы платформы, которая являлась упором для продвижения деформаций [Uplift age and rates..., 2007].
Активный орогенез также проявился и в пределах платформы. Ее фундамент был разбит разломами на блоки, которые испытывали вертикальные движения большой амплитуды, существенно влияя на формирование зон аккумуляции или денудации. На юге территории был высоко поднят выступ докембрийского кристаллического фундамента платформы - северо-восточная часть Восточного Саяна, который был причленен к каледонским структурам гор [Спижарский, 1958]. Происходит заметное похолодание климата с последующей его аридизацией (t°I 0...+3 °С; t°VII +30 °С; Емм 1200-1000 мм). Формируется умеренный климат со средними летними температурами на 7 °С ниже предыдущих показателей, с постепенным увеличением сухости и четкой сезонной дифференциацией. Параллельно с этими изменениями трансформируется и литогенетический тип осадков: происходит смена господствующей среды осадконакопления с кислой на щелочную, уменьшение содержания глинистого материала в осадочных толщах, накопление в бассейнах седиментации извести; практически прекращается угленакопление. В краевых прогибах платформы наблюдается накопление молассовых толщ.
Тектонические и климатические деформации вызывают в плиоцене очередную региональную трансформацию геосистем. Значительные амплитуды вертикальных движений блоков фундамента платформы наряду с развитием ее горного обрамления определяют формирование отдельных массивов на месте сплошной лесной зоны и их постепенное уменьшение в размерах. На юге региона распространяются формации сосновых боров, березняков, приспособленных к более интенсивному солнечному освещению, к возросшей сухости и зимним заморозкам. В южных аридных областях усиление континентальности климата, дифференциация рельефа и новый тип литологического состава пород вызывают сокращение поверхностного стока, замещение лесов степями. В это время, по мнению Н. В. Думитрашко и Н. В. Каманина [1946], формируется Байкало-Алтайский лесостепной комплекс.
В плейстоцене начавшаяся активизация тектонических процессов существенно усиливается. Происходят изменения климата, связанные с увеличением ледового покрова Полярного бассейна, и мощные поднятия с амплитудой до 2000 м, обусловленные развитием БРЗ. Подъем хребтов привел к возникновению орографических преград, оказавших влияние на развитие Сибирского антициклона. Климат характеризуется продолжительной и холодной зимой, умеренным летом (Y°i -5...-10 °С; t°VII +15...+20 °С; Емм 600800 мм). Формируются хвойные леса таежного типа. Плейстоцен - узловой этап дифференциации таежных типов геосистем региона от темнохвойно-таежных в предгорьях и на возвышенных участках плоскогорья до светло- хвойно-таежных на большей части региона. Характерны появление и длительное сохранение снежного покрова, способствующего выхолаживанию и иссушению воздуха (t°I -25 °С; t°VII +15 °С; Емм 400-600 мм); происходит повсеместное развитие многолетней мерзлоты. С ней сопряжено формирование ерников, развитых на северо-востоке региона (до верховий р. Илги).
Голоцен ознаменовался наиболее значительной по сравнению с другими этапами активизацией тектонических процессов, связанной с развитием Байкальской рифтовой зоны и альпийской эпохой тектогенеза. Для горного обрамления платформы в районе исследований характерен единый механизм горо- и рифтообразования, что способствует усилению геодинамических процессов. Отмечается, что основная роль в преобразовании территории принадлежит южному выступу Сибирской платформы, который оказывает давление на смежные области коры и мантии. Горы надвигаются на платформу [Upper mantle structure..., 2006]. Иркутский амфитеатр - жесткий блок Сибирской платформы - при этом сравнивают с носом ледокола, в движении деформирующего перед собой ледовое покрытие с образованием в нем зон растяжения и сжатия [Воронов, 1968].
Одной из таких зон является Предсаянский прогиб. Северные склоны Восточного Саяна поднимаются над Предсаянским прогибом крутым уступом высотой 600-800 м. В реках, стекающих в прогиб, образуются внутренние дельты. В результате вдоль подножия Саяна сформировалась заболоченная аллювиальная равнина шириной в несколько десятков километров. Расположение Присаянского прогиба в районе древнейшего на Земле зеленокаменного пояса рифтогенного генезиса свидетельствует о том, что в верхней мантии под краевой частью Сибирской платформы периодически возникает зона аномальной мантии, которая возбуждает и генерирует в земной коре рифтообразующие процессы. Наблюдается формирование рифтогенного режима развития территории. Он сопряжен с Шарыжалгайским выступом платформы. Смещение рифтогенных процессов на территорию восточной части прогиба усиливает динамичность протекающих здесь процессов. Сам прогиб испытывает постоянное опускание и растяжение. Разлом является активным [Slemmons, Depolo, 1986; Allen, Homewood, 1986; DeCel- les, Giles, 1996].
В составе отложений преобладают терригенные толщи, в том числе и соленосные, также распространены известняки. Как правило, характерна последовательная миграция осей прогибов в сторону платформы [Stille,1955; Sella, Dixon, Mao, 2002; Allen, Jackson, Walker, 2004; Royden, Karner, 1984]. Перенос жидкости в предгорных прогибах происходит в направлении происходящих деформаций. В результате как вода, так и рассолы могут мигрировать на большие расстояния. Температура под складчатой областью намного выше и тем самым значительно ослабляет литосферу [Bethke, Marshak, 1990; Priestley, McKenzie, 2006].
Это в значительной мере определяет характер трансформации геосистем. Возрастание значений и концентрация вещества и энергии в геосистеме нарушают ее строгое подчинение вышестоящей структуре. Так, судя по показателям атмосферного увлажнения, на большей части района исследований должна быть распространена подтайга с островами степей, для которой свойственно умеренное увлажнение, вместе с тем это таежная территория. Опускание территории способствует расширению площади заболоченных пространств в районе прогиба. Поэтому геосистемы характеризуются развитием деструктивных процессов в их преобразовании: усиливающимся заболачиванием, физическим и химическим разрушением осадочных карбонатных, лессовидных и других отложений, засолением почв.
Учет влияния Восточного Саяна на геосистемы Среднесибирского плоскогорья дал основание В. Б. Сочаве и его соавторам сместить границу Южно-Сибирской горной области на 140 км севернее до среднего течения Ангары [Сочава, Ряшин, Белов, 1963]. Это объяснялось тем, что метеоэнергетика и геохимия части Среднесибирского плоскогорья в значительной мере определяется ландшафтообразующим влиянием гор, по отношению к которым она представляет нижнюю ступень вертикальной поясности.
В районе исследований также фиксируется влияние БРЗ. Ее расширение оказывает давление на жесткий кристаллический фундамент платформы. Глубинные рифтогенные процессы распространяются в более ослабленной форме от границы Байкальской рифтовой зоны на 450 км вглубь территории, затрагивая Лено-Ангарское плато [Золотарев, Савинский, 1978]. Утверждается, что здесь сформировалась предрифтовая зона. В ее пределах амплитуды вертикальных движений выше, чем на платформах, а сами области поднятий и опусканий образуют линейные складки основания; широко развиты разрывные нарушения, и доминирующим типом является сдвиговый тип деформаций со сбросовой или взбросовой компонентой; тепловой поток отличается от платформенного, а кровля астеносферы находится на глубинах от 80 до 100 км, что существенно отличает области предрифтового режима от платформенных областей [Грачев, 1966] (рис. 1).
Рис. 1. Рельеф Предбайкалья в зоне воздействия БРЗ. Космический снимок ИСЗ NOAA-20 (VIIRS radiometer; thermal spectral channel i4)
Амплитуда дифференцированных новейших движений в пределах предрифтовой зоны Предбайкалья достигла 1000 м. По разломам и валам Верхоленского блока зафиксированы тепловые аномалии: Жигаловский вал - 5,44-Ю-6 Дж/(см2х), Усть-Кутский вал - 6,70-10-бДж/(см2-с) [Лысак, 1988]. Здесь температура при вскрытии соленосного горизонта на глубине 1130 м достигает 40,7 °С, хотя не должна превышать 24,7 °С, свойственного смежным районам Сибирской платформы. На северо-востоке плато вдоль разломов теплопроводность горных пород по разрезу в доломитах 8,5 * 10-3 кал/(см-с-град.), а в переслаивающихся с каменной солью засоленных доломитах 11,6Л0-3. Все это свидетельствует об активизации неотектонических процессов в пределах северной и северо-восточной частей Предбайкалья.
Считается, что на формирование рельефа Предбайкалья оказывали воздействие волновые движения, субпараллельные Байкальской горной области, что рисунок гидросети фиксирует скаты волны эпейрогенических колебаний и совпадает с сетью региональных тектонических разломов и трещин [Адаменко, 1971; Уфимцев, Щетников, Филинов, 2010].
С положительной волной эпейрогенических движений, которая охватывала бассейн Верхней Лены 70-50 тыс. л. н., авторы связывают прекращение стока из Байкала в бассейн Лены. Особенности рисунка современной гидросети подтверждают этот вывод. Так, в верховьях Лена и ее притоки сначала текут в юго-западном направлении, затем притоки после слияния с р. Леной поворачивают на север. Киренга и ее правый приток Ханда также сначала текут на юго-запад, а затем - на север.
Разломы Сибирской платформы заложены главным образом в архее и раннем протерозое. К древним разломам приурочена долина Ангары, в ее районе сосредоточены границы блоков земной коры, с которыми сопряжена зона концентрации границ геосистем регионального уровня дифференциации. В районах сочленения блоков земной коры вдоль разломов происходят тектонические смещения, фиксируются активные процессы миграции вещества, к ним приурочены зоны высокого конвективного выноса тепла, структурно-формационных замещений, выклинивания литологических тел, изменения проницаемости пород.
В пределах платформы по геолого-геофизическим данным выявлена древняя субмеридиональная Саяно-Таймырская разломная зона [Розен, 2003]. Здесь также находится активный Жигаловский глубинный разлом, разделяющий разновозрастные блоки фундамента платформы. Вследствие своей древности и инертности Саяно-Таймырская разломная зона гораздо слабее, чем активные разломы, проявляется в пространственных рубежах геосистем. Вместе с тем в районе ее пересечения с Жигаловским разломом сформировался крупный надвиг - разрывное смещение горных пород, который развился в условиях интенсивного сжатия, возникшего под воздействием БРЗ. Это способствовало образованию на севере Лено-Ангарского плато наиболее возвышенной его части, которая отличается высокой неотектонической активностью. Происходит формирование горного рельефа, развитие темнохвойной тайги и подгольцовых геосистем [Коновалова, Ноговицын, 2017].
Гидроклиматические исследования, проведенные в Предбайкалье, продемонстрировали устойчивый рост годовых температур воздуха со скоростью 0,2-0,5 °С/10 лет, превышающий показатели для Северного полушария; тенденцию к снижению величин годовых сумм осадков [Тенденции гидроклиматических..., 2012]. Характерной чертой современного изменения климата является учащение и усиление экстремальных погодных явлений вследствие увеличения числа случаев атмосферных блокирований, обусловливающих нарушение западного переноса, что создает условия для развития экстремальных погодных ситуаций. В результате над территорией Предбайкалья все чаще отмечаются экстремальные засушливые периоды.