История геологического развития западной и восточной частей заповедника вплоть до четвертичного периода была различной. Лежащая в основе Среднесибирского плоскогорья Сибирская платформа — наиболее древняя часть Сибири. Ее ядро сформировалось уже в архее. На протяжении нижнего палеозоя, вплоть до девона, на большей части платформы существовал неглубокий морской бассейн, в котором накапливались значительные толщи карбонатных и терригеннокарбонатных пород; наиболее подвижной в это время была зона предъенисейского краевого прогиба. В девоне эпоха осадконакопления завершилась каледонской складчатостью, и в пермском периоде территория Сибирской платформы представляла собой невысокую равнину со множеством озер, по которой, меандрируя, протекали многочисленные реки. Переход от палеозоя к мезозою был отмечен вступлением Сибирской платформы в эпоху интенсивного вулканизма. В периферических частях платформы возникают разломы земной коры, оформляется меридиональная сбросовая зона, отделяющая современное Среднесибирское плоскогорье от
После триаса ведущую роль в развитии рельефа Сибирской платформы играла водная эрозия. В мезозое и кайнозое Среднесибирское плоскогорье пережило несколько эпох эрозионного расчленения и нивелировки рельефа. В плиоцене произошло новое поднятие платформы, и начался заключительный этап рельефообразования: новое врезание рек, расчленение возникшей до этого аккумулятивной равнины и формирование современной речной сети. Этот этап, прерывавшийся и осложнявшийся во время четвертичных оледенений, продолжается и до настоящего времени.
В западной части заповедника картина была иной. Складчатый фундамент
В четвертичное время на территории Западной Сибири происходило исчезновение олигоценового морского бассейна в связи с прогибанием северных и поднятием южных ее районов. К раннему плейстоцену Западная Сибирь превратилась в огромную континентальную равнину с системами впадин и разделяющей их полосой
Перемещение базиса эрозии на север Западной Сибири и формирование общего северного уклона вызвали переориентацию всей речной сети. Особенно сильно это сказалось на восточной периферии равнины, где широтная ориентация стока сменилась на меридиональную, с чем было связано возникновение Праенисея.
В четвертичное время началась новая, общая для всей территории заповедника фаза геологической истории — эпоха оледенений. В своем движении ледники в первую очередь использовали уже существовавшие депрессии рельефа. Наиболее крупной из них была Енисейская впадина. В ней при слиянии льдов Путоранского, Карского и Таймырского центров формировался мощный ледниковый поток, который, продвигаясь на юг, аккумулировал много рыхлых материалов и пород Среднесибирского плоскогорья. Ледники в значительной мере снивелировали прежде существовавший рельеф и после своего исчезновения оставили новые специфичные формы. Наиболее сильно изменился дочетвертичный рельеф в зоне Енисейского ледникового потока.
После исчезновения ледников, что произошло примерно 50 000 лет назад, ведущую роль в формировании рельефа стали играть водная эрозия, а также солифлюкция и растительность. Происходило формирование новой речной сети. Врез рек увеличивал контрастность рельефа. Зарастание ледниковых озер привело к появлению обширных болот. Торфяники, в процессе развития нередко мигрируя на повышенные участки, погребали их.
Западную часть заповедника занимает возвышенная (120–200 м над уровнем моря)
В пределах заповедника проходит
Енисею не свойственно меандрирование в силу его крупных размеров, и он формирует пойму за счет причленения осередков. Наиболее крупный осередок в пределах заповедника — о. Комсинский, имеющий более 8 км в длину и 1,5 км в ширину. Большая его часть занята высокой поймой и покрыта еловым лесом. Это один из наиболее крупных островов на Енисее.
Низкая пойма хорошо выражена только на левом берегу Енисея, где она, как правило, имеет ширину в несколько сотен метров,
Высокая пойма на левом берегу развита не повсеместно. Она начинается примерно в 8 км ниже устья р. Комса и тянется до устья р. Нижняя Лебедянка; ширина ее достигает 3 км. От низкой поймы она отделена мощным прирусловым валом высотой до 6–8 м и возвышается над меженным уровнем на 12–18 м. Рельеф высокой поймы в значительной степени снивелирован слоем торфа. Поверхность поймы очень неровная. Тыловой шов подчеркнут линией пойменных озер и болот. Первая и вторая надпойменные террасы хорошо выражены к северу и югу от долины р. Комса, достигают ширины 2–4 км и возвышаются над меженным уровнем соответственно на 18–25 и 30–55 м. Третья надпойменная терраса хорошо выражена на обоих берегах Енисея и возвышается над его меженным уровнем на 60–80 м. Ширина ее на левом берегу достигает 5 км.
В восточной части заповедника к долине Енисея примыкает ступенчатая холмистая или
К востоку от границы муруктинского оледенения, идущей по водоразделу притоков Енисея и Подкаменной Тунгуски, расположена пологоволнистая ледниковая равнина с малоконтрастным рельефом.
Начиная со среднего течения р. Кулингна ее правобережье, а частично и левобережье не подвергались материковому оледенению. Плоские плакорные водоразделы сложены здесь элювием коренных пород — преимущественно силурийскими известняками, наполненными остатками древней морской фауны, и трапповыми породами. Долины рек имеют высокие крутые борта; на них выходят на поверхность силурийские известняки и ордовикские песчаники и доломиты.
Климат территории заповедника умеренно континентальный, что проявляется в первую очередь в температурном режиме. Средние январские температуры равны -25…-26 °С, минимальная температура -62 °С. Средняя температура июля +16 °С, максимальная температура +37 °С. Количество осадков умеренное: в западной части заповедника их среднее годовое количество превышает 400 мм, в восточной части оно достигает 580 мм. Западный уступ плоскогорья и высокая цокольная равнина являются наветренными по отношению к влажным атмосферным потокам, в результате чего количество осадков растет с запада на восток. На западе Среднесибирского плоскогорья отмечены самые глубокоснежные зимы во всей Сибири (исключая горы Южной Сибири). Средняя высота снежного покрова на востоке заповедника достигает 114 см, максимальная — 140 см, а в западной его части — 94 и 120 см соответственно.
Заповеднику свойственны долгая зима, дружная весна, короткое лето и ранняя осень. Снег выпадает уже в I декаде октября, а во II декаде образуется устойчивый снежный покров. Разрушение устойчивого снежного покрова начинается в
На территории заповедника представлено все характерное для Средней Сибири многообразие рек: главная река Красноярского края — Енисей, один из важнейших его притоков — Подкаменная Тунгуска, их крупные и мелкие притоки. Густота речной сети в заповеднике — 0,5–0,6 км/км2. Режим питания всех рек заповедника смешанный, преимущественно снеговой. У Енисея снеговое питание обеспечивает около 50% стока, дождевое — 35%, подземное — 15%. У других рек доля снегового питания достигает 70% и даже более, а подземного — 5% и менее. Небольшая роль подземного питания объясняется в первую очередь широким распространением мерзлых грунтов. Для всех рек характерны мощное весеннее половодье и менее значительный подъем вод в период ледостава, разделенные двумя меженными периодами. Наблюдаются и летние дождевые паводки. На Подкаменной Тунгуске и более мелких реках высота паводков может достигать 2 м и более. Все средние и малые реки заповедника берут начало на водораздельных болотах, играющих важную роль в аккумуляции дождевой и снеговой влаги и регулировании стока рек. Зимнее промерзание части болот приводит к полному промерзанию мелких речек, лишенных единственного источника питания.
Енисей — одна из крупнейших рек мира — имеет длину 4102 км (считая от истоков Малого Енисея). По площади водосбора (2580 тыс. км2) Енисей — вторая река в России и седьмая в мире. Через территорию заповедника проходит
В течение почти 8 месяцев Енисей покрыт льдом. Первые ледовые образования появляются обычно в середине октября. Через 2–3 дня после этого начинается ход шуги, но он может и задержаться на 8–10 дней. Сплошной ледовый покров начинает образовываться обычно в десятых числах ноября. Длительность осеннего ледохода в среднем около 25 дней, ледостава — 185 дней. Весенний ледоход начинается, как правило, в середине мая и длится около 12 дней. В последние годы характер паводка и ледостава стал существенно меняться в связи с влиянием работы гидроэлектростанций, расположенных в верхней части бассейна Енисея.
Толщина ледового покрова нарастает в течение всей зимы и в апреле достигает 90–100 см (128 см в 1969 г.). Скорость течения реки — 1,5–2
Подкаменная Тунгуска — третий по величине приток Енисея — имеет длину 1865 км и площадь водосбора около 240 тыс. км2. Скорость течения реки 2–2,5
Подкаменная Тунгуска имеет глубокую, хорошо разработанную долину. Русло ее каменистое, со сложным фарватером. Летом в нем обнажается множество галечниковых отмелей и кос. Низкая пойма имеет в пределах заповедника высоту до 10 м и небольшую ширину. Высокая пойма высотой 14–18 м распространена в равной степени на обоих берегах и имеет ширину до нескольких сот метров. Третья по величине река заповедника — приток Подкаменной Тунгуски Столбовая. Весь ее бассейн находится в пределах заповедника, занимая около половины его площади. Река длиной 45 км начинается в месте слияния рек Талимакит и Биракчана, где прорезает трапповую интрузию и образует невысокий, но очень красивый порог. Ширина ее сравнительно постоянна: летом 30–60 м на перекатах и 50–100 м на плесах. Глубина на плесах 1–2 м (1,5–2,5 м в низовьях) и 0,5–1 м на перекатах. Скорость течения около 1
Истоки р. Столбовая — Талимакит и особенно Биракчана — типичные горные реки. Начинаясь на возвышенных водоразделах, реки очень скоро врезаются в скальные породы; в верховьях их русла имеют большие уклоны, загромождены крупными глыбами и представляют собой сплошной перекат. Там, где реки прорезают крупные трапповые интрузии, возникают пороги, в том числе весьма крупные. Борта долин очень высоки и круты. Лишь в самых низовьях характер рек становится более спокойным.
На территории заповедника сравнительно мало озер. Они характерны и для долины Енисея, и для районов с ледниковым рельефом. Озера невелики: к настоящему времени их котловины значительно, а иногда почти полностью заросли и заполнены торфом. На левом берегу Енисея наиболее крупными являются Большое и Малое Лебяжьи озера, из которых вытекает р. Нижняя Лебедянка. Это типично ледниковые озера у подножья крупного моренного холма. Диаметр Большого Лебяжьего озера — несколько сот метров. На правом берегу Енисея наиболее крупное (тоже ледниковое) озеро Сосновое находится в истоках р. Усас. Оно имеет бобовидную форму, длину около 2,5 км и ширину 0,5 км и лежит в крупной
Южная граница ее распространения пересекает Енисей по линии: устье р. Бахты — устье р. Подкаменной Тунгуски. Вне ее пределов находятся вся левобережная часть заповедника и полоса в несколько километров шириной по правому берегу Енисея. Здесь лишь на безлесных участках — бугристых торфяниках, вершинах моренных холмов, с которых зимой сдувается снег, — возможно наличие перелетков и небольших участков с многолетнемерзлой толщей мощностью 3–4 м и температурой около 0 °С.
В восточной части заповедника многолетняя мерзлота имеет островное распространение. На среднеувлажненных равнинных участках водораздельных плато, покрытых смешанным лесом с
На сухих участках — пологих гривах и там, где развиты пески, — многолетнемерзлая толща в большинстве случаев отсутствует или залегает глубоко, продолжая деградировать. В речных долинах она встречается спорадически в пойме и на надпойменных террасах; здесь ее меньше, чем на водоразделах, а температура также близка к 0 °С. Мощность многолетнемерзлой толщи в долинах рек меньше и колеблется от нескольких метров до 10–20 м. Под руслами больших рек ее нет.
По всей территории заповедника на большой глубине прослеживается толщина реликтовой вечной мерзлоты, возникшей в эпоху четвертичных оледенений. Кровля мерзлых толщ лежит на глубине 100–200 м, а толщина опускается до глубины 400–450 м и более.
Для всей территории заповедника характерно сезонное промерзание грунтов на глубину от 0,5 до 2 м, в зависимости от их механического состава, влагонасыщенности, глубины снежного покрова, характера растительности, экспозиции склонов и многих других факторов. Исчезновение сезонной мерзлоты происходит обычно лишь в августе.
Структура почвенного покрова заповедника определяется особенностями рельефа и почвообразующих пород, что, в свою очередь, зависит от сложной геологической истории района, находящегося на стыке
В западной части заповедника наблюдается частое чередование моренных суглинков, супесей и песков, причем пески и супеси приурочены к понижениям рельефа, а более тяжелые отложения покрывают водораздельные пространства. Почвенный покров представлен
Автономные альфегумусовые подзолы в сочетании с подчиненными
В восточной части заповедника, представляющей собой систему водоразделов, расчлененную речной сетью, с чередованием
Буротаежные почвы, как и подзолистые, развиты в условиях хорошего дренажа под темнохвойными лесами, но особенности почвообразующих пород обусловливают формирование почв, не дифференцированных по профилю и относительно обогащенных железом. Почвообразующие породы, являющиеся дериватом трапповых формаций, содержат пониженное количество кремнекислоты, а также, возможно, в ходе дезинтеграции пород происходит закрепление на месте железа. Профиль не имеет признаков подзолистого процесса, сверху вниз увеличивается щебнистость. Оглеение, как правило, не выражено или выражено слабо. Почвы очень кислые, содержат мало обменных оснований, но содержание гумуса в верхней части профиля может достигать 7–8%.
В приенисейской зоне восточной части заповедника преобладают
На территории заповедника, особенно в восточной его части, распространены болота, относящиеся к верховым и переходным, реже — к низинным, так как в гумидных условиях в сочетании с влиянием длительной сезонной мерзлоты низинные болота довольно быстро эволюционируют в переходные и верховые. Болота развиваются в бессточных понижениях рельефа, на месте зарастающих водоемов, а также при подходе грунтовых вод близко к поверхности. При заболачивании по низинному типу, что в частности характерно для понижений рельефа на первой надпойменной правобережной террасе, сложенной супесью, под богатой эвтрофной
Асимметричность долины Енисея, особенно пойменной ее части, не может не влиять на характер почвенного покрова. На правом берегу пойма выражена слабее; в прирусловой ее части под закустаренными ивой и разнотравными лугами развиты аллювиальные дерновые почвы. На левом, более пологом берегу они в большей степени увлажнены и обогащены илистыми частицами, содержащими питательные элементы, что индицируется эвтрофными видами растений, такими как крапива двудомная и паслен