13.04.2010 - Геологическое строение

  М. А. Андреева, А. С. Маркова. География Челябинской области: Учеб. пособие для учащихся 7-9 классов основной школы. — Челябинск: Юж.-Урал. кн. изд-во, 2002. С. 10-18

    Что нужно вспомнить  
   1. Вспомните геохронологическую таблицу.
   2. В какие геологические периоды происходила герцинская складчатость?
   3. По тектонической карте определите, в пределах каких тектонических структур расположена территория Челябинской области.
   4. Что такое антиклинали и синклинали?
   5. Какие основные типы горных пород выделяются по их происхождению?
   6. Что изображается на тектонической и геологических картах?
   Геологическое строение Южного Урала отличается значительной сложностью, что определяется длительной геологической историей формирования Уральской горной страны. Ученые предполагают, что в конце протерозоя на территории Урала существовал обширный океан.
   На дне океана активно развивались тектонические и вулканические процессы. Возникшие островные дуги, окраинные моря и острова послужили местом развития пышной растительности. Низшие растения, плауны, папоротники, хвощи достигали огромного развития. Остатки их, накопившиеся в лагунах, послужили в будущем материалом для образования каменноугольных бассейнов - Полтаво-Брединского, Еманжелинского и других.
   По трещинам в земной коре, которые возникали вдоль осей этих островов, проявлялся вулканизм. Вместе с лавой к земной поверхности поднимались ценнейшие металлические элементы: платина, золото, хром, магний, магнитные железняки. С подводным вулканизмом связано также образование знаменитых уральских яшм, месторождения которых начинаются в районе Миасса и распространяются далеко на юг.

   Палеозойский этап развития. После длительного морского периода в начале девона началось постепенное отступление Уральского палеоокеана.
   Породы девонского возраста на западном склоне состоят из известняков, доломитов, песчано-глинистых сланцев и других осадочных пород. В них содержатся различные окаменелости, в том числе кораллы, что свидетельствует о существовании здесь в девонском периоде теплого и неглубокого моря. Девонские отложения на восточном склоне тянутся почти сплошной полосой от северных до южных границ Челябинской области. Помимо морских осадочных пород здесь широко распространены магматические и вулканические породы, что свидетельствует о продолжающихся в раннем палеозое мощных вулканических извержениях.
   В карбоне началось сближение наступающей с востока Сибирской литосферной плиты с плитой Русской платформы. Это сближение в пермский период перешло в столкновение, которое сопровождалось смятием осадочных толщ и горообразованием. Урал оказался в зоне герцинской складчатости. На Южном Урале возникает крупное горно-складчатое сооружение, аналогичное Гималаям. Наиболее высокие горы сформировались на территории Восточно-Уральского поднятия. Горообразовательные процессы сопровождались внедрением крупных гранитных интрузий, которые четко выражены в районах с. Ан- ненского, Чесмы, Пласта, Челябинска.
   В пределах современного Центрально-Уральского поднятия сформировались горные цепи большой протяженности почти меридионального направления. Это были высокие складчатые горы, сложенные стойкими к разрушению и выветриванию крепкими метаморфическими породами: кварцитами, кристаллическими сланцами, гнейсами, мраморами.
   К западу от Центрально-Уральского поднятия возникает глубокий Предуральский прогиб, куда поступали в последующие периоды продукты разрушения Уральских гор. На остальной территории Челябинской области, где располагается Магнитогорский синклинорий (рис. 2), в позднем палеозое сформировались крупные межгорные впадины большой протяженности. Они заполнены, в основном, горными породами осадочного происхождения.
   С магматическими внедрениями и вулканическими извержениями, которыми сопровождались горообразовательные процессы, связано образование различных минералов. К земной поверхности поднимались руды черных и цветных металлов. Тогда же образовалось большинство драгоценных уральских камней.
   Заключительная фаза складчатости и последовавшее общее поднятие всего Урала произошли на границе триаса и юры. С этого времени уральская складчатая структура переходит в стадию платформенного развития.
   ОБЪЯСНИТЕ: 1. С какими геологическими процессами связано образование различных минералов?
   2. Почему в пределах Восточно-Уральского поднятия широко распространены гранитные интрузии?

   Мезо-кайнозойский этап. К началу мезозоя на территории Урала установился длительный период континентального режима. Под воздействием внешних факторов, главным образом, выветривания и эрозии текучих вод, уральские горные сооружения начали разрушаться. Преобладание в этот период влажного и теплого климата способствовало формированию речных долин, интенсивному физическому и химическому выветриванию. В результате происходило активное образование на склонах гор курумов (каменных рек) и нагорных террас. В ходе выветривания горных пород накапливались железные и никелевые руды, а на западе области в карбонатных породах сформировались карстовые формы рельефа.
   В конце мелового периода и в палеогене восточные предгорья Южного Урала и Зауралье подверглись наступлению моря, которое способствовало еще большему выветриванию горного рельефа. В позднем палеогене вследствие слабых тектонических поднятий моря покидают территорию Зауралья и Западной Сибири. Вновь устанавливается континентальный режим.
   Горные сооружения Урала в мезозойскую эру были полностью разрушены, и в палеогене на их месте сформировался Уральский пенеплен. Это была слаборасчлененная равнина, где не было горных сооружений, а остались невысокие сопки и холмы, сложенные наиболее устойчивыми к процессам разрушения породами. На месте снивелированных гор обнажились нижние части складок и Зауральская равнина образовалась на складчатом фундаменте.

   Неоген-четвертичный период. В начале неогена началась эпоха возрождения Уральских гор. Скорость сводовых и глыбовых перемещений была невелика. Не разрушенными оставались только хребты западной части гор, так как они были сложены крепкими метаморфическими породами. Остальные горные цепи по мере их возрождения разрушались в связи с тем, что их горные породы (граниты, эффузивы, осадочные отложения) оказались малоустойчивыми к разрушению.
   Неотектонические движения неоген-четвертичного периода приводили также к смятию и разрывам горных пород. Наиболее крупный тектонический разлом проходит по линии: Багаряк-Челябинск-Троицк-Бреды. Другой мощный разлом идет в направлении: Касли-Кыштым-Чебаркуль, к которому приурочены крупнейшие озера области. В результате разрывов образовались межглыбовые трещины, содержавшие обильные подземные воды.
   Зауралье и Предуралье испытывали в четвертичное время поднятия разной величины. Предуралье подвергалось более сильному поднятию, чем Зауралье, поэтому глубина врезания речных долин и количество надпойменных террас в этих регионах различны. К тому же в Зауралье лучше сохранились древние поверхности выравнивания, образование которых следует отнести к периодам ослабления тектонических движений.
   В современную эпоху (голоцен) геологические процессы продолжаются, они проявляются в незначительных поднятиях и опусканиях земной коры. Происходят на Урале и землетрясения, но рассматриваемая территория не является сейсмически опасной, так как Урал представляет собой древнее устойчивое сооружение.

   Геологическая история развития территории области может быть представлена в табличной форме (табл. 2).  

   Таблица 2

История геологического развития Южного Урала

Эра	Период	Геологические процессы
Докембрий	Архей-протерозой	Единая Евро-Сибирская платформа
Палеозой	Начало ордовика	Раскол платформу и возникновение Уральского палеоокеана
	Ордовик, начало карбона	Существование Уральского па леоокеана
	Карбон-Пермь	Закрытие палеоокеана и образование новой континентальной коры, горных сооружений
Мезозой	Конец Перми, начало триаса	Воздымание гор и возникновение грабенообразных структур на востоке
	Триас-юра	Разрушение гор, превращение их в пенеплен, накопление вулканогенно-осадочных отложений в грабенах
Кайнозой	Мел-Неоген	Продолжение выравнивания рельефа, на востоке периодические трансгрессии (наступления) и регрессии (отступления моря), накопление морских отложений
	Плиоцен- четвертичный	Возобновление новейших колебательных движений и формирование современного рельефа

   Геологическое строение. Характерной особенностью Южного Урала является выдержанность направления основных тектонических структур и разделяющих их крупных глубинных разломов, которые на многие сотни километров тянутся в меридиональном направлении. В горной части формы рельефа совпадают с геологическими структурами, преобладает прямое их соотношение, хребты приурочены к антиклинальным структурам, а понижение между ними - к синклинальным.

   Складчатые сооружения Южного Урала отделены от Русской платформы системой глубоких, заполненных пермскими отложениями, впадин Предуралъского краевого прогиба. Среди пермских отложений широко распространены известняки, доломиты, мергели, песчаники. В рельефе этим впадинам соответствуют депрессии и низменности.
   Центрально-Уральский антиклинорий - крупная тектоническая структура - образует осевую, наиболее высокую горную полосу Южного Урала (рис. 2). Он сложен протерозойскими и нижнепалеозойскими метаморфическими породами - гнейсами, кварцитами, амфиболитами. В тектоническом отношении горы Южного Урала представляют крупную складчатую систему с меридиональным простиранием основных структурных элементов. Геосинклинальные прогибы разделены антиклинальными поднятиями. В области погружений развиты, в основном, палеозойские осадочные и вулканические отложения. Поднятия сложены докембрийскими породами. Области погружения и поднятия отделяются друг от друга зонами глубинных разломов, которые служили путями проникновения в горные породы магматических расплавов, богатых рудными полезными ископаемыми.
   Между Центрально-Уральским антиклинорием и восточной окраиной Предуральского прогиба располагаются структуры западной зоны складчатости, в пределах которых развиты преимущественно палеозойские породы. Здесь широко распространены известняки и доломиты.
   Вдоль глубинного разлома, находящегося между Центрально-Уральским антиклинорием и расположенной восточнее полосой синклинориев, развита цепь интрузий ультраосновных габброидных пород. В рельефе они выражены в виде ряда изолированных гор и массивов.

   ЗАДАНИЕ. По геологической карте определите, какими породами и какого возраста сложены Западно-Уральская зона складчатости и Центрально-Уральское поднятие.

   Магнитогорский синклинорий соответствует восточному склону Урала. Эта зона сложена осадочными и вулканогенными породами. К ней приурочены залежи медных руд.
   Урало-Тобольский антиклинорий располагается в зоне Урало- Тобольского водораздела. Антиклинорий отражает в рельефе восточный склон Южного Урала. Он сложен сланцевыми и вулканогенными породами палеозоя и протерозоя. Для антиклинория характерны многочисленные интрузии гранитов, с которыми связаны месторождения золота и самоцветов (топаз, аметист, турмалин и др.).
   Восточно-Уральский синклинорий, или прогиб, на востоке погружается под осадочную толщу мезозойско-кайнозойских пород. В синклинории палеозойские отложения прорваны магматическими породами. Для этой зоны характерны угленосные отложения.
   Западно-Сибирская плита. К востоку от Восточно-Уральского прогиба палеозойские складчатые структуры, уходящие под мезо-кайнозойские отложения, образуют кристаллический фундамент Западно-Сибирской плиты. Мощность осадочного чехла к востоку увеличивается. Мезо-кайнозойские отложения представлены морскими и континентальными песчано-глинистыми породами.
   Сравнивая современный рельеф области с геологическими структурами, следует отметить, что горная часть области отвечает, в основном, Центрально-Уральскому поднятию. В пределах этого поднятия наиболее высокие хребты и вершины сложены древними (протерозойскими), устойчивыми к разрушению и выветриванию, горными породами: кварцитами, гнейсами, кристаллическими сланцами. Более низкие горы на северо-западе области, а также на севере Магнитогорского синклинория и Восточно-Уральского поднятия, состоят из метаморфизованных интрузивных и эффузивных пород, известняков.
   Таким образом, современные горные сооружения Южного Урала представляют лишь малую часть древней складчатой горной страны, которая охватывала всю территорию Челябинской области и простиралась на востоке за ее пределы.

   ЭТО ИНТЕРЕСНО
   Землетрясения на Южном Урале. За последние 300 лет на Урале зафиксировано более 30 землетрясений. Эти сведения опровергают представление об Урале как о горном образовании совершенно спокойном в сейсмическом отношении. Более 30 землетрясений силой от 4 до 7 баллов (по шкале Рихтера) свидетельствуют о продолжающихся геологических процессах в недрах Уральских гор. Так, 28 мая 1990 г. 17 сейсмических станций мира зафиксировали весьма сильное землетрясение вблизи Сатки, сила которого достигла 6,5 балла. В научной литературе есть данные о землетрясениях в Карабаше в 1837 г. (4 балла) и Миассе в 1901 г. (5 баллов).
   В 1992 году ученые Института геофизики Уральского отделения Российской Академии наук установили в районе ПО «Маяк» передвижную сеть сейсмостанций. Двухлетний мониторинг дал весьма любопытные и одновременно тревожные результаты. За этот период отмечено 8 «сейсмических событий». Иные толчки достигали 5 баллов. Два раза земля волновалась в районе Челябинска, столько же - в окрестностях Златоуста, один раз - севернее Магнитогорска.
   Ученые-геофизики указывают на наличие двух зон сейсмической активности, которые тянутся через весь Урал и простираются на глубине более 30 км. Сотни миллионов лет назад, когда на месте Урала простирался обширный океан, эти зоны были границами литосферных плит. Здесь происходили тектонические движения, которые привели к формированию древних Уральских гор. Позднее, когда горы были разрушены, по зонам сейсмической активности происходили глыбовые поднятия, приведшие к формированию современных Уральских гор. Эти процессы продолжаются и в наши дни. Скорость глыбовых поднятий невелика, поэтому землетрясения имеют сравнительно малую силу.
   Первая зона сейсмической активности - на северо-западе области - проходит, примерно, по линии городов: В. Уфалей - Кыштым, Карабаш - Миасс и далее на Белорецк. Вторая зона находится в восточной части области и совпадает с крупным разломом в направлении Челябинск - Бреды.
   Для получения реальной картины сейсмоактивности нашего региона нужны специальные исследования, а также постоянные наблюдения в указанных зонах.
   Геологическая летопись. Геология - наука историческая. Она рассматривает все геологические явления в строгой временной последовательности. Относительное время - «моложе», «древнее» - определяется по наблюдаемому положению отдельных слоев- пластов, вулканических покровов друг относительно друга. «Абсолютное» время в миллионах лет определяется лабораторным путем. Исследуется соотношение изотопов урана - свинца или калия - аргона, или рубидия - стронция в пробе пород.
   Определение возраста пород - дело весьма тонкое и трудное. Иная точная датировка пласта, интрузии - это целое открытие, переворот во взглядах, переоценке металлогении огромного региона. Страсти здесь разгораются большие и часто на долгие годы. Точки, где геологи находят комплекс ископаемой фауны, флоры, точно датирующие возраст пород, называются реперными. К сожалению, их мало, гораздо меньше, чем нужно для такой огромной горной страны, как Урал.
   Еще одно понятие требует разъяснения - «разрез»! Это непрерывная, на протяжении сотен метров, а иногда и километров, цепь выходов горных пород, позволяющая изучить последовательность их напластования, изменение литологии во времени и пространстве. Чаще всего такая «цепь» скальных выходов наблюдается по долинам рек, которые «разрезают» и древние и молодые отложения. Если такой разрез направлен поперек простирания и содержит ископаемую фауну или флору, то он представляет исключительный интерес как для теоретической, так и для практической геологии.

   ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
   1. Дать краткую характеристику основных этапов геологического развития территории Челябинской области.
   2. В результате каких геологических процессов сформировался современный рельеф Урала?
   3. По тектонической карте (рис. 2) проследите распространение тектонических структур и укажите, породами какого возраста они сложены.
   4. Чем объяснить меридиональное простирание тектонических структур Урала?
   5. Объясните причины значительных различий в геологическом строении западного и восточного склонов Южного Урала.
   6. Почему Южный Урал имеет складчато-глыбовое строение?