Материал: Геологическое исследование Сухоложского района Свердловской области России

Континентально-морская цокольная равнина - типичная равнина с плоскими часто заболоченными междуречьями. Основными морфологическими элементами этого района являются плоские котловины, разделенными небольшими грядками с относительным превышением 0,5 -1,5 м. Речные долины прорезают чехол рыхлых отложений, вскрывая породы складчатого фундамента. Возраст цокольной равнины послеэоценовый. В неотектонический этап произошло поднятие территории на 100 - 200 м.

По размерам и морфологии речные долины Сухоложского района подразделяются на две группы: долины крупных рек (долина р. Пышма) и долины малых рек (реки Шата, Усолка, Ключ).

Долина крупной реки прорезает в широтном и субширотном направлении описанный выше геоморфологический район.

В пределах Зауральского пенеплена долины крупных рек глубоко врезаны (45 - 50 м), часто имеют «каньонообразный» поперечный профиль. Склоны долин слабо террасированы (преобладают эрозионный и эрозионно-аккумулятивные высокоцокольные террасы). Даже высокая пойма часто бывает цокольной.

Долины малых рек морфологически также изменчивы в зависимости от положения их в пределах того или иного геоморфологического района. В верховьях почти все долины малых рек имеют вид ложбин или лощин, в средней части они расширяются, появляется террасированность склона (1-2, максимум 3 террасы), в низовьях долины малых рек в большинстве случаях сужены, имеют У-образный поперечный профиль. Продольный профиль малых речных долин не выработан (неравновесные участки; порожистое каменистое русло; водоскаты на р. Шата). Расширение и сужение самих долин связано с особенностью литологического состава пород, а также с проявлением новейших и современных тектонических движений локального характера.

Речные террасы. В долинах крупных рек Сухоложского района прослеживается два комплекса террас: нижний, в основном, аккумулятивный (низкая и высокая поймы, I и II надпойменные террасы) и верхний, преимущественно эрозионно-аккумулятивный и эрозионный (III и IV надпойменные террасы).

Высокая пойма развита повсеместно. Высота ее колеблется от 0,8 до 3 м, ширина - 200-300 м. На поверхности высокой поймы часто прослеживается несколько уступов, высота которых не превышает 0,5 - 0,7 м. Высокая пойма в большинстве случаях аккумулятивная. Наблюдается четкая дифференциация осадков фации: верхи террасы сложены песчано-глинистыми осадками пойменной фации, низы - гравийно-песчанистыми осадками русловой фации.

Первая надпойменная терраса. Ширина террасы колеблется от 150 до 300 м, редко до 500м, высота - от 3 до 4 м. Поверхность террасы ровная, обычно наклонена в сторону тылового шва. Прослеживается данная терраса фрагментарно.

Вторая надпойменная терраса. Имеет ограниченное распространение в области Зауральского пенеплена и значительное - в области цокольной равнины. В пределах Зауральского пенеплена террасы чаще всего эрозионно-аккумулятивные, где высота цоколя колеблется от 1 до 5 м (правый склон долины р. Пышма, напротив моста через Пышму и т.д.)

Третья надпойменная терраса. Имеет весьма ограниченное распространение, слабо изучена. Терраса всегда эрозионно-аккумулятивная. Высота поверхности террасы над урезом реки 12-20м, цоколя - 8-15 м.

Четвертая надпойменная терраса развита очень широко по крупным рекам района, в основном, в пределах цокольной равнины. Терраса сложена грубым песчано-гравийным материалом полимиктового состава с прекрасно выраженной диагональной слоистостью. Мощность аллювиальной толщи достигает 15-20 м.

Из малых эрозионных форм рельефа в Сухоложском районе широким развитием пользуются в пределах цокольной равнины овраги и рытвины. Широким развитием пользуются также конусы выноса. Они отлично читаются на аэрофотоснимках, хорошо опознаются на местности. В плане они чаще имеют полукруглую или полуовальную форму. Довольно часто наблюдаются разновозрастные конусы выноса, располагаясь ярусами друг над другом.

Современный карст на территории Сухоложского района развит ограниченно. Небольшие участки современного карста отмечены на междуречье рек Пышма и Кунары, главным образом, на склонах долин рек, где карстовые породы (известняки) выходят на поверхность или перекрыты маломощным чехлом четвертичных отложений.

Формы современного карста: западины, воронки, пещеры

Южный грот

Вход в пещеру Гебауэра

.5     
Гидрогеология

Среди природных вод Сухоложского района выделяются два главных типа: поверхностные и подземные воды.

Поверхностные воды

Главной водной артерией Сухоложского района является р. Пышма с её притоками р. Рефт, Шата, Брусянка, Знаменка, Ключ, Каменка и Купара. Эти реки относятся к бассейну р. Оби; р. Пышма непосредственно впадает в р. Туру, которая в свою очередь является левым притоком р.Тобол.

Пышма в районе пещеры Гебауэра

Среднегодовой расход р. Пышма составляет 4.7 м3/с в период зимней и летней межени и до 47 м3/с в паводок.

Поверхностные воды находятся в тесной взаимосвязи с подземными. На одних участках, благодаря глубокому врезанию речных долин, происходит вскрытие водоносных горизонтов и наблюдается разгрузка подземных вод в виде выходов многочисленных источников различного дебита (расхода). В других случаях отмечаются противоположные явления, когда речная вода поглощается карстовыми полостями в руслах рек и происходит пополнение запаса подземных вод за счёт поверхностных.

Подземные воды

В исследуемом районе развиты воды:трещинные, трещинно-карстовые, пластово-трещинные, пластово-поровые.

Первые два типа подземных вод приурочены к области распространения пород палеозойской группы, а пластовые воды фиксируются среди толщ мезокайнозойских отложений.

Собственно трещинные воды развиты в основном среди толщи эффузивных пород девонского возраста и в меньшей степени среди песчаносланцевых пород каменноугольного возраста: водообильность указанных пород небольшая, что определяется по дебиту источников, который обычно не превышает 0.1-0.2 л/с. Наиболее водообильны локальные зоны, тяготеющие к тектоническим нарушениям в массивных породах.

Трещинно-карстовые воды приурочены к известнякам визейского яруса, отличаются большими расходами источников, которые достигают 15-25 л/c. За счёт подземных вод этого типа осуществляется водоснабжения г. Сухого Лога, здесь дебит скважин, пробуренных в визейских известняках достигает 55 л/с.

В восточной части района, где палеозойские породы погружены под толщу рыхлых отложений мезокайнозоя, основные водонасыщенные горизонты приурочены к глауконитовым пескам меловой системы и трещиноватым палеогеновым опокам.

Пластово-поровые воды концентрируются в песках и песчаниках, образуя источники с дебитом до 5 л/с.

Пластово-трещинные воды опок дают многочисленные источники с колебаниями дебита от 0,3 до 15 л/с.

Источник нисходящего характера, оборудованный будкой, мы могли наблюдать в 80-ти м в сторону автомобильной дороги от т.н. 1.5. Вода в этом источнике чистая, холодная, скорость водотока в 2 сек 1 л.

2.6   
Полезные ископаемые

В районе практики имеются проявления различных полезных ископаемых: горючих, металлических, а так же строительных материалов.

При прохождении маршрута под №1, в т.н. 1.1 наблюдались выходы известняков девонского отложения. В т.н. 1.2 отсутствуют надпойменные террасы, в русле наблюдаются аллювиальные отложения, которые представлены грубообломочными породами (щебень, дресва, глыбы). На пологих участках наблюдаем песчаные разности, а также механическую дифференциацию участка. На правом борту р.Ключ в нижней части склона наблюдаем выходы коренных пород- базальтовые порфириты. По внешнему виду это зеленовато-серая порода, структура скрытокристаллическая, плагиоклазовая с отдельными вкраплениями. Возраст пород - D.

В т.н. 1.5, по ходу маршрута наблюдали угольные толщи возраста С1. На склонах долины р.Ключ видели выпады терригенных толщ (черные аргиллиты).

Известняки распространены в районе чрезмерно широко. Обнажения их непрерывно прослеживаются вдоль р. Пышма. За время прохождения практики мы могли наблюдать значительные обнажения известняков, возле цементного завода, где мы видели так называемое обнажение “Зуб”. Породы падают под углом примерно 40̊, подчеркнута слоистость, видна трещиноватость, можно увидеть остатки фауны (кораллы, брахиоподы). По трещинам и плоскостям напластования, имеются натеки битумов. Кроме того, по ходу практики нам попадалось большое количество меньших по размеру обнажений известняков.

По ходу маршрута №2 в пещеру Гебауэра наблюдали контакт карбонатной и терригенной толщ. Терригенная толща представлена: конгломератам и песчаниками. Пройдя вверх по течению р.Пышма на левом борту, терригенная толща сменяется карбонатной, которая образует синклинальную складку.

Обнажение «Зуб»

В маршруте №3 от устья р.Шата до водопада, т.н. 3.2, левый борт р.Шата представляет собой альбитофиры (эффузивная, кислая порода, содержащая кристаллы пирита). Альбитофиры красного цвета и местами рыжеватые из-за присутствия лимонита. В т.н. 3.6 наблюдали выход древних пород Пражского яруса (древние базальты), сверху на них туфопесчаники, далее выше порфириты, выше известняки.

Горючие ископаемые района представлены мелкими месторождениями и проявлениями каменного угля. Проявления угля представляют собой линзообразные включения среди углисто-глинистых и углистых сланцев. Непосредственно во время практики мы могли наблюдать залегание угля в карьере около тоннеля. В карьере угленосная толща была представлена ржаво-рыжими песчаниками, почти чёрными алевритами, углистыми аргиллитами и каменным углём.

.7     
История геологического развития

Современные представления о геологической истории Урала (Пейве, Штрейс, Пермяков, Поспелов, Руженнцев, Самыгин; Пейве, 1973; Иванов, 1973) исходят из того, что уральская эвгеосинклиналь образовалась на коре океанического типа и в процессе эволюции в ней сформировалась континентальная кора сиалического типа. В соответствии с такими идеями на Урале выделяются главные исторические стадии развития: океаническая, переходная и континентальная. Латеральные неоднородности формирования вещественных комплексов Урала обусловлены не только неравномерностями тектонической эволюции, но и первичной гетерогенностью основания, на котором он развивался. Здесь наметилось чередование блоков с корой океанического типа - прогибов и сиалических древних блоков - поднятий получивших название «микроконтинентов» (Пейве, 1971).

В пределах Восточно-Уральского прогиба наиболее древние отложения принадлежат к нижнему силуру. Это образование песчаников, черных углисто-кремневых сланцев, редко известняков, перемещающихся с покровом диабазов и ассоциирующих с ними габброидов. Весь перечисленный комплекс пород отвечает по формационной принадлежности образованиям, развивающимся в современных условиях на коре, которая относиться к океаническому типу. Вот на этом субвулканическом фундаменте в девонское время и происходила вулканическая деятельность, главные продукты которой представлены лавами основного состава. В меньшей степени здесь развиты кислые компоненты, образованные отчасти за счет пород ранней сиалической коры и отчасти за счет дифференциации основной магмы.

Вулканическая деятельность носила основной характер. По составу же связанных с этим временем геологических формаций данная эпоха относиться к переходной стадии. Вулканические острова группировались в гряды, подвергались интенсивному размыву, а на их склонах, наряду с обломочными породами, отлагались карбонаты и росли рифовые постройки, которые также вытягивались в узкие гряды.

К верхнему девону вулканизм в районе почти полностью прекратился, острова снивелировались и на обширной территории вновь господствовал морской режим мелководья - накапливались терригенные флишоидные образования.

В начале каменноугольного периода в результате активизации блоковых движений местами возобновилась вулканическая деятельность. Она проявлялась в западной части описываемой площади - в пределах современной Рефтинской грабен-синклинали.

В пределах же основной площади развиты преимущественно осадочные породы - песчаники и известняки. В раннем визе на склонах островных возвышенностей и между ними происходило угленакопление, а к позднему визе все острова ушли воду, вулканизм полностью прекратился и практически весь район покрылся мелким морем, где происходило накопление мощных карбонатных илов.

В конце башкирского века на всем Урале начались горообразовательные движения, которые захватывают и прогибы, включая и Восточно-Уральский. Особенно значительные дислокации в это время были связаны с субмеридиональными сдвигами. Эти нарушения продолжались до середины мезозойской эры. В межгорных впадинах мезозойского времени формировались мощные толщи конгломератов, песчаников глин и шло угленакопление. Последняя вспышка вулканизма для исследуемой площади проявилась в триасовое время, когда были сформированы базальтоиды и туфы основного состава.

Мезозойская эпоха развития района - это также время его пенеплизации. Поэтому здесь широко развиты коры выветривания. Береговая линия мелового моря проходила через описываемую площадь.

Колебания береговых линий моря привели в более позднее меловое и палеогеновое время к накоплению изменчивых по простиранию, пестрых в разрезе терригенных и органогенных образований.

В неогеновое и четвертичное время вся территория характеризуется континентальным режимом. Наличие большого количества речных террас свидетельствует о колебательных тектонических движениях переменного знака, но небольшой амплитуды.

.       
Современные геологические процессы

3.1    Выветривание

Выветривание - разрушение горных пород на месте их выхода под действием физических и химических процессов ( колебания температуры, влажности, механические виды разрушения, взаимодействие каменных масс с активными химическими веществами: вода, кислород, углекислый газ, органические кислоты).

Иногда процессы действуют комплексно, а иногда по отдельности.

Различают несколько типов выветривания, которые могут преобладать в разной степени: физическое (механическое), химическое, биологическое.

Физическое

Чем больше разница температур в течение суток, тем быстрее происходит процесс выветривания. Следующим шагом в механическом выветривании является попадание в трещины воды, которая при замерзании увеличивается в объёме на 1/10 своего объёма, что способствует ещё большему выветриванию породы. Если глыбы горных пород попадут, например, в реку, то там они медленно стачиваются и измельчаются под воздействием течения. Селевые потоки, ветер, сила тяжести, землетрясения, извержения вулканов также содействуют физическому выветриванию горных пород.

Механическое измельчение горных пород приводит к пропусканию и задерживанию породой воды и воздуха, а также значительному увеличению площади поверхности, что создаёт благоприятные условия для химического выветривания. В результате катаклизмов с поверхности могут осыпаться породы, образуя плутонические породы. Всё давление на них оказывают боковые породы, из-за чего плутонические породы начинают расширяться, что ведёт к рассыпанию верхнего слоя пород.

Химическое

Химическое выветривание - это совокупность различных химических процессов, в результате которых происходит дальнейшее разрушение горных пород и качественное изменение их химического состава с образованием новых минералов и соединений. Важнейшими факторами химического выветривания являются вода, углекислый газ и кислород. Вода - энергичный растворитель горных пород и минералов.