История развития и геологическое строение. Тектоническая структура Западно-Сибирской равнины. Западно-Сибирская плита
Урал на Земле – явление уникальное.
- И по своей роли планетарного шва, некогда скрепившего два великих материка.
- И по изобилию здесь природных ландшафтов, разбросанных щедро по всему его пространству.
- И по климатическому разнообразию.
В самом деле, где вы найдете еще такой край, у которого изголовье остужалось бы вековыми льдами Северного океана, а подножие обжигалось прокаленными песками пустынь? Край, где в один и тот же июньский день сияет незаходящее солнце над цветущей приполярной тундрой и роскошно расстилается разнотравье альпийский лугов. Где можно всласть поохотиться в кедрачах или, налюбовавшись стройными хорами нарядных березовых колков, остановиться у башкирского кочевья, напиться вдоволь охлажденным кумысом, наблюдая при этом, как все вокруг вибрирует в знойном степном мареве…
А теперь от этих поэтических картин Уральского края придется перейти к более прозаическим, но весьма для нашего рассказа необходимым вещам. Небезынтересно, думается, уяснить для себя – как же появилось на теле планеты столь необычное природное творение, какие силы воздвигли его. Неизбежен потому небольшой экскурс в науку, изучающую Землю, – в геологию.
Что современная геология определяет понятием «Урал»?
Строго говоря, Урал – это горная страна с прилегающими к ней с запада и востока участками двух великих равнин. Почему так считают геологи, обсудим позже. Как говорилось ранее, Уральская горная страна лежит на планете довольно узкой полосой, ширина которой редко где превышает сто пятьдесят километров, вытянута же она от приаральских пустынь до Ледовитого океана более чем на две с половиной тысячи километров. Этим она похожа на многие известные на Земле горные массивы – Анды, например. Только горы на Урале хоть и часто скалисты, но значительно ниже, менее круты, более обыденны, что ли, нежели их прославленные собратья где-нибудь в Альпах или Гималаях.
Но если горы Уральские внешне ничем не поражают, то совершенно уникально содержание их недр.
Геология Уральских гор
Урал всемирно знаменит богатством и разнообразием своего геологического строения. Это неопровержимая истина. Но надо до самого тонкого оттенка значимости этого факта осознать – Урал, может быть, единственное на Земле место, где специалистами отысканы горные породы, образованные практически во все периоды существования планеты. И минералы, появление которых могло быть обусловлено существованием здесь (конечно, в разное время) всех мыслимых и в недрах Земли и на ее поверхности физико-химических режимов. Какая-то несусветная мешанина разновозрастных и разнохарактерных геологических порождений!
Но и это еще не все.
В изобильный перечень геологических образований Урала естественно уложился и уникально обширный спектр богатейших залежей почти всех известных на нашей планете полезных ископаемых. Нефть и алмазы. Железо и яшма с мрамором. Газ и малахит. Бокситы и корунд. И… и… и… Список бесконечен – не всё ведь еще открыто, да и не все виды полезных ископаемых мы еще знаем.
1. Географическое положение.
2. Геологическое строение и рельеф.
3. Климат и поверхностные воды.
4. Почвы, растительный и животный мир.
Географическое положение
Уральские горы протягиваются вдоль восточных окраин Русской равнины, от побережья Северного Ледовитого океана до южных границ России. «Урал» в переводе с тюркского означает «пояс». С севера на юг Уральская горная страна протягивается более чем на 2000 км, пересекая пять природных зон – тундру, лесотундру, тайгу, лесостепь и степь. Ширина горного пояса от 50 км на севере, до 150 км на юге. Вместе с предгорными равнинами ширина страны увеличивается до 200-400 км. На севере продолжением Урала является остров Вайгач и острова Новая Земля, а на юге горы Мугоджары (в Казахстане). На западе граница Урала с Русской равниной не имеет четких очертаний. Обычно границу проводят по Предуральскому краевому прогибу, по долине реки Коротаиха и по реке Усе, далее по долине Печеры, затем чуть восточнее долины Камы, по рекам Уфа и Белая. На востоке Уральские горы круто обрываются к низким предгорьям, поэтому граница Западной Сибири более контрастна. Она начинается от Байдарацкой губы, далее на юг к Зауральскому плато. Урал издавна считают границей между Европой и Азией. Граница проводится по всей части гор и далее по реке Урал. В природном отношении Урал ближе к Европе, чем к Азии.
Геологическое строение и рельеф
Геологическое строение Урала довольно сложно. В его строении прослеживается два структурных яруса (комплекса). Нижний ярус представлен до ордовикскими толщами (гнейсы, кристаллические сланцы, кварциты, мрамор). Эти породы вскрываются в ядрах крупных антиклинориев. Сверху эти толщи покрыты верхнепротерозойскими отложениями мощностью до 10-14 км. Здесь присутствуют кварцевые песчаники, переходящие выше в алевролиты, глинистые сланцы, доломиты и известняки. Вероятно этот нижний ярус формировался в байкальскую складчатость, при этом территория Урала опускалась и неоднократно поднималась, становясь сушей. Верхний ярус образован отложениями начиная с ордовика и заканчивая нижним триасом. Тектонические структуры современного Урала связаны с формированием именного этого структурного яруса. Урал является примером одной из крупной линейных складчатых структур, протянувшихся на тысячи километров. Он представляет собой мегантиклинорий состоящий из чередующихся антиклинориев и синклинориев, вытянутых в меридиональном направлении. Современный структурный план Урала был заложен уже в раннем палеозое. При этом в геологическом строении четко прослеживаются различия в развитии тектонических зон западного и восточного склонов, которые образуют две самостоятельные мегазоны. Восточная мегазона максимально прогнута и характеризуется развитием основного вулканизма и интрузивного магматизма. В ней накопились толщи (свыше 15 км) осадочно-магматических отложений. Западная – лишена магматических пород и состоит из морских терригенных отложений. К западу она переходит в Предуральский краевой прогиб. Таким образом формирование Урала началось в каледонскую складчатость при взаимодействии литосферной океанической плиты на востоке и континентальной Восточно-Европейской – на западе. Но основное горообразование Урала продолжалось в герцинскую складчатость. В мезозое активно протекали горообразующие процессы денудации и к началу кайнозоя сформировались обширные пенеплены и коры выветривания, с которыми связаны россыпные месторождения полезных ископаемых. В неоген-четвертичное время на Урале наблюдались дифференцированные тектонические движения, происходило дробление и перемещение отдельных глыб, что привело к возрождению гор. На Урале хорошо прослеживается соответствие геологического строения современной поверхности. С запада на восток здесь сменяют друг друга 6 морфотектонических зон. 1) Предуральский краевой прогиб отделяет складчатые структуры Урала от восточного края Русской плиты. Поперечными горстообразующими поднятиями (Каратау, Полюдов Камень и др.) прогиб разделен на отдельные впадины: Бельскую, Уфимско-Соликамскую, Печерскую, Воркутинскую (Усинскую). Мощность отложения в прогибах от 3 до 9 км. Здесь залегают соляные, а к северу угольные толщи, есть нефть. 2) Зона синклинориев западная склона (Зилаирский, Лемвильский и др.) примыкает к Предуральскому прогибу. Она сложена осадочными породами палеозоя. В эту зоны входит также Башкирский антиклинорий. Полезных ископаемых здесь мало, лишь строительные материалы. В рельефе эта зона выражена короткими краевыми хребтами и массивами, например Зилаирским плато, Высокой Пармой. 3) Уральский антиклинорий образует осевую, наиболее высокую часть Урала. Он сложен породами более древними (нижнего яруса): гнейсами, амфиболитами, кварцитами, сланцами. Вдоль восточного склона антиклинория проходит главный Уральский глубинный разлом, где залегают никель, кобальт, хром, железо, платина, уральские самоцветы. В рельефе антиклинорий представлен узким линейно вытянутым хребтом, на севере он называется Поясовый камень, далее Уральский хребет, на юге Уралтау. 4) Магнитогорско-Тагильский (Зеленокаменный) синклинорий протягивается от Байдарацкой губы на юг до государственной границы. Он сложен осадочно-вулканическими породами: диабазами, туфами, яшмами, есть липариты, мраморы; имеется медный колчедан, железная руда, россыпное золото, драгоценные камни. В рельефе зона представлена короткими хребтами, высотой до 1000 м. 5) Восточно-Уральский (Урало-Тобольский) антиклинорий прослеживается вдоль всего складчатого сооружения, но в состав Уральских гор входит лишь его южная часть (южнее Нижнего Тагила). Он сложен сланцевыми и вулканогенными породами. Здесь есть золото, железо, драгоценные камни. В рельефе это полоса восточных предгорий и Зауральский пенеплен. 6) Аятский синклинорий в состав Урала входит лишь своим западным крылом на юге страны. Есть уголь. В рельефе это Зауральское плато.
В рельефе Урала выделяют две полосы предгорий (западных и восточных) между которыми система горных хребтов вытянутых в субмеридеональном направлении параллельно друг другу. Таких хребтов может быть от 2-3 до 6-8. Хребты отделены друг от друга понижениями, вдоль которых текут реки. Уральские горы невысокие. Высшая точка Урала – гора Народная (1895 м). На Урале выделяют с севере на юг несколько орографических областей: Пай-Хой от пролива Югорский Шар до реки Кары, высота гор 400-450 м; Полярный Урал от горы Константинов Камень до верховья реки Хулги, высоты хребтов 600-900 м. Наивысшая точка – гора Пайер (почти 1500 м). Приполярный Урал от реки Хулги до реки Щугор. Это наиболее высокая часть Урала – горный узел. Здесь несколько вершин превышают 1500 м: Народная, Нейрока, Карпинского и др. Северный Урал начинается горой Тэльпозиз и заканчивается Конжаковским Камнем (1570 м); Средний Урал – до горы Юрма, это наиболее пониженная часть гор, высота 500-600 м; Южный Урал от горы Юрма и до южных границ России. Это самая широкая часть Урала, высоты гор от 1200мдо 1600 м, высшая точка – гора Иремель (1582 м). Основным типом морфоструктур Урала являются возрожденные складчато-глыбовые горы. Есть морфоструктуры, переходные от складчатых к платформенным областям: плоскогорье Южно-Уральский пенеплен, цокольные кряжевые возвышенности (Пай-Хой) и цокольная равнина - Зауральский пенеплен. Эти структуры являются пластовыми равнинами. На морфоструктуры созданные эндогенными процессами наложены более мелкие морфоструктуры, экзогенного происхождения. На Урале преобладают эрозионный рельеф, среди которого преобладают речные долины. В наиболее высоких частях гор активны гольцовые процессы (морозное выветривание, солифлюкция) приводящие к россыпям камней (каменные моря и реки). Плащ обломочного материала достигает до 5 м толщины. Для западного склона и Предуралья характерны карстовые формы рельефа (пещеры – Кунгурская, Дивья, Капова и др., воронки и т.д.). Ледниковые формы на Урале очень редки, они лишь на наиболее преподнятых участках Полярного и Приполярного Урала, где есть современные оледенение.
Климат и поверхностные воды.
Климат Урала по сравнению с климатом Русской равнины отличаются большей континентальностью. При этом вследствие значительной протяженности Урала в меридиональном направлении наблюдаются большие климатические различия между севером и югом этой горной страны. На севере климат субарктический (до полярного круга), и умеренный на остальной территории. Из-за незначительной высоты гор свой особый горный климат на Урале не формируется. Но Урал играет роль барьера на пути движения западных ветров. Климатические различия между севером и югом особенно проявляются летом, июльская температура изменяется соответственно от +6˚C до +22˚C. Зимой температура различается меньше. Север Урала зимой попадает под влияние циклональной деятельности. Циклоны несут с Северной Атлантики более теплый и влажный воздух. Пай-Хой оказывается на стыке влияния холодного Карского моря и относительно теплого Баренцева. Самая низкая средняя температура января на Полярном Урале -22˚C. Южнее Урал зимой находится под влиянием континентальных воздушных масс Азиатского максимума, поэтому январские температуры и здесь тоже низкие, до -18˚C. Западный склон и Предуралье являются более увлажненными, чем восточный склон. На западном склоне выпадает на 200 м осадков больше, чем на восточном. Наибольшее количество осадков приходится на западные склоны Полярного – Северного Урала, свыше 1000 мм. К югу их количество убывает до 600-800 мм. В Зауралье количество осадков снижается до 450-500 мм. Зимой устанавливается снежный покров, в Предуралье его мощность до 90 см, в горах западного склона до 2 метров. При этом на юге Зауралья высота снежного покрова всего 30-40 см. Зимой в межгорных котловинах наблюдаются температурные инверсии.
Реки Урала принадлежат бассейнам Печоры, Волги, Урала и Оби, соответственно Баренцева, Каспийского и Карского морей. Величина речного стока на Урале больше, чем на прилегающих равнинах. Реки западного склона многоводнее восточного. На их долю приходится до 75% от общего годового стока Урала. Преобладает снеговое питание (до 70%), дождевое составляет почти 25%, остальное – подземные воды. Озера на Урале распространены неравномерно. Наибольшее их количество в восточных предгорьях Северного и Южного Урала, где преобладают тектонические озера. В Предуралье характерны карстовые озера, на Зауральском плато – суффозионные. Крупных озер мало, самое глубокое озеро на Полярном Урале - Большое Щучье (глубина до 136 м), оно ледниково-тектоническое. Много на Урале и водохранилищ и прудов. Современное оледенение развито на Полярном и на Приполярном Урале, где снеговая граница лежит на высоте около 1000 м.
Почвы, растительный и животный мир.
Почвы предгорий аналогичны зональным почвам прилегающих равнин. На севере преобладают тундрово-глеевые почвы, южнее распространены подзолистые и еще южнее распространены – дерново-подзолистые почвы. В Предуралье южнее Перми появляются серые лесные почвы, которые к югу переходят в черноземы. На юго-востоке Зауралья появляются каштановые почвы. В горах развиты горные типы почв, которые все насыщены обломочным материалом. Это горно-тундровые, горные лесные (подзолистые и т.д.), горные черноземы.
Растительность Урала довольно разнообразна. Во флоре Урала насчитывается до 1600 видов растений. Но эндемики составляют лишь 5%. Бедность эндемиками объясняется срединным положением гор на материке. Так многие сибирские виды перевалили через Урал, и западная граница их ареала проходит по Русской равнине. На крайнем севере Урала от предгорий до вершин распространены тундры. Близ полярного круга тундра превращается в высотный пояс, а у подножья развиваются редкостойные леса, которые поднимаются до 300 м. Самым распространённым типом растительности Урала являются леса, они тянутся от полярного круга на юг до г. Екатеринбурга. Преобладают хвойные леса из ели, пихты, кедра, но на восточных склонах велика доля сосны. Иногда встречается лиственница. Южнее 58˚с.ш. к хвойным породам добавляется широколиственные породы: липа, вяз, клен. На западных склонах Южного Урала леса становятся широколиственными, с преобладанием липы. Но эти леса занимают на Урале не более 5% лесопокрытой площади. Значительно шире представлены мелколиственные леса из березы и осины. Они распространены по всему Уралу. Верхняя граница леса на Северном Урале доходит до 500-600 м, а на Южном – до 1200 м. Выше лесов лежат горные тундры, горные луга и гольцовый пояс. Лесостепь появляется фрагментарно в предгорьях Среднего Урала (Красноуфимск). На Южном Урале лесостепь подходит к подножию гор. Крайний юг страны занимают степи, с зарослями кустарников из караганы, спиреи, вишни и др.
Животный мир слагается из тундровых, лесных и степных видов, распространенных на соседних равнинах. Настоящих горных видов в пределах Уральской страны нет. На севере типичны лемминг, песец, полярная сова, сапсан, канюк, белая куропатка, пуночки, лапландский подорожник, золотистая ржанка и др. В лесах обитают лось, бурый медведь, росомаха, рысь, соболь, куница, волк, бурундук, белка, заяц-беляк, рябчик, глухарь, тетерев, кедровка, дятлы, синицы, поползень, различные совы (филин и др.), летом прилетают славки, горихвостки, кукушка, дрозды и др. В степях многочисленны грызуны: сурки (байбак), суслики, хомяк, хомячок, хорь. Из птиц – степной орел, беркут, степной лунь, курганник, коршун, пустельга, жаворонки, чекан-каменка и др.
Урал располагается во внутриматериковой пограничной зоне земной коры между древней Русской платформой и молодой Западно Сибирской плитой. В тектоническом отношении Урал – крупный мегантиклинорий, состоящий из системы антиклинориев и синклинориев. В ядрах антиклинориев выходят ниаболее древние породы – крсталические сланцы, кварциты, граниты. В синклинориях мощные толщи осадочных и вулканических пород.
Крупные антиклинории и синклинории последовательно сменяют друг друга с запада на восток.
I зона Предуральский краевой прогиб – переходная геоструктура Русской платформой и складчатыми структурами Урала. Сложен осадочными породами верхнепалеозойского возраста (известняки, сланцы, песчаники, гипсоносные и соленосные толщи).
Предуральский прогиб соединяется на севере линзами. Прогиб разделен поперечными выступами на отдельные впадины.
Полезные ископаемые: нефть, каменный уголь, калийные соли (Соликамск, Березняки), серный колчедан, торф, медистые песчаники.
II зона .Наиболее древняя зона западных структур.
а). Зона краевых антиклинориев (Башкирский) сложена сильно метаморфизированными песчанниками, конгломератами, сланцами.
б). Зона сланцевых синлинориев – сложена песчанниками и сланцами нижнего и среднего палеозоя.
III зона .Центрально-Уральский антиклинорий (на всем протяжении – Поясовой Камень, Урал-Тау, Уфалейская) – осевая полоса Урала. Сложен протерозойскими и нижне-палеозойскими метаморфическими породами – гнейсами, амфиболитами, кварцитами. В восточной части центрального антиклинория проходит главный Уральский глубинный разлом, вдоль которого имеют место многочисленные интрузии. С ними связано никелевое и платиновое оруднения, алюминиевые руды, полиметаллы, железо.
IV зона восточная зона тектонических структур.
а). Магнитогорско-Тагильский (земнокаменный) синклинорий. Сложен осадочными (известняки, сланцы, яшмы) и вулканогенными породами среднего палеозоя. К зоне приурочены залежи меди, поделочные камни. (Малахит - 57 % Сu, Азурит – 55% Сu).
б). Восточно-Уральский антиклинорий – восточный склон, выражен в Южном и Среднем Урале. Сложен вулканическими породами нижнего палеозоя герцинского и каледонского возраста и более древнего возраста. С ними связаны месторождения золота и самоцветов (топаз, аметист, изумркт, турмалин, рубин, титано-магнетитовые, марганец, железные руды, магнитная, цветные металлы).
в). Восточно-Уральский синклинорий. Выражен только в Южном Урале. К северу и югу погружается под толщу мезокайнозойских пород. Сложен сильно смятыми палеозойскими породами, прорванными магматическими интрузиями. Развиты мезозойские угленосные толщи, асбест.
ОРОГРАФИЯ УРАЛА .
В орографическом отношении Урал представляет систему хребтов меридионального простирания, параллельных друг другу. Хребты разделены межгорными впадинами. В узких местах количество хребтов 2-3 в местах расширения до 6 (Южный Урал).
Урал ассиметричен: западный пологий, восток крутой. Орогрфия тесно связана с тектоникой, особенно на западе. Антиклинальные зоны – хребты; синклинальные – впадины. Субмеридиональное простирание морфоструктур отражает закономерную смену тектонических структур с запада на восток.
1).Предуралью – соответствует возвышенная равнина с характерным увалистым рельефом, глубоко расчлененная реками.Здесь развит карс – карбонатный, гипсовый, соляной.
2). Центрально-Уральский антиклинорий- соответствует главному водораздельному хребту. Высота его колеблется от 850 м до 1800 м. К центру он понижается. В разных частях имеет разное название. Главный водораздельный хребет смещен ближе к Западно-Сибирской равнине. Он не самый высокий на Урале. Наибольшие вершины лежат западнее.
3). Восточная морфоструктурная зона – представлена низкогорьями, мелкосопочными массивами с значительным распространением денудационных, денудационно-аккумулятивных и аккумулятивных равнин. На равнинах распространен покров лессовых суглинков.
Небольшая абсолютная высота определяет господство на Урале низкогорных и среднегорных геоморфологических ландшафтов. Вершины пологие или плоские.
В рельефе Урала запечатлено различное взаимодействие эндогенных и экзогенных сил. Эндогенный фактор почти не изменяется при движении с севере на юг. Меняется только экзогенный фактор: меняется с севера на юг.
В северной части Урала энергично проявляется морозное выветривание. Широкое распространение имеют каменные поля – курумы.
Характерны процессы солифлюкции – многолетняя мерзлота. Здесь основные леднички Урала. Леднички – карлики, карового и каррово-долинного типа. Современные формы ледника – хорошо выражены кары, цирки. Очень мало древних ледниковых форм – так как четвертичное оледенение было маломощным.
1). Главнейший экзогенный агент – текущие воды в сочетании со склоновыми процессами, на юге эоловые процессы (аридная морфоскульптура).
2). Карстовый рельеф в Предуралье и на за падном склоне, связан с литологическим составом пород. Широко распространены карстовые пещеры.кунгурская ледяная, Дивье (залы, галереи).
Урал принадлежит к числу древних складчатых гор. На месте его в палеозое распологалась геосинклиналь; моря редко тогда покидали его территорию. Они меняли свои границы и глубину, оставляя после себя мощные толщи осадков. Урал испытывал несколько горообразовательных процессов. Каледонская складчатость, проявившаяся в нижнем палеозое (включая салаирскую складчатость в кембрии) , хотя и охватывала значительную территорию, но не была основной для Уральских гор. Главной складчатостью была герцинская. Началась она в среднем карбоне на востоке Урала, а в перми распространилась и на западные склоны.
Наиболее интенсивной была герцинская складчатость па востоке хребта. Она проявилась здесь в образовании сильно сдавленных, нередко опрокинутых и лежачих складок, осложненных крупными надвигами, приводящим к возникновению чешуйчатых структур. Складкообразование на востоке Урала сопровождалось глубокими расколами и внедрениями мощных гранитных интрузий. Некоторые из интрузий достигают на Северном Урале громадных размеров - до 100-120 км длины и 50-60 км ширины
Северный Урал состоит из ряда параллельных хребтов и кряжей меридионального протяжения, разделенных продольными депрессиями и поперечными долинами верховий рек Щугор, Илыч, Подчерье, Печора, Вишера и их притоков. Общая ширина горной полосы 50-60 км, а вместе с предгорными грядами 80-100 км. Центральный водораздельный хребет, известный под названием Поясовый Камень, ниже примыкающих к нему с запада хребтов: средняя высота его 700-750 м, и лишь отдельные вершины превышают 1000 м (Ойка-Чокур - 1279 м, Отортен - 1182 м) .
В рельефе северной части гор наиболее четко выражен западный хребет - Тельпосский; отдельные вершины его поднимаются более чем на 1300 м над уровнем моря (Тельпосиз - 1617 м, Хораиз - 1326 м) . В районе хребта всюду видны следы древнего оледенения в виде огромных валунов, морен, ледниковых озер. Крутые склоны хребта испещрены карами и цирками, на дне которых находятся снежники, небольшие ледники и живописные озера.
Ряд высоких обособленных массивов расположен на неширокой Зауральской предгорной гряде; наибольшей высоты достигают горы: Чистоп (1292 м) , Денежкин Камень (1493 м) , Конжаковский Камень (1569 м) , Косьвинский Камень (1519 м) , сложенные интрузиями ультраосновных пород - габродунитами и перидотитами. С запада, на расстоянии 30-50 км, осевую горную полосу Северного Урала сопровождает цепь предгорных гряд, так называемых парм (Овинпарма, Высокая парма, Ыджидпарма, Вуктылпарма и др.) , сложенных известняками и кварцитами палеозоя. Высоты парм не превышают 500-700 м, пологие склоны их поросли таежными лесами из ели и пихты с примесью березы, а вершины густыми высокими травами и цветами.
Характерная особенность рельефа Северного Урала - различие в крутизне западного и восточного склонов.
Становление, развитие Уральской горной страны происходило на протяжении сотен миллионов лет.
Выделяют несколько крупных этапов ее развития. На самом раннем этапе развития, в позднем архее (около 3 млрд лет), эта часть суши, которую позднее назвали Уралом, становится тектонически активной зоной. В земной коре здесь закладываются глубокие трещины (разломы), по которым на поверхность изливаются лавы базальтов. Не дошедшие до поверхности магматические расплавы кристаллизировались на глубинах 5—10 км, образуя крупные интрузивные массивы. В мелких морских бассейнах, занимавших пониженные участки рельефа, накапливались обломочные осадочные породы.
Затем наступает время относительного покоя. Палеоурал на короткое время становится тектонически спокойной страной. Около 2 млрд лет назад тектонические движения возобновляются с новой силой. Вновь на большом пространстве образуются протяженные зоны глубинных разломов. Вдоль них растут цепи вулканов. Громадные, в тысячи километров участки суши прогибаются и заливаются морем. Надолго эта часть Палеоурала становится океаническим дном. Именно здесь, на западном "плече" будущих Уральских гор, смогли накопиться огромные толщи (более 10—12 км) осадочных пород: известняков, доломитов, глинистых, известковистых и углеродистых сланцев, песчаников и конгломератов. Около 900 млн лет назад накопившиеся массы осадоч-ных и вулканических пород гигантскими силами Земли сминаются в складки и образуют первые горные вершины Урала.
Около 600 млн лет назад Урал вновь предстает тектонически спокойной страной. Преобладала суша. Мелководные теплые моря занимали небольшие участки. Обитателями этих морей были губки, археоцеаты, другие, ныне вымершие, организмы, остатки которых сохранились в толщах осадочных пород.
В палеозойскую эру активные тектонические движения охватывают восточные площади Палеоурала. Протяженные долины (рифты), сопровождаемые глубокими разломами, попеременно образуются в разных частях этой территории, как бы раздвигая, расширяя ее. Возобновляется вулканическая деятельность. Вулканические пояса охватывают обширные пространства. Большинство вулканов было морскими, поэтому продукты вулканической деятельности (лавы, туфы, бомбы) часто перемешивались с осадками, накапливавшимися в тех же бассейнах. Обширный уральский палеоокеан простирался к востоку не менее, чем на 1500 км.
Около 400 млн лет назад в этом палеоокеане образуются вулканические острова, почти такие же, как сегодняшние Курильские и Японские. Остатки такой "островной дуги" сегодня можно наблюдать в районе Магнитогорска.
В каменноугольное время (350—290 млн лет) начинается подъем этой части суши. Морские воды отступают. Океанические породы выходят на дневную поверхность. Громадные толщи морских и континентальных осадков, вулканических пород самого разного состава в конце пермского периода (около 240 млн лет назад) становятся высокими Уральскими горами, протянувшимися от северных морей до южных степей почти на 2500 км. Становление гор сопровождалось внедрением больших масс гранитов, гранодиоритов, сиенитов, которые не только усложнили геологическое строение Урала, но и явились причиной появления многих месторождений полезных ископаемых.
Урал постепенно становится тектонически спокойной, устойчивой областью Земли — платформой, но до полного успокоенияеще далеко.
Вновь активизировались Уральские горы в эпоху так называемой киммерийской складчатости (240—100 млн лет назад). Тогда на восточном склоне Уральских гор образовались большие, протяженные разломы близмеридионального направления, вдоль которых начались излияния базальтовых лав. У современного Челябинска образовался прогиб глубиной до 4000 м и длиной до 140 км, получивший название Челябинский грабен.
В этом прогибе на протяжении 40—45 млн лет, уже в мезозойскую эру, формировались мощные пласты углей и вмещающих их пород: песчаников, алевролитов, сланцев.
Последние 160—155 млн лет территория Урала, в том числе и Южного, тектонически стабильна. Уральские горы медленно разрушаются под влиянием поверхностных сил. На месте высоких, когдато заснеженных вершин образуется довольно плоская равнина, получившая название Зауральский пенеплен.
Совокупность признаков (состав и происхождение горных пород, их возраст, степень тектонической раздробленности) позволяет разделить Уральскую страну на ряд более или менее крупных зон (геологических структур). Все они сформировались в палеозойскую эру. С запада на восток выделяются:
I. Предуральский прогиб.
II. Западно-Уральская внешняя зона складчатости.
III. Центрально-Уральское поднятие.
IV. Магнитогорский прогиб, Магнитогорский вулканический пояс.
V. Восточно-Уральская зона прогибов и поднятий.
VI. Зауральское поднятие.
Предуральский прогиб
Восточная часть этой структуры — на крайнем западе Челябинской области, в районе Аши. Сложена она известняками и мергелями нижнепермского возраста, лежащими почти горизонтально — 1—5°. Кристаллические, более древние породы лежат здесь на больших глубинах. Восточная граница проходит по разлому, ориентированному почти параллельно реке Салдыбаш, впадающей в реку Сим.
Западно-Уральская зона складчатости
Эта структура охватывает территорию Нязепетровского, Саткинского, Ашинского районов и окрестности Усть-Катава. В районе Нязепетровска геологические образования вытянуты меридионально, а в районе пос. Айлино, Кропачево, г. Миньяра приобретают почти широтное направление.
Здесь представлены все системы нижнего и среднего палеозоя.
Породы кембрийского возраста (570—500 млн лет) — конгломераты, песчаники, аргиллиты — можно наблюдать северозападнее пос. Терминево. По реке Нязе, севернее Нязепетровска, и по Бардымскому хребту обнажаются породы ордовика — базальты и их разновидности, а также туфы, туфопесчаники, кремнистые сланцы, среди которых встречаются прослои мраморов.
Силурийские образования (440—410 млн лет) — кремнистые, глинистые, углисто-глинистые сланцы, вулканические туфы и известняки — также слагают Бардымский хребет и широкую полосу западнее него. Здесь много песчаников и алевролитов.
Девонские образования (410—350 млн лет) в этой зоне представлены известняками с фауной криноидей, фораминифер, кораллов и остракод, свидетельствующей о том, что содержащие их породы морского происхождения. В районе пос. Айлино, Межевого Лога в разрезе девона можно наблюдать обломочные породы. Есть здесь известняки и мергели. Именно среди них находятся бокситы (алюминиевые руды), добываемые на Южно-Уральских бокситовых рудниках (ЮУБР). Каменноугольные породы (350—285 млн лет) в западной зоне складчатости также, в основном, карбонатные — известняки, доломиты, мергели.
Центрально-Уральское поднятие
Эта сложно построенная зона протягивается вдоль всего Урала более чем на 2000 км. На территории области она прослежена на 250 км с юго-запада на северо-восток. Охватывает территорию Катав-Ивановского, Саткинского, Кусинского районов, а также окрестности Златоуста и Верхнего Уфалея. В районе КатавИвановска ширина структуры 120 км, а на севере, в районе Верхнего Уфалея, — всего 25 км.
Эту структуру слагают самые древние породы Урала, возраст которых достигает 2,6—3 млрд лет, глубоко измененные вулканические и обломочные образования, превращенные в амфиболиты, гнейсы, мигматиты, кварциты. Эти породы широко распространены западнее Верхнего Уфалея и Карабаша. Более молодыми (1,5—0,9 млрд лет) считаются породы, составляющие целый ряд толщ, получивших чисто южноуральские названия — айские, саткинские, бакальские и другие. В составе этих толщ — глинистые и углистые сланцы, песчаники, алевролиты, известняки и доломиты, слагающие огромные по мощности толщи пород.
Полный разрез нижнерифейских пород (~900 млн лет) представлен в скалах правого берега реки Ай, выше железнодорожного моста в г. Кусе (доломиты, известняки, сланцы). В доломитах здесь можно наблюдать остатки колоний сине-зеленых водорослей (строматолит).
На Откликном хребте (Таганай) обнажены кристаллические сланцы, содержащие в своем составе такие редкие минералы, как гранат и ставролит. Там же, на Таганае, близ Златоуста, можно наблюдать такие редкие породы, как кварциты с включениями слюдистых и железистых минералов, получивших название таганаит (авантюрин).
В этой зоне очень мало вулканических и магматических пород. К последним относится Кусинская габбровая интрузия (дайка протяженностью до 100 км), Бердяушский гранитный массив (рапакиви). Здесь же находятся известные минералогические копи — Ахматовская, Максимильяновская; расположены всемирно известные Бакальское железорудное и Саткинское магнезитовое месторождения.
Восточная граница структуры проходит по Главному Уральскому разлому. Эта сложная зона прослежена на тысячи километров по всему Уралу. В пределах области она протягивается от поселка Ленинска на юге через Миасс, Карабаш к северу до самой границы со Свердловской областью. Ширина этой древней тектонической зоны — от 10 15 км до нескольких сот метров. По ней комплексы пород западного склона Урала сочленяются с комплексами восточного склона.
На всем своем протяжении Главный Уральский разлом прослеживается по наблюдаемым здесь протяженным, лентообразным (в плане) интрузиям ультраосновных пород — дунитов, перидотитов и образовавшихся по ним серпентинитов. Этот пояс протягивается более чем на 2000 км. Ультраосновные породы и расположенные между ними блоки палеозойских осадочных и вулканических пород порой образуют тектоническую смесь, называемую меланжем.
Магнитогорский прогиб (вулканический пояс)
С востока к Главному Уральскому разлому примыкает Магнитогорский прогиб — крупная структура, протянувшаяся почти меридионально на 500 км от южной до северной границы области. На широте Баймака, Магнитогорска ширина структуры — 90—100 км, а в районе Миасса, Карабаша — 1—2 км. Она охватывает десять районов области.
Наиболее древними породами здесь являются силурийские, выходы которых наблюдаются в северной, наиболее узкой части структуры. Девонские отложения в Магнитогорском прогибе представлены в полном объеме. Это, в основном, вулканические породы — лавы и сопровождающие их туфы. И лавы, и туфы имеют различный химический, минералогический состав. Среди них выделяются кислые (риолиты), средние (андезиты), основные (базальты) продукты вулканизма. Они образуют большие по мощности толщи — до 3—5 км, в которых наблюдается тесное переслаивание продуктов вулканизма с типично морскими образованиями — известняками, песчаниками, кремнями, яшмами, а также породами смешанного состава — туфопесчаниками, туфогравелитами, туффитами и прочими породами.
Руины вулканических построек той поры, вмещающие их морские отложения, часто содержащие морскую фауну, можно наблюдать, изучать на дневной поверхности в разных районах области.
Естественные выходы девонских вулканитов, известняков, обломочных пород есть в окрестностях пос. Межозерного, на хребтах Ирендык и Кумач (западная граница области), по берегам Гумбейки, Куросана, Урлядов, в окрестностях пос. Балканы (Нагайбакский, Агаповский районы) и многих других местах.
Разрезы пород каменноугольного периода — лавы различного состава, их туфы и разнообразные осадочные образования — можно наблюдать в окрестностях Магнитогорска, по рекам Худолаз и Урал ("Семь Братьев"), и многих других местах. Каменноугольные осадки, мощность которых достигает многих сотен метров, заполняют всю центральную часть прогиба. Самыми молодыми породами здесь являются известняки, песчаники и конгломераты с остатками морских животных (раковин), обнажающиеся по берегам рек: Уралу, Худолазу и Б. Кизилу.
Осадочные, вулканические породы, заполняющие Магнитогорский прогиб, разбиты тектоническими нарушениями различных направлений, прорваны интрузиями магматических пород — гранитов, гранодиоритов, сиенитов, габбро. В таких местах формировались крупные месторождения железных руд (Магнитогорское, М. Куйбас). Вулканические процессы на дне девонского палеоокеана способствовали образованию колчеданных залежей медных и цинковых руд, разрабатываемых в наши дни (Учалинское, Сибайское, Молодежное, Александрийское, Узельгинское и другие месторождения).
Восточно-Уральская зона прогибов и поднятий прослежена широкой полосой через весь Южный Урал. Ширина этой структуры 60—75 км. Она охватывает центральные районы области — от Каслинского на севере до Брединского на юге.
Самыми древними породами здесь являются метаморфические, в том числе гранатсодержащие сланцы, обнажения которых можно видеть в окрестностях пос. Ларино, Кочнево (Уйский район), на горе Игиш, к югу от Миасса.
Ордовикские образования, как вулканические, так и вулканогенно-обломочные, распространены в этой структуре гораздо шире. Они встречены на горе Маячной к северо-западу от Бред (туфоконгломераты, туфопесчаники, кварцитопесчаники), а также по реке Средний Тогузак у пос. Большевик. Здесь залегают лавы базальтов, изливавшиеся на морское дно. Среди лав — прослои красных яшм с остатками морской фауны. В силуре эта часть территории Урала была также морским дном.
На севере области разрезы с фрагментами силурийских отложений можно наблюдать по рекам Багаряк, Синаре, у пос. Первомайского (Сосновский район), в окрестностях дер. Булатово (Уйский район) и в других местах (известняки, глинистые сланцы, конгломераты, песчаники).
Очень широко в этой зоне развиты девонские и каменноугольные отложения. Породы девонской системы особенно полно представлены в разрезах по реке Куросан, в окрестностях пос. Арсинского, Сухтели. Кремнистые сланцы, яшмы, туффиты перемежаются здесь с диабазами, базальтами, их туфами и брекчиями. Вулканические и осадочные породы самого разного химического состава и происхождения описаны в Аргаяшском районе; по реке Зюзелге, восточнее пос. Долгодеревенского, по рекам Санарке, Увельке к юго-востоку от Пласта. Каменноугольные (карбоновые) отложения в этой структуре распространены на обширных пространствах в южных районах области (Чесменский, Карталинский, Брединский). Здесь широко представлены мергели, известняки и различные обломочные породы и сланцы с углистыми частицами. Последних особенно много, так как в это время (350 млн лет назад) на Южном Урале росли тропические леса, в них росли папоротники, каламиты, лепидодендроны, сигиллярии и другие растения. В некоторых местах (Брединский район) они образовывали залежи угля, но, в основном, остатки каменноугольной флоры были превращены в углистую, графитовую пыль, окрашивающую осадочные и метаморфические породы в черный цвет.
Вулканических пород — базальтов, риолитов, андезитов — здесь значительно меньше, чем в разрезах девона. Фрагментов геологических разрезов карбона в этой структуре достаточно: по рекам Верхний, Нижний Тогузак, Уй (пос. Осиповка), отдельным крупным логам к югу от пос. Бреды, в окрестностях Пласта, по рекам Кабанка и Увелька и в других местах.
Вся структура в целом насыщена интрузивными образованиями — преимущественно гранитами, диоритами, сиенитами, слагающими десятки больших и малых массивов различной конфигурации.
Эта цепь массивов, прослеженная через весь Урал, получила название "гранитная ось Урала". С севера на юг через всю область протягиваются гранитные массивы: Юго-Коневский, Каслинский, Аргазинский, Султаевский, Челябинский, Санарский, Демаринский, Борисовский, Пластовский, Каслинский, Чесменский, Черноборский, Джабык-Карагайский, Суундукский и многие другие. Площадь самых крупных массивов — Челябинского и Джабык-Карагайского — значительно превышает 1000 кв. км. Нижняя граница массивов по данным геофизики находится на глубинах 5—11 км. Сами интрузии, вмещающие их породы рассечены большим количеством даек, жил самого разного состава, в том числе и кварцевых.
Зауральское поднятие
Самой восточной геологической структурой на территории области является Зауральское поднятие. Эта структура охватывает восточные районы — от Кунашакского на севере до Троицкого и Варненского на юге. Около 90% площади здесь перекрыто горизонтально лежащими породами мезо-кайнозойского возраста — от верхнего мела до верхнего неогена (100—2 млн лет).
Палеозойские образования лежат на глубине 5—100 м. Их можно наблюдать лишь по берегам отдельных рек. Наиболее интересные и полные разрезы вскрыты по рекам Увельке, Санарке и Ую близ г. Троицка. Здесь ширина структуры составляет около 40 км.
По реке Санарке, в Кувайском логу установлены самые древние из палеозойских пород — кембрийские. Это пестроокрашенные глинистые сланцы и известняки. В известняках найдены остатки археоцеат — придонных организмов той далекой эпохи. Этот выход кембрийских пород — единственный на Южном Урале и один из очень немногих на Урале вообще.
Ордовикские образования в этой зоне распространены гораздо шире. Серые кварцевые песчаники, зеленые и серые метаморфические сланцы, кварциты и базальты широко представлены в разрезах по рекам Уй и Увельке в самом Троицке и к востоку от него, до д. Бобровки. В глинистых породах на западной окраине Троицка найдены остатки древних ракообразных — трилобитов и раковины брахиопод. Все описанные уральские структуры образовались в допалеозойское и палеозойское время, когда Урал был активной зоной складчатости и вулканизма. В последующие 160 млн лет (до наших дней) Урал развивается в сравнительно спокойном платформенном режиме.
По геологическим данным, резких тектонических перестроек на Южном Урале не происходило, но медленные колебательные движения, сопровождающиеся небольшими поднятиями или опусканиями отдельных районов, продолжались и продолжаются.
В верхнемеловую эпоху (около 100 млн лет) опускание восточной части территории приводит к морской трансгрессии. Море наступало с северо-востока, со стороны Тюмени. Западная граница его — очень извилистая, с глубокими заливами — установилась примерно по линии пос. Багаряк — оз. Б. Куяш — Челябинск — Южноуральск — Чесма — Карталы — Бреды (восточнее). Морские осадки — опоки, диатомиты, песчаники, конгломераты, трепела, мергели — образовали горизонтально лежащие слои, перекрывавшие скальные породы палеозойского Урала. Мощность этих осадков в восточной части Троицкого района по данным бурения составляет 100—300 м.
И палеозойские, и мезозойские образования уже в четвертичное время (1,5—2 млн лет) участками перекрылись континентальными, образованными на суше, рыхлыми породами — глинами, песками, суглинками, образовавшимися в результате работы ветра, воды, солнца.
