Геологическое строение района

Стратиграфия.

Верхний ордовик. К этому возрасту в описываемом районе относится толща в разной степени изученных вулканогенных пород.

В своей первичной основе представляет собой единую толщу основных эффузивов с подчиненными им вулканическими брекчиями и туфами того же состава. Все эти породы в большей части изменены и превращены в порфиритоиды, зеленые сланцы, гнейсы и местами в роговики, кварцитовые слюдяные сланцы и мраморы.

Нижний силур. Ландоверийский ярус. К нему относится невьянская свита, состоящая из глинистых, глинисто-кремнистых, углисто-глинисто-кремнистых, филлитовых, графитисто-кварцитовых, хлорит- и слюдисто-кварцитовых сланцев и подчинен­ных им кварцито-песчаников, зеленых сланцев, порфиритоидов и порфиритов базальтового состава, реже диабазов, местами встречающихся прослоев мраморизованных известняков и маломощных пропластков гематит-магнетитовых кварцитов. Все перечисленные породы переслаиваются между собой и замещают друг друга.

Венлокский ярус. К нему силура относится кировоградская свита диабазов, порфиритов базальтового состава и кварцевых альбитофиров, их вулканических брекчий и туфов. Перечисленные вулканиты чаще в разной степени изменены и превращены в порфиритоиды и зеленые сланцы, порфироиды, кварц- хлорит- серициговые, кварц- серициговые сланцы, вторичные серициговые кварциты. В толще вулканитов местами встречаются маломощные (от 2-3 по 20-25 м) прослои глинистых, углисто-глинистых, кремнистых, углисто-глинисго-кремнистых и близких им по составу, нередко кварциговидных парасланцев.

Верхний силур - нижний девон. К этому возрастному диапазону относится шуралинская свита, являющаяся аналогом именновской свиты Тагильского мегасинклинория. В описываемом районе она слагает наиболее глубоко погруженные части синклинальных структур: на северо-западе - Кировоградско-Шуралинской, на западе - Таволгинской седловинной, на востоке - Свердловской, на юге - мелкие структуры, расчленяющие Верхисетский антиклинорий в его общем погружении.

Девонские разрезы содержат известняки, мощные песчаники и еще более мощные осадочные – эффузивные толщи. Благодаря им общая мощность девона составляет 3-4 км.

Карбон. Нижний карбон тесно связан с верхним девоном. На западном склоне преобладают известняки с богатой морской фауной. На восточном мощность известняков сохраняется, но мощность угленосной толщи значительно возрастает, до 1 км. Также нередки эффузивные толщи большой мощности. К верхнему карбону относятся толщи песчаников и конгломератов. Морская пермь отсутствует, континентальная не выделена. На западном склоне средний карбон сложен известняками. В позднем карбоне и в ранней перми в Приуралье возникают высокие рифовые массивы. Они следуют друг за другом вдоль всего Урала. В Предуральском прогибе между цепью рифовых массивов и молодыми складчатыми горами проходила полоса глубокого моря. В прибрежной части моря накапливались пески, глины и галечники, продукты разрушения поднимающихся гор. Мощность их достигает многих сотен метров. Скопления растительных остатков были настолько велики, что образовались мощные пласты каменных углей (Печорский угленосный бассейн).

Мезозой и Кайнозой. Позднеюрское - раннемеловое море располагалось на Русской и Западно-Сибирской плитах и было вытянуто вдоль Урала, но в его пределы на территории Свердловской области не проникало.

Неоген и антропоген развиты повсеместно и состоят из наземных песков, глин и галечников.

Петрографический очерк

Петрография – наука, занимающаяся описанием горных пород в отношении их минералогического и химического состава, текстуры, структуры и условий залегания. Петрография пород дана в описании экскурсий.

Петрографическая характеристика горных пород.

Магматические породы

Интрузивные породы

Габбро-диоритовые породы.

Группа габбро – диоритовых пород Свердловска состоит из габбро, габбро-диоритов и диоритов.

Габбровые породы кристаллически – зернистого сложения. Цвет их различный, от зеленовато – черной до светло – зеленовато серой окраски. Цвет зависит от минералогического состава. Серовато - белая окраска объясняется присутствием плагиоклаза, зеленовато – темная окраска – присутствием пироксена и роговой обманки.

Габбровые породы в свежем состоянии встречаются редко.

Плагиоклаз находится в форме призматических зерен, в разной степени соссюритизированных. Содержание плагиоклаза в габбровых породах сильно колеблется, от 80% в лейкократовых до 20-10% в меланократовых типах.

Первичная роговая обманка присутствует в гипидиоморфных формах. По периферии первичной роговой обманки образовались актинолит, хлорит и даже чешуйки биотита.

Роговая обманка представлена мелкими гипидиоморфно-удлиненными зернами. При разложении роговой обманки образовались чешуйки биотита и хлорита.

Жильные породы.

Аплиты

Аплитовые жилы многочисленны как в гранитных массивах, так и в окружающих породах. Они особенно выделяются перед другими дайками большим распространением в кристаллических сланцах.

Аплитовые породы по внешнему виду белые, желтоватые, мелкозернистого сложения.

Аплиты состоят из первичных минералов (кварца, микроклина и плагиоклаза) и вторичных минералов (серицита, эпидота и др.).

Наиболее существенным вторичным процессом является сорицитизация. Трещиноватые участки аплитов легко выветриваются. Нередко встречаются аплиты, превращенные процессами выветривания в белую песчано-глинистую, мучнистую массу. Аплитовые жилы в осадочно-вулканогенной толще разрушены на большую глубину.

Метаморфические породы.

Метаморфические породы Екатеринбурга: змеевик, тальковые породы, зеленые сланцы и амфиболиты.

Змеевик

Змеевики образовались в результате изменения ультраосновных пород. Они встречаются в восточной части города обособленными, линзовидными телами, залегающими среди туфо-сланцевой толщи.

Змеевики по внешнему виду разнообразны. Цвет их варьирует от серовато-зеленого, оливково-зеленого до зеленовато-черного.

Перидотитовые змеевики имеют плотную структуру, пироксенитовые – отличаются мелкозернистой серпентинитовой массой.

Змеевики как вторичные метомарфические породы состоят из серпентина, магнитного железняка, хромистого железняка, талька, хлорита и др. минералов.

Тальковые породы

Тальковые породы образовались в районе Екатеринбурга в результате метаморфизации змеевиков. Они встречаются в виде линз среди зеленых сланцев в восточной половине города.

Тальковые породы плотные, сланцевые, жирные на ощупь, цвет. При процессах выветривания образуются пустоты.

При наличии серпентина в породе, возможны переходы через талько – серпентино – карбонатные породы к слабо тальковым и карбонатизированным серинитам.

Тектоника

Геологическое строение территории Свердловской области отличается значительной сложностью. Здесь выделяется несколько разновозрастных тектонических структур. Разнообразны горные породы, слагающие этот участок земной коры: осадочные, магматические, метаморфические. Они образуют сложную мозаику глубинного строения недр и земной поверхности (см. приложение 3).

Крайний юго-запад области (Уфимское плато) относится к древней Русской платформе. Тектонический разлом, хорошо выраженный в рельефе, отделяет эту платформу от Уральской палеозойской складчатой системы. Тектонические структуры Урала меридионально вытянуты, на севере они занимают западную, а на юге - центральную часть области. На востоке и северо-востоке палеозойские структуры перекрыты отложениями мезозоя и кайнозоя. Эта часть области относится к эпипалеозойской Западно-Сибирской плите.

Тектонические структуры и особенности их строения

Русская докембрийская платформа. В пределы Свердловской области она заходит своей крайней восточной частью. В тектоническом отношении этот район связан с положительной платформенной структурой - Уфимским сводом. Его западное крыло пологое, а восточное - крутое. Восточное крыло отделено от соседней Юрюзано-Сылвенской (Уфимско-Сылвенской) впадины разрывом с амплитудой 60-150 м. Кристаллический фундамент Русской платформы залегает здесь на глубине около 4-6 тыс. м. Ее осадочный чехол сложен отложениями девона, карбона и перми. Пермские отложения выходят на поверхность и представлены комплексом пород артинского яруса (нижняя пермь), среди которых широко распространены известняки, реже встречаются доломиты, мергели, гипсы, песчаники, алевролиты. Для слоев осадочных пород характерно почти горизонтальное залегание и довольно значительная тектоническая трещиноватость. В карбонатных горных породах можно найти много палеонтологических остатков: брахиопод, кораллов, морских лилий, головоногих моллюсков. Особенно интересны находки гигантских брахиопод в обнажениях по долине реки Уфы.

Уральская палеозойская складчатая система. В ней выделяется несколько мегазон - крупных меридионально вытянутых тектонических структур. Каждая из этих структур имеет свои специфические особенности, связанные с развитием Урало-Монгольского подвижного пояса в палеозое. На западе это 3ападно-Уральская окраинно-геосинклинальная мегазона, расположенная между краем Русской платформы и эвгеосинклинальной областью.

На западе мегазоны расположен Предуральский краевой прогиб. В пределах области он представлен Юрюзано-Сылвенской впадиной общего для Урала субмеридионального простирания. Ширина прогиба от 70 до 100 км. Он асимметричен: имеет узкое западное крыло и широкое восточное, осложненное на востоке более мелкими складками (Артинская и Шалинская антиклинали и др.). Предуральский краевой прогиб заполнен осадочными отложениями карбона и нижней перми, мощные толщи которых накапливались за счет интенсивного сноса продуктов разрушения Уральских гор. В отличие от Русской платформы Юрюзано-Сылвенская впадина заполнена значительными толщами обломочных пород. На западе ее преобладает песчаниково-сланцевая толща кунгурского яруса с редкими прослоями мелкогалечных конгломератов. Местами увеличивается роль известняков (севернее Красноуфимска). На востоке впадины преобладают отложения артинского яруса нижней перми. Среди них широко распространены песчаники, конгломераты, глинистые сланцы, алевролиты, аргиллиты. Песчаники и конгломераты обладают повышенной прочностью. В районе рабочего поселка Арти их мощность достигает 500 м и более.

Карбонатные породы Предуральского прогиба богаты ископаемыми остатками. Здесь можно найти отпечатки и ядра беспозвоночных: кораллов, брахиопод, головоногих моллюсков (спиралеобразные раковины). Важно также отметить, что с отложениями артинского яруса связаны месторождения нефти и газа Предуралья.

3ападно-Уральская покровно-складчатая зона протянулась вдоль меридиональных долин рек Чусовой, Уфы и Серги. Ее ширина от 20 км на севере и до 45 км на юге области. Сложена осадочными, преимущественно карбонатными породами камен­ноугольного, девонского и местами силурийского возраста, в которых преобладают известняки, а доломиты более редки. Встречаются глинистые сланцы и песчаники. Породы этой зоны интенсивно дислоцированы, собраны в узкие складки, опрокинутые на запад; здесь наблюдаются многочисленные разрывные тектонические нарушения (сбросы, надвиги и др.). Тектонические нарушения и складки разного типа хорошо прослеживаются на многочисленных обнажениях известняков в долинах рек Чусовой, Утки, Серги и др.

Центрально-Уральская миогеосинклинальная зона (поднятие) протягивается от северных до южных границ области. На севере с этой зоной связаны водораздельные хребты. На юге, в бассейне реки Серебрянки, она расширяется до 30-40 км, а затем снова сужается в районе Коноваловского хребта. Эта зона сложена метаморфическими и осадочными породами верхнего протерозоя и кембрия. Среди них широко распространены устойчивые, прочные породы: кварциты, кварцито-песчаники, кварцитовые конгломераты, слюдяно-кварце­вые сланцы. К легче разрушаемым породам относят глинистые и кристаллические сланцы, известняки, аргиллиты и некоторые другие породы, также развитые в этой зоне.

На восточном склоне Урала выделяются Тагильекая зона главной эвгеосинклинальной мегазоны и Урало-Тобольская геоантиклинальная мегазона.

Тагильская зона достигает наибольшей ширины, 80-100 км, на широте Карпинска и значительно сужается в районе Первоуральска - до 5 км. Заполнена она вулканогенными и осадочными породами раннего палеозоя: туфами, порфиритами, песчаниками, известняками. Породы часто метаморфизованы до стадии зеленых сланцев, вследствие чего в них широко распространены такие минералы, как хлорит и актинолит, придающие им зеленоватый оттенок. Это стало причиной того, что Тагильскую зону называют «зеленокаменной полосой Урала». В главной мегазоне с ордовика по ранний карбон происходил интенсивный базальтовый магматизм в виде мощных вулканических извержений и малоглубинных интрузий. С зонами магматизма связаны медноколчеданные и магнетитовые месторождения.

Важным составным элементом главной мегазоны, как и других восточноуральских мегазон, являются шовные зоны глубинных разломов с крупными телами ультраосновных и основных пород и с месторождениями платины, титаномагнетита, хромита, асбеста и др. Тагильская зона включает главный глубинный уральский разлом с серией интрузий (Тагильская, Качканарская и др.), известных под названием платиноносного пояса.

Структуры Урало-Тобольской мегазоны прослеживаются только на юге Свердловской области. Севернее широты Красноуральска они погружаются под осадочный чехол Западно-Сибирской плиты.

Восточно-Уральская докембрийско-палеозойская зона (поднятие) отличается наличием структур типа срединных массивов, сложенных древними дорифейскими и - местами - рифейскими образованиями: Сысертским, Мурзинско-Адуйским, Салдинским. Возраст гранитно-гнейсовых комплексов, слагающих эти структуры, определяется в 1200-2490 млн лет. Предполагаю что срединные массивы являются остатками древнейшей континентальной земной коры. Для этой зоны также характерно широкое развитие осадочно-вулканогенной толщи силура - девона, часто прорванной значительными и небольшими позднепалеозойскими интрузиями гранитов и гранодиоритов (Bepх-Исетский, Шарташский и другие массивы). С ними связаны месторождения золота, молибдена, редких металлов, самоцветов.

Последняя из уральских структур - Восточная (Алапаевско-Каменская палеозойская зона) тянется неширокой полосой (от 25 до 30 км) И характеризуется как вулканогенными отложениями девона, так и комплексом вулканогенно-осадочных и осадочных горных пород карбона. Лавы и их туфы сменяются известняками, песчаниками, алевролитами и аргиллитами.

3ападно-Сибирская эпипалеозойская плита. К востоку от линии Ивдель - Красноуральск - Алапаевск - Каменск-Уральский палеозойские складчатые структуры уходят под мезокайнозойские отложения, образуя кристаллический фундамент 3ападно-Сибирской плиты, Мощность осадочного чехла постепенно увеличивается к востоку, достигая 1500-2000 м у восточных границ области. Наиболее глубоко кристаллический фундамент залегает в пределах Тавдинского района. Он сложен комплексами горных пород, аналогичными уральским. Можно сказать, что в глубинах Западной Сибири продолжается Большой Урал. Здесь широко представлены осадочно-вулканогенные и метаморфические породы докембрия и палеозоя, прорванные интрузиями кислых и основных пород.

Гидрогеология

Трещинно-жильные воды

На севере в лесной зоне, где густа и многоводна речная сеть и немало осадков, а испарение незначительно, грунтовые воды обильны и залегают близко к поверхности. В сухих же степных приуральских районах грунтовые воды лежат глубоко, становятся минерализованными, «жесткими», а на самом юге нередко и солоноватыми. В глубоких долинах они выходят на поверхность родниками и ключами. Кроме грунтовых вод на приуральских равнинах используются водоносные горизонты пермских толщ Предуралья (глубина залегания — 100—150 м) и третично-четвертичных толщ Зауралья (глубина не более 100 м). В горной полосе Урала и складчатом Зауралье залегание подземных вод довольно сложное. В гранитах и других кристаллических породах они циркулируют по трещинам. В древних метаморфизованных толщах осевой зоны Уральских гор, а также среди смятых в складки толщ палеозоя обычно пластово-трещинные воды. В известняках, гипсах и других растворимых породах подземные воды по карстовым пустотам опускаются на разную глубину, нередко образуя обильные источники, иногда затрудняющие разработку месторождений полезных ископаемых.

Урал богат минеральными водами, часто обладающими целебными свойствами и выходящими на поверхность в виде источников и ключей. Встречаются гидро-карбонатно-кальциевые, хлоридно-сульфатные слабожелезистые, радоновые воды. Возле лечебных источников возникли курорты.

Некоторые минеральные воды (нижнесергинская, новоижевская, талицкая) идут и на розлив.