Естественные обнажения пород наблюдаются по берегам реки Миасс и озера Смолино. Остальная площадь скрыта под покровом рыхлых четвертичных отложений.

Глава 2.Геологическое строение г. Челябинска

Тектоника

Тектоника – наука о движениях земной коры и литосферы и возникающих при этом формах залегания горных пород (пласты, складки, разломы и пр.) и геологических структурах. В этом параграфе описываются основные структуры земной коры района практики, начиная от региональных структур и заканчивая складками и пластами, их элементами залегания и трещиноватостью.

В региональном отношении Южный Урал располагается на геологической структуре, называемой Уральская герцинская (палеозойская) горно-складчатая область, являющаяся частью Урало-Монгольского складчатого пояса. В строении Уральской герцинской (палеозойской) горно-складчатой области преобладают протерозойско-палеозойские горные породы разного генезиса, пронизанные интрузиями разного состава и смятые в складки.

Территория г. Челябинска лежит на двух структурах складчатой области: западная часть города (Рис.12) – на Восточно-Уральском антиклинории (геологическом поднятии); восточная – на Восточно-Уральском синклинории (геологическом прогибе). В ядре Восточно-Уральского антиклинория выходят на земную поверхность гранитоиды; в ядре Восточно-Уральского синклинория – палеозойские девонско-каменноугольные вулканогенно-осадочные породы [Рис. 2.1]. Восточная структура перекрыта платформенным маломощным (не более 5-10 метров) чехлом мезо-кайнозойских осадочных отложений, залегающих почти горизонтально.

«Сочленение поднятия с прогибом происходит по крупному тектоническому шву «Челябинской тектонической зоны», которая пересекает территорию города в субмеридианном направлении полосой шириной 600-1500 м и фиксируется на западе - Западно-Челябинским разломом, а на востоке - Восточно-Челябинским разломом. Разломы имеют крутое падение и массу разрывных нарушений низшего порядка» (4). В мезозойскую и кайнозойскую эры (от 230 млн. лет до наших дней) территория, на которой стоит город, развивалась в спокойном платформенном режиме. На гранитах и древних породах палеозоя возникали континентальные осадки: песчано-глинистые, дресвяно-щебнистые и гравийно-галечные отложения, или же ложились морские отложения: пески, гравийно-галечные отложения, опоки, диатомиты и другие,

Рис. 2.1 Схема тектонического районирования г. Челябинск: VI-8-1 - Челябинский антиклинорий Восточно-Уральского поднятия: (1) - Центральная антиклиналь. VII-3-1 - Копейский синклинорий Восточно-Уральского прогиба: (1) - Ухановская синклиналь: (2) - Первоозерная антиклиналь. Разрывные структуры: |1] - Челябинский разлом: 2 - Смолинский разлом. (4).

залегающие горизонтально в виде пластов - слоев и линз. Впоследствии происходило дальнейшее выравнивание рельефа. Мощность молодых осадков обычно не превышает нескольких метров. К востоку, за пределами Челябинской области она увеличивается до нескольких сотен метров.

По характеру новейших тектонических движений область Зауральского пенеплена можно считать, как продолжением Восточного склона Уральских гор, так и своеобразным платформенным щитом, выступающим над расположенной к востоку Западно-Сибирской плитой.

Амплитуды поднятий в новейшее время не превышали 200 м, что в три и более раза меньше амплитуды поднятий в осевой части Южного Урала.

Современные вертикальные движения, зафиксированные повторными нивелировками по линиям железных дорог, в центральной части Южного Урала составляют 3-5 мм/год, учитывая унаследованность современных движений.

Пликативные структуры в г. Челябинске:

1. Челябинский антиклинорий (структура 3-го порядка по отношению к Уралу) расположен на стыке Восточно-Уральского поднятия с Восточно-Уральским прогибом. Представляет собой крупное сооружение, в ядре которого залегает Челябинский плутон - интрузив. Территория города расположена на восточном крыле антиклинория. Здесь, в центре антиклинальной структуры, залегает Митрофановский гранитный массив.

2. Копейский сиклинорий входит в пределы города своей западной частью. Здесь выделяют следующие элементы:

• Ухановская синклиналь, • Исаковская антиклиналь, • Первоозерная антиклиналь

3. Огромное количество складок выявлено в городской толще плагиогнейсов.

Дизъюнктивные структуры (разрывные):

1. Челябинский разлом. Крупное тектоническое нарушение регионального масштаба. Разлом в пределах города имеет простирание на северо-запад и пологое падение на запад. В зоне контакта наблюдается уступ в рельефе и линейная заболоченность, связанная с выходом подземных вод.

2. Исаковский разлом. От озера Смолино до озера Первое. Сброс с амплитудой до 100 м.

3. Смолинский разлом. Амплитуда 450 м.

4. Коркинский разлом. На территории города не наблюдается. В районе д. Сухомесово. Амплитуда 2000-3000 м.

5. Шершневский разлом. Серия субпараллельных зон дробления в гранодиоритах Каштакского массива, п. Шершни.

Стратиграфия

Стратиграфия – изучает и устанавливает последовательность образования и залегания осадочных, вулканических (в т.ч. эффузивных) и метаморфических горных пород. В данном параграфе описывается последовательность образования стратифицированных толщ, начиная от более древних и заканчивая молодыми. Для составления данного параграфа используйте сводную стратиграфическую колонку территории г. Челябинска (Табл. 5).

Среди палеозойской группы пород выделяются отложения следующих систем.

Ордовикская система, городская толща (Оgr). Представлена мусковит-биотитовыми плагиогнейсами с прослоями кварц-слюдяных сланцев и метаморфизованных песчаников, в целом интенсивно дислоцированных и прорванных серией аплитовых (мелкокристаллических) и пегматитовых (гигантокристаллических) жил. Мощность толщи – около 500 м. Распространена вдоль зоны разлома, по которому контактируют две важнейшие вышеназванные региональные структуры.

Силурийская система на территории города отсутствует и представлена в пригородной зоне большебаландинской свитой.

Девонская система, султановская свита (D sl). Представлена эффузивами основного-среднего состава – порфиритами и диабазами с прослоями конгломератов и песчаников мощностью 500 м. Распространена в восточной части города в виде узкой (около 2 км) полосы субмеридионального простирания, представляет собой тектонический блок между гранитоидами и каменноугольными отложениями Восточно-Уральского синклинория.

Каменноугольная система, миасская свита (С₁ms). Представлена тремя подсвитами:

- терригенная красноцветная – красноцветные песчаники и гравелиты;

- терригенно-карбонатная сероцветная – известняки с прослоями темно-серых глинистых сланцев и песчаников, поверхность известняков интенсивно закарстована и перекрыта чехлом мезо-кайнозойских отложений. Вдоль зоны Челябинского разлома известняки катаклазированы, брекчированы с трещинами, залеченными крупнокристаллическим кальцитом.

- карбонатная – известняки, серые разных окрасок от светло- до темно-серых и черных, разных структур, со створками брахиопод и остатками криноидей (морских лилий); часто встречаются доломитизированные известняки с желваками и стяжениями кремней.

Общая мощность пород миасской свиты (С₁ms) достигает 500 м.

На палеозойских породах в пределах приподнятых участков лежит кора выветривания мезозоя, представленная глинами, в том числе каолиновыми, которые в северной части города лежат в виде отдельных участков (реликтов), в южной – сплошного покрова. В долинах рек, крупных логов и берегам озер она отсутствует.

Мезозойская группа

Триас-юрские (T-J) отложения на территории города отсутствуют, заполняют Челябинский грабен, расположенный к востоку от Челябинска (по меридиану Копейск, Еманжелинск, Коркино, Южноуральск и другие). Представлены конгломератами, песчаниками, алевролитами, аргиллитами с пластами бурых углей. Общая мощность 500 м.

Меловые (K) отложения представлены белыми и пестроцветными глинами, песками мощностью до 65 м. Распространены в виде чехла на юго-западной окраине г.Челябинска.

Кайнозойская группа

Палеогеновая система. Нижнепалеогеновые (палеоценовые) отложения представлены морскими песчано-глинистыми отложениями с гальками. Среднепалеогеновые (эоценовые) – конгломератами, песками с прослоями опок, диатомитов и диатомитовых глин. Верхнепалеогеновые (олигоценовые) – глинами, суглинками и песками. Распространены в восточной части окраины города и восточнее в виде разобщенных участков.

Неогеновые отложения – глины, суглинки с отдельными гальками в виде разобщенных участков.

Четвертичная система. Отложения данной системы широко распространены и представлены разнообразными континентальными отложениями: озерными, речными (аллювиальными), делювиальными – песчано-гравийные, суглинки, супеси, глины, буро-красные. Мощность не превышает нескольких метров.

Магматизм

Магматизм — термин, объединяющий эффузивные (вулканизм) и интрузивные процессы в развитии складчатых и платформенных областей. Под магматизмом понимают совокупность всех геологических процессов, движущей силой которых является магма и её производные.

Самым крупным геологическим телом на территории города является многофазный Челябинский гранитоидный массив. Массивом (интрузией, плутоном) называют геологическое тело, сложенное относительно однородными по химическому и минеральному составу горными породами, образовавшимися в результате кристаллизации магмы на различных глубинах. Челябинский массив – один из крупнейших плутонов Южного Урала. Его площадь около 1500 км2. В плане имеет ромбовидную форму. Вертикальная мощность массива 6 км. В пределах города наблюдается только часть этих массивов. Первые фазы его становления относятся к кембрийскому времени (около 0,5 млрд. лет), поздние (граниты Кременкуля) – к рубежу позднекаменноугольного и пермского времени (около 250 млн. лет).

В Челябинском гранитоидном массиве выделяют интрузии разного состава и возраста:

• Каштакский интрузив грано-диоритов - D₃-C₁;

• Первоозерный интрузив кварцевых диоритов - D₃-C₁;

Митрофановский, Шершневский гранитные интрузивые С₃-Р₁; располагаются в южной и юго-западной частях города.

Первоозерный массив кварцевых диоритов представляет собой относительно небольшое интрузивное тело (1.5*0.5 км), вытянутое в северо-восточном направлении.

Секущие жилы, или дайки, плитообразные тела, образовавшиеся в результате заполнения полостей трещин магматическими расплавами. Жильные серии представляют собой кислые лейкократовые разновидности вмещающих пород: пегматиты, аплиты, порфировидные породы.

Мощность жил и даек колеблется от нескольких сантиметров до 8 метров. Простирание преимущественно на северо-востоке.

Поверхность интрузивных массивов перекрыта толщей древней коры выветривания.

В целом, геологическое строение территории города достаточно сложное: здесь имеются горные породы различного происхождения, возраста, форм залегания, которые относятся к разным классам и подклассам грунтов, характеризующихся противоположными свойствами.

Рис. 2.2. Геологическая схема - карта г. Челябинска (4)