Геологическое строение и полезные ископаемые

 

Интерес к геологическому строению, истории геологического разви­тия нашего края проявляли многие исследователи. Первые исследования геологического строения территории страны, в том числе и территории области, относятся к эпохе Петра Первого. Связаны они были с поиском различных полезных ископаемых. Большой размах геологические иссле­дования получили в России в XIX веке. Важные геологические открытия этого времени, сделанные на Смоленщине, связаны с экспедициями Мейендорфа (1840), Р. Мурчисона (1845), А. Фельдмана (1855), А. Дитмара (1867, 1873), В. В. Докучаева (1869, 1875), В. Милашевича (1870, 1886), В.И.Вернадского (1887), П. Я. Армашевского (1892), С. Н. Никитина, В. Д. Наливкина (1896) и др.

На геологической карте края к концу XIX века впервые появились девонские, каменноугольные, юрские, меловые, третичные и четвер­тичные отложения, выявлены отдельные полезные ископаемые: глина, известняки, пески, гравий, мел, суглинки. В отложениях четвертичной системы были впервые обнаружены кости позвоночных животных (ма­монта, носорога), а в осадочных породах более ранних систем – иско­паемая фауна беспозвоночных.

Новый период в изучении геологического строения современной территории области начался в начале XX века. Геологическое строение Вяземского, Сычевского, Духовщинского, Ельнинского и др. уездов изучали: К. Д. Глинка (1900-1901), Л. В. Абутьков и А. В. Костюкевич (1911-1916). В результате исследований в разных уездах Смо­ленской губернии было открыто значительное количество месторожде­ний полезных ископаемых: известковых туфов, известняков, мела.

Наиболее детальные, широкомасштабные геологические исследова­ния в области приходятся на более позднее и особенно послевоенное время. Особо следует отметить значение бурения десятка глубоких скважин (60-е и 90-е гг.), вскрывших кристаллический фундамент в го­родах: Смоленске, Вязьме, Рославле, Ярцеве, Рудне, Дорогобуже, Сафо­нове. В результате бурения этих скважин был установлен полный раз­рез осадочного чехла платформы, впервые выявлены залежи каменной и калийной солей, обнаружены алмазы, минеральные воды и рассолы, выяснены особенности поверхности фундамента и т. д. Много новых данных позволила получить среднемасштабная геологическая съемка, проведенная на всей территории области. Были разведаны месторожде­ния полезных ископаемых: бурого угля, известняков, гравия, песков, глин, торфа, известковых туфов, лечебных грязей и других видов сы­рья. Большую работу по изучению геологического строения недр обла­сти провела Смоленская геологическая экспедиция.

Результаты геологических исследований наиболее полно получили отражение в ряде работ известных ученых, исследовавших природу Смоленщины: Д. И. Погуляева [31], Е. Я. Шабловского [3 7], М. М. Веселовской [7], И. Н. Салова [34] и др. Проведенные геологические ис­следования позволили определить вопросы, которые предстоит решать в XXI веке. Некоторые из них рассмотрены в ряде недавно опубликован­ных работ С. М. Шика [42], А. С. Кремня, В. Б. Козлова [21. 22, 23] и др.

 

Геологическая история

 

Формирование фундамента Русской платформы, в центре которой на­ходится Смоленщина, происходило в архейское (AR) и раннепротерозойское (PR1) время: 4,0-1,6 млрд. лет назад. На первичной базальтовой коре, уже существовавшей к началу архейской эры, в результате дли­тельных геологических процессов (тектонических движений, магматиз­ма, вулканизма, метаморфизма) формировались гранитный и гранитно-гнейсовый слои земной коры. В это время еще маломощная земная кора была очень подвижна. На дне первичного, сравнительно неглубокого оке­ана с обилием вулканов, а также в прогибах и впадинах возникшей суши шло накопление осадочных горных пород, подвергшихся со временем метаморфизации. В молодой земной коре образовались разломы. По ним на поверхность поднималась раскаленная магма. Из внедрившейся магмы в процессе ее кристаллизации образовались магматические горные по­роды - граниты, габбро, диабазы. Образовавшиеся горные породы смина­лись в складки, разрывались новыми разломами, возникшие блоки земной коры поднимались и опускались. Таким образом, в середине протеро­зойской эры сформировалось складчатое основание платформы – фун­дамент. Поверхность его была неровная и носила ступенчатый харак­тер (рис. 2).

 

Рис. 2. Схема рельефа поверхности кристаллического фундамента Русской платформы

(по Э. Э. Фотиади) с указанием тектонических структур Смоленской области

I – изогипсы поверхности кристаллического фундамента, по данным бурения;

II – то же, по геодезическим данным; III – крутые склоны поверхности фундамента.

1 - Московская сиисклиза; 2 - Воронежская антеклиза; 3 - Днспровеко-Донецкая впадина (авлакоген); 4 - Оршанская впадина; 5 - Подмосковный прогиб

 

Активный тектонический этап в развитии земной коры сменился на спокойный платформенный. Для него характерны медленные вертикаль­ные движения, чередование морских и континентальных условий. Это находит отражение в строении осадочного чехла области.

В позднем протерозое (PR2) тектонические движения были относи­тельно спокойными, что привело к медленным опусканиям и поднятиям отдельных участков фундамента, формированию впадин и авлакогенов на Русской платформе. Оршанская впадина заполнилась песчаными и гли­нистыми осадками.

В венде продолжается прогибание фундамента – формируется Московская синеклиза. Мелководное море покрывает всю территорию об­ласти. В нем отлагаются песчаники, гравий, глины, аргиллиты и алевро­литы. Среди темно-серых аргиллитов встречено включение органическо­го вещества. Остатки организмов представлены обрывками водорослей – акритархами, своеобразными сферическими образованиями. Среди оса­дочных пород в скважинах Смоленска, Рудни, Рославля встречаются тиллитоподобные образования (окаменевшие морены), что является, оче­видно, следствием возникновения ледников в горах Скандинавии. Сре­ди вендских осадков появляется пепловый вулканический материал, который, смешиваясь с песками и глинами, образует туфопесчаники, туффиты. Этот материал связан с деятельностью вулканов на юго-западе Белоруссии и Украины, возникших в результате разломов, обусловлен­ных Байкальской складчатостью. На приподнятых участках фундамента активизировались эрозионные процессы.

Верхние протерозойские отложения – самые древние отложения оса­дочного чехла. Отсутствие в геологическом разрезе пород кембрийского, ордовикского и силурийского возраста и размытая поверхность поздне-протерозойских пород свидетельствует о том, что территория Смоленской области в раннем палеозое представляла собой сушу – возвышенную равнину, где происходили процессы эрозии, смыва, формирования древ­ней коры выветривания. Такая картина наблюдалась и в раннедевонскую эпоху.

Отложения девонского возраста (D_2-3) позднего палеозоя – извест­няков, доломитов, песков, глин с остатками морских ископаемых орга­низмов свидетельствуют о том, что в это время территория области была покрыта теплым и неглубоким морем. Чередование вышеназван­ных пород с гипсами, ангидритами, каменной и калийными солями явилось результатом изменения условий осадконакопления, вызванных колебательными тектоническими движениями. В начале каменноуголь­ного периода, около 350 млн. лет назад, земная кора снова поднялась, значительная ее часть стала сушей, море отступало на восток, где оно существовало ещё почти 100 млн. лет.

Моря каменноугольного периода, неоднократно менявшие свои гра­ницы, также были неглубокими, теплыми, богатыми жизнью. В пластах осадочных пород этого периода, имеющих слабый наклон на восток и се­веро-восток, часто встречаются целые раковины или обломки, отпечатки простейших, одиночных и колониальных кораллов, плеченогих (брахиопод), моллюсков, мшанок, губок, морских лилий, стигмарий (остатков стволов древовидных плаунов), следы водорослей и т. д.

В отдельные эпохи каменноугольного времени на востоке области су­ществовали аллювиальные равнины со множеством озер, болот, рек. Это способствовало завоеванию суши растительностью, что привело к угле-накоплениям (Сафоновский, Ельнинский, Дорогобужский и др. районы).

В начале среднекаменноугольной эпохи земная кора снова подня­лась и вся территория области стала сушей. Затем вплоть до четвер­тичного периода, исключая южные и частично центральные части об­ласти, происходило разрушение и выветривание накопившихся ранее известняков, доломитов и др. пород.

Присутствие в геологическом разрезе хорошо выраженного пласта морских глин юрской системы мезозойской эры позволяет утверждать, что в это время юг, юго-запад области испытывали опускание. Значи­тельная часть территории области оказалась вновь покрытой неглубо­ким теплым морем, о чем свидетельствуют многочисленные находки раковин головоногих (ростры белемнитов), двухстворчатых, брюхоногих моллюсков и др. Залегание морских отложений меловой системы со следами размыва на юрских породах указывает на кратковременное поднятие в юре и начале мела, а затем опускание в меловом периоде юга и центра области. В течение почти всего мелового периода суще­ствовал теплый мелководный и умеренно глубоководный морской бас­сейн с богатой жизнью беспозвоночных и позвоночных животных (встречаются позвонки ихтиозавров, плезиозавров, зубы акул и т. д.). В конце мелового периода снова произошло поднятие территории.

Осадки палеогеновой и неогеновой систем кайнозойской эры встреча­ются преимущественно в центре и южных районах области в виде отдель­ных небольших изолированных участков. Представлены они зеленовато-серыми, темно-серыми, очень пластичными глинами и белыми, местами ожелезненными кварцевыми песками. Их генезис не совсем ясен.

В четвертичном (антропогеновом) периоде территория области неоднократно была покрыта ледниками, двигавшимися с Балтийского щита. В этом (антропогеновом) периоде (около 1,7 млн. лет назад) лед­ники, по крайней мере, четырежды перекрывали территорию области и оставили пачку пород из чередующихся слоев песков, гравия, глин, валунных суглинков (морен) и супесей. В них находят кости мамон­та, шерстистого носорога, пещерного льва, овцебыка и др. животных. В толще этих пород встречаются слои с органическими остатками, сформировавшимися в теплое межледниковое время, анализ которых позволяет датировать выше- и нижележащие породы. Геологам широ­ко известен разрез, изученный А. В. Костюкевичем-Тизенгаузеном, на­ходящийся в селе Микулино Руднянского района. Здесь под верхней валдайской мореной торфяник стал стратотипическим для предпослед­него микулинского межледниковья (около 90-110 тыс. лет назад).

К настоящему времени изучено еще несколько разрезов с мику-линскими межледниковыми отложениями в сходных стратиграфических условиях – под валдайской мореной. Это разрезы у деревень: Боярщина, Рясно (Руднянский район), «Чертов ров» (Демидовский район). Выявле­но множество разрезов с отложениями этого возраста вне зоны последне­го валдайского оледенения, где они не перекрыты мореной.

Не менее известны также разрезы у города Рославля (дд. Кирил­лы, Подпруднянский и др.), где под двумя моренами (Днепровской и еще более древней) вскрыты межледниковые отложения, изучение которых позволило выделить рославльское межледниковье.

Общая мощность толщи четвертичных отложений изменяется от нуля до 160 метров (Руднянский район), а в среднем составляет 40-50 метров. Наибольшее значение для геологии и рельефа территории имеют отложения предпоследнего – днепровского, и последнего – валдайского оледенений, т. к. именно их породы слагают дневную по­верхность. Днепровский ледник полностью перекрывал Смоленщину, а вал­дайский – только северо-запад. Около 18 тыс. лет назад он достиг гра­ницы максимального распространения. Эту границу проводят: север­нее станции Красное, к станции Рудня, поселку Гранки, к станции Катынь, к озово-камовому комплексу «Козьи горы», деревне Чекули-но (левобережье Днепра), к верховьям реки Дубровенки и далее вдоль северо-западной оконечности Смоленско-Московской возвышенности через деревни Донец, Озерецкую, село Пречистое, восточнее болота «Свитский мох» и затем в Тверскую область.

Во время валдайского оледенения во внеледниковой зоне, в усло­виях ледовой пустыни, на возвышенных участках происходило фор­мирование покровных (лессовидных) суглинков, имеющих среднюю мощность 4-6 метров, максимальную 14 метров.

Последний ледник начал отступать 14-15 тыс. лет назад, после­дующее межледниковье – голоцен, насчитывает 10-11 тыс. лет. С мо­мента отступания ледника и до настоящего времени идет активная геологическая работа, в основном под влиянием текучих вод. Забола­чиваются озера, образуются торфяники, формируются долины рек и овражно-балочные системы, выполаживаются склоны. Геологическая история продолжается.

 

Геологическое строение

 

Территория Смоленской области расположена в центральной час­ти Русской (Восточно-Европейской) платформы (Русской плиты). На основе данных геофизики, глубокого бурения, поисково-разведочных работ и геологической съемки выявлены тектонические структуры об­ласти, их состав, строение и развитие. Из сводной стратиграфической колонки и геологического разреза (рис. 3, 4) видно, что в ее строении выделяются два структурных яруса (этажа): нижний представляет собой кристаллический фундамент архейского (AR) и раннепротеро-зойского (PR1) возраста (4,0-1,6 млрд. лет назад); верхний платфор­менный осадочный чехол представлен отложениями позднепротерозой-ского (PR2), палеозойского (PZ), мезозойского (MZ) и кайнозойского (KZ) комплексов (1,6 млрд. лет - ныне).

Рис. 3. Сводная стратиграфическая колонка отложений территории Смоленской области

 

Фундамент Русской платформы на территории вскрыт бурением на глубине от 840 м (г. Рославль) до 1867,5 м (г. Рудня). По геофизическим данным, глубина поверхности фундамента на северо-востоке области (Га-гаринский район) достигает 4,0-4,5 км. Из этого следует, что рельеф кристаллического фундамента в пределах области неровный и характери­зуется во много раз большей разностью высот по сравнению с современ­ным (в современном рельефе разность высот не превышает 180 м). Мощ­ность фундамента по данным геофизики – около 30-35 км. Сложен он метаморфическими породами (гнейсами, кварцитами) смятыми в склад­ки и внедрившимися в них магматическими породами (гранитами, габ­бро). Залегание пород нарушено тектоническими разломами. Основные направления разломов: северо-восточное (850-1200 млн. лет назад) и се­веро-западное (1200-1750 млн. лет назад). Системой этих разломов крис­таллический фундамент разбит на отдельные участки (блоки) – тектони­ческие структуры первого, второго и третьего порядков.

Рис. 4. Геологический разрез через территорию Смоленской области

 

В пределы области заходят своими частями следующие крупные (1-го порядка) тектонические структуры (рис. 2): а) Московская синеклиза – крупная впадина, длиной 1000 км, шириной 500 км; за­ходит в область своим юго-западным крылом и занимает восточную ее половину; б) Воронежская антеклиза – большой выступ длиной 700 км, шириной 200-350 км, представлена на юге области, в) Днепровско-Донецкая впадина (авлакоген) – частично захватывает юг Смоленщины.

Структурами второго порядка являются: а) Оршанская (Оршанско-Смоленская) впадина – расположена между северо-западной оконечно­стью Воронежской антеклизы и Белорусским массивом; восточная ее часть распологается на западной окраине Смоленской области и имеет субмеридиональное простирание в направлении: г. Горки Могилевской области – г. Рудня – г. Велиж (длина 250-300 км, ширина до 150 км), б) Подмосковный прогиб - располагается в пределах севера области, где своей южной частью протягивается широтно от г. Велижа к г. Шату­ре (состоит из нескольких впадин, одна из них располагается между г. Гагарин и г. Рузой). Все названные структуры заложились около 1,0-0,7 млрд. лет назад.

Сильно осложняют тектонику области многие структурно-морфоло­гические элементы местного характера – поднятия и прогибы (депрессии) 3-го порядка, приуроченные к известняковому фундаменту (девону, кар­бону). Они располагаются обычно на склонах, иногда в погруженных участках структур более высокого ранга. Эти тектонические структуры вы­деляют как дислокации осадочного чехла.

Из местных поднятий и прогибов в известняковом фундаменте области наиболее заметны: а) поднятия – Слободское, Духовщинское, Сафоновско-Ельнинское, Смоленско-Краснинское, Починковско-Хиславичское, б) прогибы –  Свитский, Верхнеднепровский, Угранский (Всходский), Остерский, Березинский.

На размытой поверхности кристаллического фундамента залегают осадочные горные породы позднего протерозоя (PR2), представленные красноцветными континентальными обломочными породами: песками, песчаниками. Залегают они преимущественно во впадинах и авлакогенах.

С формированием Московской синеклизы на границе верхнего рифея и венда осадконакопление распространяется на большую территорию об­ласти. Залегающие в ней и на бортах Воронежской антеклизы девонские и каменноугольные отложения оказались слабо наклонены к осевой части синеклизы. Мощность верхнепротерозойских отложений изменяет­ся от 100 до 1380 метров. На поверхность они нигде не выходят.

Пласты палеозойских отложений, как отмечено выше, имеют поло­гое падение на восток, северо-восток. Мощность их возрастает от 688,1 м (г. Рудня), 596,30 м (г. Смоленск) до почти 1000 м. в г. Вязь­ме. Палеозойская группа представлена отложениями девонской (D) и каменноугольной (С) систем (рис. 5). Глубина их залегания колеблется в значительных пределах. Так, в г. Рудне они находятся на глубине 77,8 м, г. Рославле – на глубине 93,8 м. На дневную поверхность они выходят в долинах рек Каспли, Гобзы у г. Демидов, Днепра западнее Смоленска и многих рек востока области – Вазузы, Гжати, Угры, Вязьмы, Дымы и др.

Девонские отложения распространены повсеместно: под четвер­тичными, палеоген-неогеновыми, меловыми и юрскими - на юге об­ласти, под четвертичными и каменноугольными – в центре и на вос­токе её, под четвертичными отложениями – на западе. Это обычно известняки и доломиты с прослоями глин, песков, песчаников, мер­гелей, гипсов. В районе г. Вязьмы и г. Ярцево в этих отложениях встречаются каменная и калийная соли.

Каменноугольные отложения отмечаются только в центре и на во­локе области. Это те же породы, что и в девонской системе, с оби­лием фауны беспозвоночных, с пластами бурого угля. Мощность от­ложения каменноугольной системы постепенно возрастает к востоку от 22 м в г. Ярцево до 134 м в г. Вязьма.

Мезозойские отложения лежат на палеозойских породах. Комплекс -тих отложений, распространенный на юге и частично в центре облас-ги. представлен юрской (J) и меловой (К) системами (рис. 5). Мощ­ность их сравнительно невелика: юрские достигают 75,8 м (село Жарынь, Рославльского района), меловые – 40-70 м.

Представлены они глинами, песками, мелом, мергелем, глауконитово-кварцевыми песка­ми с фосфоритами. В них много раковин, отпечатков различных беспозвоночных, части скелетов рыб и водных растений. Глубина их залегания изменяется от 5-10 м (в центре) до 46,8 м в городе Рославле и 91 м в селе Лахи. Выходы юрских глин на поверхность известны вдолинах реки Десны и ее притоков (у деревнень Хурцева, Алтуховка, Луги, Байгоры). Меловые отложения выходят на поверхность в доли­нах многих рек: Сожа, Остра, Угры, Десны и др.

 

 

 

Кайнозойские отложения залегают на размытой поверхности па­леозойского и мезозойского комплексов. Они представлены местами на юге и центре области маломощной толщей (10-35 м) кварцевых песков и глин палеогеновой и неогеновой систем и повсеместно осадками чет­вертичного возраста. По происхождению это ледниковые, водно-ледни­ковые, озерно-ледниковые, речные, озерные, болотные и эоловые отло­жения (рис. 6). Представлены они обычно валунными Суглинками (мореной), лессовидными (покровными) суглинками, песками, глина­ми, гравийно-галечными породами, торфом и мергелем.

 

 

Полезные ископаемые

Природно-ресурсная база Смоленской области значительна. Общий экономический потенциал области по минеральному сырью, без учета пресных и минеральных подземных вод, по данным экспертов, оценивается в 12 млрд. долларов США. По этому показателю область зашь мает 68 место среди 89 регионов России. В настоящее время в хозяй­ственный оборот вовлечено около 1,5% этого потенциала.

Все разведанные месторождения полезных ископаемых, а их около 30-ти видов, отвечающие современным требованиям промышленности, генетически связаны с породами осадочного чехла Русской платформы, сложенного отложениями девонской, каменноугольной, .юрской, мело­вой, палеогеновой, неогеновой и четвертичной (антропогеновой) систем. Особенно богат Смоленский край строительными материалами (пески, гравий, суглинок, глина), карбонатными породами (известняки, доломи­ты, известняковый туф, мергель), торфом, бурым углем, пресной, мине­ральной водой, рассолами. Значительны запасы и таких исчерпаемых полезных ископаемых, как трепел, опоки, фосфориты, вивианиты, ка­менная и калийная соли, лечебные грязи, глауконит, охра, серый кол­чедан, мартит, гипс.

Основные закономерности географического размещения полез­ных ископаемых, их образования (на протяжении более 1 млрд. лет) и состав определены менявшимися на нашей территории физико-географическими условиями. Главнейшие особенности этих изменений в свою очередь определялись тектоническим режимом.

Запасы минерального сырья в Смоленской области (без пресной и минеральной воды) оцениваются в 1,1 млрд. тонн (0,6 млрд. м3). Данные о запасах основных ископаемых представлены в таблице 1.

Таблица 1

---

Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 1766; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!