Геологическое строение и полезные ископаемые столичного региона

Геология имеет несколько разделов: стратиграфия и палеонтология, минералогия и кристаллография, геоморфология и тектоника, геофизика и геохимия, гидрогеология и океанология. Еще две очень важные смежные науки — геодезия и картография. И вот, получив на руки карты, геологи-поисковики отправляются в свои маршруты. Их цель — нанести на карту выходы на поверхность горных пород, взять пробы для лабораторных исследований, определить перспективность исследуемой площади на какое-либо полезное ископаемое. В дальнейшем построенную карту можно будет сравнить с картой другого региона. Именно таким методом, сопоставляя геологические карты юга Африки с геологическими картами Сибирской платформы, академик Владимир Соболев предсказал наличие алмазоносных кимберлитовых трубок.

Следом за поисковиками в район предполагаемого месторождения идут геологиразведчики. Их задача с помощью геофизики, горных выработок и буровзрывных работ дать предварительную оценку запасам полезного ископаемого, определить его генезис (происхождение).

Если месторождение признается перспективным, геологи приступают к его детальной разведке и определению рентабельности добычи полезного ископаемого. Если подсчитанные запасы месторождения невелики, или само месторождение находится вдали от основных магистралей и населенных пунктов, то его разработка может быть отложена на неопределенное время. Как, например, уникальное меднорудное месторождение Удокан в Якутии, открытое еще в 40-х годах прошлого века.

К его разработке приступили только после строительства БАМа. Но если полезное ископаемое нужно стране, к разработке приступают немедленно. Примером тому поиски и добыча во время войны золота, урана, касситерита (минерал олова), пьезокварца… Или якутские алмазы. Чтобы их добыть, в непроходимой тайге были построены города с современной инфраструктурой — Мирный, Айхал, Удачный. То есть геологи не только ищут нужные стране полезные ископаемые, но и способствуют развитию ее регионов.

КСТАТИ

Минерально-сырьевая база Подмосковья хорошо развита, что позволяет ей не только поддерживать промышленный потенциал региона, но экспортировать некоторые виды минерального сырья в другие регионы страны.

Ежегодно из недр области извлекаются и перерабатываются 24 миллиона кубометров твердых полезных ископаемых.

В области открыто около двух тысяч месторождений полезных ископаемых, из которых 663 поставлены на государственный баланс. Всего же на сегодняшний день эксплуатируют лишь около 30 процентов разведанных месторождений песчано-гравийных материалов, песков, цементного и керамзитового сырья, кирпичных глин, песков стекольных, бурого угля, торфа, на долю которых приходится 70 процентов промышленных запасов минерального сырья.

Подземные этажи столицы

Мы живем в Москве. Если точнее, то в Московском регионе Центрального района Европейской части России в пределах одного из крупнейших и относительно устойчивых участков земной коры — древней Восточно-Европейской (Русской) платформы.

Восточно-Европейская (Русская) платформа — один из крупнейших относительно устойчивых участков земной коры. Занимает территорию Восточной Европы между каледонскими складчатыми сооружениями Норвегии на северо-западе, герцинскими складками Урала на востоке и альпийскими складчатыми хребтами Карпат, Крыма и Кавказа на юге. Морфологически Восточно-Европейская платформа — это равнина, расчлененная долинами крупных рек. Платформы представляют собой сооружения из двух этажей: нижнего, образованного кристаллическими породами, и верхнего, сложенного в основном осадочными породами, именуемого чехлом.

Три составные части платформы

Фундаментом Русской платформы является складчатое основание, представленное архейскими (архей — древнейшая эпоха в геологически документированной истории Земли), сложившимися 3,9–2,6 миллиардов лет назад, и верхнепротерозойскими породами, которые претерпели интенсивный метаморфизм и деформации. Его глубина залегания колеблется от 130 до 1550 метров ниже уровня моря. Ко второму крупному структурному мегакомплексу относится рифт (крупная линейная впадина в земной коре, образующаяся в месте разрыва коры в результате ее растяжения или продольного движения), выполненный терригенными (обломочными и осадочными) образованиями, главным образом песчаниками с подчиненными пластами алевролитов и аргиллитов общей мощность до 3200 метров.

Третий крупный структурный мегакомплекс формирует осадочный чехол платформы. Он представлен образованиями венда, последнего периода протерозойской эры докембрия (610–540 миллионов лет) и последовавшего за ним фанерозоя, геологического эона (эпохи), продолжающегося в наше время.

Наука предупреждать

Есть еще одна наука, без которой ничего не построишь, — инженерная геология. Любые сооружения — от забора до торгового комплекса, от дорог и мостов до проходки туннелей метрополитена — требуют предварительного детального изучения физико-механических свойств горных пород и грунтов, на которых предполагается их возведение. Особенно это важно для Москвы, стоящей на карстовых известняках. Под карстом, по формулировке инженера-геолога академика Федора Саваренского, мы понимаем явления, связанные с деятельностью подземных вод, выражающиеся в выщелачивании растворимых горных пород (известняков, доломитов, гипса) и образовании пустот (каналов, пещер) в породах, сопровождающиеся часто провалами и оседаниями кровли и образованием воронок, озер и других впадин на земной поверхности. Развитие в какой-либо местности карста представляет серьезное препятствие или, по крайней мере, затруднение при строительстве и использовании сооружений. Поэтому изучение карста является весьма важным, а иногда решающим элементом инженерно-геологических исследований, особенно при гидротехническом строительстве.

Многочисленные проявления их роста в Москве были обнаружены при проходке первых линий метро. Карстовые полости высотой до 2,5 метра и длиной до 300 метров были зафиксированы на Воробьевых горах, в Зарядье, в районе Краснохолмского моста, Рижского и Павелецкого вокзалов, Таганки, Хорошевского шоссе и др. Это связано с наличием в геологическом разрезе 300-метровой толщи растворимых и водопроницаемых карбонатных пород каменноугольного возраста.

За 570 миллионов лет древнее море четыре раза покрывало территорию Подмосковья

В конце протерозойской эры, охватывающей период от 2500 до 541 млн лет, эпоха складчатости сменилась эпохой относительного тектонического спокойствия. В этот начальный период формирования платформенного чехла колебания земной коры сопровождались разломами, по которым из недр Земли изливались потоки вулканической лавы. В это же время платформа испытывала погружение, что привело к наступлению древнего моря. Море было неглубоким, так как быстрое прогибание компенсировалось интенсивным накоплением осадков. В холодных водах этого моря началось развитие первых простейших организмов.

Кембрийский период

К концу протерозоя на территории Русской платформы началось поднятие земной коры и площадь моря стала сокращаться. Этот процесс шел медленно и растянулся на десятки миллионов лет. Наступил кембрийский (термины и названия в геологии помимо использования греческих латинских слов брались из географических названий места, где они впервые были зафиксированы — так, к примеру, кембрий получил свое наименование от латинского названия Уэльса) период. Он начался примерно 570 млн лет назад и продолжался 70 млн лет.

Начало этому периоду положил эволюционный взрыв, в ходе которого на Земле впервые появились представители большинства основных групп животных, известных современной науке. Климат стал менее суровым, воды кембрийского моря потеплели, и кроме простейших организмов в них появились головоногие, иглокожие и членистоногие моллюски. В кембрийское время земная кора продолжала подниматься, и море все больше отступало на запад.

Начиная с кембрийской эпохи территория Московской области располагалась в области суши, на которой господствовали процессы эрозии и денудации (перенос водой, ветром, силой тяжести продуктов разрушения горных пород в пониженные участки), в результате чего часть протерозойских ордовикских и силурийских отложений выпала из стратиграфии рассматриваемого региона.

Девонский период

Следующее за силуром девонское время (416–360 млн лет) было богато биотическими событиями. Поднятие Русской платформы сменилось погружением, с востока вновь стало наступать море, в котором уже плавали первые позвоночные — панцирные рыбы и рачки. Поскольку море было мелким, небольшие местные поднятия земной коры приводили к образованию заливов, лагун и замкнутых водоемов, где испарявшаяся под солнечными лучами вода пересыщалась солями и из нее выпадали кристаллы гипса, ангидрита и каменной соли. Когда же установились континентальные условия, стала развиваться наземная растительность.

К концу девонского периода море совсем обмелело. На мелководье выросли крупные колонии кораллов, образовавшие рифовые известняки, где обитали губки, морские лилии, мшанки, моллюски и трилобиты. В усыхающих лагунах отлагались доломиты, гипсы и мергели.

Каменноугольный период

На смену девону пришел каменноугольный период (359– 299 млн лет). Подмосковье уже было сушей, покрытой пышной тропической растительностью. На дне болот и озер, в речных дельтах из растительных остатков накапливались торфяники, преобразованные потом в бурые каменные угли и железные руды.

На границе двух периодов — каменноугольного и пермского — море отступило на север и на восток. Климат стал аридным умеренным, сменился облик растительного и животного мира. В Подмосковье появились кордаитовые (вымершие голосеменные по общему облику напоминали современные хвойные) и хвойные растения, среди которых обитали земноводные и пресмыкающиеся. В отдельные века пермского периода, последнего геологического периода палеозойской эры, который продолжался около 47 млн лет (299–252 млн лет назад), мелкое соленое море затопляло северо-восточные окраины области. Породы перми представлены выщелоченными известняками и доломитами и перекрыты загипсованными глинами.

Триасовый период

началу триасового периода (252–201 млн лет назад) море окончательно покинуло центральные области. Отложения триаса в пределах рассматриваемой территории встречаются очень редко и здесь не рассматриваются.

Юрский период

В начале юрского периода (средний период мезозойской эры, продолжавшийся около 56 млн лет, с 201 до 145 млн лет) климат стал более мягким и влажным. Появились обширные реликтовые леса.

В озерах и болотах накапливались железистые торфяники, преобразовавшиеся потом в бурые угли.

В среднеюрскую эпоху территория Подмосковья вновь опустилась. В позднеюрскую эпоху море вернулось. Его населяли различные формы головоногих моллюсков. В начале позднеюрского времени в море, свободно сообщавшемся с Мировым океаном, отлагались однообразные темные глинисто-алевритовые илы, богатые органическим веществом, и образовывались стяжения фосфоритов и пирита.

В середине этой эпохи началось поднятие территории большей части Подмосковья.В районе Москвы в самом конце юрского периода продолжалось обмеление, и морские глинисто-глауконитовые пески сменились хорошо промытыми кварцевыми песками частью, возможно, дюнного происхождения. Морской режим сменился континентально-дельтовым.

Меловой период

На границе юрского и мелового (последний период мезозойской эры, продолжавшийся 79 миллионов лет) периодов началось новое наступление моря. В эту эпоху центральная часть Русской платформы испытала крупные поднятия, и в регионе окончательно установился континентальный режим. Это привело к активизации деятельности рек, к интенсивному размыву древних отложений речными водами. В неогеновом (23–2,6 миллионов лет назад) периоде реки прорезали главный водораздел между бассейнами северных и южных морей, возникла огромная река — предшественница Дона. Климат установился теплый, влажный субтропический.

Четвертичный период

Четвертичный, современный, этап истории Земли продолжается по сей день. Период охарактеризовался неоднократной сменой теплого и холодного климата. Пришло время оледенений. Среди убогой растительности бегали песцы, дикие лошади, северные олени, мускусные быки, шерстистые носороги и огромные мамонты.

При написании статьи использовались материалы из «Атласа породных ресурсов Московской области», составленного НПО «Георесурс», и книги «Москва. Геология города», написанной сотрудниками Института геоэкологии РАН и Мосгоргео треста.

Перед тем как начать строительство торгового центра под Манежной площадью, геологи провели детальные инженерно-геологические изыскания. 

Ученые продолжают изучать движения земной поверхности

Один из российских корифеев — геолог, палеонтолог, географ, писатель-фантаст («Земля Санникова»), академик АН СССР Владимир Обручев (1863–1956) говорил, что при помощи геологии можно не только заглядывать в глубь веков, но смотреть открытыми глазами на окружающую нас природу. Он имел в виду современные геологические процессы. Такие, как современные движения земной поверхности, вызванные тектонической природой. А также различные поверхностные процессы, к которым относятся осыпи и оползни, поведение насыпных грунтов, эрозия овражная и речная, поверхностный сток и смыв, заболачивание. Также к современным процессам можно отнести изменения гидрогеологических условий под воздействием техногенных факторов.

За последние 1000 лет в Московском регионе были многократно зафиксированы удаленные землетрясения. Как правило, землетрясения в Москве не превышали 3–5 баллов по шкале Рихтера. Но анализ доступных исторических источников, начиная с конца ХI века, не позволяет говорить о каких-либо локальных землетрясениях в пределах Москвы. И хотя Московский регион считается сейсмически безопасным, в последнее время в связи с резким увеличением площади массового строительства высотных зданий, водозаборов гидрогеологической воронки, подтоплением территории, появлением под городом искусственных полостей это приводит к аварийным ситуациям, которые иногда объясняются сейсмическим воздействием. В настоящее время московские геологи проводят мониторинги геологической среды города: гидродинамический, геодезический, сейсмический, загрязнение породных сред, в том числе воздуха, атмосферных осадков, поверхностных вод, а также состояния животного и растительного мира, гидрогеологический и оползневой.

Все эти наблюдения позволяют делать модель гидролитосферы города с целью определения основных направлений его развития и безопасности.