CC BY
24УДК 551.243 (477.75) Юдин В.В.
Национальная академия природоохранного и курортного строительства
ГЕОЛОГИЯ РАЙОНА ЭКОЛОГО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ПРАКТИКИ НАПКС
Рассмотрены основные предшествующие модели геологического строения района Симферополя. Обоснованы, описаны и проиллюстрированы новые объекты учебной полевой практики, влияющие на геостойкое строительство. К таким объектам относятся: Подкуэстовый надвиг, Предгорная сутура, Симферопольский меланж, надвиги, битакская моласса а также связанные с ними проявления экзогенных и эндогенных процессов.
Ключевые слова: геология Крыма, учебная практика, меланж, надвиг, оползень
Введение
В окрестностях Симферополя в течение многих лет ежегодно проводятся учебные геологические, и эколого-геологические полевые практики для студентов ряда ВУЗов Украины и ближнего зарубежья.
Согласно утвержденным «Положению о проведении практики студентов высших учебных заведений Украины», «Концепции прохождения практики студентами НАПКС» и «Рабочей программе эколого-геологической практики НАПКС», такое обучение является важной и неотъемлемой частью процесса подготовки специалистов. Оно завершает этап изучения дисциплины «Инженерная геология и основы механики грунтов» студентами 1-го курса по специальности «Промышленное и гражданское строительство» и «Технология строительных конструкций». Практика позволяет закрепить полученные теоретические знания, научиться применять их к реальным геологическим условиям, освоить основные методы полевых исследований, распознавать современные геологические процессы и явления, оценивать возможное негативное воздействие на природную среду при строительстве и др.
Район Симферополя можно считать классическим для понимания геологии Крыма. Это связано с легкой доступностью обнажений и карьеров, наличием магистрального шоссе и дорог с общественным транспортом, хорошей изученностью обнажений различных комплексов и структур.
Анализ публикаций
Геологии района посвящено очень много публикаций. В них изложены разные модели строения, отражающие смену теоретических концепций за более чем 100-летний период изучения. Как следствие, геологические карты и разрезы отличаются значительной противоречивостью интерпретаций (рис. 1).
В начале 19 века, на территории Симферополя была выделена пологая моноклиналь из мел-кайнозойских отложений, которая перекрывает толщу битакских конгломератов, относимых тогда к перми - триасу. Под толщей выделялись условно кристаллические породы. На юге они перекрывались более молодыми конгломератами юрского или раннемелового возраста (рис. 1, верхний разрез). Такая модель без каких-либо разрывов дала начало представлениям о Мезотаврическом кряже. Некоторые исследователи поддерживают такое строение до настоящего времени.
Впоследствии, по М.В. Муратову и его многочисленным последователям, с позиций разломно-блоковой концепции фиксизма, считалось, что битакские конгломераты образовались в грабене, имеют среднеюрский возраст и стратиграфически налегают на таврическую серию позднетриас-раннеюрского возраста [1, 2]. В 80-е годы сходные модели с разным положением субвертикальных «разломов», включая и глубинные, разрабатывались почти всеми геологами. В последние 30 лет стала развиваться иная, структурно-мобилистская модель Ю.В. Казанцева [3], который выделял здесь шарьяжные покровы и пластины, надвинутые с юга (рис. 1). Анализ предшествующих моделей
д. Днаенъ-Софу.
Городск. фантанъ,
шоссе.
крййаллУ1чЬски5 поводы
Составил Н.А.Головкинский, 1905г
с.Мазанка
ЮЮВ
Составила Е.А.Успенская, ред В.М.Муратов 1973 г.
водохранилище курцовская антиклиналь ЮВ I Р2 К2 РУЧ Петропавловский__________---Т р-
г. Симферополь
1 2 3 4 5 км Составил В.Н. Рыбаков. 1984 Г.. 1:50000
ЮЮВ
изо2-кт1
Составил С.в.пив0вар0в(1984 г.)
Тз-Л
Составил Ю.В. Казанцев (1989, рис.18)
|лозовская приподнятая зона
р.Салгир ^
I с. Перевальное
с.Мазанка
с.Ивановка
скв.СимФ-1
км Составила Л. Фиколина (Государственная геолкарта м-ба 1:200000, 2008 г) Разрез приведен к единому м-бу по вертикали и горизонтали в зеркальном изображении
показывает, что все они геометрически не реальны, поскольку не допускают приведение фрагментов на доскладчатый этап развития.
Рис. 1. Основные представления о геологическом строении района
Геологические данные, изложенные в пособиях и руководствах по учебной практике,
основанные на гипотезах фиксизма [1, 4, 5] во многом устарели, иногда просто ошибочны и не отвечают современному уровню знаний о строении Крыма. Пособия, основанные на актуалистической геодинамике [6] также нуждаются в детализации и дополнениях новыми данными, изложенными в статьях и монографиях [7, 8 и др.].
Цель и постановка задач
Природные образования и процессы в районе учебной практики с одной стороны должны быть понятными для студентов и с другой - отвечать последним представлениям геологической науки, исключающим противоречивые интерпретации. Целью статьи является обоснование современной модели строения, решение дискуссионных проблем и обоснование новых объектов района полевой практики. Основной задачей был подбор наиболее представительных, бесспорных и компактно расположенных объектов для ознакомления студентов с главными элементами строения Крыма, а также с экзогенными процессами, добычей строительных материалов и экологией. Данная публикация может быть использована тектонистами, преподавателями и студентами как вспомогательный материал при составлении отчетов о полевой практике.
Методика исследования
Методика исследований заключалась в интерпретации полевых данных, полученных автором в течение 20 лет, а также в критическом анализе и проверке геологических построений, предшествующих исследователей. Модель строения района основана на представлениях общепринятой в Мире теории актуалистической геодинамики и
соответствует сбалансированному строению Крыма и всего Черноморско-Каспийского региона [7, 8].
Результаты исследования
Сбалансированные карта с разрезы Симферополя составлялись, корректировались и дополнялись автором в течение нескольких лет [6, 7, 8]. Строение района эколого-геологической практики в плане и в разрезе показано на рисунке 2.
Рис. 2. Геологическая карта и разрез района Симферополя
Как видно на рисунке, под мел-кайнозойским покровом осадочного чехла расположен послойный Подкуэстовый надвиг, под которым выявлены сложные структуры киммерийского структурного этажа с принципиально новыми объектами. К ним относятся коллизионный шов (сутура) и крупная Симферопольская антиклиналь, которая подстилается одноименным шарьяжем с мощной зоной дезинтегрированных пород.
Предгорная сутура с Присутурным меланжем обоснованы в северо-западной окрестности города [8, 9, 10]. Шов представляет собой региональный высокоамплитудный надвиг с падением сместителя к северо-западу. Присутурный меланж, шириной 2,5-6 км, представлен полого падающей на север зоной динамометаморфических сланцев, катаклазитов и милонитов. Большинство исследователей считали его классическим «глубинным разломом» - сбросом, круто падающим к юго-востоку [2 и др.].
По данным бурения более 30 скважин, под осадочным чехлом здесь были вскрыты метаморфизованные комплексы с пологими надвигами и мелкими асимметричными, до лежачих, складками. Породы интенсивно перетерты, передроблены и деформированы. Они отражают дислокации пологого надвигового меланжа с падением на север под углом 20-30°,
что подтверждено сейсморазведкой. Бурением также вскрыты глыбы офиолитов из габбро-диабазов, диоритов и ультрабазитов мезозойской океанической коры [9].
Возраст метаморфического комплекса считался протерозойским или палеозойским [1, 2]. Однако изотопное датирование динамометаморфических минералов (147-165 млн. лет), позволяют говорить о длительном формировании Присутурного меланжа с конца ранней до конца верхней юры. Без обоснования Предгорного коллизионного шва, было невозможно сбалансировать крымские структуры и привести их в соответствие с палеомагнитными данными, свидетельствующими о многосоткилометровой горизонтальной амплитуде коллизионной сутуры [7, 9].
Куэстовая моноклиналь. Наиболее простой структурой на северо-западе района является зона выходов толщ мел-неогенового возраста, полого наклоненных на северо-запад под углами 5-10° (рис. 2). Юго-восточные обрывы куэсты Второй гряды, сложены эоценовыми нумулитовыми известняками с локально подстилающими их сеноманскими мергелями. Западнее верхнемеловые отложения постепенно наращивают мощность и полноту разреза, а восточнее - полностью размыты (рис. 2). Расположенная севернее Третья гряда, состоит из миоценовых известняков с прослоями глин и песков, перекрытых суглинками, галечниками и песками плиоцена.
Традиционно считалось, что Куэстовая моноклиналь практически не нарушена разрывами. Исключение составляла противоречиво рисуемая сетка из поперечных субвертикальных «разломов» по руслам рек, включая по-разному понимаемый "Салгирско-Октябрьский глубинный разлом". Отсутствия таких «разломов» обосновано в работах [6, 8 и др.]. Вторым исключением были малоамплитудные трещины - диаклазы и гравигенные сбросы.
Нами, вдоль всего Предгорного Крыма в основания меловых отложений обнаружен субпослойный Подкуэстовый надвиг. местами сопровождаемый локальными принадвиговыми складками [8]. О неоген-четвертичном возрасте смещений свидетельствуют: характер рельефа, брекчирование в основании вышележащих известняков, аномальная дислоцированность в глинистых толщах, смещение русел субширотных оврагов и др. Послойный срыв (флэт) связан с надвиганием с севера жесткой карбонатной пластины по пластичным толщам нижнего мела.
Деформации выражены в апт-альбских глинах карьера Кирпичного (рис. 3). Несмотря на пластичность глин, в свежих выработках карьера видны субпослойные зоны надвигов и мелкие чешуи-дуплексы с многочисленными зеркалами скольжения (рис. 3). Флэт подстилается хорошо отмытым и уникальным в Крыму хардграундом из известняков с обилием раннемеловой фауны. Подрезка склона в комплексе с активным смещением по флэту привели здесь к активизации оползневых процессов (рис. 3).
Рис. 3. Послойный срыв и оползни в глинах карьера Кирпичного
Более известный Марьинский оползень, расположен в километре севернее по простиранию склона. В нем четко выражены все элементы строения, что делает его наглядным учебным объектом (рис. 4).
Рис. 4. Строение Марьинского оползня и его элементов (вертикальный масштаб увеличен в 2 раза; на фото вверху - деформация асфальта дороги)
Оползень проявился в 1967 году, вследствие добычи глин в старом карьере, ныне заполненном водой, и неоднократно активизировался [4, 11 и др.]. В результате смещений деформированы десятки домов, дороги и разрушена часть гаражей. Кроме пригрузки строениями, искусственного обводнения без дренажа, подрезки склона в карьере и вибрационных воздействий от автомашин, активность оползня также обусловлена современными движениями по Подкуэстовому надвигу. Вследствие этого вся зона флэта не пригодна для геостойкого строительства.
Северо-восточнее по простиранию (рис. 2) Подкуэстовый надвиг проявлен брекчированием основания нумулитовых известняков и смещением субширотного русла оврага под г. Кара-Оба. Далее, в бассейне р. Бештерек по сейсморазведке в нижнемеловом комплексе выявлены надвиги и ретронадвиги, образующие чешуи и пологие складки [8].
Моласса Битакского краевого прогиба обнажается в северной части Симферопольского водохранилища и по реке Салгир ниже плотины (рис. 2). Толща конгломератов, гравелитов и песчаников имеет видимую мощность около 5 км. Состав галек в конгломератах очень разнообразен, что позволяет студентам при осмотре закрепить знания по определению и пород и минералов. Возраст битакской свиты по макрофауне, определялся как ранне-среднеюрский (тоар-аален-байосский) [2] или считается раннеюрским [5]. Однако в верхней части разреза, обнаружены гальки радиоляритов, в которых определены позднеюрско-раннемеловые радиолярии [6, 8]. Поэтому, можно считать, что 5-километровая толща молассы накапливалась длительно, с рубежа ранней -средней юры до поздней юры и раннего мела включительно.
У поверхности породы битакской свиты залегает субвертикально, с четким северовосточным простиранием, не смещенным гипотетическими «разломами», включая глубинный Салгирско-Октябьский (рис. 2). Конгломераты слагают юго-восточное крыло крупной Симферопольской антиклинали, на месте которой ранее выделялись грабен, синклиналь или моноклиналь (рис. 1). Ширина складки составляет 10-15 км и амплитуда -2-5 км. Ядро и северное крыло ее перекрыто мел-кайнозойскими отложениями. Южное крыло частично сорвано и в сбалансированной модели предполагается в глубоком поднадвиге (рис. 2, разрез). В целом, полоса выходов прочных конгломератов (рис. 2) представляет собой лучший в Симферополе участок для геостойкого строительства многоэтажных зданий.
Симферопольский меланж. Южнее выходов битакских конгломератов на берегах водохранилища обнажен хаотический комплекс очень сложно дислоцированных пород. Разными исследователями здесь составлены десятки не похожих друг на друга вариантов карт и схем строения. Причем каждый последующий исследователь составлял свою модель,
не похожую на предыдущую. Интерпретации осложнялись присутствием в зоне глыб экзотических пород, не известных в коренных массивах Крыма. Они состоят из осадочных и магматических пород, датируемых в диапазоне от нижнего карбона до нижнего мела включительно. Большинство исследователей считали их олистолитами, сползшими с гипотетического горного сооружения.
Один из таких экзотических объектов обнажен на острове Симферопольского водохранилища. Глыба, размерами 100x170 м сложена известняками казанского яруса верхней перми. По краям она осложнена клиньями из сильно дислоцированного таврического флиша. Южнее у шоссе отмечались мелкие обломки известняков с микрофауной карбона. Коренных выходов таких пород в Крыму нет. Поэтому в сбалансированной модели нами считается, что глыбы вынесены из глубокого поднадвига (рис. 2, разрез).
Несмотря на хаотическое строение, в меланже установлены элементы лежачих шарьяжных складок. Пример тому - обнажение на левом берегу водохранилища севернее устья ручья Петропавловского. По фрагментам лавовых потоков и песчаников нами здесь выявлено опрокинутое лежачее крыло ныряющей шарьяжной антиклинали. Структура очень сильно нарушена многочисленными надвигами северного наклона (рис. 5)
фотодетапизации
Рис. 5. Симферопольский меланж на берегу водохранилища севернее устья руч. Петропавловский
В зоне выходов Симферопольского меланжа расположено несколько карьеров по добыче строительных материалов (рис. 2). Они дают более полное представление о строении микстита.
Петропавловский карьер является лучшим и наиболее доступным для ознакомления участком Симферопольского меланжа (рис. 6-А).
В верхней ступени карьера можно видеть субгоризонтальное, с угловым несогласием, налегание на меланж конгломератов и известняков нижнего мела. В ряде участков видно, что стратиграфический контакт сорван послойным Подкуэстовым надвигом, выраженным в брекчировании пород. Местами раннемеловые известняки образуют тектонические чешуи и вздыблены до углов 40-50° (рис. 6-Б)
Кластолиты имеют размеры от долей до нескольких метров и реже до первых сотен метров (рис. 6-В). Формы глыб изометричные и неправильные, реже угловатые, удлиненные, пластинообразные. Внутреннее их строение представлено разнопорядковыми катаклазированными обломками иногда почти без матрикса, с отделением друг от друга
зеркалами скольжения или тектоническими клиньями из алевролитов. Элементы залегания разнонаправленные, с преобладанием восток-северо-восточного простирания.
Рис. 6. Петропавловский карьер и детализации его объектов
Крупные глыбы состоят из прочных эффузивов, конгломератов, гравелито-песчаников и известняков. Мягкие кластолиты (из не полностью дезинтегрированного флиша и фрагментов осадочного разреза) обычно смяты в интенсивные изоклинальные складки или образуют дуплексы. Возраст глыб датируется по фауне от раннего карбона и поздней перми до триаса, юры и нижнего мела. В трещинах кластолитов и в матриксе развиты проявления многочисленных и разнообразных гидротермальных минералов: кварца, цеолитов, сульфидов, барита, кальцита, палыгорскита, хлорита и других. Все это делает карьер компактным природным музеем различных пород, минералов и эндогенных процессов, собранным в небольшом участке.
Матрикс меланжа представлен интенсивно перетертыми алевролитами, песчаниками и фрагментами флиша. Он интенсивно рассланцован, нарушен разрывами и складками, а местами превращен в милониты, полностью теряя свою первично осадочную текстуру и прочностные свойства (рис. 6- Г). Кливаж, рассланцевание и мелкие разрывы расположены хаотично, хотя местами имеют преимущественно северо-западное падение.
В старом Петропавловском карьере, расположенном в 300 м восточнее от действующего, обнажен уникальный отпрепарированной кластолит. Он состоит из серии подводных андезитобазальтовых подушечных лав и туффитов позднего триаса. Толща залегает субвертикально, имеет размеры 100x200 м. и не прослеживается в прилегающих структурах матрикса меланжа.
Выводы
В окрестностях Симферополя компактно расположены и легко доступны основные геологические объекты Крыма. Автором, в дополнение к ранее известным, здесь обоснованы Предгорная коллизионная сутура, Симферопольский меланж, одноименная антиклиналь и Подкуэстовый надвиг. В районе обнажены разнообразные горные породы и минералы, расположены карьеры строительных материалов, наглядно представлены
экзогенные геологические процессы. Обучение студентов строительных специальностей на подобранных объектах за 2 дня маршрутов позволяет:
- закрепить полученные на лекциях теоретических знания;
- овладеть навыками полевых работ, правилами полевой документации, пользования горным компасом и коллективного составления отчета;
- распознавать современные геологические и техногенные процессы;
- получить практические знания о геологии Крыма,
- научиться определять горные породы и основные строительные материалы;
- ознакомиться с основами создания строительных материалов и многое другое. Планируемое сокращение практики приведет к ухудшению подготовки квалифицированных специалистов.
список литературы
1. Муратов М.В. Руководство по учебной геологической практике в Крыму. Т. 2. - М.: Недра.- 1973.- 192 с.
2. Геология СССР. Т. 8. Крым. Часть 1. Геологическое описание // Ред. М.В. Муратов. -М.: Недра. - 1969.-575 с.
3. Казанцев Ю.В. Тектоника Крыма. -М.: Наука,- 1982,- 112 с.
4. Саломатин В. Н. Учебное пособие по инженерно-геологической практике в Крыму. / Гриваков А. Г., Саломатин В. Н., Тарасенко В. С. Саломатин В. Н. - Киев: УМК ВО-1992. - 120 с.
5. Саломатин В. Н. Учебная эколого-геологическая практика в Крыму для студентов строительных специальностей. Тезисы докл. IV Международной конф. «Полевые практики в системе высшего профессионального образования». - Симферополь: ДИАИПИ, 2012. - С. 258-259.
6. Юдин В.В. Геология Крыма на основе геодинамики. (Научно-методическое пособие для учебной геологической практики).- Сыктывкар: Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкарский госуниверситет. 2000. - 43 с.
7. Юдин В.В. Геодинамика Черноморско-Каспийского региона. - К.: УкрГГРИ, 2008,117 с. - ISBN 978-966-7896-52-2
8. Юдин В.В. Геодинамика Крыма. Монография. - Симферополь: ДИАИПИ, 2011336 с. - ISBN 978-966-491-173-0
9. Юдин В.В. Симферопольский меланж. // Докл. Российской АН. - М., 1993,- Т. 333,— №2,-С. 250-252.
10. Юдин В.В. Предгорная сутура Крыма. // Геолопчний журнал. - К,- 1995. - № 3-4,-С. 56-61.
11. Саломатин В. Н. Марьинский оползень в Симферополе: об истории возникновения и изучения / Э. Ш. Селаметов, В. Н. Саломатин // Актуальные проблемы архитектуры, строительства и энергосбережения. Сб. науч. трудов. - Симферополь: НАПКС, 2012. - Вып. 4. - С. 478-482.
