Шихан Шахтау

Содержание стр. Введение……………………………………………………………… 2 1. Краткая общая характеристика массива Шахтау ……………3 2. Фации и условия образования массива Шахтау …………… 5
3. Изученность массива……………………………………….… 6 4. Стратиграфические особенности…………………………… .8 5. Тектоника……………………………………………………….9 6. Описание известняков массива……………………………… 12 Заключение……………………………………………………………14 Приложения…………………………………………………………. 15 Литература……………………………………………………………18 Введение Целью данной работы является изучение условий формирования и развития рифовых отложений. Опираясь на опубликованную литературу, статьи в СМИ, систематизируя накопленные сведения, рассмотрим геологическое строение, условия образования и развитие шихана Шахтау. Хорошая обнаженность массива, большое разнообразие пород в его пределах, легкость сбора массового фактического материала – все это разрешает на примере Шахтау подойти к решению ряда методически важных задач. Он разрабатывается карьерами. Уникальное явление природы скоро исчезнет, поэтому задача геолога состоит в фиксировании как можно более полных деталей геологического строения массива, сборе и обработке палеонтологических и литологических коллекций. Шихан – одиночная останцовая возвышенность, хорошо выделяющаяся в рельефе в виде холма (сопки) с правильными склонами и вершиной. Шиханы имеются на водораздельных плато в Заволжье и Западном Приуралье, где они сложены рифовыми известняками. Над долиной нижнего отрезка реки Белой в Башкирии шиханы возвышаются на 150 – 275 м. Их возраст, точнее возраст пород, из которых они сложены, - около 200 миллионов лет. В силу совершенно удивительной истории своего образования они представляют интерес для самого широкого круга ученых.


1. Краткая общая характеристика массива Если вам приходилось проезжать по автодороге Уфа – Оренбург или по железной дороге Уфа – Кумертау, вы не могли не обратить внимание на четыре резко выделяющиеся горы – одиночки, расположенные на правом берегу р. Белой, в окрестностях г. Стерлитамака. Эти замечательные горы – памятники природы мирового значения. Хорошо выделяющиеся в рельефе в виде холмов с правильными склонами и вершиной, Шиханы, внешне похожи на вулканы. Но у Шиханов совсем другая природа. Вся территория западной Башкирии была дном теплого моря. Позже в пермскую эпоху в прибрежье этого моря возникли условия, благоприятные для развития морских животных – «строителей» рифов – кораллов. Медленно, в течение многих миллионов лет, прогибалось дно моря, и медленно накапливались скелеты рифообразователей. Так появились горы – коралловые рифы. Рифы составили прерывистую цепь островков на протяжении нескольких сотен километров вдоль западного края Уральских гор подобно рифовым барьерам и островкам в Тихом океане. Под воздействием речных течений, ветров и множества других факторов большинство этих гор было погребено (на глубину 300 500 м) в виде подземных куполов под толщей гипсов и каменной соли. В куполах погребенных массивов, сложенными пористыми известняками, образовалось скопление нефти. Шиханам удалось сохраниться, чтобы в наши дни стать уникальным музеем под открытым небом. Юрактау – небольшая гора (длина ее равна одному километру, ширина 850 метров, высота над Белой – 200 метров), но она очень живописна и величественна. Сложена из очень чистых известняков, в составе которых большую роль играют раковины и другие остатки тех самых «строителей» рифов. В основании северного склона горы есть два близко расположенных источника, один с пресной, другой – с сернистой водой. На склоне можно встретить множество редких растений, даже дикий миндаль и степную вишню. Куштау - пожалуй, самая большая и «лесная». Северный и восточный склоны густо покрыты лесом из дуба, клена, липы и вяза. Она представляет собой вытянутый холм длиной 3,5 километра и шириной около одного. Самая высокая из ее вершин поднимается на 250 метров над уровнем Белой. Высочайшая из четырех гор – Тратау, 275 метров над уровнем Белой. Здесь произрастает более ста видов травянистых растений, среди них немало реликтовых, которых «внизу» не встречаются, причем растут они островками. Ковром цветов необычайной красоты покрыт южный склон. В верхней же части есть даже таинственные пещеры. На западном, наиболее крутом склоне Тратау, за последние годы проводились крупные взрывные работы, которые нанесли значительный ущерб первобытной красоте горы . Гора Шахтау тоже когда-то была очень красива. Но ее известняки при всей своей уникальности вот уже много лет используются в качестве сырья для производства соды. Следует так же указать на то, что между Тратау и Шахтау имеется еще один погребенный массив – Новый Шихан. Строение шиханов Башкирии рассмотрим на примере шихана Шахтау. 2.Фации и условия образования массива Шахтау Шахтау во время накопления осадков был мелководной отмелью, окруженной морем, более глубоким на востоке, относительно мелким на западе. Глубина над мелью постоянно менялась. Временами отмель превращалась в настоящий рифовый массив со сложной мозаикой различных фаций, временами она оказывалась погруженной банкой вне зоны, активной гидродинамики. В результате образовался карбонатный массив, состоящий из сочетания двух разновозрастных и существенно, различных биогермных сооружений, разделенных преимущественно детритовой толщей с отдельными подчиненными биогермными телами в ней. Нижняя существенно биогермная толща имеет ассельский возраст, верхняя – стерлитамакский. Отложения средней зоны ассельского яруса накапливались на относительно погруженной банке вне зоны энергичной гидродинамики. В них выделяются две близкие фации – фация шамелловых зарослей и фация мшанково-шаммеловых поселений. В позднеассельское время накопились отложения трех близких фаций: шамовелло-кораллово-фузулиновой, полифитных бигермов и полибиогермных известняков с брахиоподами. В тастубское время – время энергичного накопления детритовых, фузулиновых, фузулиново-криноидных осадков и локального развития, разнообразных биогермных сооружений в различных частях отмели. В пределах мелководья Шахтау в то время обосабливались рифовый гребень, рифовое плато, полосы кораллово-палеоаплизиновых биогермов, песчаная отмель, остров, брахиоподовые банки и склоны рифового плато. Некоторые из этих зон существовали очень короткое время, другие фации мигрировали во времени, смещались к западу. В стерлитамакское время накапливались отложения двух фаций – гидроактиноидных и мшанковых биогермов. 3. Изученность массива Шахтау является одной из четырех гор-одиночек («шиханов») расположенных цепочкой вдоль р. Белой вблизи города Стерлитамака. Шихан Шахтау в основании имеет размеры 1,5 х 0,8 км, вытянут в северо-западном направлении. Он очень эффектно возвышается над почти плоской равниной. Первоначальное возвышение его вершины над долиной р. Белой было около 200 м. В 1983 г. в результате разработки известняков карьерами высота массива стала уже 70 м. Его «братья» – шиханы Тратау, Куштау и Юрактау – отстоят от него на 5-20 км. Шиханы являются резко приподнятой частью крупных нижнепермских рифовых сооружений, слагающих западный борт Предуральского краевого прогиба.
Ф. Вангейм фон Квален в 1842 г. опубликовал первые сведения о шиханах. Несколько раньше (1841 г.) Шахтау посетили Р. Мурчисон и Е. Вернейль, составившие профиль через Шахтау, который ни представляли как брахиантиклинальную складку, осложненную разломом. В дальнейшем палеонтологические материалы по шиханам обрабатывали С. Куторга, В. Миллер, Х. Г. Пандер и др., наиболее полное описание брахиопод Шахтау дали Ф. Н. Чернышев и Н. П. Герасимов.
К началу 30-х годов уже наметилось три точки зрения на генезис шиханов. Их считали брахиантиклинальными складками, эрозионными останцами, рифовыми массивами. Работы ряда геологов, проводимые в 1936 – 1939 годах, позволили твердо обосновать рифовую природу шиханов. Второй этап изучения массивов началось после открытия нефти в Приуралье. Сходство Шахтау и погребенных нефтегазоносных массивов заставило обратиться к нему многих стратиграфов. В годы войны геологи Башкирской нефтяной экспедиции АН СССР неоднократно обращались к шиханам для выяснения особенностей фаций и истории формирования нефтегазоносных погребений массивов Ишимбайского Приуралья. Детальная разведка Шахтау с массовым бурением была начата в 50-е годы для определения пригодности его для содово-цементного комбината в г. Стерлитамаке. Было пробурено большое число скважин, что дало возможность составить геологическую карту массива и серию профилей через него. При этом выяснилось сложное строение массива – его дислоцированность, наличие внутриформационных размывов, в отдельных участках – плащеобразное залегание. Было выяснено, что массив является рифогенным, но смят в складку и был существенно эродирован, т.е. как будто бы исключающие друг друга предположения о генезисе массива все оказались частично справедливы. В 60 – 70-е годах карьеры Шахтау посещали многие геологи, преимущественно палеонтологи для сбора сравнительного материала. Данные по Шахтау привлекались и для познания коллекторских свойств рифогенных известняков. В. К. Громовым и Р. К. Петровой были выделены два типа трещин, отличающиеся протяженностью и степенью раскрытости, образующих в совокупности четыре пересекающиеся системы трещин. Микротрещиноватость пород изучал А. М. Тюрихин, который проследил три разновременные границы микротрещин – наиболее древние напоминают стиллолиты, средние по возрасту имеют битумное или минеральное заполнение, а самые молодые – открытые. Я. Н. Перькова выделила разные типы пустотных пространств в массиве и подчеркнула, что значительную роль в образовании пустот имели скелетные остатки ряда организмов, а также процессы выщелачивания. Последнее, а так же трещиноватость пород, определяли связь между пустотами разного типа, т.е. проницаемость пород. 4. Стратиграфия Массив сложен в основном породами ассельского и сакмарского ярусов нижней перми. Вероятно, они полностью перекрываются отложениями артинского яруса, так как небольшие останцы этих отложений, сохранившиеся в настоящее время только на восточном склоне, были и на вершине массива и находятся в трещинах в различных частях массива. Ассельский ярус представлен в основном биогермными водорослями и светлыми известняками, фораминеферами. Породы массивные, местами неяснослоистыми. Видимая мощность яруса 110 –120 м. Между отложениями ассельского и сакмарского ярусов отмечается перерыв, местами видны следы размыва – брекчии, перекрывающие размытую поверхность ассельских известняков. В пределах сакмарского яруса выделяют два горизонта: тастубский и стерлитамакский. Тастубский горизонт представлен преимущественно детритовыми мшанковыми и криноидными известняками, а также фузулиновыми известняками и линзами биогермных пород. Общая мощность пород тастубского горизонта 100-150 метров. Стерлитамакский горизонт слагается в основном биогермными известняками, образованными палеоаплизинами, сочетающимися с различными детритусовыми известняками. Общая мощность горизонта около 150м. Породы верхней части артинского яруса, представленные органогенными известняками или бурыми мергелями и глинистыми известняками, первоначально перекрывали весь массив, но в настоящее время сохранились изолированными пятнами, отмеченными на северо-восточном склоне и в трещинах. Породы залегают со стратиграфическим несогласием и перерывом. 5. Тектоника Отсутствие нормальной слоистости, массивность известняков, сложные и быстрые фациальные замещения – все это сильно затрудняет познание геологической структуры массива. В результате выяснено, что массив Шахтау слагается известняками, смятыми в складку субмеридианального простирания, ось которой воздымается в южном направлении; восточный склон массива энергично размыт в предартинское время и соответственно на восточном крыле наблюдается резкое несогласное налегание верхнеатинских отложений на ассельские и сакмарские. На формирование тектоно-седиментационной структуры рифогенных отложений массива Шахтау оказали влияние также региональные дислокации Предуралья и, в частности, образование шиханского приподнятого горста, выколовшего и приподнявшего горы-одиночки на 1000 м по сравнению с одновозрастными массивами западного борта краевого прогиба. Сочетание первичного прихотливого накопления осадков рифогенных фаций и наложенных тектонических процессов привели к формированию тела, очень сложной по внутренней структуре. Шихан Шахтау серией крупных разрывных нарушений меридионального простирания разбит на два блока – западный соответствует западному крылу складки, а восточный – ее своду, осложненному более мелкой антиклинальной складкой. Границы между блоками разного возраста фиксируется протяженными зеркалами скольжения и крутым залеганием пород. В западном блоке также имеется небольшая антиклинальная складка с размахом крыльев около 100 м, хорошо видимая на южном склоне и выполаживающаяся севернее. Наблюдается общее падение пород на запад с углом 15-200, но местами отмечается горизонтальное залегание. Весь массив рассечен огромным количеством трещин разного размера – от крупных, пересекающих весь массив, до микротрещин, наблюдаемых только на шлифах. Крупные разрывные нарушения имеют тектоническую природу и определяют общее строение массива. Трещины-расселины, существовавшие в рифовом массиве в период накопления на нем биогермных пород и возникавшие как результат их неравномерного роста, имеют ограниченное распространение. Крупные трещины, т.е. трещины, прослеживаемые на десятки и сотни метров, относятся к двум геологическим трещинам – к трещинам растяжения и трещинам сжатия. Трещины растяжения – крутонаклоненные полости шириной от нескольких сантиметров до 2,5 м, ограниченные, как правило, плоскими стенками. Породы, заполнившие трещины, принципиально отличны от пород самого массива. Это глинистые известняки и мергели . Кроме того, трещинами растяжения, возможно, является часть более мелких полостей, имеющих близкое выполнение, но не выдержанное простирание. Нарушения, генетически связанные со сжатием, включают три разновидности: а) трещины-швы; б) зеркала скольжения; в) зоны дробления. Трещины-швы – плоскости смещения пород, фиксируемые видимой трещиной, вдоль которой иногда удается наблюдать смещения на доли метра, реже больше.
Зеркала прослеживаются на десятки метров, как по простиранию, так и по высоте, имеют рытвины шириной 0,1 – 0,2 м. Поверхность их покрыта растертыми известняками. Зеркала скольжения, как правило, стоят почти вертикально. Зоны дробления имеют ширину от 1 до 10 – 20 м, и сопровождаются зеркалами скольжения, между которыми находятся интенсивно раздробленные породы, иногда перемешанные с глиной трения.
Амплитуды смещения по разломам, как правило, небольшие, о чем можно судить по тому, что случаи контакта разновозрастных пород вдоль разломов наблюдаются редко. Однако иногда имеют место смещения на многие десятки метров. Трещины (разломы) сжатия, вероятно, более поздние, чем трещины растяжения, так как в ряде участков наблюдается расчленение трещин растяжения трещинами сжатия, образования зеркал скольжения по стенкам трещин растяжений. Сочетание трещин растяжения и сжатия дает густую сеть разрывных нарушений. Восточный приподнятый блок массива раздроблен значительно больше, чем западный. Здесь чаще встречаются трещины растяжения, а также наблюдается более крупные по амплитуде перемещения отдельных блоков. Разрывные нарушения образуют две системы трещин. Одна состоит из нарушений северо-восточного простирания (600) и северо-западного (3300), другая – северо-северо-восточного (4 – 100) и северо-западного (2850). Разрывы первой системы более распространены и выделяются в различных частях массива, вторая система развита преимущественно в восточном блоке. Карст. Известняки массива испытали энергичное выветривание и несут следы карстовых процессов. Особенно сильно закарстован юго-западный склон массива. Отдельные карстовые полости встречаются по всему массиву, достигают нескольких метров, заполнены глинами, песками или обломками известняков. Кое-где трещинам идет рост сталактитов и сталагмитов. 6. Описание известняков массива Известнякам Шахтау присущи обычные качества известняков органогенных построек – химическая чистота, светлая окраска, массивность, отсутствие слоистости, текстурная неоднородность разного масштаба (пятнистость), большое разнообразие типов пород, их частая смена. Помимо чистых известняков, в массиве встречаются доломитизированные известняки явно вторичного происхождения. Следует отметить, что известняки Шахтау чрезвычайно богаты остатками разнообразных организмов прекрасной сохранности. Такой богатый комплекс разнообразных по составу известняков говорит об оптимальных условиях жизни – о теплой воде, хорошей аэрации, освещенности, богатстве питательными веществами. Шахтау во время накопления осадков был мелководной отмелью, окруженной морем, более глубоким на востоке, относительно мелким на западе. Глубина над отмелью постоянно менялась. Временами отмель превращалась в настоящий рифовый массив со сложной мозаикой различных фаций, временами она оказывалась погруженной банкой вне зоны активной гидродинамики. Тело карбонатного массива уже во время его роста и в ближайшее время после его образования временами было рассечено большим количеством пустых, хорошо промываемых трещин, в которые почему-то не поступал осадок, обычный для отмели. Возможно, что заполнению трещин предшествовали периоды почти полного затухания обычного осадконакопления, энергичного промывания всех полостей и некоторый размыв поверхности отмели. В последующее время шло заполнение однотипным материалом зияющих расселин, трещин и пустот. В результате образовался карбонатный массив, состоящий из сочетания разновозрастных и существенно различных типов известняков. Обломочные известняки Обломочные известняки распространены ограничено. Только брекчии растекания слагают относительно крупные участки на юго-западе массива, остальные разности обломочных известняков встречаются редко небольшими прослоями и линзами. Гравелиты. В единичных случаях в виде небольших сантиметровых прослоев, прослеживаемых на ограниченных участках, отмечались гравелиты, сложенные хорошо окатанными частицами. Гравий образован явно за счет окатывания, нередко непосредственно в этом районе размывавшихся пород. Конгломераты. Также редковстречаются известняки, состоящие из небольших в 1 – 3 см, слегка окатанных обломков светлых известняков в темном, черном цементе, представляющем собой слегка битуминозные тонкозернистые известняки. Брекчии растекания. Очень красивые, эффектные брекчии развиты в узкой полосе на южном склоне массива. В глубь массива они выклиниваются по простиранию. Кроме того, мелкие гнезда брекчии встречены в ряде участков в центральной части массива. Брекчии южного склона образованы за счет растрескивания коралловых известняков и заполнения трещин темными тонкозернистыми илами. Величина обломков очень переменная – от миллиметровых осколков до крупных глыб в 0,5 – 0,7 м. Сортировка материала отсутствует. Обломки явно преобладают над цементом, количество которого очень небольшое. Для обломков характерна прямолинейность очертаний, рассеченность их тонкими клинообразными трещинами, заполненными темным глинистым карбонатом, нередко незначительный сдвиг относительно друг друга. В краевой части полосы брекчирования цемента значительно больше, некоторые крупные обломки приобретают слегка сглаженный контур, а мелкие даже округлую форму. Доломитизированные известняки и доломиты. Известняки массива неравномерно доломитизированы. Встречаются линзы известняка превращенные в доломиты. Имеется связь между степенью доломитизации и раздробленностью массива, т.е. наиболее доломитизированные разности тянутся полосами вдоль крупных зон дробления. На западном склоне массива, менее раздробленном, но сильно эродированном и закарстованном, доломитизация значительно выше. Главной текстурной особенностью известняков массива является их массивность, отсутствие слоистости и постепенный переход различных их типов друг в друга. Заключение Шиханы, подобно современным коралловым островам Тихого и Индийского океанов, довольно редкое для земного шара явление. На территории России подобных образований – считанное количество. При этом горы-одиночки являются наиболее ценными, ярко выраженными и доступными для исследования коралловыми рифами. Следует отметить, что известняки Шахтау чрезвычайно богаты остатками разнообразных организмов прекрасной сохранности. Такие свойства известняков, как химическая чистота, светлая окраска, массивность, отсутствие слоистости, текстурная неоднородность разного масштаба, большое разнообразие типов пород, их частая смена, делает их незаменимым сырьем для производства соды. Так от камнедробительного завода до стерлитамакского содово-цементного комбината тянуться две воздушные дороги, по которым одна за другой неторопливо ползут вагонетки. Так что шихан Шахтау, считайте, погиб. 200 миллионов лет он гордо возвышался над молчаливыми равнинами, ничему не подвластный, и всего за несколько десятков лет оказался поглощенным промышленным монстром. Шахтау уже никто не поможет. Но нельзя допустить, чтобы такая же участь постигла и другие шиханы.
Приложение 1. Приложение 2. Приложение 3. Литература 1. Королюк И. К. Методы и результаты изучения пермского рифогенного массива Шахтау (Башкирское Приуралье). – М.: Наука, 1985.
2. Королюк И. К., Кириллова И. А., Меламуд Е. Л., Раузер-Черноусова Д. М. Нижнепермский биогермный массив Шахтау (Башкирия). – Бюл. МОИП. Отд. гоел., 1970. 3. Цветаев А. А., Хисматов М. Ф. География Башкирии. Учебное пособие для 7 и 8 классов. – Уфа, Башкирское книжное издательство, 1981.