Геологическое строение (тектоника, литология, история развития)

Тектонические структуры, стратиграфические комплексы. Связь орографии с геологическим строением. Литологический состав горных пород (известняки, конгломераты, флиш, мергели, суглинки, глины, массандровские отложения). Этапы формирования территории Крыма. Экологические проблемы, связанные с геологическим строением полуострова.

Для полуострова характерны разные тектонические структуры:

- платформенная (Скифская платформа),

-геосинклинальная – альпийская складчатая область (мегантиклинорий Горного Крыма),

- Индоло-Кубанский предгорный прогиб.

Они различаются по времени создания, набору слагающих их горных пород, по направленности современных тектонических движений и, конечно, по-разному влияют на экологическую обстановку.

Равнинный Крым - это молодая (эпигерцинская) Скифская платформа (плита). Её кристаллический фундамент лежит достаточно глубоко (2,5 – 6 км), а сверху почти горизонтально залегают осадочные породы. Эта часть полуострова характеризуется относительной геологической устойчивостью и доступностью для хозяйственного использования.

На плите выделяют тектонические поднятия:

Симферопольское, его северо-восточное поднятие - Новоцарицинский вал, глубина залегания фундамента – 215-372 м (Центрально-Крымская возвышенность),

Новоселовское - северо-западнее Евпатории, глубина залегания фундамента – 900–1000 м,

Тарханкутское (Тарханкутская возвышенность).

Тектонические впадины:

Каркинитская,

Сивашская, разделена с Каркинитской поперечной перемычкой в районе Джанкоя. Эти две впадины вместе называют Северо-Крымским прогибом (Присивашская и Индольская равнина),

Альминская, южнее Новоселовского поднятия (Евпаторийская равнина).

Предгорные гряды Крыма - южная, краевая часть Скифской плиты, которая как бы «надвинута» на горный Крым и поэтому приподнята.

Тектонические структуры имеют прямое отражение в рельефе равнинного Крыма.

Горный Крым - часть крупной геосинклинальной структуры, т.н. Крымского мегантиклинория. Сохранилась только часть его ядра и северное крыло, а остальная часть мегантиклинория опущена под воды Черного моря.

В Крымском мегантиклинории выделяется ряд поднятий (антиклинории) и синклинориев.

Антиклинории (поднятия):

- Качинское (в верховьях р. Кача и Альма, от р. Бельбек до М.Салгира),

- Южнобережное, или Лименско-Ялтинское (от Фороса до Гурзуфа),

- Туакское (от Аю-Дага до Феодосии). Восточная часть - Судакско-Карадагская система складок.

Синклинории:

- Юго-Западный - (от м. Айя до Чатыр-Дага), соответствует Байдарской, Ай-Петринской, Ялтинской, Никитской и Бабуган-яйле,

- Восточно-Крымский - соответствует массивам Чатыр-Даг, Демерджи, Долгоруковская яйла, Тырке, Караби-яйла,

- Судакский - от Судака до Кара-Дага (гора Манждил, Меганом, Капсельская равнина).

Для горного Крыма характерен обращенный (инверсионный) рельеф, не соответствующий тектоническим структурам, так как синклинории представлены самыми высокими горными массивами, а антиклинории – наоборот.

Керченский полуостров располагается в области восточного замыкания Крымского мегантиклинория и Индоло-Кубанского краевого прогиба.

Литологический состав (коренные и четвертичные породы) имеет важное значение: с ним связано проявление опасных процессов: оползневых, осыпных, просадочных, карстовых, абразионных. От состава горных пород зависит водообеспеченность территории, характер почв и растительности.

Коренные породы Скифской плиты – осадочные отложения мела, палеогена и неогена: известняки, глины, лёссовые суглинки, красноцветные континентальные глины, галечники.

Карстовые процессы в известняках приводят к провально-просадочным явлениям: оседают здания, наблюдается фильтрация воды из ирригационных каналов, лимитируется строительство поселков, промышленных объектов, затрудняется эксплуатация Северо-Крымского канала, водохранилищ и др.

Четвертичные красноцветные глинистые толщи западного побережья

Абразионный клиф в рыхлых плиоцен-четвертичных суглинках и глинах (окрестности с. Береговое, западное побережье)

Основные породы Крымского мегантиклинория: известняки (белые и розовые) и конгломераты верхней юры (I₃) - верхний этаж гор.

Песчано-глинистый флиш таврической серии (Т₃ ^- I₁) и средней юры (I₂), образует нижний этаж гор;

В Судакском синклинории - серые глины с прослоями песчаников и известковистых конгломератов и коралловых рифовых серых известняков.

Мощная толща известняков, слагает верхнюю часть крупных горных массивов в горном Крыму (яйлы от тюрк. «джайляу» – пастбище), благоприятствует развитию карста.

Верхнеюрские известняки (J₃) Главной горной гряды

Мощным рифом являются скалы Ай-Петри.

Известняки, слагающие горные яйлинские массивы, поглощают выпадающие атмосферные осадки. Формируется особая экологическая среда для растительного покрова: создается повышенная сухость поверхности гор (при том, что выпадает более 1000 мм атмосферных осадков в год!). Сухость почв ограничивает произрастание древесной растительности: на вершинах крымских гор вместо лесных сообществ сформировались лугово-степные на черноземовидных почвах.

Верхнеюрские лилово-красные конгломераты массива Демерджи

«Каменные грибы» в долине Сотеры

Инкерман, мшанковые известняки (мел)

Мергелистые известняки Внутренней гряды (палеоген)

Неогеновые (миоценовые) известняки Тарханкутского полуострова (N1 )

Отличительная особенность геологического строения полуострова - высокая степень закарстованности территории: во многих регионах Крыма существуют предпосылки для проявления опасных геологических процессов, особенно в условиях техногенной нагрузки.

Нижние части Главной гряды, южнобережье, отдельные участки на Керченском полуострове сложены флишем - горной породой, образованной чередующимися слоями плотных глинистых пород (аргиллитов и алевролитов) и песчаников.

Их различная прочность способствует активному выветриванию (химическому, механическому, морозному и др.). Велика щебнистость почвенного покрова. На склонах гор, речных долин, оврагов накапливается рыхлый материал - основа для образования осыпей и селевых потоков. Рыхлыми накоплениями (суглинками, песками, галечниками) сложены значительные участки морского побережья, которые легко размываются во время штормов.

Высокая естественная динамичность берегов создает сложные проблемы. Значительные обрушения берегов наблюдаются там, где полоса пляжа не достаточно широкая. Узкие (2-3 м) пляжи ЮБК не защищают берега с плодородными коричневыми почвами, виноградниками, парками. В 70-е годы на полуострове из-за этого ежегодно теряли 6-13 га ценной земли. Берегоукрепление бунами и искусственными галечными пляжами. Нарушился водообмен в прибрежной полосе, ухудшились условия обитания прибрежных животных и растительности.

Горные породы влияют на химический состав подземных вод, на почвообразовательные процессы, на характер растительных сообществ: на юго-западной равнине Керченского полуострова коренными породами служат плотные засоленные глины, что определило широкое распространение солонцеватых почв (черноземов южных, темно-каштановых), солонцов, солонцов.

Зубцы Берегового хребта (порфириты, кератофиры)

Вулканические породы Карадага

Вулканические породы мыса Фиолент, перекрытые известняками верхнеюрскими

Гранодиабазы малых интрузий Предгорья (с. Трудолюбовка)

Выходы среднеюрских вулканических пород в районе гор Пиляки, Хыр

Следы тектонического разлома в известняках и каменные навалы у подножья Главной гряды

По одному из мощных разломов вдоль Главной горной гряды часть суши опустилась под воды Черного моря. Следы этого геологического события запечатлены в обрывистых южных склонах гор, от которых по линии разлома откололись и сместились вниз по склону массы рыхлого обломочного материала с включением крупных глыб – массандровская толща. Горы-отторженцы: Кошка около Симеиза, скалы Адалары в Гурзуфе, мыс Мартьян, гора Парагильмен и Кучук-Ламбатский каменный хаос около Малого Маяка, гора Крестовая около Ореанды и др.

Современные тектонические движения

Горный Крым является частью гигантского Альпийско-Гималайского пояса. Все входящие в этот пояс горные системы (Альпы, Карпаты, Крым, Кавказ, Гималаи) отличаются повышенной тектонической активностью. Они разбиты на блоки многочисленными разломами, которые активизируют геодинамические процессы. В местах, приуроченных к таким зонам, чаще происходят землетрясения, оползни, обвалы.

В равнинном Крыму: погружается Присивашье (подтверждается внедрением вод Сиваша в устья балок, засолением грунтовых вод, подпираемых солеными водами Сиваша). Скорость опускания: в Джанкое - 1,6 мм, Черноморском – 1,0 мм, Евпатории – 0,7 мм, Сиваш – 0, 2 мм. Тарханкутская равнина поднимается (1,5 мм в год).

Для горного Крыма характерны средние по амплитуде современные тектонические движения. Крымские горы поднимаются (2-3 мм в год), Керченский полуостров - 2 мм. Впадина Черного моря продолжает прогибаться (со скоростью около 10 мм в год). Опускается южное побережье (в Алуште – 1,4 мм). Узкая полоса южного побережья характеризуется тектонической неустойчивостью.

Подвижность таких территорий человеку незаметна, но она может проявляться в массовом смещении грунта, в активизации оползневых, обвальных, осыпных, абразионных процессов, которые приводят к частым поломкам коммуникаций, усилению смыва почв, к сокращению площади пляжей и др. Их хозяйственное использование требует особых инженерно-технических решений, приводящих к значительному удорожанию строительства.

Современная тектоническая активность на Керченском полуострове проявляется в форме грязевого вулканизма.

Грязевые вулканы невелики (до 1–5 м, самый большой – Джау-Тепе - 60 м). На Керченском полуострове их 33, в акватории Черного, Азовского морей и Керченского пролива – 7. Относительно спокойный режим: они изливают холодную грязь, воду, выбрасывают газы (метан, углекислый газ и др.). Иногда случаются мощные извержения и объем сопочных выбросов достигает значительных величин. Существует недооценка опасности грязевого вулканизма при строительстве.

Современная тектоническая активность Крымского полуострова проявляется в его сейсмичности.

Очаги сильных землетрясений расположены на расстоянии 10-50 км от ЮБК, в полосе крутого материкового склона, отделяющего поднимающиеся горы Крыма и прогибающееся дно Черного моря. ЮБК находится в зоне 8-9 балльной сейсмичности, равнинный Крым – 5-6 баллов. Сильные землетрясения случаются не часто.

Исторические сведения: - землетрясение 64 г. до н.э. в районе Казантипа на Керченском полуострове, 480 г. – разрушен Херсонес, 1471 г. – 8 баллов. Последнее разрушительное землетрясение силой 8 баллов произошло в 1927 г. Из-за незначительной заселенности в те годы южного побережья и преобладания в основном малоэтажной застройки ущерб был не столь велик.

Изучение геологического строения земной коры продолжается: не так давно на контакте Скифской плиты и Индоло-Кубанского прогиба обнаружили Южно-Азовскую сейсмоактивную зону, где в древности были землетрясения силой 8-9 баллов. Это послужило основной причиной прекращения строительства Крымской АЭС на Керченском полуострове (вблизи г. Щелкино).

Сейсмичность Крымского полуострова (Атлас АРК, 2004)

Сейсмичность территорий в равнинном Крыму 5 баллов. Но деятельность человека приводит локально к увеличению сейсмоопасности на 1-2 балла – при строительстве на крутых склонах, на карстующихся породах, на оползнях или при избыточном переувлажнении грунтов.

Современные тектонические движения в отдельных регионах обостряют экологическую ситуацию, возникающую при их хозяйственном освоении.

Геологическая история формирования территории

Геологическое формирование Крымского полуострова проходило сотни миллионов лет на протяжении палеозоя, мезозоя и кайнозойской эры.

1. В конце протерозоя, в байкальскую складчатость, существовал Среднекрымский срединный массив и геосинклинальные прогибы – Добруджинско-Тарханкутский и Кавказский (включающий современный горный Крым).

2. В палеозое на месте геосинклинальных прогибов формируются складчатые сооружения в равнинном Крыму. Одно из них явилось фундаментом Скифской плиты. Начиная с герцинского орогенеза (пермь, карбон) это была область сноса, денудации (пермские останцы в Симферопольском в/хр. – Джиен-Софу, в долине р. Бодрак около с. Трудолюбовки, в долине р. Кача). И только начиная с мела, когда приходит море, здесь формируется мощная осадочная толща из известняков, мергелей, глин, песка, образующая осадочный чехол Скифской плиты. Он везде горизонтальный, только на Керченском полуострове и Тарханкуте слегка смят в брахискладки.

3. В это же время, т.е. в верхнем палеозое в горном Крыму располагалась альпийская впадина, служившая местом аккумуляции морских осадков (таврический флиш). Большая их мощность свидетельствует о большой величине прогибания и скорости осадконакопления.

4. Формирование основных геологических структур горного Крыма проходило на границе нижней и средней юры (т.е. это была начальная стадия альпийского орогенеза). Перед средней юрой первая складчатость смяла в складки таврический флиш. Были сформированы антиклинории и синклинории.

5. В средней юре продолжалось накопление осадков, но уже в условиях наличия архипелага гористых островов. Второе горообразование происходит на границе средней и верхней юры. Смяты в складки среднеюрские отложения.

Подводные вулканические излияния, крупные интрузии, отложения туфов. Карадаг, Аюдаг, Урага, Чамны-Бурун, Кастель, Плака, мыс Фиолент, выходы вулканических образований между Форосом и Голубым Заливом (Пиляки, Хыр), скала Ифигения, Дракон.

Морской режим в верхней юре сохраняется только в синклинориях, где в условиях теплого моря отлагаются слоистые, местами рифовые известняки (ими сложены г. Ай-Петри, Сокол, Хоба-Кая и др.), мергели и песчаники, конгломераты. В конце верхней юры синклинории поднялись, сопровождаясь сбросами: на Ай-Петри, Никитской и Бабуган яйле, с запада Чатырдага, в Салгирском грабене.

6. В мелу начинается опускание равнинного Крыма, сюда приходит море из горной части полуострова.

7. В середине нижнего мела весь горный Крым испытывает общее поднятие. Оживляется эрозионный размыв, формируются котловины Байдарская, Варнаутская, Салгирская. Море заливает котловины и долины, где шло накопление аптских и альбских глин.

8. С конца нижнего мела море полностью уходит из горного Крыма. Горный Крым становится Таврическим островом. Морской режим сохраняется в равнинном Крыму и на Керченском полуострове.

9. Верхний мел, нижний и средний палеоген (эоценовые нуммулитовые известняки) – формируются отложения из мелоподобных мергелей, известняков (плотных мшанковых) Внутренней гряды.

10. Верхний палеоген (олигоцен) и нижний неоген (нижний миоцен) – интенсивный прогиб равнинного Крыма. Накапливаются осадки в Индольском прогибе и на Керченском полуострове (темные битуминозные майкопские глины с прослоями песков). В средним и верхнем миоцене (нижний неоген) – сарматские оолитовые известняки Внешней куэсты, мшанковые рифы Керченского полуострова. В равнинном Крыму – глины с прослоями песчаников, песчанистые ракушечные известняки.

11. В верхнем неогене (нижний плиоцен) – в равнинной части отлагаются мэотические белые и желтые , понтические ракушечные желтые известняки (в условиях мелкого моря). В среднем плиоцене на большей части равнинного Крыма море сокращается и идет накопление континентальных отложений – краснобурых глин с прослоями песков и галечников и др., а на ЮБК – массандровской толщи: у подножья Чатырдага, в районе Гурзуфа (Красный Камень), на Никитском мысу, Массандровская горка в Ялте, на горе Могаби, Ласточкино гнездо, мыс Кикенеиз.

Горный Крым Равнинный Крым

Архей Геосинклинальные прогибы

Протерозой Средне-крымский (Добруджинско-Тарханкутский

(байк. орог.) срединный массив и Кавказский)

Палеозой

Сm

S ¯

D

C Герц. Аккумуляция отложений Формирование складчатой

P орог. в альпийской впадине страны - фундамента Скифской

плиты

М Т₁ ¯ Денудация ß

е Т₂ ¯ (разрушение и ß

з Т₃ Аккумуляция флиша снижение ß

о J₁ ¯ страны) ß

з - - ЗЗЗЗЗЗЗ складчатость, Ý

о J₂ Аккумуляция флиша, вулк. изверж. ß

й ЗЗЗЗЗЗЗ складчатость Ý

J₃ Аккумуляция изв., конгл., флиша в синкл. ß

К _{1 (сер.)} Ý Общее поднятие, превращение ß Опускание, морской

горного Крыма в Таврический остров режим, формирова-

ние осадочного чехла

К₂ Скифской платформы

- - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Р₁ палеоцен Формирование Внутренней - « -

К Р₂ эоцен куэсты (мерг., изв., глины) Ý - « -

а - - - - - - -

й Р₃ олигоцен Интенсивное ß

н (майкопские глины)

о N₁ миоцен 1 - « -

з 2 Формирование Внешней

о 3 куэсты (оолитовые изв.) Ý

й

N₂ плиоцен 1 понтические известняки

2 Отложения массандров- континентальные красно-

ской толщи на ЮБК бурые глины

3 ß Погружение в Черное покровные галечники

море южнобережья «николаевской толщи»

Q антропоген Ý Сводовые поднятия Ý

--------------------------------------------------------------------------------------------------

В неогене на Таврическом острове формируется флора и фауна, которая из-за изолированности характеризуется эндемизмом, но в периоды установления «мостов» с сушей происходит заселение, особенно представителями Балкан.

В позднем плиоцене и четвертичное время - интенсивные сводовые поднятия – до 1 км. Происходит эрозионный размыв, формируются террассы, куэстовые гряды, на ЮБК – обвалы, оползни, отседание известняковых массивов, на равнинах формируются толщи лессовидных суглинков. Климат становится более холодным, но оледенения не было.

В четвертичный период появляется человек. В послеледниковый период поднимается уровень мирового океана @ на 90 м.

Новые представления о тектоническом строении Крыма

Долгое время в представлениях о тектонике Крыма существовала т.н. разломно-блоковая («фиксистская») концепция (А.А.Борисяк, А.С.Моисеев, К.К.Фохт, М.В.Муратов). Затем, в связи с новыми идеями развития земной коры, получившими название «новой глобальной тектоники», развивается мобилистская (складчато-надвиговая) концепция (В.В.Юдин, М.Е.Герасимов, Ю.В.Казанцев).

Тектоника плит развивается с 80-х годов. Новые геофизические методы исследования позволили получить новые данные и сформулировать иные представления о геологической истории полуострова.

Концепция «фиксистов» придавала основное значение вертикальным движениям блоков земной коры и разно ориентированным крутопадающим разломам.

Концепция «мобилистов» утверждает, что Крым сложен серией тектонических пластин и чешуй - микроконтинентов и террейнов.

Террейн - фрагмент микроконтинента или островной дуги в десятки-сотни километров, окруженный океанической корой, а после коллизии - сутурами).

Коллизия - процесс столкновения плит, микроконтинентов, островных дуг, террейнов.

Сутура - тектонический шов от столкновения двух плит, микроплит, террейнов.

Современная геодинамика Крыма определяется его положением на активной окраине Евразийской плиты. Южнее Евразии находятся 2 террейна - Скифия и Крымия, которые разделяются коллизионными швами - сутурами: Северо-Крымский, разделяющий Лавразию (точнее ее часть - террейн Украинию), и Скифскую плиту, и Предгорный - вдоль Внешней гряды от Севастополя до Керчи (в нее попадают города Севастополь, Бахчисарай, Симферополь, Старый Крым, с чем связывают повышенную сейсмичность).

В мезозое крымские террейны были оторваны от Лавразии (ширина между Крымией и Лавразией достигала 1700 км). К югу располагался океан Тетис с микроконтинентом Понтией. Предполагают, что Крымский полуостров был на 20-25^о южнее современного положения (45^о). Затем тектонические структуры испытывали сближение, надвиги (в основном северного направления).

Сейчас продолжается поддвиг Черноморской плиты под континент. Это выражается наклоном в целом полуострова к северу, куэстовым рельефом, своеобразным контактом пород разного возраста и т.п. Идеи мобилистов подтверждаются обнаружением недавно вблизи Севастополя Ломоносовского подводного массива, подтверждающего существование Одесско-Синопского и Западно-Крымского разломов и наличие островной дуги из цепи вулканических подводных возвышенностей (ЛПМ).