3. Стратиграфия района практики

Последовательность залегания, взаимоотношение и возраст слоев горных пород изучает раздел геологии - стратиграфия (от латинского stratum-слой). Именно с этим разделом геологии мы неоднократно сталкивались при прохождении практики, задачи стратиграфии нам приходилось решать при отборе образцов в маршрутах и при их дальнейшем изучении.

Объектами изучения стратиграфии являются геологические тела, сложенные осадочными, вулканогенными и метаморфическими породами.

Элементарным объектом изучения стратиграфии является слой. Если мы подойдем к обрыву реки, оврага или стенке карьера, где обнажаются переслаивающиеся пески, глины или известняки, мы увидим слои различной толщины (мощности) и сможем установить, где они образовались - в море или на суше - и сколько приблизительно лет потребовалось, чтобы данный слой накопился. Такие слои мы во время практики встречали почти в каждом маршруте, а именно на Бельском и Зеленогорском карьерах и у берегов реки Мста.

Что касается района проведения практики, то наша геологическая практика проходила в основном в Тверской области, частично в Новгородской области, на западной части Восточно-Европейской платформы, в пределах Московской синеклизы. Московская синеклиза простирается от города Великие Луки до посёлка Шарья в северо-восточном направлении на 1200 км при ширине порядка 400-500 км. Большой прогиб Московской синеклизы сформировался приблизительно во время формирования Русской платформы – в конце протерозоя - начале венда (см. рис. 3.1).

Рис. 3.1. Геологические профили через Русскую равнину, в том числе через Московскую синеклизу

В пределах Московской синеклизы выделяют два структурных яруса. Нижний – это складчатое основание - фундамент, представленный сильно дислоцированными горными породами архейского и нижнепротерозойского возраста. И верхний структурный ярус – осадочный комплекс – представлен отложениями кембрия, ордовика, каменноугольной, девонской, периодами мезозойской и кайнозойской эр (см. приложение 4).

Фундамент Московской синеклизы сформировался в течение архея – среднего протерозоя. Отложения фундамента представлены глубоко метаморфизованными породами – гнейсами, амфиболитами, кварцитами, слюдистыми сланцами и другими породами. Они прорваны многочисленными ультраосновными, основными и кислыми интрузиями.

В верхней части разреза появляются конгломераты и песчаники. По мере перехода от древних комплексов к более молодым наблюдается ослабление магматической деятельности, степени метаморфизма и дислоцированности пород.

Тверская область расположена на западном крыле Московской синеклизы. Мощность осадочного чехла в пределах области изменяется от 1300 м на юге до 2800 м на северо-востоке и более 3500 м в осевой части Крестцовского авлакогена. Структура осадочная чехла сложная, поверхность кристаллического фундамента Московской синеклизы разбита разломами на блоки.

Осадочный чехол Московской синеклизы начинается рифейскими отложениями, которые в свою очередь перекрываются различными осадочными образованиями всех геологических периодов палеозоя и мезозоя. Рифейские отложения представлены формацией песчаников и гравелитов с прослоями алевролитов и аргиллитов.

Кембрийская система представлена нижним и средним отделами. Нижний отдел распространен в центральной части синеклизы и в западном направлении выходит за её пределы. Он представлен чередованием терригенных пород. Средний отдел имеет более ограниченное распространение и представлен, главным образом, песчаниками и песками, алевролитами, аргиллитами и глинами, иногда с органическими остатками брахипод, трилобитов. Мощность отложений кембрия 100-200 м.

Ордовикская система представлена отложениями широко распространенными в центральной части Московской синеклизы. В её составе выделяются терригенные и карбонатные породы. Ранний ордовик сложен песчаниками и глинами с обломками раковин и пиритизированными остатками растений. Средний и верхний ордовик сложены известняками часто с глауконитами и железистыми оолитами, мергелями, причем известняки имеют органогенное происхождение. Для аренигского яруса, среднего и позднего ордовика характерно типично карбонатное осадконакопление в мелководном нормально солёном морском бассейне. Мощность отложений 100-150 м.

В течение силурийского периода продолжалась регрессия моря, связанная с воздыманием центральных частей Восточно-Европейской платформы. Это является причиной того, что в силурийском периоде на территории Московской синеклизы отсутствовало осадконакопление.

Девонская система представлена всеми тремя отделами, однако площадь их развития весьма неодинаковая. Нижний девон сложен глинами, мергелями и известняками. Средний и верхний девон сложены глинами (красными, белыми, зелеными), мергелями и толщами красноцветных песков. С такими отложениями верхнего девона мы столкнулись в маршруте №5 в точке наблюдения №17 в 4 км от города Боровичи на правом берегу реки Мста у моста объездной дороги города (см. рис. 3.2). Здесь мы наблюдали пестроцветную свиту верхнего девона. В искусственной выработке правого берега реки выходят породы, представленные чередованием красных, белых и зелёных отложений. Отложения состоят из глин, алевролитов, мергелей. Эта свита протягивается от города Боровичи и до Балтийского моря на 400 км. Мощность отложений девона колеблется в пределах 300-600 м.

Рис. 3.2. Выход пестроцветных глин верхнего девона на правом берегу р. Мста

Каменноугольные отложения распространены меньше, чем девонские. На девонских породах они залегают по следам размыва. Разрез Московской синеклизы сложен главным образом карбонатными породами – известняками, доломитами, мергелями, иногда с остатками флоры и фауны, то есть органогенными известняками. Лишь в основании визейского и московского ярусов распространены песчано-глинисто-аргиллитовые породы с линзами каменного угля. Терригенная толща в основании московского яруса нефтегазоносна. Мощность составляет 300-400 м.

В ходе наших маршрутов мы встретили большое количество обнажений пород нижнего и среднего карбона. Так в маршруте №4 в точке наблюдения №12 в левом борту реки Мста мы изучили карбонатный разрез, представленный чередованием доломитов, известняков и мергелей, относящихся к нижнекаменноугольному возрасту С₁ (см. рис. 3.3).

Рис. 3.3. Карбонатный разрез левого борта р. Мста

В маршруте №5 на точке наблюдения №15 на правом берегу реки Мста мы рассмотрели обнажение карбонатных пород, обнаружили известняки, доломиты, кремнистые конкреции (см. рис. 3.4).

Рис. 3.4. Обнажение карбонатных пород на правом берегу р. Мста

Некоторые из обнажений пород каменноугольного возраста созданы искусственно, например, ныне неразрабатываемый Зеленогорский карьер, который мы посетили в маршруте №7. В точках наблюдениях №22(см. рис. 3.5) и №23 в искусственном обнажении наблюдается чередование карбонатных пластов, различных по мощности и составу. Обнажаются такие породы как хемогенные трещиноватые известняки светло-серые и почти белые, светло-серые глины, конгломераты, один из пластов представлен конгломератами с включением крупных кремнистых конкреций. Эти пласты отнесены к нижнему и среднему отделу каменноугольной системы.

Рис. 3.5. Нижнекаменноугольные отложения в Зеленогорском карьере

Отложения пермской системы встречаются только в центральных районах Московской синеклизы и в восточных районах Русской платформы. Здесь они представлены обоими отделами системы. Нижний отдел представлен известняками, доломитами, гипсами и ангидритами с прослоями терригенных пород. Верхний отдел пермской системы представлен формацией, которая сложена глинами, мергелями, алевролитами и песчаниками пестрой окраски. Мощность 200-300 м.

Что касается отложений триасовой системы, то наиболее распространены нижнетриасовые отложения в осевой части Московской синеклизы. Тут накапливались ритмично построенные континентальные пестроцветные обломочные отложения – пески, алевролиты, песчанистые глины. Отложений среднего и верхнего отделов системы не наблюдается на территории Московской синеклизы. Мощность небольшая 100-120 м.

Образования юрской системы представлены средним и верхним отделами. Отложения нижнего отдела юры распространены крайне ограниченно. В составе среднеюрских отложений встречаются пески и глины. Верхнеюрские глинисто-песчаные породы, мергели и кремнистые известняки, а в ряде мест фосфориты и горючие сланцы занимают обширные площади Московской синеклизы. Мощность образований 50-100 м.

В маршруте №8 в точке наблюдения №27 в одном из источников на набережной Москвы-реки в музее-заповеднике «Коломенское» мы видели незначительный вынос песчаного материала. Возраст песков относится к верхнему отделу юрской системы (см. рис. 3.6). А в точке наблюдения №30 мы обнаружили, что в правом борту аммонитового оврага на поверхность выходят глины черного цвета, слюдистые, плотные, сильно пиритизированные с обломками фауны. Эти глины имеют келловей-оксфордский возраст (J₂k-J₃o). В седловине между южной оконечностью Дьякова городища и примыкающим к нему коренным склоном в закапушках и на тропинке в точке наблюдения №31 мы встретили мелко-среднезернистые, ожелезненные, местами с включениями глауконита пески.

Рис. 3.6. Пески возраста J₃ в одном из источников в музее-заповеднике «Коломенское»

Меловая система распространена, главным образом, в южных районах Русской платформы. В центральных районах Московской синеклизы сохранились лишь небольшие островки, сложенные породами этого возраста. Меловые отложения нижнего отдела представлены мелкозернистыми глинистыми кварцево-глауконитовыми песками, слюдистыми алевритистыми глинами и с подчиненными прослоями мелкозернистых песков и песчаников. Верхний отдел сложен мелко- и среднезернистыми, кварцево-глауконитовыми песками с фосфоритами. В верхних горизонтах верхнемеловой толщи залегают мергельно-меловые породы с залежами чистого писчего мела, также кремнистые породы (опоки, трепела), известняки, глины. Мощность 100-200 м.

В маршруте №8 в точке наблюдения №29 в музее-заповеднике «Коломенское» мы рассмотрели выход на поверхность мелкозернистого, слюдисто-кварцевого песка светло-желтого цвета. Это отложения аптского яруса нижнего отдела меловой системы (K₁a). Кварцевые пески этого же возраста мы видели в точке наблюдения №31 на южной оконечности Дьякова городища (см. рис. 3.7). В пределах того же Дьякова городища мы изучили пески относящиеся к неокомскому надъярусу нижнего мела.

Рис. 3.7. Кварцевый песок возраста K₁aна южной оконечности Дьякова городища

Четвертичная система представлена аллювиальными, моренными, флювиогляциальными отложениями.

Древнечетвертичные отложения – доледниковые – представлены косослоистыми песками с галькой карбонатных пород и кремней, расслоенными прослойками суглинков и глин. Моренные образования среднечетвертично-ледникового возраста сложены обломками пород различного возраста, принесенными в район оледенениями. Среди них встречаются граниты, гнейсы, диабазы, кварциты, принесенные из района Балтийского щита. Встречаются карбонатные породы, кремни, песчаные образования и глины, окатанные в виде валунов, принесенные ледником из мест их выхода на доледниковую поверхность.

Межморенные образования представлены флювиогляциальными отложениями. Это пестроокрашенные пески, супеси, глины и другие рыхлые породы.

Позднечетвертичные – послеледниковые отложения делятся на надморенные флювиогляциальные и озерно-ледниковые образования, среди которых выделяются галечники, пески, суглинки с косослоистой структурой. Общая мощность четвертичных отложений 10-60 м.

Так во время во время маршрута №1 в точке наблюдения №2 мы познакомилисьс четвертичными отложениями, в составе которых были породы архее-протерозойского возраста. В склоне обнажались отложения, представленные конгломератами, в состав которых входят глина, гравий, галька и песок. По химическому и минералогическому составу можно предположить, что отдельные породы были принесены ледником Валдайского оледенения с Балтийского щита. В том же маршруте в точке наблюдения №3 мы изучили флювиогляциальные отложения, которые образуют оз, протягивающийся с севера на юг, отделяя заболоченную пойменную область реки Шлина от озера Шитовское.

На западной окраине посёлка Бельский в ныне разрабатываемом Бельском карьере в маршруте №2 в точке наблюдения №4 мы рассмотрели типично флювиогляциальную толщу, представленную песками, галечниками и огромными эрратическими валунами (см. рис. 3.8). Одна часть валунов состоит из гранитов, гранодиоритов, габбро и сиенитов, а другая из известняков, доломитов. Некоторые из этих пород мы обнаружили в этой точке наблюдения и отобрали несколько образцов для своей коллекции.

Рис. 3.8. Эрратические валуны в западной части Бельского карьера

Добываемая в карьере песчано-гравийная смесь также является флювиогляциальными отложениями (см. рис. 3.9). В её состав входят: кварц (25%), полевые шпаты (45-50%), темноцветные минералы (слюды, роговая обманка, авгит). Тонкослоистые пески и песчаники карьера образовались при перемыве морен. К тому же в слоях песков и песчаников наблюдаются прослойки глин с включением крупных частиц и лимонитовых частиц.

Рис. 3.9. Тонкослоистые пески и песчаники Бельского карьера

В маршруте №6 в точках наблюдения №21 и №22 мы увидели, что последний слой обнажения Зеленогорского карьера представлен светлыми флювиогляциальными отложениями, включающими грубообломочный материал. Строение флювиогляциальных отложений связано с постоянно изменяющимися по объему и направлению потоками вод. В этом месте выделяются две толщи четвертичного возраста. Светлый цвет объясняется тем, что залегали они на светлых карбонатных известковых породах.

В маршруте №8 в точке наблюдения №31 мы обнаружили, что разрез в седловине венчают моренные отложения Московского оледенения, представленные бурыми суглинками с включением валунов и гальки. Мощность этих отложений не менее 6м.