Магматизм и метаморфизм

Под магматизмом понимается совокупность всех геологических процессов, движущей силой которых является магма и её производные.

Самым крупным геологическим телом на территории города является многофазный Челябинский гранитоидный массив.

Массивом (интрузией, плутоном) называют геологическое тело, сложенное относительно однородными по химическому составу горными породами, образовавшимися в результате кристаллизации магмы на различных глубинах, либо за счет высокотемпературного преобразования пород земной коры без их полного переплавления.

Челябинский массив – один из крупнейших плутонов Южного Урала. Его площадь около 1500 км².

В плане имеет ромбовидную форму.

Вертикальная мощность массива 6 км.

Челябинский массив включает группу массивов, состав которых колеблется от ультраосновного до кислого, размер от одного до сотен километров.

В пределах города наблюдается только часть этих массивов.

Первые фазы его становления относятся к кембрийскому времени (около 0,5 млрд. лет), поздние (граниты Кременкуля) – к рубежу позднекаменноугольного и пермского времени (около 250 млн. лет).

В Челябинском гранитоидном массиве выделяют интрузии разного состава и возраста:

• Каштакский интрузив грано-диоритов - D₃ - C ₁;

• Митрофановский, Шершневский гранитные интрузивы С₃ - Р₁;

• Первоозерный интрузив кварцевых диоритов - D₃ - C ₁;

Каштакский массив является главной составной частью Челябинского массива и представляет собой крупное интрузивное тело, состоящее из гранодиоритов.

Митрофановский гранитный массив фиксируется в южной и юго-западной частях города.

Первоозерный массив кварцевых диоритов представляет собой относительно небольшое интрузивное тело (1.5 х 0.5 км), вытянутое в северо-восточном направлении.

Секущие жилы, или дайки, — плитообразные тела, образовавшиеся в результате заполнения полостей трещин магматическими расплавами.

Жильные серии представляют собой кислые лейкократовые разновидности вмещающих пород: пегматиты, аплиты, порфировидные породы.

Мощность жил и даек колеблется от нескольких сантиметров до 8 метров. Простирание - преимущественно северо-восточное.

В магматических массивах (Митрофановский и Каштакский) отмечается большое количество ксенолитов, которые отличаются более темной окраской и мелкозернистой структурой и представляют собой переработанные основные эффузивы вмещающих пород: диабазы, амфиболиты, пироксениты.

Форма ксенолитов разнообразная угловатая, границы с вмещающими породами резкие, строение зональное.

Поверхность интрузивных массивов перекрыта мощной древней корой выветривания.

Метаморфизм на территории города проявляется в формировании комплекса метаморфических пород, представленных, главным образом, плагиогнейсами и серпантинитами.

Метасоматические изменения наблюдаются в зонах формирования секущих тел в виде реакционных каемок.

Четвертичная система. (Q)

Геологическая история Земли, зафиксированная в различных по составу и происхождению горных породах, остатках растений и животных, венчается отложениями четвертичной системы (21).

 Это самые молодые образования. Их возраст по различным данным колеблется от 1,2–1,5 млн. до 600–700 тыс. лет.

Международной стратиграфической шкалы четвертичных отложений не существует.

Уральскими геологами принята региональная схема четвертичных отложений, согласно которой выделяются более древние осадки плейстоцена, имеющие возраст (приблизительно) от 1 млн. до 10 тыс. лет, и осадки голоцена, образовавшиеся за последние 10 тыс. лет.

Четвертичный период в истории Земли характеризуется интенсивной перестройкой рельефа практически всех континентов, а также общим охлаждением климата.

Волны сильного похолодания сменялись относительно короткими периодами потепления.

Во время похолоданий на значительных площадях евразийского и североамериканских континентов возникали обширные ледники, спускавшиеся «языками» по долинам рек далеко на юг (до 48° с. ш.). Захватывали они Полярный, Северный и Средний Урал[18].

На Южном Урале обширные ледники существовали лишь в горных районах.

По характеру отложений, костным остаткам животных выделяют 3 волны оледенения и 3 временных отрезка, им соответствующих: раннее (нижнее) – миндельское, среднее – рисское и позднее (верхнее) – вюрмское.

В миндельское время сильное похолодание привело к замедлению поверхностного разрушения горных пород, однако заполнение небольших впадин в рельефе, его дальнейшее выравнивание продолжалось.

Бурно развивались реки Южного Урала. Углублялись старые речные долины, появлялись новые.

Река Миасс начала вырабатывать современное русло, устремляясь на восток. Понижался базис эрозии, река врезалась в горные породы.

В наступившее межледниковье климат стал более теплым.

Широколиственные леса занимали большие пространства и росли даже в районе Челябинска.

Рисское и вюрмское время на Южном Урале характеризовалось влажным прохладным климатом. Медленно менялся рельеф.

Южно-Уральские горы росли, поднимаясь местами на 300–400 м. Реки разливались вширь, образуя многочисленные озера, заводи. В лесах ареалы более теплолюбивых широколиств. пород то сокращались, сменяясь сосной, елью, березой, то вновь расширялись (в межледниковые периоды).

В лесах, на открытых пространствах вокруг Челябинска жили в то время крупные млекопитающие.

В черте современного города в отложениях, слагающих террасы р. Миасс, найдены остатки таких крупных млекопитающих, как мамонты, лошади, шерстистые носороги.

В начале голоцена климат стал наиболее теплым и влажным.

За последние 11 тыс. лет он менялся незначительно.

Периоды небольшого похолодания сменялись столь же непродолжительными периодами потепления и увлажнения.

Непрекращающееся в четвертичный период преобразование рельефа, усложнение старых и появление новых речных систем, изменение климата сказалось на характере образующихся отложений.

От всех более древних геологических образований четвертичные отложения отличаются рядом особенностей.

Во-первых, они присутствуют повсеместно.

Во-вторых, все они - рыхлые (пески, глины, суглинки, галечник и т. п.).

В-третьих, мощность относительно мала по сравнению с более древними отложениями, мощность которых может достигать нескольких сот метров и даже нескольких километров.

В четвертичное время на территории современного городского округа г. Челябинск сформировались отложения различных генетических типов.

В настоящее время отложения четвертичной системы широко распространены на рассматриваемой территории, представлены разнообразными континентальными отложениями: аллювиальными, озерными, делювиальными, элювиальными, техногенными.

Четвертичные отложения почти полностью перекрывают все более древние образования. Мощность не превышает нескольких метров.

Древнечетвертичые (Q₁) озерные отложения на берегах Первого озера и озера Смолино. Представлены бурыми и мелко- и разнозернистыми песками, песчано-галечными и песчано-гравийными отложениями с прослоями песчаных глин бурой и пестрой окраски с гнездами и линзами разнозернистого, кварцево-полевошпатового песка.

Среднечетвертичные (Q₂) и позднечетвертичные (Q₃) отложения. Это бурые элювиально-делювиальные супеси и суглинки, коры выветривания магматических пород, образовавшейся в результате физического, химического и биологического выветривания (маломощный слой песчано-щебнистых и песчано-глинистых отложений с преобладанием выветренных плитчатых гранитов).

Нерасчленённые делювиальные образования четвертичного возраста (в основном, суглинки) отмечаются по северо-западному берегу Шершнёвского водохранилища, где они слагают полосу длиной 600–700 м.

Такие же суглинки отмечены и на юго-восточном берегу водохранилища.

Голоценовые (Q₄) отложения представлены различными генетическими типами континентальных отложений: аллювиальными, озерными, болотными – это пески, глины, илы, торф.

Среднеплейстоценовые (рисские) делювиальные отложения занимают значительные площади на левобережье Миасса (Курчатовский, Калининский районы). Это в осноаном, бурые, темно-бурые суглинки, слагающие слой, мощностью до 1,5–2 м.

Нижнеплейстоценовые аллювиальные отложения выстилают древнюю долину нынешнего Миасса к северу от посёлка Баландино. Это различные галечники и пески, среди которых встречаются валуны кремнистых пород. Выше залегают горизонты, слои зеленовато-серых пластичных глин (восточная часть территории Челябинска).

Верхнеплейстоценовые (вюрмские) отложения сформировали 2-ю надпойменную террасу р. Миасс, высота которой колеблется от 7 до 10 м.

Склон террасы – ровная наклонная поверхность – особенно хорошо прослеживается от моста в районе Торгового центра до ул. Калинина по Свердловскомупроспекту.

Снизу-вверх в разрезе террасы наблюдаются: гравийно-галечниковые отложения мощностью до 3м; пески светлые полимиктовые, мелко- и среднезернистые (0,5–2 мм), суглинки светло- и темно-бурые, с дресвой и галькой, мощностью до 6 м.

Эти породы с незначительной примесью песка имеют мощность от 2,5 до 8 м.

Верхнечетвертичные озерно-аллювиальные глины обрамляют юго-восточную часть оз. Смолино и Курочкино. Известны они также по северному берегу Смолино (Ленинский район).

Нередко эти отложения прорезаются современными ручьями, несущими песок, гравий, галечник.

На сеперо-западе Челябинска в районе посёлка Каштак достаточно широко распространены нерасчленённые континентальные четвертичные образования, представленные суглинками.

На всей остальной территории Челябинска распространены четвертичные аллювиальные отложения малых рек – пески, галечники, – в настоящее время погребённые под слоем асфальта и других техногенных образований.

Современные (голоценовые) отложения образуют низкую и высокую (до 2,5–3 м) поймы Миасса и прослеживаются по всему руслу реки.

Как правило, в нижней части разреза залегают гравий и галечник с песчаным заполнителем. Мощность этого горизонта достигает 3 м.

В северной части города наблюдаются бурые и темно-бурые тяжелые суглинки с прослоями и линзами песка, погребённого торфа.

Мощность их достигает 3 м.

Самые молодые осадки слагают низкую пойму реки.

Обычно это пески, гравий, галечник, среди которых встречаются линзы, прослои торфа, торфоподобных почв и илов. Мощ­ность торфа в долине р. Игуменки в районе ул. Российская г. Челябинск достигает 2,3 м (26).

Эти же молодые осадки выстилают дно Миасса.

В районе концертного зала им. С. Прокофьева ицирка мощность современных донных осадков составляет 0,6–1,0 м. Это пески, галька, ил.

Позднечетвертичный голоценовый период –время все более интенсивного влияния человека на процессы,происходящие на Земле.

Вся хозяйственная деятельность человеческого общества тесно связана с верхней частью земной коры и особенно с четвертичными отложениями, распространёнными повсеместно. На них возводятся промышленные предприятия и жилые дома, ведётся строительство дорог, метро. Возделываются пашни, располагаются и пастбища и др.

Часто четвертичные отложения, на Урале особенно, – вместилище таких полезных ископаемых, как золото, платина, алмазы.

В районе Челябинска в четвертичных отложениях добываются строительные материалы: пески, кирпичные глины и пр.

Четвертичные отложения – это и вместилище различных промышленных и бытовых отходов (свалки, отвалы горнорудных и других промышленных предприятий, негативно влияющих на природную среду).

Современный период – это и период формирования нового типа отложений – техногенных.

Техногенные отложения – это и организованно намытые или отсыпанные грунты с заданными свойствами, и грунты возникшие стихийно.

К организованно возникшим техношенным грунтам отнесены грунты, слагающие дорожные насыпи, плотины, дамбы. Это намывные или насыпные грунты.

Насыпные грунты залегают с поверхности, мощность слоя от 0,2 до 3,5 м, на отдельных участках достигает 12,0-15,0 м. Представлены песком, щебнем, строительным мусором (кирпич, бетон)

Намывные грунты представлены мелкими песками.

Грунты классифицируются как планомерно возведенные насыпи, образовавшиеся в результате организованного намыва песков. 

К стихийно образованным техногенным грунтам, характерным для промышленных районов, отнесены рыхлые продукты отвалов всевозможных горных выработок (шахт, карьеров и др.), горнодобывающих, обогатительных и металлургических предприятий, золотодобывающих старательских полигонов, а также дражные намывы и др.

Образования представлены глыбами, щебнем, супесями и суглинками со щебнем, дресвой и галькой местных пород, а также отходами металлургического производства.

Максимальная их мощность (27 м) – у отвалов Коркинского карьера. Подразделение относится к верхней части голоцена.

Техногенные отложения перекрывают почти всю застроенную часть города: отвалы, свалки, карьеры, строительный мусор.

Особенно крупный ареал техногенных отложений отмечается в Ленинском районе, к югу от подстанции «Тракторостроя».