История геологического развития

История геологического развития
Центральные районы европейской части России расположены в пределах одного из крупнейших относительно устойчивых участков земной коры - древней Восточно-Европейской (Русской) платформы. Платформы представляют собой сооружения из двух структурных этажей: нижнего, образованного кристаллическими (магматическими и метаморфическими) породами, называемого фундаментом, и верхнего, сложенного в основном осадочными горными породами, именуемого чехлом. В центральной части Русской платформы этот осадочный чехол достаточно мощный, а среди слагающих его осадочных отложений представлены почти все типы осадочных горных пород. Преобладают морские карбонатные отложения - известняки и доломиты; второе место занимают терригенные отложения - пески и глины. Встречаются прослои гипсов, углей, углистых сланцев, песчаников, кремней. Скважины, вскрывшие фундамент, показали, что фундамент платформы в этой части представлен теми же магматическими и метаморфическими породами, которые выходят на поверхность в кристаллических щитах платформы - Украинском и Балтийском.
Восточно-Европейская равнина имеет типично платформенный рельеф, который предопределен тектоническими особенностями платформы: неоднородностью ее структуры (наличием глубинных разломов, кольцевых структур, авлакогенов, антеклиз, синеклиз и других более мелких структур) с неодинаковым проявлением новейших тектонических движений.
Почти все крупные возвышенности и низменности равнины имеют тектоническое происхождение, при этом значительная часть унаследована от структуры кристаллического фундамента. В процессе длительного пути развития они сформировались как единые в морфоструктурном, орографическом и генетическом отношении территории.
В основании обширной Восточно-Европейской равнины залегают Русская плита с докембрийским кристаллическим фундаментом и на юге северный край Скифской плиты с палеозойским складчатым фундаментом. Граница между плитами никак не выражена в рельефе. На неровной поверхности докембрийского фундамента Русской плиты лежат толщи докембрийских (венда, местами рифея) и фанерозойских осадочных пород со слабонарушенным залеганием. Мощность их неодинакова и обусловлена неровностями рельефа фундамента, который определяет основные геологические структуры плиты. К ним относят синеклизы - области глубокого залегания фундамента (Московская, Печорская, Прикаспийская, Глазовская), антеклизы - области неглубокого залегания фундамента (Воронежская, Волго-Уральская), авлакогены - глубокие тектонические рвы, на месте которых впоследствии возникли синеклизы (Крестцовский, Солигаличский, Московский и др.), выступы байкальского фундамента - Тиман.
Московская синеклиза - одна из древнейших и сложных внутренних структур Русской плиты с глубоким залеганием кристаллического фундамента. В ее основе залегают Среднерусский и Московский авлакогены, заполненные мощными толщами рифея, выше которых залегает осадочный чехол венда и фанерозоя (от кембрия до мела). В неоген-четвертичное время она испытала неравномерные поднятия и в рельефе выражена довольно крупными возвышенностями - Валдайской, Смоленско-Московской и низменностями - Верхневолжской и Северо-Двинской.

Кристаллический фундамент, залегающий в Подмосковье на глубинах 1.507 (Москва, Боенская скважина), 1.550 (станция Поваровка), 130 (Серпухов) и 900 м. (Калуга) ниже уровня моря, представлен гнейсами, гранитами и сиенитами, претерпевшими интенсивный метаморфизм и деформации. На размытой поверхности пород фундамента залегают верхнепротерозойские образования.
В конце протерозойской эры земная кора стала более жесткой и стабильной. Эпохи складчатости сменились эпохой относительного тектонического спокойствия. В этот начальный период формирования платоформенного чехла колебания земной коры сопровождались разломами, по которым из недр Земли изливались потоки вулканической лавы. В это же время вся Русская платформа испытывала погружение, что привело к наступлению древнего рифейского моря. Оно разлилось по всему северу Русской платформы вплоть до Тимана и Урала. Море было неглубоким, так как быстрое прогибание компенсировалось интенсивным накоплением осадков, которые несли реки к его южному берегу. Климат в это время был довольно прохладным. Не исключено, что в рифейское море впадали не только реки, но и талые ледниковые воды, приносившие много мелких взвешенных частиц. Осаждаясь на дно моря, они образовывали ленточные глины, очень похожие на озерно-ледниковые. В холодных водах рифейского моря началось развитие первых простейших организмов.
К концу протерозоя на территории Русской платформы началось поднятие земной коры. Площадь моря стала сокращаться; этот процесс шел медленно и растянулся на десятки миллионов лет. Наступил кембрийский период. Климат стал менее суровым, воды кембрийского моря потеплели и кроме простейших организмов в них появились первые брахиоподы, головоногие моллюски, иглокожие и членистоногие (трилобиты). В кембрийское время земная кора продолжала подниматься и море все больше отступало на запад, пока не ушло совсем.
За кембрийским периодом наступил ордовикский, а потом и силурийский. Русская платформа продолжала подниматься. Климат потеплел еще более, и Подмосковье постепенно превращалось в равнинную пустынную местность с редкими пересыхающими реками, озерами и болотами, где появились предки наземных растений - псилофиты.
В девонское время поднятие Русской платформы сменилось погружением, с востока вновь стало наступать море. К среднедевонскому времени морской берег пересек территорию Подмосковья и мелководное девонское море заняло центр Русской платформы. В этом море уже плавали первые позвоночные - панцирные рыбы, а также ракушняковые рачки - остракоды и лингулы. Поскольку море было мелким, небольшие местные поднятия земной коры приводили к образованию заливов, лагун и замкнутых водоемов, где испарявшаяся под солнечными лучами вода пересыщалась солями, и из нее выпадали кристаллы гипса, ангидрита и каменной соли.
В конце среднего - начале позднего девона установились континентальные условия, сменившиеся затем прибрежно-морскими. Развивалась наземная растительность. В этот отрезок времени происходил энергичный привнос терригенного (обломочного) материала.
В начале позднедевонского времени Подмосковье покрывалось морем нормальной солености, В нем отлагались карбонатные илы и развивалась богатая фауна брахиопод и других беспозвоночных. В южную часть области поступало значительное количество мелкого терригенного материала, что свидетельствует о сравнительно близком положении береговой линии. Северная часть бассейна была осолонена, здесь осаждались доломиты (СаМgСОз). Море то мелело, то вновь устанавливалось свободное сообщение с океаном, и в бассейне накапливались морские осадки, вначале глинисто-карбонатные, а затем и чисто карбонатные. Развивалась разнообразная морская флора и фауна, в составе которой большую роль играли водоросли и колониальные кораллы.
К концу девонского периода море совсем обмелело. На мелководье выросли крупные колонии кораллов, образовавшие рифовые известняки, где обитали губки, морские лилии, мшанки, брахиоподы, моллюски и трилобиты. В усыхающих лагунах отлагались доломиты, гипсы и мергели.
В начале каменноугольного периода Подмосковье было сушей, покрытой пышной тропической растительностью - древовидными папоротниками, хвощами и плаунами, в тени которых текли полноводные реки. На дне болот и озер, в речных дельтах из растительных остатков накапливались торфяники, преобразованные потом в бурые каменные угли Подмосковного бассейна. Местами отлагались глины, богатые глиноземом. Затем неглубокое море снова залило Подмосковье. В этот период (тульское время) в Тульской и Воронежской областях формировались лагунные бурые железняки, ныне известные как липецкие железные руды.
Неоднократно в каменноугольном периоде море уходило и снова возвращалось, отлагая красные железистые глины, слои песка или известковые осадки, богатые органическими остатками. В условиях повышенной концентрации солей образовались доломиты и скопления ратовкита (землистой разновидности флюорита - СаF2). К концу среднекаменноугольной эпохи в мячковское время среди простейших морских животных фораминифер появился род фузулины. Тело этих животных состояло из одной клетки, которая занимала многокамерную раковину, иногда достигавшую 3-4 мм. Из обломков раковин фузулин, кораллов, панцирей морских ежей, морских лилий, раковин брюхоногих и головоногих моллюсков состоит белый мячковский известняк.
Воды мячковского моря были чистыми и теплыми, в них активно развивались планктон и многие виды рыб, включая хищных, которые служили пищей расплодившимся акулам, чьи зубы нередко встречаются в мячковских отложениях. К концу мячковского времени бассейн начал усыхать, образовались доломиты, а на границе с позднекаменноугольной эпохой - прослои грубообломочных пород. В позднекаменноугольную эпоху режим моря был неустойчив. Накопление относительно чистых карбонатных осадков часто сменялось отложением красноцветных доломитизированных глинисто-карбонатных илов, что указывает на ритмичное колебание уровня моря. К концу эпохи терригенного материала поступало меньше, но нормальный режим моря уже не восстановился. В этом усыхающем бассейне с повышенной соленостью отлагались карбонатные илы, фауна стала однообразной и бедной.
На границе двух периодов - каменноугольного и пермского - море отступило на север и на восток. Климат стал аридным умеренным, сменился облик растительного и животного мира. В Подмосковье появились кордаитовые и хвойные растения, среди которых обитали земноводные и пресмыкающиеся. В отдельные века пермского периода мелкое соленое море затопляло северо-восточные окраины области. Пестроцветные глины, отложившиеся здесь в конце позднепермской эпохи (в татарский век), образовались в лагунах и озерах.
К началу триасового периода море окончательно покинуло центральные области платформы, и Подмосковье превратилось в относительно невысокую плоскую равнину, на которой в условиях жаркого сухого климата образовался тонкий покров красноцветных пород (кора выветривания).
В начале юрского периода климат стал более мягким и влажным. Слегка повышенный рельеф местности способствовал развитию крупных рек. Появились обширные леса из реликтовых папортниковидных гинкговых и саговых деревьев, а также хвойных растений. В озерах и болотах накапливались железистые торфяники, преобразовавшиеся потом в бурые угли.
На суше продолжалось образование коры выветривания. Возможно, что в это время в водоемах концентрировались
соединения железа, давшие начало рудам липецкого типа. В среднеюрскую эпоху территория Подмосковья вновь опустилась. В глубоких и широких заболоченных долинах местами накапливались растительные остатки, из которых в дальнейшем образовались залежи бурых углей. На междуречьях, в плоских долинах и карстовых котловинах за счет выветривания и переотложения древних глин накапливались глинистые илы (гжельско-кудиновские глины).
В позднеюрскую эпоху на опускавшийся континент с востока и юга наступало море. Сначала оно вдавалось
заливами по долинам, а затем, заполнив их осадками, распространилось повсеместно. В широких долинах озерно-речные осадки сменились морскими без резкого перерыва. Море населяли различные формы головоногих моллюсков - аммонитов и белемнитов. Они эволюционировали столь быстро, что теперь их остатки служат руководящей ископаемой фауной для стратиграфического деления юрских отложений. Обилие растительных остатков создало восстановительные условия, что способствовало образованию сульфидов и карбонатов железа: сидерита (FеСОз) и пирита (FeS2). Отмирающий планктон послужил источником фосфорных соединений, дальнейшее преобразование которых привело к формированию крупных месторождений фосфоритов.
В начале позднеюрского времени в море, свободно сообщавшемся с Мировым океаном, отлагались однообразные
темные глинисто-алевритовые илы, богатые органическим веществом, и образовывались стяжения фосфоритов и пирита. В середине этой эпохи началось поднятие страны и на большей части Подмосковья осадки были размыты. Тонкий материал был унесен течениями, а фосфоритовые желваки окатаны в гладкие глянцевитые гальки, на которых селились сверлящие моллюски.
В конце позднеюрского времени произошло обмеление моря и образование отдельных мелких водоемов, по берегам
которых отлагались железистые песчанистые осадки, а на удалении от берега - песчано-иловатые. В волнах моря плавали многочисленные мягкотелые моллюски и морские ящеры.
В районе Москвы в самом конце юрского периода продолжалось обмеление и морские глинисто-глауконитовые
пески сменились хорошо промытыми кварцевыми песками, частью, возможно, дюнного происхождения. Морской режим сменился континентально-дельтовым. На границе юрского и мелового периодов началось новое наступление моря, сопровождавшееся широким расселением раннемеловой фауны. На дне моря отложились пески с окатанными гальками фосфоритов, вымытых из юрских песков и глин, а затем глауконитовые глинистые пески с редкими желваками фосфоритов. Южный берег этого моря проходил, вероятно, несколько южнее Тулы. В последующее время, до середины раннемелового времени море несколько раз ненадолго отступало и вновь возвращалось, оставляя песчаные и глинистые отложения с фосфоритовыми галечниками в основании. Такие отложения обнажаются в Москве на склонах Воробьёвых гор, в районах Коломенского и Филей.
Конец раннемеловой эпохи (аптский век), как и позднеюрской, характеризовался дельтовым режимом: формировалась обширная дельта, куда многочисленные реки и ручьи приносили белый тонкий кварцевый песок, а в отдельные века ил - тогда возникали глинистые осадки. По берегам росли папоротники, саговые и изредка хвойные растения. Отложения аптского века встречаются в Москве на Воробьёвых горах, в Крылатском, Нижних Котлах,
Дьяковском. В последующее время (начало позднемеловой эпохи) море ненадолго вернулось, чтобы затем навсегда
покинуть Подмосковье. В эту эпоху центральная часть Русской платформы испытала крупные поднятия и в регионе
окончательно установился континентальный режим.
Подъем территории продолжался и в палеогеновом периоде. Это привело к активизации деятельности рек, к интенсивному размыву древних отложений речными водами. В неогеновом периоде реки прорезали главный водораздел между бассейнами северных и южных морей, возникла огромная река - предшественница Дона. Климат установился теплый, влажный субтропический.
Четвертичный период охарактеризовался неоднократной сменой теплого и холодного климата. Высокая влажность и значительное похолодание, наступившее на севере Европы около полумиллиона лет назад, способствовали накоплению больших масс льда на Скандинавском и Кольском полуостровах, откуда они двигались на Русскую платформу. Самое древнее окское оледенение достигло долины Оки. Оно было непродолжительным и сменилось периодом потепления: воцарился субтропический климат, появились широколиственные леса. Но межледниковье длилось недолго, за ним последовало днепровское оледенение - самое грандиозное на Русской равнине. Толщина ледникового щита, сползавшего со Скандинавских гор, достигала 4 км.! Ледник полностью покрыл подмосковные земли и распространился далеко на юг по древним долинам Днепра и Дона. Талые воды днепровского ледника отложили пески и суглинки. Следы оледенения также встречаются в виде морены и валунов. Затем ледник отступил до Московской возвышенности. Климат потеплел, выросли мелколиственные леса.
При новом более слабом наступлении ледник достиг широты Калуги и Подольска. В теплое и влажное межледниковье появились широколиственные леса, где росли ольха, дуб, вяз, липа, граб, встречались ель и пихта. В озерах и болотах активно накапливались торфяники.
Льды последнего валдайского оледенения до Подмосковья не дошли, остановились на Валдайской возвышенности, но холодное дыхание ледника превратило цветущий край в тундру с чахлыми карликовыми деревьями и обильными мхами. Среди убогой растительности бегали пушистые песцы, бродили дикие лошади, северные олени, мускусные быки, шерстистые носороги и огромные мамонты.
Вслед за этими животными пришли в Московский край и первые люди. На левом берегу Клязьмы, недалеко от Владимира под трехметровой толщей суглинков найдены остатки костров, вокруг которых сохранилось множество костей различных животных и тысячи изделий из отесанного камня и кости. Это была стоянка первобытных охотников на мамонтов, живших в этих местах 23 тысячи лет назад, в эпоху позднего палеолита. Основным их оружием были копья и дротики с каменными наконечниками, а для разделки туш убитых животных, обработки шкур и изготовления поделок они употребляли каменные ножи, скребла и сверла.
Но постепенно климат менялся, и в раннем голоцене - эпохе, начавшейся после отхода последнего ледника, около 10 тысяч лет назад, - климат был даже теплее, чем сейчас. В эту эпоху в Подмосковье встречались и полярные животные: мамонты, шерстистые носороги, овцебыки, росомахи, и в то же время уже обитали зубры, благородные олени, косули. Но мамонты и овцебыки доживали в Европе свои последние дни, они мигрировали в Сибирь, где и вымерли позднее.
В Лужниках, где сейчас расположен Центральный стадион им. Ленина, протекала мутная и многоводная Москва-река. Она постепенно подмывала высокий правый берег Воробьёвых гор, и территория будущих Лужников увеличивалась. Воробьёвы горы были покрыты лесом, а Лужники - болотами, поросшими мелкой сосной и березой. На этих болотах и паслись гигантские, покрытые бурой шерстью мамонты. Европейский мамонт превосходил сибирского размерами, достигая в высоту 4 и в длину 5 м. Масса бивней у самца превышала 400 кг., а масса каждого из коренных зубов достигала 8 кг.

Историю Земли геологи разделили на пять крупных промежутков времени, называемых эрами. Каждой эре соответствуют определенные геологические события, полезные ископаемые или характерные формы живых организмов. Эры делятся на периоды, эпохи и века. Комплексы горных пород, возникшие в течение эры, образуют группы, которые подразделяются на системы, отделы и ярусы, соответствующие периодам, эпохам и векам.
Последовательность залегания, взаимоотношение и возраст слоев горных пород изучает раздел геологии - стратиграфия (от латинского stratum - слой).
Подойдем к обрыву реки, оврага или стенке карьера, где обнажаются переслаивающиеся пески, глины или известняки. Мы увидим слои различной толщины (мощности) и можем установить, где они образовались - в море или на суше - и сколько приблизительно лет потребовалось, чтобы данный слой накопился. Обычно нижние слои старше, верхние моложе: так устанавливается относительный возраст пород. Но бывают исключения, когда в результате тектонических движений древние породы перекрывают молодые (такие явления называются надвигами и взбросами). Но при определени их относительного возраста точных сведений о длительности времени, в течение которого слои накапливались, мы не получим.
Чтобы уточнить выводы, следует обратиться к палеонтологии - науке об ископаемых остатках организмов. Давно установлено, что каждому периоду в истории Земли соответствует свой комплекс животных н растительных организмов, остатки которых дошли до нас в виде окаменелостей в пластах горных пород. Например, простейшие одноклеточные - фораминиферы - появились на Земле в кембрийском периоде, живут и в наши дни, но отдельные их виды существовали лишь в определенные, иногда очень непродолжительные этапы истории Земли.
Ископаемые формы, характерные для определенного отрезка времени, образуют так называемую руководящую фауну, по которой можно определить возраст соответствующих отложений. Следовательно, изучение ископаемой фауны и флоры позволяет сопоставлять между собою породы различных регионов, с достоверностью восстанавливать историю Земли и отдельных её участков.

В основании отложений горных пород, обнажающихся в Подмосковье, залегают известняки. Они встречались во всех маршрутах кроме Битцевского парка и северной окраины г.Дзержинска. Эти известняки, представлявшие собой первоначально скопление известкового ила и ракушек, отлагались в море. Они относятся к каменноугольному периоду. За каменноугольным следует пермский и триасовый периоды. Отложений, относящихся к триасу, под Москвой не обнаружено. В то время на месте Москвы была суша, размывавшаяся древними пермскими и триасовыми реками.
В маршруте 4 мы обнаружили как над известняками залегают черные вязкие глины с окаменевшими стволами деревьев, с многочисленными, хорошо сохранившимися раковинами морских моллюсков - белемнитов и аммонитов. Эти глины также образовались в море, но уже в юрский период. Кровля известняков в Подмосковье после многочисленных древних размывов неровная, и
юрские глины встречаются на разных высотных отметках. Такое строение имеют районы г. Подольска и г. Домодедова.
Отложения следующего за юрским мелового периода широко известны в окрестностях Москвы: это светлые, кварцевые пески, залегающие, например, в основании Воробьёвых гор или Татаровских высот. Осадков третичного периода под Москвой нет
Отложения четвертичного периода, самые молодые, в Подмосковье встречаются повсеместно: это пески и галечники современных рек, пески и глины с валунами, оставленные древними ледниками.
Но все же важно знать точный абсолютный возраст образования пород... Способы его определения были предложены физиками и геохимиками. В горных породах всегда содержится хотя бы самое ничтожное количество радиоактивных элементов, которые с течением времени самопроизвольно распадаются, преобразуясь в другие элементы. Например, радиоактивные элементы уран и торий превращаются в свинец и гелий. На процесс распада не влияют внешние условия. длительность процесса распада обычно очень велика: так, половина всех атомов урана распадается за 700 млн. лет. При анализе состава горной породы можно установить, сколько в ней после момента ее образования появилось атомов свинца и сколько осталось радиоактивного элемента. По этим данным вычисляется возраст горной породы. Подобные расчеты позволили построить абсолютную шкалу геологической хронологии. Можно считать установленным довольно достоверно, что от начала самой древней архейской эры до наших дней прошло около 4,6 млрд. лет, от начала кембрийского, каменноугольного, юрского, мелового, неогенового и четвертичного периодов соответственно 570, 350, 195, 137, 25, 1 млн. лет.

Геологическое строение

В пределах Московской области почти отсутствуют отложения третичного периода, значительно шире распространены отложения каменноугольного и юрского… Маршрут 4 Карьер "Пески" расположен недалеко от станции с аналогичным названием Казанской железной дороги. От Москвы…

Рельеф

Подмосковный пейзаж

Рельеф Московской области преимущественно равнинный; западную часть занимают холмистые возвышенности (высоты больше 160 м), восточную — обширные низменности.

С юго-запада на северо-восток область пересекает граница Московского оледенения; к северу от неё распространены ледниково-эрозионныеформы с моренными грядами, а к югу — лишь эрозионные формы рельефа.

Почти весь запад и север Московской области занимает моренная Московская возвышенность с хорошо выраженными речными долинами, наибольшую среднюю высоту (около 300 м, в районе Дмитрова) имеющая в пределах Клинско-Дмитровской гряды, а верхнюю точку (310 м) у д. Шапкино Можайского района. Северный склон Московской возвышенности более крутой по сравнению с южным.

 

Стратиграфия

Схематическая геологическая карта Подмосковья. 1 - меловая система: трепелы и глинистые опоки, глины, пески и песчаники верхнего отдела, пески с… Схематический геологический профиль по линии Плавск - Ярославль. Отложения: 1 - четвертнчные, 2 - меловые, З - юрские,…