5 ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Карстующиеся породы с трещинно-карстовыми водами занимают на Среднем Урале и в Пермском Приуралье до 30 % территории. Там, где массивы карстующихся пород пересекаются глубинными тектоническими разломами, формируются участки повышенной обводненности, или зоны сосредоточения трещинно-карстовых вод со значительными ресурсами. Карстующиеся породы легко подвергаются растворению подземными водами. В результате формируются карстовые и трещинно-карстовые коллекторы, поверхностные и подземные карстовые формы. Карстовые процессы увеличивают объемы коллекторов, но существенно осложняют разработку месторождений полезных ископаемых, строительство и эксплуатацию сооружений и коммуникаций. С геологической деятельностью трещинно-карстовых вод связано формирование: бурых железняков, мартитов, бокситов, руд никеля, огнеупорных глин, кварцевых песков, россыпных месторождений золота, платины, алмазов и др. Залежи полезных ископаемых приурочены к зонам интенсивного карста вдоль несогласных контактов карбонатных пород с некарстующимися отложениями. При разработке месторождений суффозионно-карстовые процессы становятся активнее. В карбонатном карсте закарстованность возрастает на 10-20 %, в сульфатном - на 100-200 %, а в соляном - на 1000 % и более. Интенсивность карстовых процессов неодинакова в различных гидродинамических и, особенно, в техногенных условиях, возрастая в переходной зоне и в условиях техногенеза в 2-3 раза и более. Трещинно-карстовые воды массивов карбонатных пород имеют в регионе большое водохозяйственное значение, но в присутствии сульфатных пород резко теряют свои высокие качества в связи с ростом их минерализации, общей жесткости и концентрации сульфат-ионов. Формирование карстовых пустот и провалов под сооружениями и коммуникациями вызывает аварии на железных дорогах, шахтах, мостовых переходах и продуктопроводах. Иренский и Кишертский районы относятся к классическим районам развития сульфатного карста. Эти районы пересекаются железными дорогами, нефте- и газопроводами. Карстовые процессы, формируя коллекторы для ценных трещинно-карстовых вод, одновременно наносят ощутимый экономический ущерб народнохозяйственным объектам. Поэтому исследование карстовых процессов гидрогеологическими методами в комплексе с геолого-геофизическими исключительно актуально.
Цель работы: изучить гидрогеологические особенности массивов карстующихся пород горно-складчатой и платформенной частей региона с целью рационального использования ресурсов трещинно-карстовых вод и геологической среды (ГС).
В связи с этим решались следующие задачи:
- оценить состояние гидрогеологической изученности Среднего Урала и Пермского Приуралья и разработать методику районирования и выделения
элементов для гидрогеологического картирования районов, сложенных карстующимися породами;
- районировать территорию региона по структурно-гидрогеологическим и гидролого-гидрогеологическим принципам;
- построить гидрогеохимические модели по каждому району и исследовать на их основе процессы формирования химического состава вод в различных гидродинамических зонах;
- отразить на гидрогеохимической карте ситуации с естественными и нарушенными условиями;
-уточнить особенности гидрогеохимической зональности и оценить интенсивность карстовых процессов в различных гидродинамических зонах;
-разработать рекомендации по внедрению системы мониторинга по контролю над состоянием трещинно-карстовых вод и рациональным использованием ГС.
Объект исследований: зона активного (интенсивного) водообмена массивов карстующихся пород в платформенной и горно-складчатой частях региона.
Предмет исследований: гидрогеологические процессы в массивах карстующихся пород в платформенной и горно-складчатой частях региона при естественных и техногенных условиях.
Методы исследований, достоверность результатов и фактический материал. Использованы полевые (маршрутные), геолого-геофизические методы с буровыми и горными, аналитическими, камеральными и картографическими работами. Эффективность выданных рекомендаций доказана на основе моделирования гидрогеологических и карстологических процессов, прогнозной дифференцированной оценки геологической деятельности трещинно-карстовых вод и систем мониторинга. Достоверность результатов исследований и основных научных положений подтверждается также сопоставимостью полученных результатов с результатами других исследователей, опубликованных в томе XIV Гидрогеологии СССР и в трудах классиков уральской школы гидрогеологов. Использовано 1226 химических анализов проб подземных вод, включая 162 пробы, отобранные лично автором в полевых условиях. По районам региона построен 21 сводный гидрогеологический разрез. Теоретические обобщения, натурные наблюдения автора и результаты моделирования характеризуются хорошей сходимостью с опубликованными материалами.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Методические подходы к оценке процессов формирования, объема и интенсивности геологической деятельности карстовых (трещинно-карстовых) вод. Наряду с геометрическими методами исследования и модульной оценкой подземной химической денудации в т/км2 в год, применяется параметр относительного модуля подземного химического стока, выноса и привноса в т/км2#м в год. Это позволяет оценить не только объем, но и интенсивность процессов в системе: вода-карстующиеся породы.
2. Закономерности распространения и формирования карстовых (трещинно-карстовых) вод в зависимости от структурно-гидрогеологических, гидродинамических условий и состава карстующихся пород. Объем геохимической деятельности подземных вод снижается, а интенсивность ее возрастает от горных районов к равнинным территориям. Максимум интенсивности приурочен к гидродинамической зоне сезонных и многолетних колебаний уровня карстовых (трещинно-карстовых) вод, обусловливая здесь активный спелеогенез.
3. Рекомендации по исследованию и дальнейшему освоению водных и минеральных ресурсов зоны активного водообмена массивов карстующихся пород и созданию систем мониторинга. Пресные воды хозяйственно-питьевого качества связаны с карбонатным типом карста. В сульфатных породах формируются воды некондиционные по качеству. Выделено четыре типа площадей по оценке закарстованности и степени устойчивости к техногенному воздействию: устойчивые, относительно устойчивые, неустойчивые и весьма неустойчивые.
Научная новизна:
1. Выполнена схема районирования региона, отражающая основные особенности структурно-гидрогеологических условий формирования трещинно-карстовых вод и вмещающих их массивов карстующихся пород.
2. На основе комплексирования гидрогеологических, геолого-геофизических исследований и дистанционных методов выявлены зоны сосредоточения трещинно-карстовых вод, как зоны интенсивного развития карстового процесса.
3. Произведена дифференцированная оценка и выявлены закономерности проявления объема и интенсивности геологической деятельности трещинно-карстовых вод и их качества по структурно-гидрогеологическим, ландшафтно-климатическим и гидродинамическим признакам.
4. Обобщены материалы по вопросам практического использования гидрогеологических особенностей массивов карстующихся пород, в связи с необходимостью дальнейшего освоения их водных и минеральных ресурсов, а так же строительством инженерных сооружений и коммуникаций.
Практическая значимость результатов:
1. Выявленные закономерности распространения и формирования трещинно-карстовых вод региона позволили оценить объем и интенсивность проявления подземных карстовых процессов, что открывает новые возможности оценки ресурсов и качества трещинно-карстовых вод.
2. Вычисленные параметры объема и интенсивности подземной химической денудации массивов карстующихся пород, позволили установить, что интенсивность подземной химической денудации в зоне сезонных и многолетних колебаний уровня грунтовых вод повсеместно в 2-3, а в массивах карстующихся пород в 3-5 раз выше, чем в зоне аэрации. Это позволяет переоценить водные и минеральные ресурсы региона.
3. Гидрогеологические исследования и комплекс мероприятий в составе разработанной автором системы мониторинга обеспечил выделение четырех
8
типов площадей по оценке закарстованности и степени устойчивости к техногенным, суффозионно-карстовым процессам: устойчивые, относительно устойчивые, неустойчивые и весьма неустойчивые.
Апробация результатов работы. Разработанные в диссертационной работе научные положения докладывались автором: на Всероссийских, международных и региональных научных и научно-практических конференциях: в Пермском госуниверситете (1998-2005), на Всероссийских научно-практических конференциях: в Оренбурге (1998), Пскове (1998), Воронеже (2001), Новочеркасске (2001), Тольятти (2004), на международных конференциях и конгрессах в Братиславе (Словакия, 1999), Рио-де-Жанейро (Бразилия, 2000), Екатеринбурге (2001), Мюнхене (2001), Флоренции (Италия, 2004) и др.
По теме диссертации опубликовано 20 работ. Результаты исследований реализованы в проектах Института «Пермгипроводхоз» и Института карстоведения и спелеологии РГО, на объектах ООО «Пермтрансгаз».
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Объем текста 217 страниц, количество рисунков — 45, таблиц — 24 , библиографический список содержит 272 наименования.
За советы и консультации при подготовке диссертации автор выражает глубокую благодарность научному руководителю профессору А.Я. Гаеву. За ценные советы автор признателен также сотрудникам Института карстоведения и спелеологии и Пермского университета доценту Е.А. Иконникову, кандидатам геолого-минералогических наук Ю.А. Килину и И.И. Минькевич, профессорам В.Н. Дублянскому, Б.М. Осовецкому, Р.Г. Ибламинову, Б.С. Луневу, В.Н. Катаеву, доцентам И.М. Тюриной, Г.К. Михайлову, Н.Е. Молоштановой и др.
ГЛАВА 1. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ
ПОДЗЕМНЫХ ВОД
1.1. Физико-географическая характеристика
Рельеф. По характеру рельефа регион подразделяется на три орографические области, которые протягиваются субмеридионально почти на 1000 км от северных до южных границ Пермской и Свердловской областей (рис. 1.1). Западная часть территории исследований относится к восточной части Русской равнины; для нее характерен преимущественно столово-эрозионный рельеф. Абсолютные отметки плоских и реже выпуклых водораздельных площадей с возвышенностями останцевого типа колеблются от 150 до 300 м и лишь на возвышенностях (Бугульминско-Белебеевская, Уфимское плато, Общий Сырт и др.) достигают 450-500 м. Широкие террасированные речные долины с развитой овражной сетью имеют в северной и западной частях территории глубину 20-40 м, а на границе с западными предгорьями Урала, на Уфимском плато и других возвышенностях - до 80-150 и даже 250 м. Абсолютные отметки уреза воды в крупных долинах изменяются от 120-200 м на востоке до 90 (р. Кама) в западной части. На поверхности развиты преимущественно породы пермской системы, как устойчивые к выветриванию (карбонаты, песчаники и др.), так и очень слабые (аргиллиты, мергели, алевролиты и др.). Первые, залегая почти горизонтально, обусловили столовый характер рельефа на междуречьях, крутые склоны и изрезанность долин. Малоустойчивые к выветриванию породы привели к формированию очень пологих склонов долин и выпуклому характеру водоразделов.
Горно-складчатый Урал представлен системой почти параллельных меридионально ориентированных хребтов, сложенных складчатыми структурами протерозойско-среднепалеозойских пород изверженного, осадочного и метаморфического происхождения. Переход от Русской равнины к горному Уралу осуществляется через район предгорий западного склона, сложенного преимущественно осадочными породами. Представлен этот район полосой очень широких, пологих или увалистых возвышенностей с абсолютными отметками от 300 до 450-800 м и редкими кряжами и хребтами (Полюдов кряж, хр. Каратау, Авдырдак, Зильмердак, Алатау и др.) с абсолютными отметками 700-900 м (рис. 1.2). Речные долины имеют каньонообразную форму и глубину до 130 м на Среднем Урале и до 200 м в пределах Приайской холмисто-увалистой равнины и в междуречье Сакмары и Ика. Горный рельеф характерен для осевой водораздельной части Урала. На Северном Урале и в северной части Южного Урала среднегорный рельеф характеризуется абсолютными отметками свыше 1000 м (Ялпинг-Ньер -1274, Конжаковский Камень - 1571, Косьвинский Камень - 1520, Круглица — 1177, Уреньга - 1198, Нугуш - 1270 м и др.). Высота возвышенностей на широте Свердловска не превышает 400 м. К западу и востоку от главного водораздела на Северном Урале высота гор иногда не уступает
10
водораздельному хребту, составляя 1000-1600 м и более. Система осевых хребтов отделяется от западных и восточных меж хребтовыми понижениями и долинами рек. Ширина горных сооружений колеблется от 30 км на севере до 150 км в районах Башкирии и Челябинской области. Долины рек скалистые, и глубина эрозионного вреза достигает 100-300 м. В долинах развита одна надпойменная терраса или высокая пойма. Рельеф горно-складчатого Урала относится преимущественно к структурно-литоморфному типу. Высокие ярусы горного рельефа приурочены к положительным геологическим структурам, сложенным плотными и устойчивыми к выветриванию изверженными и метаморфическими протерозойско-палеозойскими породами. Склоны хребтов и депрессии сложены менее устойчивыми к выветриванию песчаниками, конгломератами, сланцами, эффузивами и приурочены к крыльям и осевым зонам синклинальных структур.
Рис. 1.1. Схема рельефа.
и
Через район предгорий восточного склона горные сооружения Урала сочленяются с пенепленом восточного склона. Предгорья представлены увалистыми возвышенностями, сложенными метаморфическими породами. Среди возвышенностей встречаются хребты с абсолютными отметками 700-1000 м и более (Ильменский, Иренлык, Крыкты). Пенеплен восточного склона представляет собой приподнятую равнину Зауралья, сложенную изверженными, метаморфическими и осадочными породами. С поверхности развита мощная кора выветривания и нередко мезозойские и кайнозойские осадки, обусловливающие инверсию вертикальной гидрогеохимической зональности. Рельеф здесь равнинно-увалистый с абсолютными отметками от 300-500 м на юге и до 200-300 м на севере, где палеозойские породы пенеплена погружаются под осадки Западно-Сибирской низменности. В Ивдельском районе контакт их осуществляется по тектоническому уступу, с амплитудой до 200 м. Долины рек здесь широкие, склоны пологие, минимальные отметки долин уменьшаются с юга на север от 250 до 200 м и менее. В целом Уральская горная система асимметрична. Ее осевая часть совпадает с водоразделом бассейнов Волги и Оби только на севере. На Среднем Урале водораздел смещается на восточный склон. Наиболее высокие западные хребты Южного Урала служат водоразделом между Камой и Уралом, а Урало-Тобольский водораздел смещается к востоку от горных сооружений.
Рис. 1.2. Объемная модель рельефа Урала.
Климат. Урал относится к области континентального климата умеренных широт. Горные сооружения пересекают климатические пояса и служат климаторазделом между Русской и Западно-Сибирской равнинами.
12
Широтная зональность и высотная поясность оказывают влияния на климатические условия, изменяющиеся с севера на юг и с запада на восток. Самые низкие температуры приурочены к осевой части гор. В целом климат изменяется от сурового и очень влажного в северной части Пермского Приуралья (бассейн Вишеры) до засушливого в юго-восточных районах Оренбуржья. Среднегодовые температуры колеблются от минус 2,3° С (г. Таганай) до плюс 3,9° С на юге Оренбургского Приуралья. Северная часть региона относится к гумидной зоне, а южная - к зоне недостаточного увлажнения. Горы задерживают атмосферные массы влаги, движущиеся летом с запада и северо-запада, а зимой с юго-запада. Поэтому больше осадков выпадает в Приуралье. В Зауралье более часто вторгается холодный арктический воздух. При столкновении его летом с нагретым материковым воздухом возникают циклоны. Максимальное количество осадков выпадает на хребтах. В приподнятой части Северного Урала годовое количество осадков достигает 800-860 мм при испарении менее 350 мм. В южных районах Оренбуржья величина осадков снижается до 250-300 мм при испарении 800-900 мм. По данным гидрометслужбы, атмосферные осадки на территории Урала относятся преимущественно к сульфатному типу и имеют в северной половине минерализацию 20-25 мг/л, а на юге - до 60 мг/л и более Состав жидких и твердых атмосферных осадков варьирует от сульфатно-хлоридного до сульфатно-гидрокарбонатного (см. разд. 4.1).
Глубина промерзания грунта изменяется от 1 до 3 м, она зависит от среднегодовой температуры воздуха, мощности и продолжительности снежного покрова. Минимальное промерзание грунта - в Приуралье, максимальное - в малоснежных районах Урала и Зауралья. В целом климатические условия в северной и западной частях региона благоприятны для формирования пресных подземных вод и ухудшаются в южном и особенно восточном направлении.
Гидрография. Урал относится к бассейнам рек Волги, Урала и Оби. На юго-востоке расположена обширная территория бессточных озерных котловин. Максимальная густота речной сети характерна для северных районов и западного склона Урала, речная сеть резко редеет в юго-восточных районах с ростом испарения и уменьшением количества осадков. Максимальные значения коэффициента густоты речной сети достигают 0,8-0,9 км/км2, в среднем составляют на западном склоне Урала и в восточном Приуралье около 0,2, уменьшаясь в Зауралье до 0,15-0,1 км/км2 и ниже. Карст оказывает регулирующее влияние на сток, уменьшая густоту речной сети (Балков, 1978). Модуль общего стока уменьшается от бассейна Вишеры (15-25 л/с с км2) к южным и юго-восточным районам Оренбуржья до 0,5 л/с с км2 и менее. Однако в горах Южного Урала он возрастает, составляя в бассейне Р- Юрюзань 10-12 л/с с км2, что в 2-3 раза больше, чем на той же широте в Приуралье и Зауралье. Водность рек в Приуралье и на Западном склоне Урала, где выпадает больше осадков, значительно выше, чем на восточном склоне. На востоке реки имеют горный характер только в верховьях, быстро переходят к равнинному режиму и приобретают извилистость.
13
Основной дреной северной половины западного Урала и Пермского Приуралья служит р. Кама, протекающая субмеридионально с севера на юг. Левые ее притоки (Вишера, Яйва, Косьва, Чусовая, Белая относятся к горным рекам и многоводны, а правые притоки (Иньва, Обва) - типичные широкие равнинные реки со спокойным течением. Южную часть западного и частично восточного склона Урала и Южное Приуралье дренирует р. Урал. Горный характер р. Урал имеет только севернее Верхнеуральска и на отрезке течения среди Губерлинских гор. Наиболее крупные притоки Урала — Таналык, Сакмара (с притоками Б. Ик и Салмыш), Миндяк, Малый Кизил, Губерля, Илек, Урта-Буртя, Орь, Суундук и др. Восточный склон Урала дренируется реками бассейна р. Тобол - Павдой с притоками Лозьва и Сосьва, Турой, Пышмой с притоком Ница, Исетью с притоками Синара, Миасс, Уй с притоком Тугузак и др.
Ледостав длится 4,5-6 месяцев, начинаясь с конца октября на севере и конца ноября на юге, заканчиваясь в апреле-мае. С севера на юг возрастает неравномерность режима речного и подземного стока. Если на севере на весну приходится 50-60 % от общего стока, то в южных степных районах -до 80 % и более.
Повышенная водность рек в северной и горной части территории обусловила хорошую промытость пород и преимущественно пресный характер подземных вод. Снижение величин поверхностного стока на юге и юго-востоке территории способствовало развитию солоноватых и соленых вод, что отразилось на подземной составляющей речного стока (рис. 1.3).
Реки северных и горных районов имеют преимущественно гидрокарбо-натно-кальциево-магниевый (натриевый) состав и минерализацию от 0,04 до 0,3 г/л (Кама, Лозьва, Сосьва), а реки Южного Приуралья и восточного склона Урала характеризуются гидрокарбонатно-хлоридно-сульфатно-натриевым-кальциево-магниевым составом и минерализацией до 0,7-1,5 г/л. На химический состав речных вод оказывает влияние загипсованность и засоленность пород кунгурского яруса в Пермском Приуралье и мезозойских и кайнозойских осадков в Зауралье. Так, летом воды р. Уршак имеют минерализацию 1,9 г/л и сульфатно-кальциевый состав, а р. Чегуды (ниже Уржумских минеральных родников) — 3,9 г/л и хлоридно-сульфатно-натриево-кальциевый состав, воды р. Усолки ниже Красноусольских рудников соленые.
Еще более контрастно гидрогеохимическая зональность проявляется на водоемах. Южнее широты г. Свердловска имеется множество озер, особенно восточнее нашей территории - в Зауралье. Севернее широты Свердловска большие площади заняты болотами. Озера и болота оказывают влияние на формирование подземных вод. Болотные воды содержат много органических (фульвиновых) соединений. Верховые и склоновые болота - это сфагновые болота с повышенной центральной частью, питающиеся исключительно за счет атмосферных осадков, и мы рассматриваем их в качестве почти чистых продуктов биохимического цикла (по В.И. Вернадскому). Низовые болота -травяно-осоковые расположены в пределах широких речных долин и
14
межгорных понижений. Питание их осуществляется за счет подтока грунтовых вод. Воды озер изменяются от весьма пресных в горах и на севере до соленых и горько-соленых на юго-востоке. Соответственно меняется и химический тип вод от карбонатного и сульфатного до хлоридного. Кроме озер и болот на Урале и в Приуралье имеется несколько тысяч искусственных водоемов, прудов и водохранилищ на Каме, Чусовой, Сылве, Туре, Исети и др.
Рис. 1.3. Гидрогеохимическая зональность подземной составляющей стока
рек Урала (по Е.А. Лушникову)
Анионный состав воды: 1 - гидрокарбонатно-кремнеземный и кремнеземный, 2 -гидрокарбонатный, 3 - гидрокарбонатный и гидрокарбонатно-сульфатный, 4 -сульфатный в пределах площадей развития гипсов и ангидритов, 5 — гидрокарбонатный и гидрокарбонатно-хлоридный, 6 - хлоридный. Границы: 7 - ландшафтно-климатических зон, 8 - положительных форм рельефа, 9 - подземных вод различного анионного состава.
Ландшафтно-климатические зоны. Урал пересекается с севера на юг зонами северной, средней и южной тайги лесостепи и степи (рис. 1.4).
-._
15
Склоны горных вершин «гольцов» Северного (выше 800-900 м) и отдельных вершин Южного Урала покрыты каменистыми глыбовыми осыпями, а террасовидные площадки среди них (уровни древнего пенеплена) содержат мелкозем и представляют пятнистую горную тундру. На каменистых осыпях произрастают лишайники, а на мелкоземе - цветковая растительность: брусника, дриада, багульник, ветреница и др. Ниже по склонам на более увлажненных участках развивается горная моховая тундра.
катерин6у|м
\ \
Рис. 1.4. Ландшафтно-климатические зоны Урала
I - северотаежная зона: 1 - глеево-подзолистых почв, 2 - горных глеево-подзолистых почв; II - среднетаежная зона: 3 - подзолистых почв, 4 - горных подзолистых суглинисто-каменистых почв; III - южнотаежная зона: 5 - дерново-подзолистых почв, 6 -серых лесных почв, 7 - горных дерново-подзолистых почв; IV -лесостепная зона: 9 - черноземов оподзоленных, выщелоченных, типичных. Границы: 14 - ландшафтно-климатических зон, 15 - разных типов почв.
В пределах северной и средней тайги преобладают подзолистые и дерново-подзолистые почвы, которые в горной части сменяются щебнистыми, а в южной тайге серыми лесными. Сразу под лесной подстилкой развит тощий слой оподзоленного гумуса, а глубже - белесый
16
подзол мощностью 20-30 см. Ниже идет аллювиальный горизонт грунтов обычно бурого и светло-бурого цвета или полуразрушенные коренные породы. В пределах таежных зон преобладают хвойные (пихтово-еловые) леса. На севере встречается кедр, а на восточном склоне много лиственницы. На дресвяно-щебнистых и песчаных почвах более сухих возвышенных участков произрастают сосновые боры. На пониженных участках рельефа, перекрытых глинистыми делювиальными суглинками, чаще всего растут березняки или смешанные леса (ель, пихта, сосна, лиственница, береза, осина). На севере обширные пространства заболочены, поросли мхами, осокой, травянисто-луговой растительностью, реже — карликовыми березой и осиной. В южной части зоны на серых и оподзоленных почвах произрастают лиственные леса и сосновые боры (на песках и щебне). Обширные вырубки зарастают березой, в тени которой нередко развивается в дальнейшем сосна. В пределах горной части Урала благодаря высотной поясности почвы и растительность, типичные для таежной зоны, проникают далеко на юг в Башкирию, встречаясь здесь островками на горах (нередко выше отметки 700 м). На тех же широтах в Приуралье и Зауралье развита степь.
В южной части Пермского и Свердловского Приуралья и Зауралья развита лесостепь с серыми и темно-серыми почвами и выщелоченными, деградированными черноземами. Северная граница лесостепной зоны проводится примерно по следующим параллелям: в Приуралье - 55°30' северной широты, в горной части - 53° и в Зауралье - 57°. В северной части зоны на залесенных участках встречаются березовые перелески с примесью дуба, осины и хвойных деревьев. На песчаных почвах даже на юге зоны сохранились сосновые боры, однако из древесной растительности преобладают широколиственные леса. На восточном склоне Урала на севере встречаются торфяно-болотные почвы и сосновые боры, сменяющиеся к юго-востоку деградированными черноземами с березой и осиной. На засоленных третичных породах в южной части зоны вокруг озер наблюдаются солонцы и солончаки. В южной части лесостепной зоны отмечается высотная поясность в распределении почв и растительности: выравненные пространства представляют собой степь с типичной для нее растительностью и лугами, а на возвышенностях произрастают дуб, береза, ясень, липа, вяз, осина, клен с подлеском из черемухи, рябины, калины, жимолости и др. Из трав в лесостепной зоне распространены типчак, ковыль, клевер, пырей, горицвет.
1.2. Геологическое строение
Геологическое строение охарактеризовано в фундаментальных исследованиях Н.С. Шатского, А.В. Пейве (1947), Н.А. Штрейса, С.Н. Иванова, В.М. Нечеухина, Б.М. Романова, И.Д. Соболева. (1963), Н.П. Хераскова, В.А. Перваго, Д.С. Коржинского, И.И. Горского, Л.Н. Овчинникова (1963, 1968), В.Д. Наливкина, Л.Н. Розанова и др. (1979), СП. Максимова (1970), П.А. Софроницкого (1967), Ю.А. Косыгина, А.Л. Яншина, В.Е. Хайна, А.С. Перфильева (1977) и др. В строении региона выделяются следующие тек-
17
тонические структуры (рис. 1.5): 1) Западная платформенная, приуроченная преимущественно к Волге-Уральской антеклизе, контактирующей на юге с Прикаспийской синеклизой; 2) Предуральский краевой прогиб; 3) Уральская постмиогеосинклинальная складчатая область, включающая Западно-Уральскую внешнюю зону складчатости и Центрально-Уральское поднятие; 4) Уральская постэвгеосинклинальная складчатая область с Тагило-Магнитогорским прогибом, Восточно-Уральским поднятием, Восточно-Уральским прогибом.
Платформенное Приуралье является восточной частью Русской (Восточно-Европейской) платформы, архейско-нижнепротерозойский
фундамент которой перекрыт мощным чехлом рифейско-вендских и палеозойских пород. Мезозойские и кайнозойские осадки имеют в разрезе чехла подчиненное значение. Основной тектонической единицей является Волго-Уральская антеклиза, граничащая на западе, севере и юге соответственно с Московской, Печорской и Прикаспийской синеклизами. В ее составе выделяются своды и выступы фундамента (Сысольский, Коми-Пермяцкий, Котельничский, Пермский, Немский и др.), а также впадины и прогибы (Верхнекамская, Казанско-Кажимский и др.) (рис. 1.5). Кроме того, выделяются моноклинали и седловины. Осадочный чехол платформы сложен терригенными рифейско-вендскими и преимущественно карбонатными палеозойскими породами, венчающимися сульфатно-галогенно-карбонатными пермскими, преимущественно кунгурскими, образованиями.
Вдоль западного борта прогиба обнаружены рифовые постройки преимущественно артинского возраста. Осадочный чехол в прогибе и на платформе осложнен многочисленными флексурами, валообразными и антиклинальными поднятиями, которые согласуются с тектоническими нарушениями в кристаллических породах фундамента.
Большая часть платформенных тектонических структур (сводов, впадин, прогибов) имеет прямое отражение в рельефе (Котельничский, Токмовский своды, Альметьевская вершина, западная часть Мелекесской впадины, Верхнекамская впадина, Бирская седловина и т. д.), что свидетельствует об унаследованности их геотектонического развития. Ряд структур, по замечанию М.И. Зайдельсона (1969), характеризуется обращенным рельефом (Оренбургский, Жигулевско-Пугачевский своды, Казанско-Кажимский прогиб). О неоднозначности истории геотектонического развития свидетельствует приуроченность глубоких врезов донеогеновых долин к площадям, характеризующимся относительно стабильным неотектоническим режимом и даже отрицательными движениями (полоса левобережья Волги, долина Камы, участки по Белой, Уралу, Б. Кинелю и др.).
Уральские горно-складчатые сооружения четко подразделяются на западную — постмиогеосинклинальную и восточную -постэвгеосинклинальную подобласти. Постмиогеосинклинальная подобласть представляет собой авлакогенообразный мегамоноклинорий, сложенный преимущественно породами протерозойского возраста, осложненный |
