В. П. ШЕВАЛЕВ
МУЗЕЙ ПОД ОТКРЫТЫМ НЕБОМ

ЧТО ИЗМЕНЯЕТ ЛИК ЗЕМЛИ

Вертикальностоящие пласты обломочных пород девона на левом берегу Каменки ниже села Черемховского

Недаром говорят «земля живет». Действительно, на нашей планете ежегодно происходит 100 тысяч слабых землетрясений и около ста сильных, извергаются вулканы. Ежедневно происходят приливы-отливы, причем не только в океанах: вздымается и опускается земная твердь.

Поверхность Земли — среда обитания человечества — непрерывно изменяется под воздействием внутренних и внешних сил. Одни изменения происходят на глазах людей. Извергаясь, вулканы выбрасывают огромные массы пепла и лавы, горные обвалы и снежные лавины неузнаваемо изменяют местность. При землетрясениях образуются трещины на поверхности Земли, смещается грунт, рушатся горы.

Но остальные изменения лика Земли, более значительные, происходят на протяжении огромных промежутков времени: в сотни тысяч, миллионы и десятки миллионов лет.

Это хорошо заметил Аристотель в IV веке до н. э. «Изменения Земли так медленны в сравнении с коротким периодом нашей жизни, что на них не обращают внимания». Точнее — не замечают. И в самом деле, как можно было заметить, что Кавказские горы поднимаются. Только в наше время с помощью точнейших инструментальных съемок установлено, что большинство молодых горных систем продолжают расти в среднем на 1,5 миллиметра в год. Ничтожно малая величина! И только за десять миллионов лет эти горы смогли бы подняться на пятнадцать километров.

Итак, внутри Земли действуют колоссальные силы, источниками которых являются внутреннее тепло и гравитация. Под влиянием этих сил движутся материки, происходят разломы земной коры, извергаются вулканы, в земную кору внедряется магма, образуются магматические и изменяются осадочные горные породы. Таким образом, геологические процессы, происходящие внутри Земли — это тектонические движения, магматизм, метаморфизм горных пород.

Антиклинальная складка пластов известняка среднего карбона на правом берегу р. Исети ниже пос. Кодинка

Результатом тектонических движений в земной коре является складчатость горных пород и нарушение их сплошности.

На протяжении 50 миллионов лет позднего карбона и всей перми происходили горообразовательные процессы, создававшие Уральские горы. Эти процессы были обусловлены движением с востока на запад Сибирской литосферной плиты на Восточно-Европейскую плиту.

Горизонтальные пласты горных пород, образованные на дне древнего геосинклинального моря, под влиянием этих тектонических движений изменяют первоначальное залегание: «поднимаются вверх, опускаются вниз, становятся наклонно, прогибаются в складки, словно ткань, разрываются, наползают друг на друга, даже опрокидываются» (В. А. Обручев). Миллионы таких складок и образовали древнюю Уральскую горную страну. С трудом верится, что пласты горных пород сминались в складки в твердом состоянии. Ученые предполагают, что давление было колоссальным, а движение столь медленным, что каменные породы текли, как тесто.

Сложные складки терригенных пород верхнего девона на правом берегу реки Исети ниже села Щербаковского

Скала Каменные соты – геологический памятник природы на левом берегу реки Исети напротив деревни Брод

Интересно познакомиться с проявлениями внутренних сил Земли на территории Каменского района.

Складчатость

В береговых обнажениях можно видеть самые разнообразные складки горных пород, которые отлагались на протяжении силурийского, девонского и каменноугольного периодов палеозойской эры.

Тектонические нарушения

Не всегда и не везде горные породы послушно изгибались. Часто трещины и более крупные разломы разрывали пласты. Вдоль трещин и разломов массивы горных пород перемещались вертикально (сбросы и взбросы), горизонтально и вкось (сдвиги).
В известных нам обнажениях можно наблюдать тектонические разломы, вдоль которых происходили сбросы и сдвиги отдельных участков палеозойских массивов горных пород.

Типы разрывов сплошности слоев горных пород

Сброс в девонских породах на правом берегу реки Исети ниже села Щербаковского

Сброс в пластах известняков нижнего карбона. Скала Филинячий камень

Сложнодислоцированная флишевая толща карбона на левом берегу реки Каменки ниже поселка Новый Завод

Глубинные тектонические разломы

Вся уральская горная система рассечена большим количеством глубинных тектонических разломов. Имеются они и в нашей местности. Наиболее показательным из них является Кодинский.

Глубокий лог в поселке Кодинка фиксирует в рельефе уходящий на десятки километров в глубь Земли разлом. Вдоль этого разлома западная часть местности была поднята не менее чем на полторы тысячи метров, благодаря чему рядом оказались горные породы разного возраста: девонские и каменноугольные.

Кодинский лог

В обычных условиях горные породы девонской системы залегают под каменноугольными и не выходят на дневную поверхность. В данном случае каменноугольные отложения на поднявшемся блоке были смыты и на большой площади обнажились отложения девона.

Неравномерная глубина речных долин свидетельствует о неодинаковом подъеме отдельных участков территории района. Для наглядности можно представить себе нашу местность в виде шахматной доски, все клеточки которой подняты на различную высоту. Особенно выразительно это демонстрирует долина реки Камышенки. Облик ее долины, даже на небольшом расстоянии, так неодинаков, что кажется видишь разные реки. На участке от села Кислово до села Покровского берега Камышенки, сложенные рыхлыми породами, возвышаются над водой едва на полтора-два метра. От Покровского до деревни М. Белоносовой берега, состоящие из древних лав, повышаются до 5—8 метров. А дальше, до самого устья, река течет в высоких, до 20 метров, скальных берегах.

Испытав горообразование в конце палеозоя, Урал в дальнейшем реагировал на действия внутренних сил Земли вертикальными движениями. В меловом периоде — опускался, в палеогене — поднимался. Альпийское горообразование, затронувшее все материки, отозвалось и на Урале. Вдоль глубинных разломов поднялись огромные блоки выровненной древней горной страны. В миниатюре это проявилось и в Каменском районе.

Магматизм

Большую часть территории района занимают магматические породы. На западе в пределах района находится часть большого гранитного массива — Шиловско-Коневского. Граниты образовались при медленном остывании магмы на большой глубине в корнях поднимавшихся хребтов Урала. После разрушения гор граниты оказались у поверхности.

На протяжении ста миллионов лет, с силура по ранний карбон включительно, на восточном склоне Урала продолжалась активная вулканическая деятельность. Происходили многочисленные излияния лав по трещинам на дне моря; на островах поднимались вулканы центрального типа, засыпавшие пеплом и заливавшие лавой всю округу. Со временем пепел превратился в каменную породу — вулканический туф. На участке между селом Маминским и деревней Перебор берега Исети сложены зеленовато-серыми породами — это и есть вулканический туф.

При горообразовании отложения девона и карбона были пронизаны трещинами, по которым изливалась магма. При ее остывании образовались многочисленные дайки и жилы интрузивных пород — диабазов и гранит-порфиров.

Канатные и шаровые лавы подводного излияния (девон) в обнажении на левом берегу Красногорского пруда перед плотиной

Палеовулканы

На территории района сохранились остатки древних вулканов. Конечно, они уже не похожи на классические вулканические горы Камчатки. Слои пепла и лавы, образующие конусы вулканов, давно разрушены и смыты. Остались только подводившие магму каналы — жерла. Как же геологи определили, что у деревни Давыдовой, села Исетского и деревни Бекленищевой находятся остатки древних вулканов?

Интрузивная дайка Смолинский камень на левом берегу реки Исети напротив села Смолино

Смолинский камень – вид с юга

В жерле палеовулкана. Юные геологи у стены вулканической брекчии

По строению горных пород. При извержении вулкана часть выброшенной вверх лавы падала обратно в кратер, в более жидкую лаву. После извержения в жерле вулкана лава застывала и образовывалась пятнистая порода, так называемая вулканическая брекчия, напоминающая по своему строению бетон. По наличию в береговых скалах таких жерловых вулканических брекчий геологи и установили места расположения древних вулканов.

Наиболее интересный и крупный палеовулкан находится у деревни Бекленищевой. Река Исеть своим руслом прорезала его жерло. Вулкан был под стать современным камчатским — диаметр жерла немногим меньше километра.

Лавовый поток палеовулкана у д. Бекленищевой

Метаморфизм горных пород

Метаморфизм — это процесс изменения горных пород под влиянием высоких давлений и температур, химических веществ.

На западе района при контакте гранитов — медленно охлаждающейся магмы — с известняками, последние превращались в мраморы (деревня Походилова), а глинистые сланцы — в кристаллические сланцы (село Шилово). Кремнистые осадки девонского моря под воздействием подводных излияний лавы превратились в полосчатые яшмы (село Клевакино).

В магматических породах порфиритах и диабазах при горообразовании возникли жилки и пленки зеленого минерала эпидота. Вулканические туфы под влиянием химических веществ приобрели своеобразный цвет и превратились в зеленокаменные породы.

Под действием процессов метаморфизма конгломераты превратились в сланцы. Боёвский графитовый рудник

Трясет ли Урал?

Если мы затронули тему землетрясений, то закономерен вопрос: могут ли быть землетрясения на Урале? Не только геологи, но также историки утвердительно отвечают на этот вопрос. Землетрясения происходят постоянно, но они так слабы, что не ощущаются нами. С середины XVII века на Урале зафиксировано более 40 сильных землетрясений, в том числе три четырехбалльных, шесть пятибалльных, два шестибалльных. В 1693 году трясло Верхотурье, в 1798, 1832, 1841 годах — Нижний Тагил, в 1847 году пострадала Кушва. При шестибалльном землетрясении 27 августа 1914 года упала заводская труба в поселке Билимбай. Пятибалльные землетрясения с эпицентром в осевой зоне Урала происходили 26 июня 1956 года и 13 сентября 1958 года. Одно из последних произошло в городе Качканар зимой 1970 года.

Все это говорит о том, что сейсмическая опасность существует. Но разрушительных, катастрофических землетрясений, типа армянского или сахалинского, ожидать не приходится. Они связаны с молодыми горными сооружениями. Урал — это древняя горная страна. И хотя альпийское горообразование омолодило Урал, недра его значительно спокойнее, чем на Кавказе, Памире или Дальнем Востоке.

Как разрушаются горы

Внешние геологические силы, имеющие своей первопричиной солнечное тепло, являются двигателем агентов атмосферы и гидросферы. Эти агенты: ветер, осадки, поверхностные и подземные воды, моря, озера, болота, ледники, морозное выветривание — называются факторами внешней динамики Земли.

Все они проводят огромную геологическую работу по преобразованию лика Земли. Совокупная их деятельность называется денудацией. Основные ее итоги — разрушение горных пород, перенос продуктов разрушения и их отложение в пониженных местах рельефа. «В результате денудации выравнивается рельеф местности, разрушаются целые горные страны, на месте которых формируются денудационные равнины или пенеплены» (В. А. Обручев). Под воздействием солнечной энергии, воздуха, воды и жизнедеятельности организмов происходит непрерывное разрушение коренных горных пород, ослабляются связи между их частицами и породы распадаются на глыбы, куски, которые со временем превращаются в щебень, гравий и песок.

Наряду с процессом физического выветривания происходит и химическое. Кислород, углекислота, вода атмосферы и органические кислоты почвы вступают в химические реакции с минералами горных пород и образуют новые минералы, например глинистые.

250 миллионов лет назад пространство между меридианами Перми и Тюмени было занято хребтами древнего Урала. За десятки миллионов лет в результате выветривания и денудации горы, высотой в 4—5 километров, были разрушены почти до состояния равнины. В отложениях коренных пород накапливались продукты разрушения. Мощная толща цветных глин, слагающая мезозойскую кору выветривания — это все, что осталось от палеозойской горной страны.

При физическом выветривании массивы горных пород, разрушаясь, часто образуют причудливые фигуры. Всем известны красноярские «Столбы». И на территории нашего района можно найти много оригинальных фигур выветривания.

Обнажение коры выветривания на «Тропе Карпинского»

Скала Богатырек – геологический памятник природы – напротив трамплина

Скала Гордец – геологический памятник природы – у профилактория «Чистый ключ» на реке Каменке

Скала Динозавр – геологический памятник природы – на левом берегу реки Каменки выше устья

Огромная глыба порфирита, скатившаяся со скалы, на левом берегу реки Исети напротив деревни Перебор

Лестница Гигантов – выветривание порфиритовых скал напротив деревни Перебор

Карстовые явления

В дождевых и грунтовых водах всегда содержится углекислый газ, образующий слабую угольную кислоту. Эта кислота растворяет углекислый кальций, из которого состоят известняки. Процессы растворения углекислого кальция поверхностными и подземными водами, его перенос и переотложение называются карстовыми явлениями.

Сглаженные, как бы обсосанные глыбы известняка, воронки на поверхности почвы, гроты в береговых скалах, пещеры, отложения известкового туфа — все это проявления карста.

Неподалеку от села Смолино находятся настоящие пещеры. Общая длина ходов в них около 450 метров. В разных местах района можно наблюдать свежие воронки — провалы грунта в подземные полости. Это свидетельствует о том, что карстовый процесс активно развивается на нашей территории.

Огромная глыба порфирита, скатившаяся со скалы, на левом берегу р. Исети напротив д. Перебор.

Карстовый (каровый) ландшафт на правом берегу реки Исети ниже поселка Мартюш

Карстовый грот в скале Три пещеры – геологический памятник природы

Карстовый колодец на вершине скалы Зотинская пещера на реке Багаряк

Вход в Смолинскую пещеру – геологический памятник природы

Карстовая воронка, образовавшаяся летом 1995 года на ж.д. остановке «31 км» линии Каменск-Уральский – Челябинск

План и разрез Смолинской пещеры. Публикуется с разрешения С.Г. Дубейковского, Уральская государственная горно-геологическая академия

Погребенный карст. Полости в известняках заполнены глиной. Карьер у поселка Новый Быт

Оползни

1993 год пополнил наш список геологических явлений. Интенсивный снегопад и таяние снега в мае вызвали грандиозные оползни рыхлых песчано-глинистых горных пород на берегу Волковского водохранилища и на берегу водоема в старом Соколовском бокситовом руднике.