Стратиграфия и литология

Вынесенные в заглавие подраздела понятия означают характеристику геологического разреза местности с описанием последовательности залегания разных по геологическому возрасту толщ (стратиграфия) и составляющих их пород (литология).

Район проведения практики - Тульская и прилегающие области - относятся к центральной части Русской (Восточно-Европейский) платформы.

В геологическом разрезе этой территории четко выделяются два структурных мегакомплекса: докембрийский кристаллический фундамент и осадочный чехол.

Кристаллический фундамент, представленный архейскими и протерозойскими гранитами, гнейсами, другими магматическими и метаморфическими породами, залегает на глубине от 650-700 м на юге Тульской области до 110-1200 м в северных районах.

Осадочный мегакомплекс включает отложения верхнего протерозоя, среднего и верхнего девона, карбона, мезозоя и четвертичные образования. Они довольно разнообразны по составу и изменчивы по площади распространения, что обусловлено сравнительно сложной историей тектонических движений, неоднократной сменой палеографических условий в регионе.

Верхний протерозой (PR3) представлен неподверженными метаморфизму осадочными породами вендского комплекса рифея. Это пестро окрашенные песчано-глинистые породы с четкой слоистостью. По данным глубокого бурения, они распространены к северу от города Тулы, и их мощность возрастает в северном направлении от 50 м до 150-200 м.

В нижнем палеозое от кембрия до раннего девона включительно изучаемая территория была, очевидно, все время сушей, осадков этого этапа здесь не установлено.

Средний девон представлен отложениями живетского яруса (D2gv). Они подразделяются на три литологических комплекса. К нижнему комплексу относят остаточные продукты выветривания и грубообломочные породы, залегающие непосредственно на кристаллическом фундаменте за пределами площади распространения вендских отложений. Средний комплекс включает сульфатно-карбонатную толщу (ангидриты, доломиты) с мощным пластом каменной соли. Верхняя часть живетского яруса сложена пестроцветными терригенными осадками (пески и песчаные глины). Общая мощность среднедевонских отложений 250-300 м.

Верхний девон ознаменовался почти непрерывным накоплением осадков, мощность которых достигает 500-600 м. Здесь выделяются два яруса: фра некий и фаменский.

Франский ярус (D3fr) снизу состоит также из терригенных пород (преимущественно пески), преобладающая верхняя часть его сложена известняками, несколько различающимися по литологическим признакам и палеонтологическим остаткам.

Фаменскй ярус (D3fm) представлен в основном карбонатными породами. В нижнем подъярусе преобладают известняки, в верхнем доломиты. Верхнефаменские породы выходят на поверхность в речных долинах на юге области. В северном направлении он погружаются на глубину 100-150 м, и в их составе отмечается значительная гипсоносность. Промышленная толща гипса мощностью до 20 м в озерских слоях верхнего девона прослеживается в субширотной зоне, которая совпадает с площадью максимальной угленосности.

Карбон (каменноугольный период) проявился в регионе частыми тектоническими колебаниями, многократной сменой морского и континентального режима осадконакопления с неоднократными перерывами. В пределах изучаемой территории карбон представлен сравнительно полным разрезом нижнего отдела и останцами самой нижней части среднего отдела. Южные районы Тульской области были приподнятыми в течении ряда геологических этапов, включая современный. Поэтому здесь оказалась размытой верхняя часть и нижнекарбоновых отложений, причём самые нижние слои залегают здесь на небольшой глубине и выходы их отмечаются по долинам рек и ручьёв.

В составе отложений нижнего карбона выделяются все три яруса: турнейский, визейский и серпуховский.

Турнейскип ярус (Cltr) включает горизонты Малевский, у пинский и имеющий весьма ограниченное распространение черепетский (в бассейне речки с одноимённым названием).

Малевский горизонт (С 1ml) сложен плотными голубовато-серыми глинами, в которых отмечаются прослойки мергелистого и характерного органогенного известняка с раковинами карликовой фауны. Горизонт, мощность которого обычно составляет 5-8 м, является важным региональным водоупором, который разделяет подземные воды девонских отложений с повышенной минерализацией и верхние водоносные горизонты.

Упинский горизонт (Clup) представлен довольно однотипными светлыми желтовато-серыми микрозернистыми известнякам, мощность которых достигает 20-30 м. Известняки обладают значительной трещиноватостью и являются мощным водоносным горизонтом. Их называют известняковым фундаментом (относительно залегающей выше угленосной толщи). Поверхность известнякового фундамента характеризуется довольно сложным рельефом, который отражает влияние тектонических факторов, эрозионных процессов и карста.

Визейский ярус (Clvz) залегает с перерывом на турнейских отложениях. Он включает локально сохранившиеся Малиновские осадки (бассейн реки Черепеть вблизи г. Суворов) и почти повсеместно распространённые яснополянский и окский над горизонты.

Яснополянский надгоризонт (Cljp) объединяет бобриковский и тульский горизонты.

Бобриковский горизонт (С 1 bb) является главной угленосной толщей Подмосковного угольного бассейна. Это серые и тёмно-серые песчано-глинистые породы, к которым приурочено несколько пластов и прослоев бурого угля. Угленосная толща мощностью 10-20 м сформировалась в условиях обширной заболоченной низменности с множеством речных проток. Она имеет циклическое строение. В зонах до угленосных эрозионных врезов, где преобладают песчаные осадки, мощность горизонта достигает 30-50 м.

Тульский горизонт (Cltl) состоит из двух толщ. Нижняя толща (10-15 м) сложена в основном мелко- и тонкодисперсными светло-серыми песками с

включениями пирита, линзами серых глин и углей, не отличающихся от бобриковских. В песках отмечается характерная косая слоистость руслового типа.

Верхнетульская толща (15-25 м) отличается преобладанием мелководных морских осадков. Это зеленовато-серые тонкодисперсные глины с морской фауной, пласты органогенно-детритовых известняков. Подчинённое значение имеют песчаные породы, отмечаются линзы углей.

Нижнетульская песчаная толща является надугольным водоносным горизонтом. Водоносными являются также пласты известняка.

Окский надгоризонт (Clok) представлен мощной толщей известняков (35-40 м) и пачкой подстилающих песчаных пород (5-7 м). Известняки светлосерые и коричневато-серые преимущественно фораминиферовые довольно крепкие, толсто- и средне слоистые с прослоями более мягкого, состоящего в основном из раздавленных обломков раковин брахиопод.

Отмечаются также прослои пятнистых коралловых известняков и особенно характерных более тёмных микрозернистых известняков со следами корней растений (стигмарии и ризоиды). По литологическим признакам и палеонтологическим остаткам в составе окской толщи выделяются снизу-вверх горизонты: алексинский (Clal), Михайловский (Clmh) и венёвский (Clvn). В Михайловском горизонте, которому особенно характерны ризоидные микрозернистые известняки, отмечаются прослои сажистых глин. В целом для окского надгоризонта типичны крупные раковины гигантопродуктусов.

Серпуховский ярус (Clsp) объединяет тарусский, стешевский и протвинский горизонты. Тарусский горизонт (СItr) сложен светло-серыми плитчатыми известняками, в верхней части которых отмечаются прослои красноватой глины. Мощность известняков составляет 5-7 м.

Стешевский горизонт (Cist) представлен тёмно-серыми почти чёрными глинами с красноватым оттенком. Глины тонкодисперсные высокопластичные. В нижней и средней части глинистой толщи, мощность которой достигает 15-18 м, отмечаются прослои органогенных известняков и сами глины приобретают неравномерную зеленоватую окраску. Местами встречаются скопления тонкостенных брахиопод.

Протвинский горизонт (Clpr) завершает разрез нижнего карбона и сохранился от размыва на водоразделах в северных районах Тульской области. Это сильно трещиноватые окремнелые известняки мощностью 3-5м.

Среднекаменноугольные отложения залегают на породах нижнего карбона с явным перерывом. На описываемой территории они представлены останцами пёстро цветных песчано-глинистых пород иерейского горизонта (C2vr), распространённых в самых северных районах Тульской области. Реже они встречаются на широте г. Тулы и даже южнее преимущественно в карстовых провалах и в тектонических впадинах. Другие среднекарбоновые и особенно верхнекарбоновые отложения распространены значительно севернее уже на территории Московской области.

Рис.2 Структурная карта в кровле малаевского горизонта и почве окских известняков.