4.Тектоника

Площадь полигона практики в тектоническом отношении находится на восточном крыле крупной региональной структуры (структуры II порядка) — Волго-Уральской антеклизы, осложняющей восточное крыло Русской плиты Восточно-Европейской платформы. В 30—35 км к востоку от полигона располагается Прсдуральский краевой прогиб — переходная геотектоническая структура от платформы к Уральской складчатой области.

В вертикальном разрезе восточного крыла антеклизы выделяются два структурно-тектонических этажа — дорифейский складчатый кристаллический фундамент и субгоризонтально залегающий на нем осадочный чехол рифсйско-фанерозойского возраста. Строение фундамента и глубоких частей осадочного чехла изучено пока недостаточно.Кристаллический фундамент вскрыт опорной Северокамской скважиной на глубинах 2986—2997 м, здесь он сложен гнейсовидными фанитами. В связи с крайне скудной геологической информацией представление о тектоническом строении фундамента основывается главным образом на геофизических данных. Характер магнитного и фавитационного полей свидетельствует о том, что кристаллический фундамент на рассматриваемой площади имеет гетерогенный состав и сложное строение. Количественные расчеты показывают, что в пределах участков с повышенными значениями магнитного и гравитационного полей залегают, по-видимому, породы основного и среднего состава с плотностью 2.75—2,76 г/см3.

Участки с пониженными значениями полей объясняются развитием в них пород с меньшей плотностью — 2,68— 2,70 г/см3, преимущественно гнейсов. Кроме того, такие участки указывают еще на более глубокое залегание кровли фундамента. Рис.8 Схема строения кристаллического фундамента Пермского Приуралъя

Кристаллический фундамент на крыле антеклизы представляет собой сложную субмеридионально ориентированную клавишно-блоковую мегаструктуру с шириной отдельных «клавиш» до 100 км. На его поверхности фиксируются крупные выступы и впадины, разделенные разломами различных простираний. Полигон практики находится в центральной части Пермского (Краснокамско-Гремячинского) выступа, ограниченного с севера и юга крупными разломами с амплитудами перемещения блоков до 500 м. Абсолютные отметки поверхности фундамента в пределах полигона изменяются от 2000 до 4000м.

Рис. 9 Схема тектонического районирования территории Пермского края

В осадочном чехле Волго-Уральской антеклизы выделяются два подэтажа: доплитный и плитный. Доплитный подэтаж сложен карбонатно-терригенными породами среднего и верхнего рифея. Тектоническое строение его также трактуется главным образом по геофизическим данным. Установлено, что породы рифейского комплекса разбиты многочисленными дизъюнктивными нарушениями, в результате чего положительные структуры представлены горстовидными поднятиями, а отрицательные — грабенообразными впадинами. В основном же эти сложнопостроенные структуры повторяют рельеф фундамента.

Плитный подэтаж по перерывам в осадконакоплении и изменениям структурных планов подразделяется на четыре структурных яруса: вендский, эйфельско-турнейский, визейско-верхнекаменноугольный и пермский. Породы в подэтаже имеют в целом субгоризонтальное залегание, на общем фоне которого развиты пологие платформенные структуры с углами паления крыльев до первых единиц градусов.

Вендский структурный ярус залегает с угловым несогласием на рифсйском подэтаже. Кровля его вскрыта многочисленными скважинами нефтяников, полностью он пройден Северокамской скважиной. Вендский комплекс представлен терригенными породами валдайской серии. В залегании пород продолжает отражаться рельеф кристаллического фундамента в виде структур облегания. Пермский выступ кровли фундамента проявляется в структурном ярусе Пермским сводом.

Эйфельско-турнейский структурный ярус сложен терригенно-карбонатными породами. В среднем девоне на месте 11ермского свода возникла Краснокамско-Чусовская палеовпадина. С доманикового времени до конца турнсйского века северо- и юго-восточный углы полигона практики являлись припортовой зоной Камско-Кинельской системы прогибов. С саргаевского времени возрождаются 11ермский свод и отдельные элементы Бымско-Кунгурской впадины. Основной маркирующей поверхностью в данном структур ном ярусе служит кровля тиманского (кыновского) горизонта.

Визейско-верхнекаменноугольный структурный ярус представлен преимущественно карбонатными породами. На структурной карте по кровле тульского горизонта отчетливо выражены осложняющие Пермский свод вытянутые положительные структуры: Краснокамский вал, Лобановская и Межсвская валообразные зоны и др. Наиболее высокое положение кровли отмечается на Северокамском поднятии. Камско-Кинельская система прогибов в отложениях структурного яруса не прослеживается. Маркирующими поверхностями в структурном ярусе являются кровли тульского горизонта, башкирского яруса и верейского горизонта.

Пермский структурный ярус слагается карбонатными и сульфатно-карбонатными породами нижнего отдела, сероцветными терригенно-карбонатными и красноцветными терригенными отложениями верхнего отдела пермской системы. Основные маркирующие поверхности в структурном ярусе— кровли артинского яруса и ирснского горизонта. Структурные планы этих поверхностей существенно отличаются от структурных планов каменноугольных отложений. В артинском веке наиболее, приподнятыми были южная и центральная части Межевской валообразной зоны, они оконтурены на структурном плане кровли яруса нулевой стратоизогипсой. Кровля резко погружается в северо-западном направлении до отметки — 350 м. на остальной площади полигона ее отметки изменяются от 0 до — 250 м с общим погружением на юго-запад. Структурный план иренского горизонта практически идентичен артинскому. Наиболее приподнятое положение кровля имеет на водоразделе р.Камы и приустьевой части р.Чусовой (до отметки +125 м). Севернее, по обоим берегам р.Камы, в районе с.Хохловки и Чумкасского карьера, породы горизонта выходят на земную поверхность. Максимальное же погружение кровли (до отметки — 160 м) наблюдается в юго-западном углу полигона — в районе н.п. Нижние Муллы и Аникино.

Приведенные характеристики структурных комплексов свидетельствуют о том, что структурный план территории г. Перми и ее окрестностей на разных стратиграфических уровнях не оставался постоянным. Следовательно, менялось и положение территории относительно тектонических структур, существовавших в те или иные интервалы геологического времени. Положение полигона практики в иерархии пермских тектонических структур определяется следующим образом: структурой III порядка на восточном крыле Волго-Уральской антеклизы является Камско-Башкирский мегасвод; структура IV порядка — Пермско-Башкирский мезосвод; структура V порядка-Пермский свод, осложненный в свою очередь валами и валообразными зонами (рис. 1, вкл.).

Рис. 10 Тектоническая схема Пермского края (Софроницкий, 1969) а - границы сводов и впадин,б -границы Камско-Киналъской впадины; в- валы (I — IXX)

Камско-Башкирский мегасвод осложнен тремя крупными структурами: Камским и Пермско-Башкирским мезосводам и разделяющей их Висимской впадиной.

Пермско-Башкирский мезосвод является положительной структурой в девонских, каменноугольных и пермских отложениях, причем более определенно он выражен в залегании кунгурских и артинских пород. Породы татарского яруса на мезосводе отсутствуют. Длина структуры по кровле артинского яруса 350 км, ширина 110—160 км, амплитуда 400-500 м. Мезосвод характеризуется общим воздыманием пермских отложений в южном направлении: самое высокое залегание кровли артинского яруса (выше +500 м) известно южнее г.Красноуфимска. Восточное крыло этой крупной структуры узкое, с углами падения в артинском ярусе 1—3°, местами до 5°; западное крыло широкое и пологое, с углами падения 0°12'—0°30'.

На мезосводе выделяются две вершины два свода: северный-Пермский и южный Башкирский, отделенные один от другого Бымско-Кунгурской впадиной.

Пермский свод — это крупная брахиформная антиклинальная структура сквозного типа, хорошо прослеживаемая от фундамента через весь осадочный чехол. R центральной части структуры на земную поверхность выступают кунгурские и уфимские отложения. На всех маркирующих поверхностях свод сохраняет северо-восточное простирание оси при незначительном варьировании своих параметров. В рельефе кристаллического фундамента своду соответствует ограниченный разломами выступ длиной 175 км и шириной 40—55 км с усредненными углами падения юго-восточного и северо-западного крыльев около 3°; амплитуда выступа в контуре изогипсы — 4000 м составляет 1100 м. В осадочном чехле Пермский свод более отчетливо выделяется в девонских и каменноугольных отложениях. Наиболее приподнятой частью свода в девоне и карбоне являлся Краснокамский участок, в пермский период — Полазнинский. Протяженность свода возрастает со 165 км по кровле терригенных отложений кыповского (тиманского) горизонта до 230 км по более молодым маркирующим поверхностям. Ширина структуры уменьшается в северо-восточном направлении от 70—75 км на юго-западном замыкании до 25—27 км на северо-восточном. Свод имеет асимметричное строение: углы падения северо-западного крыла до 2°30\ юго-восточного — до 1°. Амплитуда структуры увеличивается с глубиной: от 200—250 м в пермских и каменноугольных породах до 400 м в девонских. В фамснско-верх-некамснноугольных отложениях в связи с образованием Камско-Кинельской системы прогибов свод разделен структурным проливом па две неравные части: юго-западную (Краснокамско-Нытвенскую) вершину размером 156x70 км и северо-восточную вершину (Яринский выступ) размером 72x30 км.

Строение Пермского свода осложнено структурами последующих порядков, наиболее крупными из которых являются Краснокамский вал. Лобановская и Мсжсвская валообразные зоны (структуры VI порядка).

Краснокамский вал протягивается вдоль северо-западного края Пермского свода. По происхождению вал подобно своду является сквозной (тектонической) структурой. Данные геофизических исследований свидетельствуют о том, что в рельефе фундамента на Пермском выступе валу соответствует валообразное поднятие. Девонские и каменноугольные отложения более высокое положение занимают в центральной части вала, на Краснокамском поднятии, а пермские — в северо-восточной части. Эти изменения в строении ваза связаны с региональным увеличением мощности нижнепермских отложений в восточном направлении. По этой же причине контуры локальных осложняющих структур по кровле артинского яруса более расплывчаты. В поперечных сечениях вал асимметричен: углы падения северо-западного крыла до 2°30', юго-восточного — 1°10\ С глубиной вал приобретает более резкие очертания: амплитуда его в иижиспсрмских отложениях 70—120 м, в каменноугольных — 140 м, в девонских — до 300 м. Вал осложнен несколькими локальными поднятиями (структурами VII порядка): в юго-западной части — это Островная, Нытвинская и Марчуговская структуры; в центральной части — Краснокамская и Овсрятская, в северо-восточной — Северокамская, Кизимская, Гайвинская, Хохловская, Скобелевская, Зоринская и Кузнецовская. Ниже приводятся краткие описания структур, находящихся на площади съемки.

Северокамское поднятие расположено в долине р.Гайвы в районе д.Екимята и Карпята. По происхождению поднятие является погребненно-наложенной структурой: оно прослежено с франского до артинского яруса. В девонских и каменноугольных отложениях на поднятии выделяются два купола: западный и восточный. Максимальные размеры западный купол имеет по кровле терригенных отложений кыповского горизонта— 12x6 км (в пределах изогипсы минус 1675 м), восточный купол — по кровле терригенных отложений всрсйского горизонта 10,5x5,5 км (по изогипсе минус 840 м). Общая длина поднятия достигает 18 км, общая ширина — до 13 км. Амплитуда поднятия и каменноугольных отложениях 20 — 25 м, в девонских возрастает до 40—47 м. Соответственно с глубиной увеличиваются углы падения крыльев: от 0°20'-0°35' до Г15'. На структурной карте по кровле артинского яруса на поднятии фиксируется лишь западный купол размером 4,5x1,8 км и амплитудой до 2 м.(по условно замкнутой изогипсе минус 80 м).

Кизимскос поднятие расположено в 2 км южнее Северокамского. Оно более четко выражено в додевонских отложениях в виде отдельных приподнятых тектонических блоков, разделенных системой узких и грабенообразных прогибов. Но кровле терригенных отложений кыновского горизонта поднятие представляет собой структурный выступ, осложненный двумя небольшими брахиформными вершинами размерами 2X1 км и 1,6x0,5 км. По кровле терригенных отложений тульского горизонта Кизимскос поднятие фиксируется как куполовидная структура размером 4,7X3,2 км с амплитудой 21 м. По кровле башкирского яруса поднятие является брахи-антиклиналью субширотного простирания размером 4,3X2 км (по замкнутой изогипсе минус 895 м) и амплитудой 6 м. По кровле артинского яруса поднятие выражено слабо: по условно замкнутой изогипсе минус 75 м — это малоамплитудная куполовидная складка размером 1,8x1,0 км. По особенностям строения Кизимскос поднятие является погребенной структурой, а так как на нем выявлены рифогенные постройки (Рыбаков, 1995), то по происхождению поднятие относится к тектоно-седиментационному типу'.

Оверятское поднятие — небольшая куполовидная складка между Краснокамским и Северокамским поднятиями. По кровле терригенных отложений кыновского горизонта его размеры 4,5x4,5 км при амплитуде 10 м (по изогипсе минус 1680 м), но кровле терригенных отложений тульского горизонта — 5x3 км при амплитуде 16 м (по изогипсс минус 1200 м). В артинских отложениях складка не выражена, т. е. поднятие также является погребенной структурой.

Гайвинское поднятие расположено в долине р. Хохловки и представляет собой симметричную брахиаитиклинальпую складку северо-восточного простирания. Максимальная длина складки зафиксирована по кровле артинского яруса - 13 км (по изогипсе минус 30 м), максимальная ширина по кровле башкирского яруса составляет 7 км (по изогипсс минус 900 м). Амплитуда складки изменяется незначительно: от 11 до 20 м. Обычные углы падения пород на крыльях 0°35'- 0°59', изредка увеличиваясь до 1,5— 2°. Гайвинское поднятие относится к подтипу сквозных тектонических структур с небольшим смещением сводовых частей: в пермских отложениях свод поднятия смещен вдоль оси в юго-западном направлении.

Скобелевское поднятие выявлено в районе д. Скобслевки, восточная его часть находится иод Камским водохранилищем. 11однятие отнесено к сквозным структурам, однако изучено оно более детально лишь в нижнепермских отложениях. По данным структурно-картировочиых скважин поднятие представляет собой купол размером 2,2x1.8 км с амплитудой 15—24 м. Северо-западное крыло несколько круче, чем юго-восточное: углы падения пород соответственно 0°52‘ 1°19' и 0°20 ’ — 0°27'.

Хохловское поднятие представляет собой структурный выступ северо-северо-восточного простирания, размером 3x2 км. Оно располагается в окрестностях пристани Хохловка, от Гайвинского и Скобелевского поднятий отделено незначительными по глубине прогибами. Амплитуда поднятия увеличивается вниз по разрезу с 9 м по кровле тюйской пачки до 19 м по кровле артинского яруса. Одновременно возрастают и углы падения пород с 0°34’ до 1°.

Лобановская и Межевская валообразные зоны по происхождению относятся к структурам тектоно-седиментационного типа. Валообразные зоны представляют собой линейные цепочки пологих антиклинальных складок, имеющих в ядрах рифовые массивы, образовавшиеся r позднсдсвонскую эпоху вдоль бортов Камско-Кинельской системы прогибов. Мощность рифовых образований достигает здесь 530—590 м.

В строении рассматриваемых валообразных зон принимают участие породы от верхнего девона доверхней перми включительно. Под рифами по кровле кыиовского горизонта на месте зон картируется моноклиналь с восточным падением слоев.

Лобановская валообразная зона протягивается в северосеверо-восточном направлении на юго-восточном краю Пермского свода. Протяженность валообразной зоны около 100 км при ширине от 3 до 7 км; для нее характерно общее погружение шарнира на юго-запад. В пермских отложениях в поперечном сечении структура имеет симметричное строение: углы падения крыльев в пределах 1°—1°40'. Амплитуда зоны по кровле артинского яруса составляет 40—50 м. С глубиной валообразная зона приобретает асимметрию, возрастает ее амплитуда. Более крутым становится юго-восточное крыло: в каменноугольных отложениях углы падения от 1° до 2°50, в фаменских отложениях углы возрастают до 7—8°. Падение же пород на северо-западном крыле на нижних горизонтах не изменяется. Амплитуда валообразной зоны в нижнекаменноугольных и верхнедевонских отложениях возрастает до 150—175 м.

Лобановская валообразная зона осложнена рядом локальных поднятий (с юго-запада на северо-восток): Горским, Рассвстовским, Баклановским, Сухобизярским, Кулсшовским, Благодатным, Козубасвским и Лобановским. Па полигон практики зона заходит своим северо-северо-восточным окончанием с расположенным на нем Лобановским поднятием.

Лобановское поднятие находится в 10 км восточное г.Перми, центральная его часть расположена в районе пос.Голый Мыс. Поднятие представляет собой линейную антиклинальную складку северо-восточного простирания с двумя-тремя согласными брахиформными вершинами. Длина структуры 25—28 км. амплитуда 20—30 м. В поперечном сечении поднятие имеет асимметричное строение: углы падения пород на северо-западном крыле (0°30'-1°30) на юго-восточном 2°30'- 3°30'.

Межевская валообразная зона имеет в плане коленообразную форму с перегибом в районе устья р.Полазны: западная половина — субширотного простирания, восточная -субмеридионального. Протяженность валообразной зоны в девонских и каменноугольных отложениях 58 км. в пермских — 35 км, ширина изменяется от 4 до 8 км.

Межевская зона обладает следующими особенностями строения:

1) вверх по разрезу она выполаживается.

2) в поперечном сечении асимметрична.

Так, в девонских породах углы падения северного и восточного крыльев 6°—11°. южного и западного 1°30 2°50' амплитуда 60—100 м; в каменноугольных породах углы падения соответственно 1°30’-3°30' и 0°30'—1°50' амплитуда 50—85 м; в пермских породах углы падения 1°—2°30' и 0°50' -—1°10' амплитуда 60—70 м. Валообразная зона осложнена поднятиями: с запада на восток — это Команятская, Русаковская, Зубовская, Шсмстипская, Пионерская, Дсмидковская. Полазнииская, Межевская и Талицкая структуры. Все поднятия находятся за пределами площади съемки, валообразная зона лишь слегка своим западным бортом захватывает северо-восточный угол полигона.

На Пермском своде наряду с локальными поднятиями, осложняющими строение валов и валообразных зон, развиты также мелкие структуры, расположенные вне их пределов. Такая обособленная структура выявлена в центральной части г. Перми. Структура, названная Пермской, является брахиантиклинальной складкой; длина ее около 10 км, ширина 3—4 км, амплитуда порядка 10—15 м (Рейхардт, 1997).

На полигоне практики наряду с пликативными выявлены также дизъюнктивные структуры, развитые в основном в породах кристаллического фундамента. Исследователи, занимающиеся изучением тектонического строения фундамента и осадочного чехла восточной части платформы, интерпретируют материалы геофизических съемок неодинаково.

В результате составленные ими тектонические схемы строения фундамента различаются, иногда существенно, как по количеству выделяемых разломов, так и по их расположению [35, 41. 44]. По Г.Г. Кассину [44], в пределах площади учебной съемки предполагается наличие двух глубинных разломов субширотного простирания раннепротерозойского заложения. Один из них проходит в 4—5 км, второй — в 20—21 км.севернее центра г. Перми. В северо-восточном направлении эти разломы пересекает разрывное нарушение позднепротерозойского возраста, для которого устанавливается активность и в фанероое. При дешифрировании аэро- и космоснимков выделяется еще ряд разрывных нарушений более молодого возраста, которые не подтверждены пока полевыми исследованиями.

С

Рис.11 Схема кристаллического фундамента на полигоне практики

Рис. 12 Схема строения кристаллического фундамента Пермского Края

Рис. 13 Неотектоническая карта Прикамья (Николаев и др., упрощено)

Рис. 14 Валы

Валы - вытянутые положительны платформенные структуры, длиной десятки и первые сотни км, площадью до 10 000 км . Они обычно объединяют ряд локальных поднятий

Рис. 15 Карта современных движений земной коры (изолинии скоростей, мм/год)

Точки - железные дороги. Проведенные изолинии скоростей показывают, что основная часть территории опускается со скоростью 0,1-6мм/год .