Физико-географические условия.
Район г.Уфы относится к полуувалистой, лесостепной части Предуралья, является по рельефу переходной полосой между степями Предуралья и передовыми хребтами, увалами западного склона Южного Урала.
Уфа является столицей республики Башкортостан. Это крупный научный, промышленный, культурный центр Урало-поволжского региона.
Гидрографическая часть района г. Уфы представлен двумя крупными реками западного склона Урала: Белой и Уфой, причем последняя впадает в реку Белая у самого города. Река Белая протекает у южных и западных границ Уфимского полуострова и в районе г.Уфы в реку Белая слева впадает еще один крупный приток река - Дема. Река Белая является самой крупной полноводной рекой Башкортостана, довольно сильно миандрируещий. В летнее время осуществляется судоходство. В меженное время ширина р.Белой равняется 300-400 м. а глубина достигает 4 м. В половодье ширина реки достигает 8 км. а глубина 12 м. В районе г.Уфы справа впадает в нее р. Сутолоки. Первая надпойменная терраса представляет собой заболоченную и заросшую многочисленными кустарниками поверхность с многочисленными старичными озерами. Река Уфа главный приток р.Белой, используется для сплава леса, как источник гидроэнергии и также используется для судоходства. Ее ширина в меженное время колеблется в пределах 180-200 м., глубина 3-5 м., а в половодье до 6 км., глубина до 10 м. средняя скорость обоих рек 0,6м/сек.
Режим рек характеризуется высоким весенним половодием и низким летне-осенней меженью, часто нарушаемый дождевыми паводками.
Половодье весной начинается в первой декаде апреля. Вода во время половодья поднимается в этих реках на 5-8 м. выше меженного уровня. Замерзание рек происходит в середине ноября, весенний ледоход бывает ежегодно только на Белой. Толщина льда в реках района в среднем не более 40-60 см.
Имеется ряд озер: Долгое, Подледное, Волданское и др. Эти озера являются старичными воронками или старицами рек Белой и Уфы.
Климат в районе Уфимского полуострова умеренный континентальный с отчетливо выраженными сезонами года и характеризующийся продолжительной, относительно холодной зимой и жарким летом. Среднегодовая температура по данным Башгидрометцентра +2,3. Обсалютная температура максимальна в июле +40, обсалютная минимальная температура –50. Первые заморозки осенью обычно наступают в конце сентября в начале октября, последние морозы случаются в конце апреля, в начале мая, а иногда в начале июня. Барометрическое давление для района г.Уфы минимальна в зимнее время и максимальна в летнее.
Доминирующее направление ветров юго-западное.
Глубина промерзания грунта в водораздельных участках достигает 1,5 м. В местах пониженного рельефа промерзание незначительное, около 0,6-0,8 м. среднегодовая сумма осадков 500-600 мм. Среднегодовая относительная влажность 69%. Лесные массивы занимают повышенные участки рельефа, долины рек. Встречаются дуб обыкновенный, клен остролистный, липа мелколистная, ильм, вяз, из хвойных - пихта сибирская, ель сибирская. На заболоченных участках растут камыши. Широкого хозяйственного значения указанные лесные массивы не имеют, а служат как декоративные зеленые участки.
Почвы и дороги важного значения не имеют.
Таким образом физико-географические условия благоприятны для изучения разрезов, но не благоприятны для площадного картирования так как разрезы обнажаются на коренном склоне речных долин в результате эрозионной деятельности рек, и площадное картирование затруднено из-за задернованности склонов и размещения жилых домов г.Уфы в исследуемой территории. Исследования лучше всего проводить в летнее время.
Методика работ.
Основными методами исследований являются геологические маршруты, которые используются для изучения разрезов и площадного картирования. Задачи метода сводятся к выявлению на местности стратиграфических подразделений путем изучения разрезов. Маркирующие горизонты изучаются методом прослеживания. Геологические маршруты при площадном картировании проводятся с целью описания имеющихся по ходу маршрута отложений, и определения границ стратиграфических подразделений. Одновременно проводится описание рельефа, характеристика рыхлых отложений, геоморфологии, описание речных долин, их строение, выявление поверхностей выравнивания. Маршрут записывается в полевой дневник, который оформляется по единой схеме.
Наше ознакомление началось с техники безопасности и карты Уфимского полуострова. Затем были изучены опорные разрезы в районе д.Дудкино и Мусульманского кладбища. Их изучение состояло в послойном описании разреза и в выделении пачек, в результате чего были составлены стратиграфические колонки по каждому обнажению, а затем и общая стратиграфическая колонка Уфимского полуострова. В целях сокращения времени на изучение разреза, что у Мусульманского кладбища, он был разделен на участки по бригадно, а затем по результатам каждой бригады было составлено полное описание разреза. По ходу маршрута отбирались образцы, замерялись элементы залегания пород; по мере необходимости делались зарисовки в полевой дневник. Известняки определялись раствором соляной кислоты (при попадании кислоты на известняк последний начинает шипеть). После изучения опорных разрезов уфимского и Бельского побережья Уфимского полуострова были поделены на участки по бригадно, с целью их картирования.
За время практики мы применяли два типа маршрутов, первый из которых представлял собой послойное описание разрезов и выделение стратиграфических подразделений (кунгурский и уфимский яруса). Описание сводилось к выделению слоев (их кровли и подошвы), характеристики пород, элементов их залегания и определение ширины выхода пластов.
Другой тип маршрута представлял собой описание общего геологического строения, при этом маршрут прокладывался поперек структур. В этом случае обнажения по маршруту закреплялись номерами (закрепляются глазомерной съемкой). На этих точках и между ними вели полное описание выходов коренных пород, их состав и влияние на рельеф. В результате таких маршрутов определили общий облик Кунгурского и уфимского ярусов, их границу, слагаемые ими структуры, разрывные нарушения и надвиг.
Наиболее сложным при прохождении маршрутов явилось прослеживание границы между кунгурским и уфимским ярусами. Так как территория, которую мы картировали, задерновано и кроме четырех четких обрывов наблюдаются лишь небольшие коренные выходы, по которым очень сложно точно определить границу.
Результатом всей проделанной работы является геологическая карта и отчет.
3.Геологическое строение района.
Уфимский полуостров расположен в юго-восточной части Восточно-Европейской платформы, и сложен разновозрастными толщами осадочного чехла этой платформы. Разрез осадочного чехла начинается с R-V образований верхнего протерозоя, на которой залегает токатинская свита. На поверхности, в районе г.Уфы, в долинах рек Уфа и Белая выступают в нижней части гипсы Кунгурского яруса нижней Перми и в верхней части пестроцветные и карбонатные отложения Уфимского яруса.
Кунгурский ярус нижней Перми по правому берегу р.Уфы в районе Дудкинской переправы сложен в нижней части склона гипсами, в основном серыми, пластинчатыми, массивными с прожилками волокнистого гипса, в верхней части маломощной пачкой зеленовато-серых алевролитов, мощность которых сокращается в южном направлении по правому берегу р.Белой, возле Мусульманского кладбища Кунгурские отложения выступают в нижнем обрыве. Здесь увеличивается роль комковатых сахаровидных гипсов. По правому берегу р.Белой, около Авторемзавода и Пугачевской пещеры, в 300 м. от высоты с отметкой 183,8 м. Кунгурские гипсы, в основном пластинчатые, наблюдаются в бортах оврага, который образован на месте тектонического разлома. В правом борту оврага гипсы залегают снизу вверх до высоты 10 м. над уровнем террасы, где они сменяются известняками Уфимского яруса, а в левом борту коренные выходы гипсов подняты на 30 м. Здесь больше сахаровидных, пластинчатых гипсов. В 25 метрах восточнее описанного выше оврага, выделяется лощина, восточнее которой, от подножья склона и почти до вершины с высотой 183,6 м. обнажаются также гипсы Кунгурского яруса, мощность выхода которых достигает почти 18 м. Таким образом по лощине, в восточном приподнятом блоке гипсы Кунгурского яруса поднимаются почти до отметки 180 м.
Так же нужно отметить, что в 625 м. от Дудкинской переправы, толща гипсов нижнего кунгура в обрыве склона вклинивается в пестроцветную пачку Уфимского яруса. Гипсы здесь с красновато-бурым оттенкам и мощностью около 11 м.
Уфимский ярус верхней Перми также широко представлен на Уфимском полуострове. Он залегает на кунгурском ярусе нижней Перми, часто с параллельным несогласием (у Дудкинской переправы) и в сравнении с кунгурскими отложениями отмечается резкой сменой литологического состава пород. Если Кунгурский ярус сложен в основном гипсами, то в уфимском ярусе выделяются 3 пачки: нижняя карбонатная, пестроцветная (мощность 10-11 м., в различных обнажениях Уфимского полуострова) и верхняя карбонатная (мощность различна, но не менее 4,5 м.)
В районе Дудкинской переправы нижняя карбонатная пачка представлена известняками, местами брекчевидными, залегают на размытой поверхности алевролитов Кунгурского яруса, мощностью 0,5 м.
Пестроцветная пачка сложена в основном красно-бурыми аргиллитами, зеленовато-серыми алевролитами и аргиллитами с прослоями известняков, с мощностью до 1 м. Средняя мощность пестроцветки 10 м. Верхняя карбонатная пачка представлена известняками, серыми, массивными, мощностью 2 м., и зеленовато-серыми аргиллитами, мощностью 2 м., мощность всей пачки 4 м.
Возле мусульманского кладбища отложения Уфимского яруса наблюдаются в верхнем обрыве. В основании уфимского яруса здесь залегают зеленовато-серые мелкозернистые полимиктовые песчаники мощностью 0,25м. пестроцветная пачка выделенная в районе Дудкинской переправы содержит меньше красноцветных пород. В ней преобладают алевролиты, в нижней части более комковатые гипсы, переслаивающиеся с красными аргиллитами, в верхней части карбонатные породы. Красноцветы составляют отдельные прослои мощностью 0,18 м. Мощность карбонатной пачки представленный в основном доломитами около 9 м. Граница между кунгурским и уфимским ярусом наблюдается в нижнем обрыве.
В районе Башавторемзавода, по правому берегу реки Белой, Уфимские отложения выступают до подножья склона, подразделенные здесь на две пачки: карбонатную (мощностью около 15 м.) и пестроцветную (мощностью около 20м). Благодаря пологому падению пестроцветная пачка спускается здесь по подножью склона до 250 м, а далее карбонатная пачка по разрывному нарушению приподнята выше по склону. Уфимские отложения на всем протяжении здесь подвержены интенсивному химическому выветриванию, благодаря чему они превращены в рыхлую глинистую песчано-глинистую массу серого цвета по карбонатам и пестрого цвета по терригенным отложениям. Граница кунгура и уфы от подножья склона поднимается до отметки более 180 м. и здесь она не откартирована.
Вдоль правого берега р.Уфы, возле каменной переправы наблюдается 3 пачки: карбонатная (мощность не полные 3м.), пестроцветная (мощность около 8 м.), и карбонатная (мощностью не полные 4-5 м.)
Породы падают на СЗ 320, под углом от 0 до 20. Наращивание разреза происходит снизу вверх по течению реки. Соответственно стратиграфические границы будут сечь горизонтали под небольшим углом и конце разреза на поверхность выходит верхняя карбонатная пачка Уфимского яруса, представленная известняками, рыхлыми, массивными и зеленовато-серыми аргиллитами. Мощность пачки неполная 2,5 м. Пестроцветная пачка представлена алевролитами. Краснобурыми, выветренными, рыхлыми, и известняками со следами выщелачивания, тоже сильно выветренными. Мощность пестроцветной пачки около 8 м. Граница между кунгурским и уфимским ярусами здесь не вскрыта.
Кроме того, выходы пестро цветной пачки в котловине глубиной примерно 5 м., расположенной на площадке отведенной под строительство дома, были обнаружены нашей бригадой на пересечении улиц Менделеева и Дуванского бульвара. Залегание слоев здесь горизонтальное.111
Тектоника.
Как указывалось, практика проходила в районе Уфимского полуострова расположенная в юго-восточной части Восточно-Европейской платформы, сложенный разновозрастными толщами осадочного чехла этой платформы. Встречаются такие элементы тектоники, как разрывные нарушения, сбросы, складки, надвиги, разломы.
Например, в районе Дудкинской переправы, в 265 м. от нее мы имеем дело с над вигом утюгообразной формы. Гипсы кунгурского яруса надвинуты на пестроцветную толщу, которая под гипсами смята в складки и сильно разрушена выветриванием. Над гипсами проходит изгибание слоев примерно параллельно контакту с гипсами. Азимут падения по карбонатным породам в пестроцветах СЗ 310, угол падения 18. В 4 м. севернее от контакта азимут падения ЮЗ 255, угол падения 8. В 2 м. от нее азимут падения ЮВ 120, угол падения 10. Гипсы надвинутые на пестроцветную пачку отличаются от гипсов описанных в обн. 1-3. По видимому здесь представлены более низкие стратиграфические уровни Кунгурского яруса. (см. Рис 1.)
Рис.1. Зона надвига.
Разрывное нарушение хорошо видно у правого берега р.Белой возле Мусульманского кладбища. Здесь в нижнем обрыве выступают гипсы Кунгурского яруса, в верхнем обрыве пестроцветы уфимского яруса. Между двумя обрывами наблюдается ложбина СВ. простирание, по которой очевидно проходит разрывное нарушение. В нижнем обрыве имеется контакт Кунгурского и уфимского ярусов и элементы залегания пород последнего несогласно с элементами верхнего обрыва.
Небольшой разлом наблюдается там - же у Мусульманского кладбища в выходах гипсов верхней части Уфимского яруса. Азимут простирания СВ. 20, амплитуда смещения 0.8м. (См.рис.2).
Рис.2. Разлом в выходах гипсов верхней части Уфимского яруса.
По правому берегу реки Белой возле Авторемзавода и Пугачевской пещеры, в 260 м от обнажения 5 породы пестроцветной пачки резко сменяются сильно выветрелыми до рыхлого состояния с реликтами исходных пород, серыми мелкозернистыми известняками, сильно кавернозными за счет выщелачивания. Породы обнажаются на протяжении более 20 м. Местами они сильно перемяты, с образованием ныряющих складок (рис.3). и мелких ассимитричных складок.(рис.4). Очевидно, мы имеем дело с серией разрывных нарушений, с азимутом простирания СВ. 10, по которому образованы промоины.
Рис.3. Антиклинальная складка.
ЮЗ 240 М 1:20
Северное крыло подвернута.
Осевая поверхность изогнута,
Складка ближе к ныряющей.
Рис.4. Мелкие ассимитричные складки.
М 1:20
Возле Пугачевской пещеры, в 300 м. от высоты с отметкой 183,8 м. хорошо выражен овраг, образованный тектоническим разломом, восточный борт которого приподнят на 35-40 м. по отношению к западному. Правый борт сложен гипсами в нижней части и известняками в верхней части. Между этими толщами проходит граница Кунгура и Уфы, а в левом борту присутствуют только гипсы. К тому же породы правого борта на месте разлома приподняты кверху.
Серия мелких разрывных нарушений наблюдается так же у Каменной переправы, где обнажаются породы Уфимского яруса. Породы падают под углом 0-20. Разрывные нарушения здесь сбросового характера с небольшими амплитудами. Наиболее отчетливо выражен пологий сброс выше Каменной переправы, который проявляется по расположению на одном уровне с нижней карбонатной и средней пестроцветной пачек.
Это далеко не полный перечень элементов тектоники, расположенных на Уфимском полуострове. Отсюда можно сделать вывод, что тектонические движения здесь происходили довольно таки часто.
4.Геоморфология и современные геологические процессы.
Геоморфология Уфимского полуострова и Учалинского района, так же как и геологическое строение сильно отличается. В связи с чем, мы рассмотрим ее элементы на каждом участке.
Уфимский полуостров.
На Восточно-Европейской платформе, и соответственно на Уфимском полуострове основным рельефообразующим фактором является структурный – горизонтальное залегание пород осадочного чехла. На этот равнинный рельеф накладывались различные экзогенные процессы, которые привели к его изменению.
Восточно-европейская равнина в основном осложнена экзогенными процессами. Выделяются следующие типы рельефа: денадудационный (склоны, водоразделы, выровненная поверхность Уфимского полуострова); денадудационно-эрозионный (подмыв берегов реками).; аккумулятивный (долина реки Белой и Уфы, озера, старицы, делювиальные шлейфы)
Долина реки Уфы имеет асимметричное строение, выраженное крутым правым берегом, в котором выступают коренные породы пермской системы и пологим левым берегом. Ширина долины выполнена аллювием и составляет несколько км. В районе ниже Дудкинской переправы на правом берегу выделяется в виде узких полос первая и вторая надпойменные террасы. Высота первой над уровнем вод 2-2,5 м., второй над уровнем первой 4,5-5 м. На левом берегу р. Уфы ширина элементов долин значительно больше. Здесь выделяются низкая и высокая пойма, первая и вторая надпойменные террасы, шириной несколько км. В пределах высокой поймы широко развиты старичные озера, пойменные гривы, суффозионные воронки. Русло реки Уфа прижата к правому берегу, который имеет эрозионное происхождение. На выположенных частях склона идет плоскостной смыв с накоплением бурых и темно-бурых глин. Проявлены овраги с конусами выноса. В следствии того, что Уфимский полуостров сложен породами, которые хорошо карстуются, то это приводит к образованию карстовых воронок различных размеров. Часть оврагов вскрывают карстово-трещинные воды, в результате чего наблюдается их выход на поверхность в виде родничков.
Ниже р.Сутолоки на правом берегу р. Белой до Авторемзавода выделяется I надпойменная терраса, высота которой составляет 4,5-5 м. Ниже Авторемзавода стрелка рек - Белая занята поймой. Четко выражено старичное пересыхающее озеро, а дальше тоже озеро-старица Солдатское. Вторая надпойменная терраса р.Белой четко выражена возле Монумента Дружбы. Превышение II над уровнем первой 5 м, выше нее выделяется III надпойменная терраса, высота которой над уровнем II 20 м. От устья р.Сутолоки до обнажения 5 склон не обнажен. Он закрыт глинистым делювием.
В долине р.Уфы около Каменной переправы выделяется высокая пойма 4,5м. и первая надпойменная терраса 6 м. сложены они глинистым буроватым прирусловым песком. Может быть гравийный материал и крупнозернистый песок. Ширина надпойменной террасы несколько км. На правом берегу здесь происходит процесс боковой эрозии со сносом с крутого склона рыхлых отложений Уфимского яруса.
В подножьях крутых склонов, по крутым берегам рек почти у всех обнажений Уфимского полуострова накапливается коллювий. Породы подвержены физическому и химическому выветриванию. Химическое выветривание проявляется в разложении, особенно терригенных пород, до рыхлого состояния и превращении их в алевритистую и глинистую массу с реликтами исходных пород.
Краткая история геологического развития района.
В допалеозойское время на территории Уфимского полуострова так же как и на территории всей Восточно-Европейской равнины, земная кора стала жесткой в результате процессов связанных с горообразованием, и утеряла способность сминаться в складки
В палеозое на территории Уфимского полуострова преимущественно имело место медленное опускание земной коры, и преобладал морской режим, что благоприятствовало накоплению мощных толщ осадочных пород.
В пермское время начинают преобладать поднятия земной коры, характер моря меняется; оно мелеет и сокращается в размере, обширные участки дна обнажаются.
Территория г.Уфы в это время была занято водами лагунного бассейна. В условиях сухого и жаркого климата в лагуне отлагались гипсы и ангидриты. Поднятие ангидритов в зону действия активных подземных вод привело к развитию в них процессов гидратации и переходу их в гипсы. Это вызвало дополнительное поднятие территории и усилило карстовые процессы.
В мезозое на территории Уфимского полуострова были континентальные условия, и осадконакопления не было.
В середине третичного переода усиливаются восходящие движения земной коры, что повлекло за собой более интенсивный размыв древних рыхлых образований и новое врезание рек в толщу пермских пород. Перед плиоценом рельеф территории города имеет характер приподнятой равнины, глубоко расчлененной речными долинами и испещренный карстовыми воронками, т.е. напоминал современный. Однако он был более контрастным. Резче выступали долины и водоразделы. Долины представляли собой сравнительно узкие врезы в широкие сглаженные водоразделы
В верхнем плеоцене и в первой половине нижнечетвертичного времени долины рек были частично заполнены галечниками и суглинками, рельеф снова оказался выровненным.
Во второй половине нижнечетвертичного и первой половине среднечетвертичного времени снова усилилась врезание рек. Возникли глубокие долины, резко возросла контрастность рельефа, на склонах усилились различные геоморфологические процессы, в том числе карстовые. Долина постепенно расширялась и заполнялась аллювием.