Для района работ, который представляет собой складчатую область, характерно широкое, хотя и неравномерное развитие процессов метаморфизма. Незначительные зоны метаморфизм контролируются зонами разломов в полосе сочленения Магнитогорского мегасинклинория с Восточно-Уральским поднятием.
В зонах развития сланцеватых и метасоматически переработанных продуктов контактового метаморфизма установлены минеральные ассоциации зеленосланцевой фации и региональный кливаж. Зеленокаменный метаморфизм осадочно-вулканогенных формаций проявился в Магнитогорском прогибе, захватив эффузивы среднего девона. На фоне регионального зеленокаменного метаморфизма локально проявлены гидротермально-метасоматические процессы, выражающиеся в серицитизации и окварцевании зон рассланцевания, связанных с колчеданными месторождениями.
Контактовый метаморфизм связан с интрузивами кислого состава. В мигматитовых ядрах антиклинориев Восточно-Уральского поднятия размещается Джабык-Суундукский гранитный массив, для которого характерны контактовые изменения гнейсов диафторезом, протекавшим в условиях зеленосланцевой фации.
Для восточной подзоны Кочкарско-Адамовской зоны характерно развитие серпентинитов антигоритовых мелажированных хлоритизированных и карбонатизированных, которые образуются на контакте с интрузивами дунит-гарцбургитового состава бриентского комплекса.
История геологического развития
Геологическое строение площади обусловлено разнообразными эндо- и экзогенными процессами, протекавшими в интервале от протерозоя до кайнозоя. В позднем протерозое в зоне будущего Урала дорифейская кристаллическая кора платформенного типа подвергалась процессам активизации и континентального рифтогенеза, приведшим к ее утонению, с накоплением терригенно-карбонатных комплексов и небольших объемов щелочных магматитов.
Начиная с ордовика, в обстановке растяжения произошел разрыв допалеозойской коры и образование на ее месте двух параллельно развивающихся прогибов – Зилаирского и Магнитогорского, разделенных Уралтауским рифей-вендским срединным массивом. Последний по периферии был ограничен рифтовыми разломами растяжения – Главным Уральским и, возможно, Зилаирско-Уралтауским. Судя по данным сейсморазведки, амплитуда рифтовых сбросов заметно возрастала с глубиной, что свидетельствует об их длительном (до среднего карбона) конседиментационном развитии в режиме нисходящих тектонических движений. На бортах срединного массива в течение раннего девона накапливались кремнисто-сланцевые осадки батиального типа, источником сноса для которых, вероятно, служил размываемый субстрат нижезалегающих толщ. Раздвиг завершился возникновением Уральского палеокеана, обрамляющего микроконтиненты в его восточной части.
В конце раннего девона режим растяжения на Урале сменился обстановкой сжатия и вдоль субдукционной зоны главного уральского разлома восточного падения происходило поглощение коры раннепалеозойского Уральского океана с последующей коллизией в позднем девоне пассивной окраины Восточно-Европейского континента и островной дуги. Сближение тектонических блоков компенсировалось образование крупных зон скалывания и срывов, вдоль которых палеозойские батиальные и офиолитовые комплексы перемещались из соседних структур в сторону Уралтауского континентального выступа и частично ее перекрывали. Этот процесс еще более усилился в конце каменноугольного времени в период так называемой «жесткой коллизии», когда полностью закончилась субдукция и Восточно-Европейский континент пришли в непосредственное соприкосновение. В условиях мощного бокового сжатия и послойно-сколового надвигания произошло окончательное тектоническое совмещение и перемешивание древних «субконтинентальных» отложений зоны Уралтау и офиолитовых образований Магнитогорского прогиба.
В мезозойский период территория превращается в сложно-построенную складчатую систему, об этом свидетельствуют, прежде всего, тип осадочных формаций и резкие изменения их мощности.
В кайнозойское время на отдельных участках района происходило накопление грубообломочных речных отложений, редко встречающихся озерных и других континентальных осадочных образований.
Геоморфология
Специальные геоморфологические исследования при геологическом картировании не проводились. Краткие геоморфологические сведения по район даны по результатам геоморфологических наблюдений предыдущих исследователей (Г.И. Чайко и др., 1959, 1962; Ю.С. Емельянов и др., 1960; Г.Ф. Селиверстов и др., 1964; Ю.Н. Замига и др., 1965; Шуб И. З. и др.,1975-1977).
Район работ расположен в западной части Зауральского пенеплена, сформированного в течение мезозойской и кайнозойской эпох, на месте сложной складчато-глыбовой геологической структуры восточного склона Южного Урала, с характерной для нее сильной расчлененностью рельефа и широким развитием химических кор выветривания. Пространственно тяготеет к осевой части Урало-Тобольского водораздела, сложенного гранитоидами Джабык-Карагайского и Суундукского интрузивов. Современные морфологические типы рельефа созданы совместным действием мезозойской и кайнозойских денудационных, эрозионных и аккумулятивных процессов, которые привели к созданию приподнятого Зауральского пенеплена, протягивающегося полосой между современным Зауральским пенепленом на востоке и остаточными горами восточного склона Урала на западе. Зауральский пенеплен отличается меньшим распространением кор химического выветривания из-за большего расчленения рельефа в результате более активного проявления молодой тектоники, приподнявшей район на высоту до 300 м.
Позднемезозойская денудационная поверхность выравнивания -наиболее древний (из сохранившихся в районе) морфогенетический тип рельефа. Выделяется на междуречных пространствах по слабо выраженным в рельефе широким сухим логам и возвышающимися над ними на 20-30 м уплощенными пологими холмами с абсолютными отметками до 400 м и сложенными каолиновыми химическими корами выветривания мощностью 40-50 м (площадные коры).
Олигоценовая денудационно-аккумулятивная поверхность выравнивания (типа моделированного пенеплена) отличалась несколько пониженными (в пределах 290-350 м) максимальными отметками положительных форм и большими, чем на мезозойском пенеплене, относительными их превышениями (40-50 м). Оживление тектонической деятельности в этот период не вызвало перестройки речной сети, которая в значительной степени унаследовала мезозойские депрессии.
В миоцене на Урале установилась относительная тектоническая стабильность и господствовал резко континентальный засушливый климат с кратковременными периодами ливневых дождей. В условиях аридного климата миоценового тектоно-климатического этапа это способствовало образованию денудационной поверхности, характеризующейся сочетанием крутых склонов возвышенностей с выровненными подножьями. Речная сеть в миоцене, по-видимому, унаследовала речную сеть предыдущих (позднемезозойского и олигоценового) тектоно-климатических циклов.
Плиоцен-четвертичная эпоха отмечена на Урале общим оживлением тектонической активности, выразившейся в относительном поднятии западной части Зауральского пенеплена на высоту до 300 м (приподнятый Зауральский пенеплен). Образование плиоцен-четвертичной поверхности выравнивания определило основные черты современного рельефа района, среди которого выделяются эрозионные и эрозионно-аккумулятивные формы рельефа.
Техногенные формы рельефа связаны с активной хозяйственной деятельностью человека: сооружением плотин и искусственных водоемов, защитных дамб и дорожных насыпей, строительством каменоломен и карьеров по добыче стройматериалов и других полезных ископаемых.
Гидрогеология
На территории Брединского района можно выделить четыре водоносных комплекса:
1. Водоносный комплекс зон трещиноватости вулканогенной амурской толщи (D2-3am). Распространен в западной части рассматриваемой территории, залегает над рудной залежью. Сложен туфами базальтов, прорванных дайками габбро. Водоносный горизонт содержит трещинные воды зоны экзогенной трещиноватости и трещинно-жильные - в тектонически ослабленных зонах и на литологических контактах. Глубина развития зон трещиноватости не определена.
2. Водоносный комплекс зон трещиноватости терригенной новооренбургской толщи среднего ордовика (О2nо). На поверхность толща выходит в центральной части рассматриваемого района, в виде полосы, расширяющейся в южном направлении, погружается под вулканогенную толщу. Водоносный комплекс сложен известково-глинистыми сланцами, ритмично переслаивающимися алевролитами, песчаниками и глинистыми сланцами, с прослоями известняков; пологозалегающая толща прорвана дайками габбро, секущими вулканогенную толщу. Контакт терригенной и вулканогенной толщ – тектонический и представлен глиноподобной серицит-карбонатной породой, образующей слой мощностью около 10 м. Следует отметить, что непосредственно под этими тектонитами залегает рудное тело. Водоносный комплекс вулканогенной толщи отделен от водоносного комплекса терригенной толщи маломощным водоупорным слоем, не выдержанным по простиранию.
3. Водоносный комплекс интрузивных и метаморфических пород сложен гранитами и парагнейсами, распространен в восточной части рассматриваемой территории и не встречен в пределах месторождения. Комплекс в целом характеризуется невысокой водообильностью. Дресвяные продукты выветривания гранитов обладают хорошей водопроводимостью, но имеют небольшие мощности, и залегают на практически монолитных породах. Образуют небольшие бассейны грунтовых вод, разгружаются в виде небольших родников в лога и понижения, в засушливые годы родники исчезают.
4. Водоносный горизонт аллювиальных отложений слагает долину
р. Утяганка. Ширина долины по аналогии с рекой Бол. Караганка порядка 200-300 м. Мощность отложений порядка 3-5 м, русловые фации представлены средним и крупным песком с линзами гравийных грунтов.
На Амурском месторождении водоупор представлен глиноподобной серицит-карбонатной породой, залегающей непосредственно над рудным телом в основании вулканогенной водоносной зоны. Таким образом, при проведении гидрогеологических работ следует обратить особое внимание на распространение трещино-жильных вод в вулканогенной толще.
Наиболее водообильные породы амурской толщи расположены в долине р. Утяганка, в непосредственной близости от водохранилища, на участке неглубокого залегания рудных тел, где их извлечение, возможно, будет осуществляться открытым способом. Высокая водообильность пород, содержащих большое количество известкового материала, а также наличие связи с рекой и значительные запасы воды в водохранилище создают сложные гидрогеологические условия этого участка.
Среди пород с жесткими кристаллизационными связями развиты изверженные породы и осадочные образования. Верхняя зона пород за счет трещиноватости до глубины нескольких метров выветрелая, и представляет собой разборную скалу, ниже породы приобретают монолитность. При изучении пород особое внимание следует уделять степени выветрелости пород и тектонической нарушенности. Ориентировочное количество ИГЭ грунтов с жестким структурными связями -10 (туфы, габбро, известково-глинистые сланцы выветрелые и не выветрелые, алевролиты, песчаники, известняки и серицит-карбонатные породы).
Полезные ископаемые
Кроме Амурского месторождения в районе работ известно несколько рудопроявлений меди и цинка, железа, хрома, никеля и золота.
1. Железо представлено титаномагнетитовой и скарновой рудными формациями. В районе известны проявления Амамбайской группы и проявление «Стоячий камень», которые на поверхности фиксируются магнитными аномалиями интенсивностью до 5000 мГалл, и частично изучены скважинами. Содержание железа до 29 %, титана – 0,6-1,4 % (Скопина Н.А. и др., 1966). В проявлениях титаномагнетитовой формации спектральным анализом установлены повышенные содержания Cu - до 0,05-0,1 %, Zn, Pb, Sn, Мо и Au (Шалагинов Э.В. и др., 1984).
2. Хром. В районе известны рудопроявления и пункты минерализации, представленные развалами и коренными выходами серпентинитов со шлирами хромита. Все проявления хрома тяготеют Амамбайскому серпентинитовому массиву и являются неперспективными в связи с очень малыми масштабами оруденения.
3. Проявления полиметаллических и медных руд в районе работ тяготеют к площади развития пород амурской толщи. Вблизи месторождения - это Утяганская структура, где среди карбонатных пород выявлены проявления бурого железняка «шляпного» типа: горы Шишка и высотки с отметками 371,8; 344,3 и 379,3 м. На севере известна слабо изученная Октябрьская площадь с частыми проявлениями железняков «шляпного», остаточного типа (А.Д. Штейнберг, 1976), изучение которой может представлять поисковый интерес. Генезис бурых железняков Амурской и Октябрьской площадей может быть связан с серноколчеданными цинковыми рудами, аналогичными Амурским или медно-цинковыми колчеданными.
4. Цинк. В Брединском районе известно Амурское месторождение цинка. В строении месторождения главную роль играет рудовмещающая терригенная толща, протянувшаяся полосой с севера на юг, значительно расширяющаяся в южном направлении.
5. Никель. На севере рудного района известно Сахаринское месторождение силикатных никелевых руд, приуроченное к коре выветривания серпентинитов Сахаринского массива. Месторождение имеет площадной и смешанный (линейно-площадной) тип. Рудные тела расположены в три яруса, оконтурены по данным опробования по бортовому содержанию Ni =0,7 %. Запасы категорий В+С1+С2 составляют: Ni – 191791 т; Co – 11396 т. (Шалагинов Э.В., 1984). В настоящее время месторождение отрабатывается открытым способом. В районе работ часты рудопроявления никеля, так же связаны с массивами серпентинитов.
6. Золото. Большинство месторождений и проявлениязолотарасположены в пределах Амамбайской и Аркаимской золото-железорудных зон, где известно несколько золоторудных жильных и золото-сульфидных месторождений и рудопроявлений. Жильные месторождения частично отработаны в начале XX века старательским способом (Антохина Е.В., 1968). Золото-сульфидные проявления Салганское, Целинное, Южное и другие с содержаниями Au более 1 г/т и Cu – 0,2-0,6 %, и повышенными серебра, свинца и цинка, перспективны и заслуживают дальнейшего изучения (Шалагинов Э.В. и др, 1984). В районе выявлены оруденения золото-сульфидного и золото-кварц-сульфидного типов (жилы Тамбовская, Соломенная, Примазковая, Праздничная и др.). В пространственном распределении оруденения четко обособились две золотоносные полосы – западная и восточная. На северном выклинивании обе полосы между собой соединяются. Западная полоса включает в себя Зайцевско-Святодуховское и Кировско-Кваркенское рудные поля, а восточная – Гогинско-Рамеевское и Брединско-Коряжинское.