Тектоника Ижорской возвышенности
Нюансы геологии
Отрицательные формы рельефа
На рис. 1 представлена трехмерная модель Ижорской возвышенности, охватывающая территорию от Финского залива на севере до города Луга на юге; от города Кингисепп на западе до города Тосно на востоке. Модель построена на базе топографической карты масштаба 1:200000. Абсолютные высоты выделены цветом. Определенному интервалу высот соответствует свой цвет, в нижнем правом углу - справочная шкала. Кружочками отмечены некоторые населенные пункты. Числовые значения на осях X и Y – условные координаты.
Хорошо видно (рис.1), что Ижорская возвышенность, ограниченная Финским заливом, долинами рек Оредеж и Луга, представляет собой слегка наклоненное в юго-восточном направлении плато и является вполне самостоятельным геологическим объектом.
Если посмотреть на модель Ижорской возвышенности сверху (рис. 2), то бросается в глаза, что некогда единый массив разбит на несколько неравных частей системой продольных (юго-запад - северо-восток) и поперечных (северо-запад – юго-восток) трещин.
Выделим их на рис. 3.
Нанесем выявленные аномалии на топографическую карту (рис. 4).
Проанализируем, что получилось.
Синие пунктирные линии - хорошо известные региональные разломы.
Разлом 1. Ограничивает Ижорскую возвышенность с севера, считается, что его местоположение совпадает с Ордовикским уступом, но в реальности он, похоже, проходит севернее, по дну Финского залива и далее по руслу реки Нева.
Разлом 2. Ограничивает Ижорскую возвышенность с востока, хорошо выражен в рельефе, контролирует русло реки Оредеж в ее среднем и нижнем течении.
Разлом 3. Ограничивает Ижорскую возвышенность с юго-запада, превосходно выражен в рельефе, контролирует русло реки Луга в ее среднем и нижнем течении.
Темно-зеленые пунктирные линии – отрицательные линейные аномалии, представляющие собой сеть параллельных борозд или трещин, пересекающих Ижорскую возвышенность в общем направлении юго-запад - северо-восток и соединяющих региональные разломы.
Географическая локализация.
Линейная аномалия 4. Проходит вблизи населенных пунктов Торосово, Фьюнатово, Низковицы, возможно, продолжается до Сквориц, и далее до Виллози. Контролирует единственное в округе периодически исчезающее озеро Хюльгузи.
Линейная аномалия 5. Проходит вблизи населенных пунктов Лемовжа, Сосницы, Глумицы, Шпаньково, Войсковицы, Пудость. Контролирует русло реки Лемовжа на всем протяжении, исток реки Оредеж, русло реки Черная в среднем и нижнем течении.
Линейная аномалия 6. Проходит вблизи населенных пунктов Старое Поддубье, Никольское, Мельница, Пижма, Пустошка, Новый Свет, Саборы, Лукаши, Коммунар, Павловск. Контролирует русла рек Суйда в среднем течении, Ижора в среднем течении, устье реки Славянка.
Линейная аномалия 7. Проходит вблизи населенных пунктов Дивенская, Дружная Горка, Новосиверская, Вырица. Контролирует котловину озера Орлинского, русла рек Орлинка на всем протяжении и Оредеж от Новосиверской до Вырицы.
Линейная аномалия 8. Соединяет разломы 2 и 3. Проходит вблизи населенных пунктов Бежаны, Низовская, ст. Слудицы, Борисово.
Линейная аномалия 9. Соединяет разломы 2 и 3. Проходит вблизи населенных пунктов Ящера, Болото, Долговка, Пехенец, Лужки, Новинка, Порожек. Контролирует русла рек Ящера в нижнем течении, Кременка в верхнем течении. Ограничивает массив Мшинских болот с запада и севера.
Красные пунктирные линии – отрицательные линейные аномалии, пересекающие Ижорскую возвышенность в общем направлении северо-запад – юго-восток.
Географическая локализация.
Линейная аномалия 10. Соединяет разломы 1 и 2. Проходит вблизи населенных пунктов Ропша, Кипень, Пудость, Гатчина, Пустошка, Вырица. Контролирует верховья рек Стрелка и Ижора, русло реки Теплая на всем протяжении, впадины озер Гатчинского парка, низовья реки Суйда.
Линейная аномалия 11. Проходит вблизи населенных пунктов Пудость, Верево, Лукаши. Контролирует русло реки Ижора в среднем течении.
Линейная аномалия 12. Проходит вблизи населенных пунктов Малое Заречье, Чикино, Даймище, Рождествено, Сиверский, Белогорка, Вырица. Контролирует русло реки Оредеж в верхнем и среднем течении.
Линейная аномалия 13. Проходит вблизи населенных пунктов Кузнецово, Дивенская, Орлино. Контролирует русло реки Дивенка на всем протяжении.
Темно-зеленые сплошные линии - четко выраженные в рельефе отрицательные структуры центрального типа (ОСЦТ), представляющие собой углубления и впадины правильной геометрической формы, расположенные в точках пересечения линейных аномалий различных направлений.
Географическая локализация.
ОСЦТ I расположена вблизи пос. Пудость, точка пересечения линейных аномалий 5,10,11.
ОСЦТ II расположена вблизи дер. Старое Поддубье, точка пересечения линейных аномалий 6,12.
ОСЦТ III расположена вблизи пос. Вырица, точка пересечения линейных аномалий 7, 10 и регионального разлома 2.
ОСЦТ IV расположена вблизи пос. Орлино, точка пересечения линейных аномалий 7,13.
ОСЦТ V расположена вблизи нежилого пос. Черницово, по-видимому, в месте слияния рек Ящера и Лутинка. Возможно, представляет собой локальный разлом, соединяющий линейные аномалии 8 и 9.
Посмотрим, что представляют собой выявленные на электронной модели линейные аномалии и отрицательные структуры центрального типа.
Построим геологические разрезы АБ (рис. 6), ВГ (рис. 7), ДЕ (рис. 8), опираясь на данные литологических колонок 780 гидрогеологических скважин, глубиной от 6 до
Из рисунков 6, 7, 8 следует, что отрицательные линейные аномалии отражают зоны геологических нарушений. Они, как правило, определяют границы смещенных по вертикали однотипных в литологическом плане блоков горных пород и представляют собой протяженные разломы или разломные трещины. Отметим, что вертикальные смещения блоков прослеживаются не только по ордовикским, но и по девонским, и даже четвертичным отложениям.
Существование трещин подтверждено бурением.
Так, например, тело разлома 2 (в месте пересечения его с ОСЦТ III, микрорайон Михайловка, пос. Вырица, рис. 7), на фоне красноцветных «берегов», сложенных девонскими песчаниками, имеет следующее строение. От 0 до
Аналогичное строение имеет разломная трещина 12 (пос. Сиверский, скв. 743, глубина
Строение разломной трещины 4 (пос. Фьюнатово, рис. 6) - следующее. На фоне отвесных, сложенных толстоплитчатыми известняками и доломитами «берегов», - десятиметровый слой известкового щебня. Далее - голубые твердые глины с прослоями серых окварцованных песчаников. Скважина доведена до глубины
Разумеется, есть информация и по другим разломным линейным аномалиям и отрицательным структурам центрального типа в пределах полигона, изображенного на рис. 5.
Вывод. Ижорская возвышенность как геологический объект сформировалась в результате неравномерного поднятия, сопровождавшегося разломными явлениями, части некогда единого массива осадочных горных пород вследствие тектонических подвижек нижележащего кристаллического фундамента. Возможно, речь идет о событиях совсем недавних, произошедших уже в постледниковую эпоху.
Гипотеза о происхождении Ижорской возвышенности
Хорошо известно, особенно среднеазиатским торговцам арбузами, что оптимальная форма расчленения сферы на части – пирамида, в основании которой лежит треугольник. Это утверждение справедливо как для арбуза, так и для Земного шара. Формы континентов Северной и Южной Америки, Африки, полуострова Индостан достаточное тому подтверждение.
Ижорская возвышенность в плане - треугольник (рис. 2) Следовательно, есть основания предполагать наличие следов тектонической деятельности.
На рис. 9 схематично представлен геологический разрез фрагмента сферы, предшествующий появлению Ижорской возвышенности. Гранитный щит обозначен серым цветом. Кембрийские отложения - голубым, ордовикские – желтым, девонские – коричневым.
Предположим, в какой-то момент, но не ранее конца девона, в гранитном щите возникло огромное точечное напряжение внутренней энергии (рис. 10), связанное, например, с подвижкой Балтийского щита в сторону Русской платформы. События развивались по катастрофическому сценарию.
В мгновение ока гигантский массив горных пород размером с четверть Ленинградской области был поднят на стометровую высоту (рис. 11).
Из-за резкого перепада литостатического давления произошел раскол поднятого массива на отдельные пирамидальные блоки (рис. 12).
Подчиняясь закону всемирного тяготения и стремлению к уменьшению потенциальной энергии, пирамидальные блоки нашли свое новое место, сместившись по вертикали, относительно друг друга от 5 до
Видимо, тектонический процесс, приведший к образованию Ижорской возвышенности, был гораздо масштабнее. Одновременно он проходил чуть восточнее и привел к образованию Путиловского плато, и западнее, затронув территорию современной Эстонии, и южнее, Лужская возвышенность - образование того же порядка.
Не исключено, что подобные события происходили одновременно по всей линии Полканова, вызвав катаклизм планетарного масштаба, со всеми вытекающими последствиями - выбросами в атмосферу углекислого газа, пыли, изменениями климата, оледенением.
Затем ледники растаяли, снивелировав рельеф и завалив разломные трещины инородным материалом (рис. 14). Ярко-желтым цветом обозначены ледниковые отложения. Благодаря кембрийским отложениям, представленным песками и глинами, произошло «залечивание» разрывных швов, правда, далеко не всех.
Таким образом, мы получили гипотетическую геологическую модель Ижорской возвышенности (рис. 14).
Данная модель не противоречит эмпирическим данным (рис. 6,7,8).
Чем полезна предлагаемая гипотетическая модель?
Предлагаемая модель объясняет механизм образования некоторых геологических объектов на территории Ижорской возвышенности, существование которых не укладывается в рамки традиционных геологических теорий, например, Дудергофских высот вблизи Красного Села или массива ордовикских известняков среди девонских песчаников в пос. Красный Маяк.
Она показывает как посредством разломов, разломных трещин, «незалеченных» разрывных швов обеспечивается связь гранитного щита с дневной поверхностью, помогает выявить пути миграции флюидов, объясняет появление ртути вблизи пос. Дивенский и золота в дер. Лампово.
Модель проясняет механизм образования алмазов в момент катастрофического подъема массива горных пород (подходящая энергетика, наличие исходного углерода в виде диктионемового сланца).
И много еще чего.
Но главное.
Гипотетическая модель допускает возможность вертикального, в том числе восходящего движения подземных вод, а также объясняет происхождение некоторых гидрогеологических и гидрогеохимических аномалий, имеющих место на территории Ижорской возвышенности.
Нюансы гидрогеологии
Материал, изложенный в настоящем разделе, базируется на результатах статистической обработки 800 (восьмисот) химических анализов подземных вод, отобранных из скважин глубиной от 6 до
Глобальные водные потоки
На территории Ижорской возвышенности действуют два противоположных по направлению глобальных водных потока, нисходящий и восходящий.
Нисходящий поток формируется за счет инфильтрационных вод. Полностью доминирует в интервале высотных отметок 80-
Восходящий поток формируется за счет вод, связанных с гранитным щитом (за неимением в гидрогеологии специального термина, назовем их «глубинными»). Полностью доминирует в интервале высотных отметок ниже
В интервале высотных отметок 40-
Доказательством существования восходящего потока и его связи с гранитным щитом по разветвленной сети разломов и трещин является наличие в водах цветных металлов (серебро, цинк, никель, хром, медь).
Если предположить что гидрогеологический режим Ижорской возвышенности определяется исключительно инфильтрационными водами, то появление цветных металлов в принципе невозможно, так как нет контакта инфильтрационных вод с металлсодержащими породами. Такие породы выше гранитного щита просто отсутствуют. Перенос металлов артезианскими водами с Валдайской или другой окрестной возвышенности также невозможен из-за отсутствия артезианских геологических структур. Не выдерживает критики и экзотическая теория переноса ледником скандинавского железорудного тела.
Объяснить насыщение инфильтрационных вод металлами можно было бы существованием флюидов. Смущает лишь масштабность процесса. Перенос металлов наблюдается по всей сети геологических нарушений. Получается, что роль флюидов выполняют подземные воды. Так не проще ли поставить знак равенства между терминами «флюид» и «восходящий водный поток»?
Водоносный пласт
Общеизвестно, что подземные воды сосредоточены в водоносных пластах.
А что такое водоносный пласт?
Рассмотрим пример.
Предположим, через песчаные отложения по какой-то причине начался ток природной воды обычной для наших мест минерализации - умеренно жесткой, слегка обогащенной железом. Появился водопроводящий канал (1) (рис. 15).
Через некоторое время в верхней части водопроводящего канала возникнут центры кристаллизации, обычно в виде шариков или гантелек, где, подобно накипи в чайнике, начнут оседать карбонаты Ca и Mg, цементируя окружающие песчинки вплоть до образования сплошной покровной корочки (2), состоящей из известковистого песчаника. Одновременно на дне канала начнет отлагаться глинистый материал, образуя своеобразное ложе (3) (рис. 16).
Таким образом, действующий водоносный пласт (рис. 16) - сложное образование, состоящее из водопроводящего канала, покровной корочки и глинистого ложа.
Если водопроводящий канал образуется в известняках или мергелях, то происходят аналогичные процессы, только состав цемента покровной корочки преимущественно кремневый. Те же процессы наблюдаются и в четвертичных отложениях.
Из физической сущности понятия «водоносный пласт» следуют очевидные выводы:
1. Жизнь водоносного пласта конечна.
Со временем покровная корочка смыкается с глинистым ложем. Вода пробивает новый канал, выше покровной корочки или ниже глинистого ложа. Цикл повторяется.
Со временем образуется сплошной массив гидрогеохимически измененных пород, состоящий из последовательно чередующихся слоев глин и хорошо сцементированных песчаников (рис. 17).
Те же закономерности, правда, не в столь явной форме прослеживаются в известняках и мергелях.
2. Цветность гидрогеохимически измененных пород определяется химическим составом вод.
Так, например, если вода содержит достаточное количество железа и растворенного кислорода, то покровная корочка и глинистое ложе окрашиваются в красновато-коричневые тона. При недостатке кислорода возникают голубые или голубовато-серые окрасы. Присутствие аммиака и гидразина способствует появлению зеленовато-желтых оттенков, а сероводорода – серых.
А что с металлами?
Металлы, при определенных условиях, будут оседать в покровной корочке водоносного пласта в виде отдельных включений, или входить в состав глин ложа в виде химических соединений.
Для Ижорской возвышенности характерны два типа «определенных условий»:
- гидрогеохимический барьер, как результат смешивания вод двух или нескольких водных потоков различной минерализации
- электрохимический барьер, связанный с существованием, как внутри, так и между водоносными пластами, природных серебряно-цинковых гальванических элементов.
Гидрогеохимический барьер
На рис. 18 схематично представлен геологический разрез разломной трещины между двумя смещенными по вертикали однотипными в литологическом плане блоками горных пород.
По трещине (1) осуществляется движение вод восходящего водного потока (черные стрелочки). Трещина пересекает несколько водоносных пластов (2) нисходящих инфильтрационных вод (белые стрелочки). Красными кружочками отмечены области, где происходит контакт вод восходящего и нисходящего потоков.
Водная система находится в состоянии динамического равновесия. Давление восходящего потока уравновешивается давлением инфильтрационных вод. При этом возникает четкая граница, или барьер, где воды различных химических составов как бы «останавливаются» и вступают в химическое взаимодействие.
Область в пределах водоносного пласта, где происходит физический контакт двух или нескольких водных потоков различных минерализаций, приводящий к протеканию химических реакций и, как следствие, к повышению концентрации или выведению в осадок, какого либо элемента или соединения и называется гидрогеохимическим барьером.
Чем глубже от дневной поверхности водоносный пласт, тем дальше от разломной трещины возникает гидрогеохимический барьер. В период засухи давление инфильтрационных вод уменьшается, и граница контакта смещается вглубь водоносного пласта, удаляясь от разломной трещины. Если уменьшается давление восходящего потока, граница контакта смещается в сторону разлома. Со временем образуется обширная область внутри водоносного пласта, где видны следы химического взаимодействия водных потоков.
На практике такая область представляет собой полосу гидрогеохимически измененных пород, расположенную параллельно разломной трещине на некотором от нее удалении.
В качестве иллюстрации приведем фрагмент топографической карты (рис. 19).
Сплошными темно-зелеными линиями обозначена сеть линейных отрицательных аномалий и отрицательных структур центрального типа, представляющая собой, как было установлено ранее, сеть разломов и разломных трещин. Звездочками разного цвета отмечены места, где в подземных водах обнаружены цветные металлы в следующих концентрациях. Zn = 0,4-2,93 мг/л.; Ag = 0.13-0.36 мг/л.; Cr = 3,6-17.8 мкг/л.; Cu = 250-670 мкг/л.; Ni = 0.02- 0.65 г/л. (!!!).
Как говорится, комментарии излишни.
Интересно, что непосредственно в водах восходящего потока концентрация цветных металлов невелика, быть может, атом на кубометр. Но в геологическом летоисчислении на гидрогеохимическом барьере происходит накапливание металлов до впечатляющих концентраций.
Содержания металлов как функция абсолютной высотной отметки.
Картина становится еще интересней, если посмотреть, как меняются концентрации металлов в подземных водах на разных глубинах, в зависимости от высотных отметок водоносных пластов.
На рис. 20 представлены графики средних содержаний серебра, никеля, хрома, меди и цинка в водоносных пластах Ижорской возвышенности на разных высотных отметках. Каждому металлу соответствует график определенного цвета. Цифрами на оси абсцисс обозначены пределы изменений концентрации каждого металла. Цифры на оси ординат – высотная шкала в метрах (h абс.) в Балтийской системе высот. Графики совмещены по абсолютным высотным отметкам. Высотные отметки водоносных пластов рассчитаны для центральной части полигона, изображенного на рис. 5.
На совмещенных графиках можно выделить три высотных диапазона (h абс.<
Ниже отметки h абс.=
Выше отметки h абс.=116 м. располагаются воды исключительно нисходящего потока, в случае Ижорской возвышенности это безнапорные трещинные воды известняков, непосредственно связанные с дневной поверхностью. Металлы в этих водах отсутствуют.
В диапазоне h абс.= 25-
Остановимся на высотном интервале h абс.= 25-
Бросается в глаза, что серебро, медь и цинк распределены по высотам более или менее равномерно, а никель и хром - преимущественно в верхней части интервала. Но на определенных высотных отметках, для каждого металла разных, наблюдаются резкие увеличения концентраций. Кроме того, существует шесть водоносных пластов (интервалы высотных отметок h абс.= 35-39; 49-51; 69-72; 75-78; 86-90; 109-
Интересно, что упомянутые водоносные пласты располагаются вблизи контакта разных в стратиграфическом плане горных пород. Так водоносный пласт (ВП) h абс.= 35-
Особое место занимает водоносный пласт h абс.= 109-
Обобщая материал, можно сделать важный практический вывод.
На тех высотных отметках, где в водах наблюдаются повышенные концентрации цветных металлов, можно ожидать появления гидрогеохимически измененных пород, содержащих как отдельные металлы, так и полиметаллические комплексы.
Резюме
Ижорская возвышенность как геологический объект сформировалась в результате неравномерного поднятия, сопровождавшегося разломными явлениями, части некогда единого массива осадочных горных пород вследствие тектонических подвижек нижележащего кристаллического фундамента.
Тектонические процессы привели к образованию нескольких смещенных по вертикали относительно друг друга однотипных в литологическом плане блоков горных пород пирамидальной формы, разделенных между собой глубокими трещинами.
Разломные трещины, являясь зонами геологических нарушений, представляют собой каналы, естественным образом обеспечивающие связь гранитного щита с дневной поверхностью. По ним осуществляется миграция глубинных вод и флюидов.
Раскол массива горных пород на отдельные блоки сопровождался резким повышением давления и температуры. Энергии процесса хватило на преобразование диктионемовых сланцев, единственного источника углерода в пределах Ижорской возвышенности, в алмазы.
Исходя из логики процесса, можно ожидать появления алмазов в виде хаотичных включений как внутри разломных трещин, так и в непосредственной близости от них, на контакте коренных пород с четвертичными отложениями, а также в виде россыпей в отложениях рек, контролируемых разломами.
В водах, связанных с гранитным щитом, присутствуют цветные металлы. При контакте этих вод с подземными инфильтрационными водами на определенных высотных отметках возникают гидрогеохимические барьеры, на которых вышеназванные металлы накапливаются. На практике гидрогеохимический барьер представляет собой полосу гидрогеохимически измененных пород в пределах водоносного пласта, расположенную параллельно разломной трещине на некотором от нее удалении.
Ожидать появления гидрогеохимически измененных пород, содержащих отдельные металлы или полиметаллические комплексы, можно вплоть до отметок h абс.=