Уральские горы: структура, строение, полезные ископаемые и перспективы использования

В триасе по линиям разломов опустилась восточная часть  складчатых сооружений, т. е. произошло  обособление Уральской складчатой системы от герцинских структур фундамента Западно-Сибирской плиты. В это же время в восточной мегазоне возник ряд узких субмеридионально вытянутых грабенообразных впадин, выполненных континентальными обломочно-вулканогенными толщами нижнего-среднего триаса (туринская серия) и континентальной угленосной формацией верхнего триаса, а местами и нижней-средней юры (челябинская серия).

К концу палеогена  на месте Урала простиралась равнина-пенеплен, более приподнятая в западной части и более низкая в восточной, периодически перекрывавшаяся на крайнем  востоке маломощными морскими отложениями в мелу и палеогене [20].

В неоген-четвертичное время на Урале наблюдались дифференцированные тектонические движения. Происходило  дробление и перемещение отдельных  глыб на различную высоту, что привело  к возрождению гор. Западная мегазона, включая Уралтауский антиклинорий, почти на всем протяжении Урала более приподнята и характеризуется горным рельефом, тогда как восточная мегазона представлена пенепленом или мелкосопочником с отдельными горными массивами (восточные предгорья). Наряду с разрывными дислокациями, ведущую роль среди которых сыграли продольные разломы, на Урале проявились и широтные волнообразные деформации — часть аналогичных волн Восточно-Европейской и Западно-Сибирской равнин (Мещеряков Ю.А., 1972). Следствием этих движений явилось чередование повышенных (соответствующих гребням волн) и пониженных (соответствующих подошве) участков гор вдоль их простирания (орографических областей).

На Урале  отчетливо прослеживается соответствиегеологического строения строению современной поверхности. Для нее характерна продольно-зональная структура. С запада на восток здесь сменяют друг друга шесть морфотектонических зон. Каждая из них характеризуется своей историей развития, а следовательно, и отложениями определенного возраста и состава, сочетанием полезных ископаемых и особенностями рельефа.

Предуральский краевой прогиб отделяет складчатые структуры Урала от восточного края Русской плиты. Поперечными горстообразными  поднятиями (Каратау, Полюдов Камень, Чернышева, Чернова) прогиб разделен на отдельные впадины: Бельскую, Уфимско-Соликамскую, Северо-Уральскую (Печорскую), Воркутинскую (Усинскую) и Каратаихскую. Наиболее глубоко опущены южные районы Бельской впадины (до 9 км). В Уфимско-Соликамской впадине мощность отложений, выполняющих прогиб, сокращается до 3 км, но вновь возрастает до 7-8 км в Воркутинской впадине [11].

Прогиб выполнен толщей преимущественно пермских отложений  — морских (в низах) и континентальных (в верхней части разреза). В  Бельской и Уфимско-Соликамской  впадинах в отложениях нижней перми (кунгурский ярус) развита соленосная толща мощностью до 1 км. К северу она замещается угленосной.

Прогиб обладает асимметричным строением. Наиболее глубок он в восточной части, где  на всем его протяжении преобладают  более грубые отложения, чем в западной. Отложения восточной части прогиба смяты в узкие линейные складки, часто опрокинутые на запад. Во впадинах, где развита кунгурская соленосная толща, широко представлены соляные купола.

С краевым прогибом связаны месторождения солей, угля и нефти. В рельефе он выражен низкими и возвышенными предгорными равнинами Предуралья и низкими пармами (грядами).

Зона синклинориев западного склона (Зилаирский, Лемвильский  и др.) непосредственно примыкает  к Предуральскому краевому прогибу. Она сложена осадочными породами палеозоя. Наиболее молодые из них — карбоновые (преимущественно карбонатные) распространены в западной части, примыкающей к краевому прогибу. К востоку они сменяются сланцами девона, карбонатными толщами силура и довольно сильно метаморфизованными, со следами вулканизма отложениями ордовика. Среди последних встречаются дайки магматических пород. Количество вулканогенных пород возрастает к востоку [19].

В зону синклинориев входит также Башкирский антиклинорий, соединяющийся своей северной оконечностью с антиклинорием Уралтау, а на юге отделенный от него Зилаирским синклинорием. Сложен он толщами рифея. По своему строению он ближе к структурам следующей морфотектонической зоны, но территориально расположен в данной зоне.

Полезными ископаемыми эта зона бедна. Здесь имеются лишь строительные материалы. В рельефе она выражена короткими краевыми хребтами и массивами Урала, Высокой Пармой и Зилаирским плато [14].

Уралтауский антиклинорий образует осевую, наиболее высокую  часть горного сооружения Урала. Он сложен породами доордовикского комплекса (нижнего структурного яруса): гнейсами, амфиболитами, кварцитами, метаморфическими сланцами и др. В антиклинорий развиты сильно сжатые линейные складки, опрокинутые на запад или на восток, что придает антиклинорию веерообразное строение. Вдоль восточного склона антиклинория проходит Главный Уральский глубинный разлом, к которому приурочены многочисленные интрузии ультраосновных пород. С ними связан большой комплекс полезных ископаемых: месторождения никеля, кобальта, хрома, платины, уральских самоцветов. С толщей рифейских отложений связаны месторождения железа.

В рельефе антиклинорий представлен узким меридионально  вытянутым хребтом. На юге он называется Уралтау, севернее — Уральский хребет, еще дальше — Поясовый Камень, Исследовательский и т.д. Этот осевой хребет имеет два изгиба к востоку — в районе Уфимского горста и Большеземельского (Усинского) свода, т. е. там, где огибает жесткие глыбы Русской плиты.

Магнитогорско-Тагильский (Зеленокаменный) синклинорий протягивается вдоль всего Урала вплоть до побережья Байдарацкой губы. Он сложен осадочно-вулканогенным комплексом ордовика-нижнего карбона. Здесь распространены диабазы, диабаз-порфиры, туфы, разнообразные яшмы (зеленые, мясо-красные и др.), обширные кислые интрузивные тела (трахиты, липариты), кое-где очень сильно метаморфизованные известняки (мраморы). В приразломных зонах, ограничивающих синклинорий, встречаются интрузии ультраосновных пород. Все породы сильно рассланцованы. Часто породы подвергались гидротермальному изменению. Это — медноколчеданная полоса, где имеются сотни месторождений меди. К контакту гранитов с известняками нижнего карбона приурочены месторождения железных руд. Есть россыпное золото и уральские самоцветы (драгоценные и полудрагоценные камни) [16].

В рельефе данная зона представлена короткими хребтами и отдельными массивами высотой  до 1000-1200 м и выше, расположенными среди обширных понижений, по которым  проложены долины рек.

Урало-Тобольский, или Восточно-Уральский, антиклинорий прослеживается вдоль всего складчатого сооружения, но в состав Уральской горной страны входит лишь его южная часть, так как севернее Нижнего Тагила он скрывается под покровом мезокайнозойского чехла Западно-Сибирской плиты. Он сложен сланцевыми и вулканогенными толщами палеозоя и рифея, пронизан интрузиями гранитоидов преимущественно верхнепалеозойского возраста. Подчас интрузии имеют громадные размеры. С ними связаны месторождения железа высокого качества и золота. Здесь же прослеживаются короткие цепочки ультраосновных интрузий. Широко распространены уральские самоцветы.

В рельефе антиклинорий представлен увалистой полосой  восточных предгорий и Зауральским пенепленом [1].

Аятский синклинорий  входит в состав Урала лишь своим  западным крылом на крайнем юге региона. Севернее и восточнее он перекрыт мезокайнозойским осадочным чехлом. Сиклинорий сложен сильно раздробленными и перемятыми отложениями палеозоя, прорванными магматическими породами разного состава, выступающими из-под покрова палеогеновых отложений. Здесь развиты узкие грабенообразные впадины, заполненные триасовыми и нижнеюрскими отложениями туринской и челябинской серий. С последней связаны месторождения угля. В рельефе Аятский синклинорий представлен как часть Зауральского плато.

Таким образом, морфотектонические зоны Урала отличаются друг от друга геологическим строением, рельефом и набором полезных ископаемых, поэтому природно-зональная структура  Урала прекрасно читается не только на геологической карте, но и на картах полезных ископаемых и гипсометрической [12].

3. Рельеф

В рельефе Урала  отчетливо выделяются две полосы предгорий (западных и восточных) и  расположенная между ними система  горных хребтов, вытянутых параллельно  друг другу в субмеридиональном  направлении соответственно простиранию тектонических зон. Таких хребтов может быть два-три, но местами количество их возрастает, до шести-восьми. Хребты отделены друг от друга обширными понижениями, вдоль которых текут реки. Как правило, хребты соответствуют антиклинальным складкам, сложенным более древними и прочными породами, а понижения — синклинальными [7,9].

Уральские горы невысоки. Лишь отдельные вершины  их превышают 1500 м. Высшей точкой Урала  является гора Народная (1895 м). Вдоль простирания гор наблюдается чередование повышенных и пониженных участков, обусловленное волнообразными деформациями неоген-четвертичного периода. Это позволяет выделить в пределах Урала несколько орографических областей, сменяющих друг друга при движении с севера на юг.

Пай-Xой протягивается от пролива Югорский Шар до долины реки Кары в юго-восточном направлении. Он представляет собой отдельные изолированные гряды и холмы с высотами до 400-450 м (гора Мореиз – 467 м), поднимающиеся среди невысоких равнин [4].

Полярный Урал начинается от горы Константинов Камень и заканчивается у верховьев реки Хулги. Хребты имеют здесь юго-западное простирание, средние высоты 600-800 м, но отдельные вершины поднимаются выше 1000 м. Наивысшая точка — гора Пайер (1492 м).

Приполярный Урал расположен между верховьями реки Хулги и широтным отрезком реки Щугор. Это наиболее высокая часть Урала, горный узел, в пределах которого горная система меняет направление с юго-западного на субмеридиональное. Он представлен крупными разобщенными массивами. Несколько вершин имеют высоты более 1600 м: гора Карпинского (1662 м), Неройка (1646 м), Колокольня (1649 м). Здесь находится высшая точка Урала — гора Народная.

Северный Урал начинается с горы Тэльпозиз и заканчивается Конжаковским Камнем (1569 м). Высота хребтов здесь меньше, чем в Приполярном Урале и составляет в среднем до 1000 м, но в северной и южной частях возрастает.

Средний Урал протягивается до горы Юрма. Это наиболее пониженная часть гор. Средние высоты здесь составляют 500-600 м. Лишь гора Ослянка в северной его части достигает 1119 м, все остальные вершины ниже 1000 м. Горы здесь образуют дугу, слегка выгнутую к востоку.

Южный Урал начинается от горы Юрма и протягивается до южных границ России. Это самая широкая и вторая по высоте часть гор. Хребты в северной части наиболее высоки (до 1200-1600 м) и имеют юго-западное простирание, которое к югу сменяется меридиональным. К югу горы снижаются. Высшие точки — горы Ямантау (1638 м) и Иремель (1582 м).

Господствующим…типом…морфоструктур…Урала…являются возрожденные складчато-глыбовые горы на допалеозойском и палеозойском основании. Есть морфоструктуры, переходные от складчатых к платформенным…областям: плоскогорья (Южно-Уральский пенеплен), цокольные кряжевые возвышенности (Пай-Хой) и цокольные равнины (Зауральский пенеплен). Платформенные структуры представлены пластовыми равнинами Предуральского краевого прогиба и плато (Зауральское плато).

Морфоструктуры, созданные  при совместном воздействии эндогенных и экзогенных процессов, осложняются  более мелкими формами рельефа, созданными экзогенными рельефообразующими процессами. Наложение различных морфоскульптур на морфоструктуры и создает все разнообразие рельефа Урала.

Как и в большинстве  горных областей на Урале преобладает эрозионный рельеф. Основными эрозионными формами здесь являются речные долины. Для Урала характерно смещение главного водораздельного хребта к востоку от осевой части гор, в чем кроется одно из проявлений асимметрии горного сооружения. Наиболее сложный гидрографический рисунок и бoльшая густота речной сети характерны для западного склона гор [6].

Многие реки заложились еще  в период нисходящего развития гор  и формирования древней поверхности  выравнивания. Они были приурочены к синклинальным прогибам, к полосам  более мягких, податливых к разрушению пород, поэтому имели общеуральское, субмеридиональное направление. В период активизации неоген-четвертичных движений, образования разломов и дифференцированных поднятий преимущественно небольшой амплитуды заложились поперечные отрезки речных долин, приуроченные к разломам или понижениям осей антиклинальных складок. Поэтому многие реки Урала имеют коленчатый рисунок: Урал, Сакмара, Белая, Ай, Косьва, Вишера, Печора, Илыч, Щугор и др. В продольных понижениях они имеют широкие долины, а при пересечении горных хребтов – узкие и крутосклоновые.

Реки восточного склона (бассейн  Оби) короче и сильнее врезаны. Они  моложе и имеют до четырех-пяти террас, тогда как более; древние реки западного склона в Предуралье насчитывают до восьми-девяти террас.

Характерной особенностью рельефа  Урала является наличие древних поверхностей выравнивания, поднятых на разную высоту. Поэтому здесь преобладают плосковершинные или куполовидные хребты и массивы, независимо от их высоты. О поверхности выравнивания писал еще И.М. Крашенинников (1917, 1927). Детально изучила разновысотные поверхности выравнивания на Северном Урале В.А. Варсанофьева (1932). Позднее многие исследователи занимались их изучением в разных частях Урала. Однако до настоящего времени нет единого мнения ни о количестве, ни о возрасте этих поверхностей. Разные исследователи в разных частях Урала, а иногда и на одной и той же территории (например, Южный Урал) выделяют от одной до семи поверхностей.