Геологический очерк окрестностей Москвы

«Вместо путешествий в далекие страны, на что так жадно кидаются многие, приляг к лужице, изучи подробно существа, растения и животных ее населяющих…» (К.Ф. Рулье, 1852 г.).

В данной экспозиции посетитель познакомится с древними морями Подмосковья и их обитателями, крупными животными ледникового периода, увидит минералы и горные породы, которые слагают здесь земную кору, узнает, какие полезные ископаемые добывали наши предки и какие добываются сегодня. Разобраться в экспозиции поможет схема залов с номерами витрин.

ВВОДНЫЙ ЗАЛ

Геологическое положение Подмосковья

Подмосковье расположено в центре древней Русской платформы. В ее строении выделяют фундамент (древнее основание платформы) и чехол. Фундамент сложен смятыми в складки метаморфическими и магматическими породами, чехол – полого наклоненными и горизонтально залегающими осадочными породами.
С образцами фундамента можно ознакомиться в витрине 3 (железистые кварциты), а также в витрине 12 основного зала, где выставлены ледниковые валуны. Железистые кварциты, в образовании которых приняли участие древнейшие на Земле организмы – бактерии, являются важной железной рудой, их добывают на месторождениях Курской магнитной аномалии и в Криворожском бассейне.
В состав чехла входят породы протерозойской (первичной жизни), палеозойской (древней жизни), мезозойской (средней жизни) и кайнозойской (новой жизни) эр, которые делятся на периоды. В Подмосковье выходят на дневную поверхность морские и континентальные породы каменноугольного, юрского, мелового, неогенового и четвертичного периодов. Выходы дочетвертичных пород показаны разным цветом на геологической карте (2). Интересны штуфы известняка (витрины 4, 5, 7) и песчаника (витрина 9), на которых сохранились следы жизни и движения воды. По таким следам геологи восстанавливают обстановку далекого прошлого.

Проблемы экологии Москвы

Не только на современную экологическую обстановку столицы, но и на ее геологическую среду оказывают влияние предприятия, транспорт, наземные и подземные коммуникации.

Физико-химические воздействия.

На стенде 6 размещены карты загрязнения почв, водоемов, снегового покрова тяжелыми металлами в Юго-Восточном округе. Напротив - стенд, иллюстрирующий контроль сейсмической обстановки в Москве. Геофизики по показаниям приборов (витрина 14) различают колебания зданий от землетрясений, ветра, тяжелого транспорта. Наиболее ощутимы колебания от глубокофокусных (100-150 км) землетрясений, эпицентры которых находятся на стыке Восточных и Южных Карпат. До Москвы они доходят ослабленными, силой до 4-5 баллов (витрина 13). Более опасны наклоны и провалы земной поверхности, возникающие, например, из-за вибрации холодильных установок или прокладки тоннелей.

Влияние техногенных отложений.

Больше всего этих отложений накапливается в местах добычи полезных ископаемых и в районах крупных городов («культурные слои»). Интенсивность их образования для Москвы и Подмосковья достигает 1 мм в год, что превышает скорость накопления осадков в реках или морях почти в 100 раз! В витрине 11 можно увидеть асфальтовый керн из скважины с Манежной площади и фрагменты культурного слоя мощностью более 10 м из скважины, пробуренной во дворе музея. Асфальтовые покрытия Москвы приводят к избытку влаги в фундаментах зданий и их разрушению. В нише (на плане -12) показано, сколь уродливы могут быть следы технического прогресса – карьеры, свалки, трубопроводы, которые меняют рельеф, подземные воды, уничтожают почвы.

Роль А.П. Павлова в создании Геологического музея МГУ и организации геологических экскурсий по Подмосковью.

Основатель московской геологической школы Алексей Петрович Павлов внес большой вклад в создание музея МГУ, преемником которого является наш музей. Им была разработана структура музея, собирались палеонтологические и геологические 

коллекции. А.П. Павлов начал регулярно проводить геологические экскурсии по Москве и ее окрестностям не только для студентов, но и всех желающих. В 1907 г. им было издано пособие для таких экскурсий “Геологический очерк окрестностей Москвы” (витрина 15).

ОСНОВНОЙ ЗАЛ

История геологического развития Подмосковья
в палеозое и мезокайнозое.

Геологическая история Подмосковья показана слева от входа, для периодов, следы которых любой может наблюдать в долинах рек, карьерах и оврагах.

Каменноугольный период.

Москва и ее окрестности 350 – 290 млн лет назад находились в области мелководного эпиконтинентального бассейна глубиной от 50 до 200м, который покрывал всю Европу (см. палеогеографическую карту, 1). Это было настоящее тропическое море, которое отличалось от современных южных шельфовых морей платформенной геологической структурой. Удивляет обилие и разнообразие животных, населявших дно «Московского моря». Особенно много здесь было кораллов, губок, мшанок, брахиопод, морских ежей и морских лилий, а также одноклеточных, строящих раковину – фузулинид (1-3). А процветающие в начале палеозоя трилобиты, наоборот встречались редко (витрины 2, 3). В толще воды обитали хищники: головоногие моллюски и рыбы (см. реконструкцию, 3). 

Скелеты животных скапливались на дне, давая начало органогенным известнякам (витрины 1-5). Интересныприкрепленные животные, которые вели рифовый образ жизни, влияя на донную обстановку: кораллы, губки и морские лилии. Колониальные кораллы обитали и обитают на глубинах проникновения света, в прозрачной и теплой воде нормальной солености. Именно их распространение указывает на обстановку открытого, тропического моря в карбоне. Подмосковный карбон славится морскими лилиями прекрасной сохранности (витрина 3). Их изящные скелеты из кристаллов кальцита спасали от хищников, но не от паразитов. Длинный стебель и руки лилии позволили ей, сидя на месте, охватить большую область питания. Похожие на кораллы Хететиды (губки) часто селились на кораллах, обрастали раковины моллюсков, брахиопод (витрины 2, 9). Их скелеты (полипняки) нередко слагают большую часть известняка. 

Оледенение в южном полушарии, движения земной коры привели к понижению уровня океана, уменьшению площади моря, а затем к его исчезновению на Русской платформе,
которая почти 90 млн лет представляла собой сушу. Ее следы в виде кор выветривания редки в Подмосковье.
Стенд «Животные – невидимки». В ископаемом состоянии сохраняются не только скелеты, но и следы жизнедеятельности животных. На стенде 8 экспонируются похожие на морозные узоры следы сверления (ходы) червей.

Юрский период.

Море вновь покрыло Русскую платформу в средне- позднеюрское время (165-150 млн. лет назад). Оно отличалось от «каменноугольного» меньшей площадью, худшим сообщением со средиземноморским океаном Тетис. Обилие гниющей органики, которая скапливалась в иловых ямах при сносе осадков с близкой суши, приводило к сероводородному заражению, из-за которого на дне не могли селиться кораллы и другие донные животные. Область жизни «поднялась» в толщу воды и самыми многочисленными в поздней юре были плавающие (нектонные) животные: головоногие моллюски (аммониты и белемниты), рыбы и морские рептилии (см. реконструкцию, 5). «Приматами» юрских морей называют аммонитов, разнообразные раковины которых можно видеть в витринах 5-7, 18.
От рептилий (ихтиозавров) и хрящевых рыб обычно сохраняются только зубы и позвонки (витрины 6, 7). Уменьшение глубины и площади моря в конце юры привело сначала к накоплению песчано-глинистых и фосфоритоносных, а затем чисто песчаных осадков (витрины 6, 7). Отложение соединений фосфора (фосфатов) происходило благодаря жизнедеятельности бактерий на большой площади, в результате чего образовалась т.н. фосфоритовая плита – ценное полезное ископаемое (витрины 7, 29). Белые кварцевые пески отложились в прибрежной зоне моря в самом конце юры и начале мелового периода на юго-востоке Москвы (витрины 6, 28).

Меловой период.

В течение раннего мела (~ 142-97 млн. лет назад) морской режим часто сменялся континентальным (см. карты, 7). В мелководном морском бассейне накапливались ожелезненные песчаные и песчано-глинистые осадки с примесью ярко-зеленого минерала глауконита, а также шло образование фосфоритов. Их можно увидеть на берегу Москва-реки на северо-западе Москвы. В раннемеловых морях обитали главным образом моллюски, рыбы, рептилии, медузы.
Найти раковины моллюсков или позвонки ихтиозавров – большая удача, но еще реже можно встретить ядра медуз (витрина 7). Прямо на территории Москвы (Татарово) сохранились континентальные меловые отложения. Это пески и песчаники, которые остались от дельты большой реки. В них можно увидеть отпечатки листьев папоротников, принесенных с суши (витрина 7). В последний раз воды холодного моря проникли на территорию Подмосковья в середине мелового периода. В нем были многочисленны одноклеточные животные с опаловым скелетом (радиолярии), благодаря которым накопились кремнистые илы. Последние 80 млн. лет в центре Русской платформы существуют условия суши.

Ледниковый период (1,8 - 0,01 млн. лет назад).

Последнее похолодание в истории Земли привело в северном полушарии к образованию материковых ледников. Впериоды потеплений (межледниковий) здесь появлялись тундры и степи, на которых кормились стада крупных травоядных: мамонтов (витрина 13), шерстистых носорогов (витрина 21), овцебыков, бизонов, северных оленей, лошадей. При таянии ледников возникали ледниковые (моренные) и водно-ледниковые породы: красноватые суглинки с включениями валунов, гальки, песка, а также валунники и галечники, которые образовалась при разрушении ледником пород его ложа и водными потоками (витрина 12). Валуны гранитов, сланцев, кварцитов, которые скрыты глубоко под чехлом в Подмосковье, были принесены при таянии ледников с севера. Сегодня их можно наблюдать в лесах и полях Подмосковья. Над нишей (витрина 12) расположена карта оледенений.

Минералы Подмосковья

Самыми распространенными в Подмосковье являются кальцит и минералы оксидов кремния (кварц, халцедон, агат и кремень).
Кальцитом сложены известняки. При их растворении поверхностными и подземными водами образуются мелкие и крупные (пещеры) полости. В них из воды, насыщенной бикарбонатом кальция, отлагаются агрегаты кальцита. Щетки кальцита, его агрегаты в виде сталактитов и сталагмитов пещер выставлены в витрине 14.
В пустотах известняков и доломитов карбона также обычны кристаллические (кварц) и скрытокристаллические (халцедон и агат) формы оксида кремния (кремнезема). Прекрасные агрегаты кварца серого, белого и бледно-сиреневого цвета, голубоватого халцедона и желтоватого агата из окрестностей гор. Озера, Ступино и Коломны можно увидеть в витрине 16. Интересен стебель морской лилии, в котором кальцит замещен халцедоном.
Кремень, самый распространенный минерал кремнезема в Подмосковье, выставлен в витрине 16, диараме 20, на стенде 24 и на центральном подиуме (витрина 23). Он является агрегатом кристаллического и аморфного кремнезема с примесью темного органического вещества, кальцита и бурых оксидов железа. Оксиды кремния скапливаются на морском дне в виде коллоидных растворов. При переходе осадка в твердую породу они превращаются в кремневые конкреции. Среди других минералов Подмосковья, которые не дают больших скоплений наиболее красивыми формами выделения обладают гипс и пирит.

Гипс (гидросульфат кальция) обычно образует кристаллы и агрегаты в каменноугольных известняках и в юрских глинах (витрины 16, 29). Осаждается на морском дне или образуется при выветривании пирита. Используется как добавка в цемент.

Пирит (сульфид железа). Основная масса пирита образовалась в условиях сероводородного заражения на дне юрского моря или в углях каменноугольного периода. Встречается в виде конкреций, выполняет воздушные камеры раковин аммонитов, иногда полностью замещает ростры белемнитов (витрина 18).

Разнообразие геологических форм.
(Конкреции).

При входе в зал привлекают внимание конкреции разной формы, выставленные в его центре на подиуме. Большинство их имеет кремнистый состав. Встречаются также фосфоритовые, пиритовые, мергельные конкреции. Образуются при проникновении раствора в уже образовавшиеся породы или при переходе коллоидных растворов в породу.

Полезные ископаемые

К металлическим полезным ископаемым в Подмосковье относятся болотные руды, которые состоят из бурого железняка, образовавшегося в четвертичных болотах. Из них еще в 17 веке выплавляли железо (см.гвоздь в витрине 25). В настоящее время эти руды не используются.
Неметаллические полезные ископаемые. Основным в Подмосковье является строительное сырье.
Кремень – первое полезное ископаемое, которое человек начал использовать для изготовления орудий. В витрине 25 выставлены кремневые орудия палеолита. Кремни красивой окраски и узора применяются как поделочный камень (24). Минеральные пигменты. Пигмент или краситель является основой краски. Из минералов и горных пород Подмосковья можно получить пигменты всех цветов. Желтые, красные, коричневые красители получают из оксидов железа, распространенных в ожелезненных песчаниках, болотных рудах.
Коричневые и черные пигменты получают из ожелезненного бурого угля, а белые краски - из известняков. Для получения синего цвета используется минерал вивианит (гидрофосфат железа). Зеленый пигмент получается из минерала глауконита (силикат из группы гидрослюд). Народные промыслы Руси возникали там, где было сырье для создания изделий и их росписи (витрина 26).

Глины Подмосковья делятся на легкоплавкие, тугоплавкие и керамзитовые.

К Легкоплавким глинам относятся четвертичные суглинки и глины карбона. Они применяются для производствакрасного кирпича, керамических блоков, черепицы, дренажных труб. Первый кирпичный завод был построен в Москве в конце XV в.
Тугоплавкие глины находятся в коре выветривания юрского возраста. Выделяются два их промышленных типа: “мыловка” и “песчанка”. Основные месторождения этих глин находятся в восточной части Московской области (пос. Кудиново, Гжель, Тимоховское). В XIX веке “песчанка” использовалась для изготовления тиглей, огнеупорного кирпича, дымовых труб, а “мыловка” - как примесь в фаянс и как основная часть полуфаянса. В наше время из тугоплавких глин производят облицовочный кирпич, канализационные и дренажные трубы, пустотелые керамические блоки, плиты для полов, облицовочную плитку. Керамзитовые глины. Для изготовления легких пористых камешков (керамзита) используются черные жирные глины с примесью органического вещества. Органика выгорает при обжиге, и камешки становятся пористыми. В настоящее время керамзитовыми являются глины верхней юры из Рязанской области и нижнего карбона из Серпуховского района.

Карбонатные породы представлены известняками, мергелями, доломитами каменноугольной системы и нужны для производства цемента, извести, бутового и штучного камня, в металлургической промышленности.
Белый камень Подмосковья. Известняк для строительного штучного камня начал широко применяться с 14 века при строительстве московского кремля и соборов, откуда пошло название «Москва белокаменная». Центром его добычи были села Верхнее и Нижнее Мячково. Блоки известняка использовались для стен и фундаментов, для облицовки зданий и изготовления архитектурного декора (витрина 27). В настоящее время штучный камень добывают в Афанасьевском и Домодедовском карьерах. Его использовали при строительстве Воскресенских (Иверских) ворот, Казанского собора, Храма Христа Спасителя. 

Большая часть известняков и мергелей на производство цемента добывают из карьеров Коломны и Воскресенска. Для щебня, извести, карбонатной и доломитовой муки для известкования почв идут известняки и доломиты из карьеров близ Домодедово и Подольска. Известняки месторождения Пески используются как наполнитель асфальта, а доломиты Щелковского месторождения - в металлургии (витрина 29). 

Обломочные породы (песчаники, пески, гравийно-галечные смеси)
Крепкие кварцевые песчаники юры и мела добывались в районе Котельников, Лыткарина и Татарово и употреблялись на жернова, фундаменты, тротуары, тумбы, облицовку цоколей и набережных (витрина 28). Из них был сделан цоколь Манежа, ступени и пандусы портика Большого театра. 

Гравий, галька и валуны встречаются обычно вместе с песками в виде песчано-гравийных и гравийно-галечных смесей (28). Гравий и валуны состоят в основном из крепких магматических и метаморфических пород. Крупные месторождения гравийно-галечных смесей имеют водно-ледниковое происхождение и расположены к северу от Москвы. Они используются для дорожного строительства и строительных растворов. Раньше из ледниковых валунов делали брусчатку.
Пески формовочные и для производства силикатного кирпича добываются на Люберецком месторождении (28). Их мощность 15-35 м.
Чистота кварцевого песка позволяет применять его и для стекла, эмалей и красок.
Горючие п. и. в Подмосковье представлены бурым углем и торфом (витрина 28).

Бурый уголь. Подмосковный буроугольный бассейн занимает Рязанскую, Тульскую, Смоленскую, Московскую, Калужскую и Тверскую области. Угленакопление в нем происходило в раннекаменноугольное время в прибрежных водоемах за счет древовидных плаунов и папоротников. Мощность угленосной толщи 10-180м. Уголь разрабатывался шахтами с 1855 года и употреблялся для электростанций и железнодорожного транспорта. Сейчас добыча угля сокращена из-за его низкого качества.
Торф. Является продуктом накопления частично разложившихся болотных растений и используется в качестве топлива (электростанции) и удобрения. В последние годы возросла добыча торфа для сельского хозяйства.
Подземные воды (витрина 29)

Пресные грунтовые и артезианские воды.
Дороже алмазов и золота для Человека пресная вода. В течение многих веков источником водоснабжения для москвичей была родниковая вода из рогожских, трехгорных и преображенских ключей. Первый московский водопровод (XVIII век) снабжался водой мытищинских ключей. В конце XIX века водозаборы были построены по бассейну р. Яуза. В это же время начали использовать воду артезианских скважин из водоносных известняков. Современный московский водопровод работает на воде из бассейна Москва-реки и небольшая часть питьевой воды извлекается из скважин с глубины 80-150 м.
Соленые артезианские воды
С глубиной соленость воды растет из-за растворения различных минералов. “Московская минеральная вода” является кальциево-магниево-натриевой, приурочена к гипсам, ангидритам, доломитам девона (витрина 29) и используются с XIX века. Она добывается из скважин с глубин более 350 м. Воды из более глубоких скважин (1600-1700 м) богаты хлоридами. Из этих рассолов можно получать каменную, калийную и другие соли, которые применяют в химической, фармацевтической промышленности и сельском хозяйстве.