Осадочные отложения и геологическое прошлое
Приблизительно пятьсот миллионов лет назад, в начале кембрийского периода, участок земной коры, занятый в настоящее время Вологодской областью, лежал на только что поднявшемся континенте Русской платформы. Однако вскоре он был затоплен морской водой. В возникшем морском бассейне отложились коричневые и синие глины. Характер осадков показывает, что море имело значительную глубину. Видимо южная часть Вологодской области, где эти осадки были обнаружены бурением, лежала вдали от берега, куда не проникал песок, столь характерный для береговой полосы. Только при условии покоя морских глубин, который не нарушался даже самыми сильными бурями, могли осаждаться мельчайшие частицы глины. Эти глубины всё же были обитаемы. В синей глине сохранились трубки червей-трубкожилов. Морской режим удерживался до конца кембрийского периода.
С началом силурийского периода море мелеет. В осадках обнаруживаются песчаники с остатками плеченогих животных. Массовое скопление раковин этих животных показывает на их многочисленность. Подобное явление вполне понятно, так как силурийский период по своим условиям был временем расцвета морских организмов. На песчаниках мы находим серый мергель с остатками граптолитов. Граптолиты — вымершие колониальные животные, близкие к кишечнополостным. Целая колония граптолитов состояла из воздушного пузыря, к нижней части которого прикреплялись веточки с ячейками отдельных особей. Такая колония была хорошо приспособлена к пассивному плаванию в морской воде. Силурийское море на площади Вологодской области было не очень глубоким, так как в верхних слоях того же серого мергеля появляются раковины плеченогих из рода спирифер. Излюбленным местообитанием животных этого рода были открытые, сравнительно неглубокие моря. Чередование слоев говорит в пользу поднятия морского дна, которое с колебаниями длилось всю первую половину силурийского периода и закончилось полным освобождением территории от морского покрытия. Действительно, осадки верхнего отдела силурийской системы в разрезах буровых скважин нашей области отсутствуют. Значит, местность тогда была сушей, и на ней были такие условия, при которых осадки не отлагались.
Континентальный режим на интересующей нас территории затянулся почти до конца девонского периода. Во второй половине девонского периода начинается общее погружение Русской равнины, а в конце его восточные и южные районы Вологодской области снова были затоплены морем. Чебсарский и Вологодский районы оказались в прибрежной полосе. Неровности поверхности, существовавшие до затопления, создали благоприятные условия для возникновения почти замкнутых заливов. Соседство полупустынного континента с крайне сухим климатом способствовало усиленному испарению и образованию в этих заливах лагунных осадков: серого доломита и гипса с углистыми прослойками. Лагуны оказались неустойчивыми. Иногда они утрачивали связь с морем и превращались в пресноводные озера с отложением пресноводных мергелей.
В северо-западных районах — Андомском и Вытегорском, по юго-восточному берегу Онежского озера девонские отложения выходят на поверхность, протягиваясь параллельно береговой линии, сравнительно узкой (15—20 км) полосой. Девонская серия слоев данной полосы относится к франскому ярусу верхнего отдела и представлена переслаивающимися пестроокрашенными песками, глинами и песчаниками континентального происхождения. Это самые древние горные породы из тех, что выступают на поверхность в пределах Вологодской области. На берегу Онежского озера их выходы можно видеть в Чижигорском Носу и на Андомской горе. Незначительные обнажения встречаются по нижнему течению рек Ошты, Вожероксы, Водлицы, Мегры, Вытегры, Андомы, Нозреки, Самины и Куржексы.
Из горных пород, слагающих данную толщу, наиболее широко распространены пески. В составе песков присутствуют кварц, слюда и полевой шпат. Содержание кварца колеблется в пределах 70—80%. По величине зерен пески могут быть отнесены к мелко- и среднезернистым разностям. Окраска песков пестрая и яркая: синеватая, зеленоватая, розовая, оранжево-желтая и красных тонов. Нередко в песках, кроме обычной горизонтальной, наблюдается косая слоистость, характерная для временных потоков. Среди песчаных наносов найдены остатки верхнедевонских панцырных рыб.
Песчаники сравнительно редки. Произошли они путем цементации песков. Окраска песчаников чаще лиловая или серо-голубая. Местами в них встречаются значительные скопления остатков рыб. Цементом в песчаниках служат окислы кремния и железа и реже карбонат кальция. В зависимости от характера цемента встречаются плотные мелкозернистые и рыхлые с гороховидной структурой разности. Мощности прослоек песчаника 0,1—0,5 м.
Глины, как правило, залегают в верхней части девонского разреза. Основная их масса состоит из серицита — разновидности белой слюды. Очень редко встречаются вязкие мелкослюдистые глины. Онегозерский девон может быть разделен на две толщи: нижнюю — ольковскую, состоящую из песков, и верхнюю — нозрекскую, сложенную часто перемежающимися слоями глин и песков. Ольковская толща обнажается только в Андомской горе. Все другие выходы принадлежат к нозрекской толще. Мощность ольковской толщи 50—60 м, а нозрекской 80—100 м.
Изменения характера осадков в вертикальном направлении от чисто-песчаных к глинисто-песчаным находятся в связи с изменениями климата. Косая слоистость песков, характерная для временных потоков и мелких водоемов, свидетельствует о периодичности выпадения обильных осадков. В дождливые периоды вся местность обильно орошалась. Бурные потоки несли свои воды в понижения рельефа, где возникали мелкие озера и отлагались беспорядочные косослоистые нагромождения песков. В засушливое время такие водоемы совершенно пересыхали. Доказательством этого служат скопления остатков рыб. Рыбные брекчии могли возникнуть в том случае, когда при спаде воды в озере рыба сгруживалась в отдельных ямах и после окончательного исчезновения воды погибала. Захоронению рыб могло способствовать движение песков по ветру. Отсутствие глинистых осадков могло быть обусловлено течениями в проточных озерах: при достаточной скорости глинистые частицы уносились. Последовавшее изменение климата в сторону более постоянной влажности при равномерном распределении осадков обеспечило возможность существования постоянных озер, в которых могли накапливаться глинистые осадки верхней части разреза. Колебания в количестве осадков всё же были. Менялось направление стока. В итоге в отложениях получилось чередование глин и песков. Яркая окраска девонских песков и глин косвенно доказывает, что они формировались в условиях теплого климата.
Особенностью онегозерских девонских отложений является отсутствие известняков. По данным буровых скважин, к востоку континентальный девок приобретает черты прибрежных лагунных отложений.
Начало каменноугольного периода совпадает с первыми движениями герцинского горообразования, которые вызвали поднятия в уральской геосинклинали, отразившиеся и на Русской платформе.
На площади Вологодской области установился сухопутный режим с преобладанием процессов размывания и сноса, вследствие чего, континентальных отложений нижнего яруса не сохранилось.
По склону онегозерской впадины следующая за девоном полоса шириною 25—30 км занята отложениями визейского и частично намюрского ярусов нижнего отдела каменноугольной системы. Представлены эти слои пестрым комплексом песчано-глинистых и карбонатных пород, хорошо обнаженных на реках Андоме, Вытегре и других.
Отличительные признаки горных пород и остатки организмов дают возможность, для удобства изучения, разделить отложения нижнего карбона юго-западной части онегозерской котловины на три свиты, что и было выполнено В. П. Бархатовой. Свиты получили названия: нижняя — патровской (по Патрову ручью), средняя — тагажменской (по реке Тагажме) и верхняя — Девятинской (от села Девятины).
На пестроцветных породах верхнего девона залегает пестро-цветная песчано-глинистая толща нижнего карбона, выделенная в патровскую свиту. Патровская свита состоит из песчано-глинистых пород, отличающихся от девонских по составу, по отсутствию остатков панцырных рыб и по наличию растительных остатков. Преобладают пески, состоящие почти из чистого кварца. По механическому составу пески могут быть отнесены к крупно- и мелкозернистым. Окраска песков разнообразна — от почти белой до красной и темнолиловой. В песках заметна крупная косая слоистость дельтового типа. Патровские глины отличаются пластичностью, преобладанием кварца, тонкозернистостью. Среди них различают огнеупорные — обогащенные соединениями кремния, серой и черной окраски, и красочные, изобилующие окислами железа, от золотисто-желтого до кроваво-красного цвета. Темная окраска огнеупорных глин зависит от наличия распыленного угля, который образовался путем разложения растительных остатков. В. П. Бархатова приводит разрез левого берега Патрова ручья.
Песчаники в Патровской толще залегают прослойками 0,10— 0,20 м и реже 0,50—0,80 м. Среди них встречаются разности с кремнистым известковым и железистым цементом. Остатки организмов в горных породах патровской свиты редки. В них можно встретить обугленные растения и отпечатки раковин плеченогих. Общая мощность свиты 35—40 м. Лучше всего патровская свита вскрыта в береговых разрезах Патрова ручья и рек Тагажмы и Лемы.
Восточнее патровской свиты лежит тагажменская свита, состоящая из песчано-глинистых и карбонатных пород общей мощностью до 25 м. Среди карбонатных пород можно выделить три типа: известняки, сложенные остатками организмов, кристаллические доломиты темной окраски и плотные доломитизированные известняки. Обнажена тагажменская свита по рекам Тагажме, Андоме и их притокам.
Нижний карбон заканчивается Девятинской свитой известняков, как чистых, так и доломитизированных, мелкокристаллической или плотной структуры. В некоторых пунктах доломиты разрушены, и на их месте залегает доломитовая мука. Особого внимания заслуживают рифовые и сахаровидные известняки. Глины встречаются редко. Выходы пород Девятинской свиты известны по берегам рек Вытегры, Тагажмы, Илексы, Андомы, Чекши, Куржексы, Колоды и их притоков. Общая мощность свиты 19—22 м.
Характер горных пород нижнего карбона свидетельствует о восстановлении, после некоторого перерыва, на северо-западе области условий теплого, влажного климата, который установился в конце девона. Кораллы, из которых состоят рифовые известняки, могли обитать и нормально развиваться только в водах теплого моря с чистой водой. Хотя и незначительные по числу, но характерные остатки растительности, принадлежавшей к теплолюбивой флоре субтропиков того времени, делают данное заключение о климате несомненным.
Ход событий за время нижнего карбона на северо-западе Вологодской области определяется сменой континентальных, дельтовых образований — лагунными прибрежными и, наконец, типично морскими осадками Девятинской свиты. Таким образом в данном случае мы видим постепенное погружение местности.
Прогиб, развивавшийся в течение всего нижнего карбона, неожиданно завершился поднятием. Поднятая над уровнем моря поверхность Девятинских известняков была сильно размыта. Это обычное явление размывания безусловно доказывает, что местность в свое время пережила фазу континентальной денудации, под которой понимаются все виды разрушения горных пород, слагающих сушу.
На размытой поверхности сахаровидных Девятинских известняков залегают отложения среднего отдела каменноугольной системы, составленные в нижней части фиолетовыми и красными глинами с обломками известняков, а в верхней части — довольно однообразной толщей известняков, сложенных обломками скелетных частей беспозвоночных животных. Чистые доломиты встречаются редко, но процесс доломитизации в известняках распространен широко. Судя по остаткам организмов в известняках, нижняя половина среднего карбона отсутствует. Таким образом, континентальный перерыв, во время которого происходило размывание Девятинских известняков, захватывает всю первую половину среднего карбона.
Переход западной части области от континентальных условий существования к морским был постепенным. В результате образовались прибрежные глинистопесчаные отложения. Глины, лежащие на границе нижнего и среднего карбона, были обнаружены бурением на железнодорожной станции Тешемля, в городе Белозерске, в Девятинах и в естественных выходах на берегах Северной Двины уже за пределами области. Полоса их простирания достаточно широка, а потому часть этой песчано-глинистой толщи, вероятно, является отложением пресных вод и относится ко времени континентального перерыва. На станции Тешемля среднекаменноугольные известняки несомненно содержат обломки подстилающих глин, а сама глинистая толща включает песчаные прослои. Этот случай убеждает нас в том, что песчано-глинистая толща существовала до прихода моря. Прибой наступившего моря разрушал глинистые породы, вследствие чего обломки глин оказались включенными в известняк.
На глинистых породах или непосредственно на известняках Девятинской свиты лежат плотные, в значительной степени окремненные и доломитизированные известняки конгломератовидного сложения. Конгломераты, состоящие из сцементированных окатанных кусков известняка и глины, местами полностью замещают известняк или линзами и пропластками залегают в плотной массе известняка. Глинистые и конгломератовидные образования составляют кайручейскую свиту среднего карбона на северо-западе нашей области. Мощность свиты от 6 до 15 м.
Породы кайручейской свиты обнаружены по рекам Тагажме, Вытегре, Чекше, Нозреке, Колоде и по ручьям Белому и Кайручью.
На конгломератах, которые представляют собою прибрежные, но уже морские отложения, залегают известняки светлой окраски, с остатками плеченогих, морских лилий и морских ежей, слагающие вышележащую карельскую свиту. Среди карельских известняков можно выделить три разности: грубообломочные, рифовые, переполненные мшанками и плотные. Карельская свита обнажена по Кайручью и в верховьях реки Андомы.
Вся свита содержит богатый и разнообразный комплекс остатков организмов, характерный для открытого, но неглубокого моря. Мощность карельской свиты 20 м.
Вышележащая сондольская свита по остаткам организмов сходна с карельской, но отличается от нее характером слагающих пород. В сондольской свите преобладают доломиты, причем некоторые слои известняков целиком состоят из микроскопических раковин корненожек. Большой интерес представляют остатки плеченогих животных, сохранившиеся в прижизненных группировках — банками. В этом случае исследователь может наблюдать почти в полной сохранности морское дно того времени в виде ископаемого биоценоза. В Вологодской области сондольская свита не отделена от вышележащей зиновской. Зиновскую свиту представляют известняки двух типов: доломитизированные с прослоями цветных кремней и кристаллические, очень твердые, с остатками организмов, среди которых появляются формы, характерные для верхнего отдела карбона. Полоса залегания сондольской и зиновской свит пересечена Мариинским каналом. Мощность сондольской свиты 15 м, а зиновской 8,5—10 м.
Признаком обновления фауны в конце среднего карбона служат известняки, состоящие из раковин корненожек, имеющих форму пшеничного зерна. Это были животные, приспособленные для пассивного плавания в воде, жившие местами в таких огромных количествах, что их раковины могли образовать целые слои горных пород.
В западных районах Вологодской области выходы среднекаменноугольных отложений известны по рекам Суде, Иводе, Колпи, но они изучены слабо и не расчленены.
Из остатков фауны в слоях встречаются членики морских лилий, обломки панцырей морских ежей, кораллов, плеченогих и губок.
Судя по остаткам фауны, породы приведенного разреза относятся к верхней части карельской свиты.
Изменения в вертикальном разрезе горных пород среднего карбона северо-западных районов показывают, что в направлении на юг и восток мощность среднего карбона увеличивается, горные породы, входящие в его состав, становятся более глубоководными, тогда как в, направлении на северо-восток разрез сокращается и приобретает черты прибрежных отложений.
В юго-восточном направлении полоса среднего карбона сменяется полосою верхнекаменноугольных отложений. Верхний карбон расчленен В. П. Бархатовой только для Ковжинского района.
На границе среднего и верхнего отделов карбона залегает чурьекская свита слоев, сложенных из обломков нижележащих пород и темных кремнистых известняков неизвестного происхождения. Те и другие обломки сцементированы известняком. В результате цементации получилась горная порода, похожая на прибрежные конгломераты. Возможно, что на границе упомянутых отделов карбона море покидало северо-запад нашей области. При последующем затоплении прибой волн, разрушая береговые породы, создал материал для образования конгломератовидных слоев. На этих прибрежных слоях лежат мелкокристаллические известняки с остатками раковин плеченогих. Цвет известняков непостоянен. Чурьекская свита, заканчивающаяся плотными доломитизированными белыми и желтыми известняками, тянется узкой полосой по восточной границе среднего карбона, имея мощность 15 м. Полные ее разрезы можно встретить только по реке Онеге в Архангельской области.
На чурьекской свите лежит акуловская, сложенная известняками, которые состоят из обломков раковин. Эти известняки расслоены мергелями и глинами. Верх свиты сложен плотными доломитами. В поверхностных выходах акуловская свита встречается в верхнем течении реки Андомы. Полная ее мощность достигает 30 м.
По реке Кеме выступает довольно однородный комплекс известняков и доломитов, относящихся к надпорожской свите, которая завершает каменноугольные отложения, имея мощность до 45 м.
В западных районах выходы верхнекаменноугольных известняков и доломитов известны по рекам Визьме, Андоге, Суде, Шулме, Колпи, Чагодоще и по их притокам.
При низкой воде в основании разреза можно видеть слой вишнево-красной глины, вверху переходящий в тонкоплитчатый известняк. Этот слой представляет собой прибрежное образование, свидетельствующее о временном отходе моря не только на северо-западе, но и на западе области.
По данным буровых скважин верхний карбон на юге области сложен доломитизированными известняками.
По мнению автора настоящей статьи, горные породы этого разреза следует отнести к артинскому ярусу нижней перми.
Без следов перерыва в осадкообразовании и даже без резкой границы верхнекаменноугольные отложения переходят в нижнепермские. О происшедшей перемене свидетельствует только смена органических остатков. По присутствию мелких округлых раковин корненожек из рода швагерин нижний горизонт пермских отложений назван швагериновым. Он относится к артинскому ярусу нижнего отдела пермской системы. В поверхностных выходах артинские слои, ранее выделенные В. П. Бархатовой в бросвидскую свиту верхнего карбона, встречаются на реках Кеме и Индоманке. Е. М. Люткевич указывает на присутствие их в районе озер Воже и Белого, но в то же время отмечает, что к западу от города Вологды артинские слои отсутствуют. По составу артинский ярус представлен желтыми доломитами с включением серых кремней и прослоек желтого известняка. Выше продолжается чередование известняков и доломитов желтых и белых, часто превращенных в мучнистые россыпи. По имеющимся указаниям, мощность артинских слоев колеблется от 30 м на северо-западе до 104 м в центральной части Сухонского вала.
Выше швагеринового горизонта лежит гипсово-доломитовая толща кунгурского яруса нижней перми. Осадки кунгурского яруса имеют типично лагунный состав. Видимо, артинское море распалось на отдельные лагуны. Лагунный режим удерживался очень долго, так как мощность кунгурских слоев в центральной части Сухонского вала составляет 199 м. Буровые скважины показывают увеличение мощности: кунгурских отложений по направлению на восток. Лагунный режим начала кунгурского века характерен не только для Вологодской области, но и для всего западного Приуралья и левобережья Волги. Характер осадков на всей этой площади позволяет сделать вывод, что лагунный режим возник на ней не потому, что море отступило в результате поднятий, а потому, что оно высыхало, потеряв связь с открытым океаном. Временами лагунный режим даже нарушался вторжениями моря, но процесс усыхания всё же взял перевес. Этому способствовал резко континентальный климат прилегавшего гигантского материка. Во второй половине кунгурского века территория Вологодской области становится сушей. Разрушение поверхности верхнекаменноугольных и нижнепермских отложений происходило уже в условиях континентального режима. В начале континентального перерыва накопления осадков не было, но позже условия изменились, так как на размытых горных породах, которые слагали поверхность в то время, мы находим красно-цветную глинисто-песчаную толщу континентального происхождения. Е. М. Люткевич относит ее к уфимской свите кунгурского яруса.
В основании уфимская свита содержит гальку известняков и гнезда гипса. Окаменелостей в ней не найдено. Судя по разнообразию состава уфимской свиты, осадкообразование шло в различных условиях, зависевших от местных причин: рельефа, глубины озерных бассейнов, эрозионной деятельности рек и т. д. Выходы уфимской свиты известны на реке Мологе ниже гор. Устюжны у дер. Ганьково, выше гор. Устюжны при впадении реки Ижины в реку Мологу и по притоку Мологи—Кобоже. Буровыми скважинами эти слои были вскрыты вдоль реки Суды от устья Андоги до гор. Череповца и далее на юго-восток до впадения в Шексну реки Б. Юга. Под известняками казанского яруса уфимские слои обнаружены в районе гор. Кириллова и к северу от гор. Вологды у д. Семенково.
Бурение показало, что к востоку от линии г. Устюжна — устье реки Андоги — озеро Белое — озеро Воже уфимская свита на некоторой глубине сплошь покрывает всю площадь Вологодской области. Исключение представляют места бывших поднятий, на которых уфимские слои размыты. Одно из таких поднятий простиралось от гор. Вологды до железнодорожной станции Шексна. Мощность уфимской свиты на западе у дер. Семенково, в 7 км к северу от гор. Вологды, определена в 4,5 м, в селе Бобровском на реке Сухоне— в 13,7 м, у Котласа — в 45 м, в Яренске —в 81 м. Цифры ясно показывают увеличение мощности на восток в сторону главного прогиба.
Заканчивается нижнепермское время перерывом в образовании осадков, во время которого поверхность уфимских слоев была размыта.
Верхнепермская эпоха начинается возникновением предгорного прогиба вдоль западных склонов Урала. Прогиб распространяется на запад, и при этом море заливает значительную часть Вологодской области. Образовавшиеся в нём осадки получили название казанского яруса.
Поверхностные выходы горных пород казанского яруса верхней перми приблизительно соответствуют западной границе их распространения в нашей области. Начинаясь на порожистом участке реки Вожеги, линия выходов направляется на юго-запад через деревни Коротец, Пидемскую, Гору, Раменье, Левушкино, Ладунинскую, Карманово. Крайний юго-западный выход — обнажение у д. Митроево в Череповецком районе. К востоку от названных пунктов казанские известняки в коренном залегании на поверхность не выходят. Обычно в восточном направлении они уходят под более молодые наносы и могут быть обнаружены только бурением. Исключение представляет выход казанских слоев в оползне у железнодорожного моста на станции Харовской. В этом пункте Е. М. Люткевич наблюдал пачку пермских слоев без нарушения порядка напластования среди оползневой массы, что указывает на близкое коренное залегание этих пород. Породы казанского яруса пересечены буровыми скважинами в городах Вологде, Тотьме, Грязовце, в поселке Печаткино и других пунктах.
В городе Тотьме казанский ярус начинается с глубины 110 м и пройден александровской скважиной до глубины 268 м, на которой кончается скважина. Верхняя часть на протяжении почти 106 м проходит среди гипсоносных пород. Гипс в виде пластовых, конкреционных и гнездовых залежей приурочен к доломитам и доломитизированным известнякам, которые переслаиваются с чистыми и глинистыми известняками, играющими подчиненную роль. Кроме того, верхняя толща казанского яруса содержит слои песчаников значительной мощности — до семи метров. В верхней толще с глубиною возрастает количество остатков организмов.
Нижняя часть казанского яруса состоит из сплошной толщи известняков, лишь в одном месте прерванных слоев гипса мощностью в 2 м.
Вологодская опорная скважина вскрыла казанский ярус на глубине 191 м, а его подошва установлена на глубине 278 м. Нижний тюдъярус имеет мощность 51 м, а верхний 36 м. Общая мощность 87 м. В основании казанского яруса под г. Вологдой залегают зеленоватые песчаники. Выше следуют песчаные известняки. Верх образован глинистыми доломитизированными известняками с прослойками зеленых глин.
На ж.-д. станции Шексна казанский ярус обнаружен на глубине 105,48 м и имеет мощность 28,39 м. В верхней части лежат известняки с фауной мощностью 9 м, а в нижней — глинистые и известковистые песчаники.
Уменьшение мощности казанского яруса с востока на запад связано с приближением береговой полосы морского бассейна. На это же указывает присутствие в нижних горизонтах песчаников и пропластков глин.
Профилирование показывает, что казанские слои смяты в очень пологие складки. Анализируя характер и чередование горных пород казанского яруса, вскрытых в Вологодской области и в некоторых смежных районах, можно заключить, что казанское море надвигалось на континент с востока. В результате прибрежные отложения в западных пунктах — гор. Вологда и ст. Шексна — были покрыты более глубоководными. Отступление моря шло с запада на восток и сопровождалось возникновением лагун, где происходило отложение гипса и доломитов. Одна из таких лагун охватывала весь юго-восток области. Наличие прослоек чистых известняков среди гипсоносной толщи свидетельствует о временных восстановлениях морского режима на площади лагуны.
Гипсоносные породы — самые молодые слои казанского яруса. Их осаждение было последним этапом существования казанского моря.
После этого наступает длительный континентальный перерыв, во время которого поверхность казанского яруса была сильно размыта. Сопоставлением мощностей казанской толщи на смежных участках установлено, что, например, под г. Вологдой размыванием уничтожено 20 м пород казанского яруса. Видимо, во время этого континентального перерыва на площади Вологодской области произрастали леса, так как в основании вышележащих морских отложений встречаются древесные остатки.
На рубеже казанского и вышележащего татарского яруса море снова заливает низменные пространства, существовавшие в то время на востоке и на юге нашей области. Осадки этого моря относятся уже к татарскому ярусу верхнего отдела пермской системы.
Е. М. Люткевич на площади Вологодской области подразделил татарский ярус на три горизонта: нижнеустьинский, сухонский и северодвинский.
Нижнеустьинские слои являются наиболее древними образованиями татарского яруса. На поверхность они выходят в северо-восточной части Харовского, в юго-восточной части Вожегодского и на северо-западе Верховажского районов. На площади поименованных участков устьинский горизонт сложен довольно однообразной толщей глинисто-песчаных, мергелисто-песчаных и чисто песчаных пород. Примером может служить разрез левого берега реки Ваги у деревни Прилуцкой.
В районе Брусенца на реке Сухоне устьинский горизонт вскрыт буровой скважиной и, судя по образцам, слагается серым песчаником. В районе Тотьмы и Грязовца горных пород, соответствующих устьинскому горизонту, не обнаружено. Скважина пос. Печаткино имеет в разрезе на казанских известняках слой песчаника 87 м, который по своему положению соответствует устьинским песчаникам. Под Вологдой в нижней части устьинского горизонта залегает песчаник, который в верхних слоях содержит прослойки песчаных глин, мергелей и гипса. Между станцией Шексной и гор. Вологдой нижнеустьинские слои имеют в основании конгломераты, образованные обломками казанских известняков. Мощность нижнеустьинской свиты возрастает к северо-востоку: под Вологдой она равна 88 м, а под Котласом 200 м.
Обращает на себя внимание то, что на устьинских песчаниках под городом Вологдой лежат краснобурые и коричневые глины с прослойками гипса. Выходы гипсоносных мергелей известны в Верховажском районе на реке Кулое у дер. Ионинской. К этой же толще следует отнести глины с включениями гипса, залегающие в правом берегу Сухоны у дер. Дмитриева.
Резкое различие в характере горных пород песчаных и глинисто-мергелистой гипсоносной толщ могло возникнуть только в разных условиях осадкообразования. Песчаная толща может быть неоднородной по происхождению. Преобладающее значение в ней, конечно, имеют пляжевые разности, оставленные отступавшим морем, но не исключена возможность присутствия дельтовых, дюнных, озерных и даже речных разностей.
К концу периода отложения устьинских песков восточная часть Вологодской области представляла собою низменность, покрытую сетью крупных озер, в которых шло отложение глинисто-мергелистой гипсоносной толщи. Отсутствие этой толщи в ряде буровых скважин, например, в скважинах Грязовца и Печаткина, подтверждает разобщенность водоемов, где шло ее образование. Гипс в этой толще вторичного залегания. Он был вымыт из слоев казанского яруса и вторично осажден в озерах. В некоторых случаях гипс мог быть осажден и в лагунах. По составу горных пород и по месту, которое занимает глинистая гипсоносная толща в разрезе татарского яруса Вологодской области, ее можно приравнять к сарбайской свите татарского яруса Поволжья.
Отложения соленых озер и лагун покрыты пресноводными осадками. Граница распространения пресных озер лежит внутри площади, занятой устьинскими отложениями. Озерный режим был на всей площади Вологодской области, исключая северо-запад, где соответствующих осадков нет. Однако положение озер было крайне неустойчиво. Они всё время смещались, и в результате менялись их площадь и глубина. Вследствие непостоянства режима, озерные осадки того времени отличаются быстрой изменчивостью как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. Среди осадков преобладают мергели (красной, бурой, белой, розовой и серой окрасок). Песчаники встречаются только в форме линзообразных включений, иногда значительной мощности. По времени и по составу эти горные породы соответствуют уржумской свите среднего Поволжья. В Вологодской области они были названы Е. М. Люткевичем сухонским горизонтом.
Особенностью состава сухонских слоев является полное отсутствие гипса. Между сухонским и нижележащим горизонтом резкой границы и следов перерыва в осадкообразовании нет. Видимо, многие озера были унаследованы от предыдущего времени. В них только изменились осадки и появились животные. Нахождение среди сухонских слоев пластов и линз песка, иногда с галькой, чешуйками рыб, окатанными обломками костей и другими остатками организмов, указывает на существование протоков и рек. Водоемы, в которых осаждались сухонские слои, были по преимуществу мелководными, так что солнечный свет проникал до их дна, способствуя образованию окисных соединений железа, окрасивших мергели в красный цвет. Белые и серые мергели соответствуют местам значительных глубин. К озерам стекали реки, быстро терявшиеся в нерасчлененном рельефе заводненной равнины, на которой перемещение вод происходило вследствие постоянных колебаний, связанных с легкими поднятиями и прогибами то одного, то другого ее участка. Животный мир пресных вод состоял из мелких рачков, моллюсков и хрящевых рыб. Равнина, покрытая озерами, далеко уходила за пределы области; свободные от воды участки, разбросанные среди озер, были покрыты хвойными лесами и изобиловали семенными папоротниками. Растительность привлекла наземных животных. Остатки живших тогда обитателей суши были найдены на реке Сухоне в 10 км выше деревни Березовой Слободки. Найденные там кости принадлежат первобытным ящерам из группы пеликозавров и покрыточерепным земноводным. Пеликозавры, жившие в пермский период на территории бассейна реки Сухоны, делятся на несколько подотрядов и родов. В бассейне Сухоны они были представлены мелкими формами, похожими на ящериц.
В конце сухонского времени в средней части Вологодской области озера мелеют, в осадках появляются пески. Это — признак возникновения новых физико-географических условий, что, конечно, отразилось не только на осадках, но и на организмах.
В среднем Поволжье осадкообразование вообще прекратилось на некоторый срок, там возникли чисто сухопутные условия, при которых шло размывание уржумских слоев. В нашей области, видимо, столь глубоких перемен не было, при постепенном изменении условий шла смена организмов. Обновленный состав организмов и является отличительным признаком образовавшихся в это время осадков, составивших северодвинский горизонт, соответствующий сарминскои свите Поволжья. В низах северодвинского горизонта еще встречаются прослойки известняков, которые в собственно сарминскои свите отсутствуют. Это объясняется тем, что в Вологодской области не было перерыва в осадкообразовании. Основная масса горных пород этого горизонта состоит из мергелей бурой и красноватой окраски и глины тех же цветов. Светлые мергели встречаются гораздо реже и часто имеют зеленоватую окраску. Большая часть мергелей содержит следы меди.
Северодвинские слои широкой полосой окаймляют берега реки Сухоны, уступая место устьинским и сухонским породам лишь в ближайшей к Сухоне части на отрезке течения от города Тотьмы до деревни Порог. В берегах рек, пересекающих северодвинские слои, встречаются линзы песков, включенные в толщу мергелей. Эти линзы представляют собой заполненные песком русла рек и речек верхнепермского времени. Располагаются они на различных уровнях. Видимо, временами поверхность мергелей оказывалась вне влияния озер, и по ней потоки воды прокладывали свои русла. Обращает на себя внимание то, что погребенные речные долины не имеют террас. Нечто подобное наблюдается в дельтах рек или в тех случаях, когда современные реки пересекают низины недавно исчезнувших озер (например, реки, пересекающие Присухонскую низину в ее наиболее пониженной части: нижнее течение Вологды, Лосты, Лежи и др.). В погребенных речных наносах были найдены остатки растений и кости животных, населявших наш край в пермское время. Подобные находки были сделаны на реке Сухоне у Городка ниже Стрельны, по реке Старой Тотьме, по Малой Северной Двине у деревни Аристова. Очень близко к границе области на Малой Северной Двине профессор В. П. Амалицкий в 1899 году при раскопках песчаной линзы обнаружил целое скопление скелетов животных, относящихся к хищным и травоядным группам пресмыкающихся, и два скелета крупного земноводного. Факт массового захоронения остатков ящеров на ограниченной площади раскопок предполагает наличие каких-то исключительных условий. Катастрофическая гибель животных могла быть вызвана наводнением, особенно если учесть возможность прорыва воды из одного озера в другое. Такому объяснению несколько противоречит неполнота сохранности некоторых скелетов. При катастрофической гибели и одновременном переносе трупов сохранность их была бы равномерной и полной. Неполнота сохранности могла получиться при переносе разложившихся трупов после наводнения. В таком случае скопление скелетов должно было происходить постепенно и, надо полагать, в дельте реки.
На Малой Северной Двине у деревни Аристове, в устье реки Юга, на реке Тарноге у дер. Толчеи, на реке Яхренге у деревни Маурниковой, на реке Шарженге у дер. Слуды и в ряде других мест встречены среди северодвинских слоев раковины морских моллюсков турбо. Видимо, в конце татарского века море на короткий срок заливало северо-восток нашей области, причем вблизи северо-восточной границы под Красноборском оно удерживалось более длительное время, за которое успели сформироваться прослойки морских известняков.
Местные поднятия и опускания не прекращались до конца татарского века. Море, залившее было часть северо-восточных районов, вскоре отошло на север. Видимо, произошло поднятие, которым снова были закрыты стоки воды с равнины, и на ней возродился озерный режим с отложением мергелей и глин филейской свиты. Филейские слои сильно размыты и сохранились только на водоразделе рек Вятки и Северной Двины. В Вологодской области филейские слои не выделены, хотя присутствие их в Никольском районе вполне возможно.
Наступает длительный перерыв осадкообразования между окончанием пермского и началом триасового периода. Крупные движения земной коры изменили физико-географическую обстановку. Накопление осадков на территории области сменилось размыванием поверхностных горных пород. При первых движениях древнекиммерийского горообразования возникает легкий прогиб, захвативший часть южных и юго-восточных районов Вологодской области. В прогибе восстанавливается озерный режим с отложением на размытой поверхности татарского яруса красноцветных глин, мергелей и песков. Однако как в озерах, так и на суше мы находим уже других обитателей. Наступившее время составляет ветлужский век триасового периода, а осадки, образовавшиеся в это время, составляют ветлужский ярус триасовой системы. Горные породы ветлужского яруса отличаются от пород татарского яруса более яркой и сочной окраской. Возможно, что изменение в окраске горных пород связано с изменением климата в сторону повышения влажности. Подобный вывод косвенным образом подтверждается сменой сухопутных животных. Если в татарский век среди сухопутных животных преобладали пресмыкающиеся, как более приспособленные к обитанию в сухом климате, то в начале триаса в Восточной Европе снова преобладают земноводные, а все старые формы пресмыкающихся сменяются новыми.
Отложения ветлужского яруса выходят на поверхность в берегах Шарженги ниже устья Шекшенги, на притоке Шарженги — реке Андонге, по реке Кеме (приток Унжи) ниже деревни Лобово, на реке Унже ниже устья реки Юзы, на реке Куноже ниже деревни Анниково. Во всех перечисленных пунктах были найдены кости животных, характерных для ветлужского яруса. Другая площадь распространения ветлужских слоев охватывает южную часть Вологодского и Чебсарского районов, весь Мяксинский район и уходит на запад к Устюжне.
Этот разрез показывает, что осадкообразование в ветлужский век шло с перерывами.
Разрез триасовых отложений к югу от гор. Вологды резко расчленяется на две толщи. Нижняя толща слагается красными буроватыми песчаниками, выше постепенно обогащающимися глинистым материалом. Верхняя толща состоит из жирных яркокрасных глин с прослойками пылеватых и карбонатных глин. В верхней толще глин находится чешуя ганоидных рыб, раковины остракод и мелкие образования известковых водорослей. Кроме того, по профилю вдоль Володарского тракта в ветлужских слоях встречены гальки метаморфических пород, которые, по мнению профессора Е. М. Люткевича, могли быть принесены с Урала или Балтийского щита (способ переноса не указан).
Ветлужские отложения залегают главным образом во впадинах рельефа конца пермского периода, на склонах пологих поднятий, в прогибах между ними, причем очень часто окаймляют поднятия.
Изолированное положение бесточной равнины, где шло образова ние пород ветлужского яруса, было нарушено возобновившимся движением земной коры. Внутренние воды нашли выход к морю, и осушенная местность осталась в таком состоянии до конца юрского периода.
В огромный прогиб, возникший в юрское время на Русской равнине, влилось море. Территория Вологодской области, кроме северо-западной части, в конце юрского периода была покрыта морем. На ее площади отложились темносерые и черные глины, бурые пески и мергели. Темный цвет глин зависит от присутствия углистых частиц, обилие которых свидетельствует о богатстве органической жизни моря и особо благоприятных условиях для ее развития. Юрское море, вследствие поднятия, оставило нашу область еще до окончания периода.
Не слежавшиеся и не окрепшие осадки юрских морей остались на поверхности. В течение 125 миллионов лет они разрушались ветром, водою и материковыми льдами ледниковой эпохи. Вполне понятно, что на территории Вологодской области глинисто-песчаные породы юры сохранились только островками. Один из таких островков был обнаружен в бассейне реки Мологи, второй — прорезан буровой скважиной в гор. Грязовце, третий — открыт в обнажениях реки Яхренги Кубенской в 3 км от устья, четвертый — на реке Кичменге у деревни Казарино и пятый — на водораздельных площадях Никольского и Кичменгско-Городецкого районов, а также южных окраин Никольского района. Горные породы всех перечисленных выходов относятся к келовейскому и нижневолжскому ярусам верхнего отдела юрской системы. О прежнем распространении юрских отложений по всей площади можно судить только по находкам раковин юрских моллюсков среди ледниковых и речных наносов.
Континентальный режим, установившийся на площади Вологодской области в конце юрского периода, сохранился и во время следующих двух геологических периодов — мелового и третичного. По физико-географическим условиям континент того времени резко отличался от пермского. На нем не могли отложиться значительные толщи континентальных осадков. Преобладание процессов денудации было причиной того, что геологические памятники этих двух периодов были разрушены и на площади нашей области не сохранились. О масштабах разрушений можно судить хотя бы по тому, что под Грязовцем сохранилась стометровая толща юрских глин, уничтоженная размывом в меловое и третичное время на соседних участках.
Полагают, что начало четвертичного периода ознаменовалось понижением температуры северного полушария при одновременном увеличении количества зимних осадков. Число теплых дней сократилось настолько, что выпавший в холодное время снег не успевал растаивать и скоплялся огромными массами, смерзаясь в нижних слоях. С гор Скандинавии и Кольского полуострова льды двинулись на равнины Европы. Вологодскую область одну из первых залило ледяным потоком. На ее площади сохранились следы четырех оледенений: два оледенения покрывали её полностью, а третье и четвертое — частично.
Наиболее полные разрезы ледниковых наносов дают буровые скважины. На северо-западе в бассейне реки Вытегры нижняя морена в виде темносерого валунного суглинка залегает на известняках Девятинской свиты. Под Вологдой нижняя морена лежит или непосредственно на породах татарского яруса, или на песках, отложенных потоками талой воды, или, наконец, на цветных песках неопределенного возраста. Сложена она в основании краснобурыми валунными глинами, на которых лежат серые или коричневые валунные суглинки. Краснобу-рая морена сходна с глинами татарского яруса. Всё это указывает, что слагающий ее материал имеет местное происхождение, то есть представляет собою переработанные льдом пермские горные породы. Серые и коричневые моренные, глины содержат валуны кристаллических пород, коренные месторождения которых находятся в Финляндии и Карелии. В скважине города Грязовца нижний темносерый валунный суглинок обнаруживает сходство с подстилающими юрскими породами. В скважине железнодорожной станции Кущуба в основании нижних валунных глин лежит коричневая морена, а выше — серая. В восточных районах нижнюю морену образуют плотные валунные глины — темносерые, бурые и красноватые. Максимальная мощность нижней морены — 25,88 м — наблюдается в одной из скважин города Вологды. В большинстве этих скважин нижняя морена покрыта песчаными наносами потоков талой воды. Таким образом, под Вологдой нижнюю морену сопровождают подстилающие и покрывающие осадки потоков талой воды, составляющие вместе с мореной вполне законченный нижний ледниковый комплекс.
Межморенные отложения в Вытегорских скважинах сложены коричневыми ленточными глинами и желтыми песками. В скважине железнодорожной станции Кущуба место межледниковых образований занимают серые сланцевые глины, под Вологдой — серые суглинки и супеси с остатками хвойных деревьев и редкими прослойками ила, под Грязовцем — озерный ил, черная глина и вверху — песок. В восточных районах между моренами залегают пески. Наибольшая мощность межледниковых отложений— 17 метров — отмечена в одной из скважин города Вологды.
Верхняя морена сложена желтобурыми, серыми и коричневыми валунными суглинками. В тех случаях, когда она лежит непосредственно на коренных породах, цвет ее совпадает с окраской коренных пород. Среди валунов верхней морены преобладают финские и карельские породы: граниты, гнейсы, диабазы, песчаники, кристаллические и глинистые сланцы. Очень часто встречаются известняки. Верхняя морена распространена по всей области, лишь местами она размыта. Мощность ее колеблется от 0,5 до 33 м.
С отложениями ледникового комплекса связаны широко распространенные в нашей области конечные морены. Распределение конечных морен таково, что намечаются линии, идущие с юго-запада на северо-восток. Эти линии соответствуют стадиям отмирания ледника. Таяние льдов шло неравномерно, с остановками, во время которых у переднего края льдов нагромождались холмы ледниковых наносов, давшие в совокупности линии конечных морен. Наиболее древние из них лежат на юго-востоке области и по мере продвижения на северо-запад сменяются более молодыми.
Особенно характерны конечноморенные возвышенности для северо-западных районов области.
Верхняя морена местами покрыта песчаными наносами, отложившимися в потоках талой воды впереди края ледника. Мощность этих песков обычно 2—5 м, но иногда достигает 15 м. Располагаются они пятнами. Такие песчаные наносы принято называть зандровыми. Местами их простирание совпадает с течением рек, например, на северо-западе области рек Сойды, Кемы, Окштомки, Индоманки и др. При благоприятных условиях пески образуют зандровые поля. Самое обширное поле зандровых песков занимает территорию Борисово-Судского, Бабаевского, западной части Кадуйского, юго-западной части Череповецкого и северной части Устюженского районов.
В Кубено-Озерском, Вологодском, в восточной части Чебсарского, Мяксинского, в Грязовецком, Лежском, Междуреченском районах на верхней морене или на зандровых песках лежит покровный безвалунный суглинок. Безвалуниые суглинки встречаются сплошным покровом и в некоторых других районах.
Неравномерное распределение ледниковых наносов и неровности на поверхности коренных пород были причиной возникновения замкнутых котловин, которые при таянии ладов были заполнены водою, образовав впереди края ледника озёра, оставившие после себя наносы в виде ленточных глин, ленточных супесей и мелкозернистых песков. На северо-западе области ленточные глины залегают по склонам онегозерской впадины и по долинам впадающих в озеро рек. Обычно озерно-ледниковые отложения заполняют впадины исчезнувших озер, образуя озерные равнины.
Геологическое прошлое такой крупной территории, как Вологодская область, имеет свое отражение в современной ее поверхности.
Начало формирования рельефа Вологодской области относится к тем отдаленным временам, когда занятая ею площадь земной коры тектоническими движениями была разбита на отдельные части, получившие в дальнейшем развитии свои индивидуальные черты. Структурные особенности кристаллического основания
и древней осадочной коры, скрытые в глубинах недр, внешне проявляются в магнитных аномалиях и нарушениях силы тяжести. Они связаны в одних случаях с образованием трещин и излиянием обогащенных железом гюдкоровых масс, в других случаях — указывают на присутствие в недрах разрушенных горных сооружений, содержащих магнитные тела. Жесткие участки кристаллического основания обычно смещаются крупными площадями без образования складок, сопровождаясь разломами и провалами. Такими участками в нашей области являются северо-западные районы с характерным онегозерским провалом. Последующими движениями земной коры окраина Онежско-Ладожского сброса была приподнята. С пермского периода эта местность была сушей. Столь длительный эрозионный период, конечно, способствовал расчленению рельефа. Действительно, под плащом четвертичных наносов в северо-западных районах легко обнаруживается первичная поверхность коренных пород. Отдельные выступы останцев, увенчанные моренным покровом, составляют и теперь главные возвышенности северо-запада нашей области.
По-иному шло развитие земной коры в юго-восточных районах. Видимо, меньшая мощность кристаллического основания была причиной того, что на юго-востоке области движения земной коры в пермское время вызвали складчатые нарушения в залегании горных пород. Валы, купола, складки составляют особенность тектоники рассматриваемого участка. Хотя и в измененном виде, эти древние тектонические формы всё же сохранились и составляют скелет современного рельефа, а при малой мощности покрова четвертичных наносов полностью определяют все формы неровностей. Конечно, процесс доледниковой эрозии и здесь наложил свой отпечаток на рельеф коренных пород, но не в такой степени, как на северо-западе. Объясняется это тем, что почти весь восток и юго-восток нашей области были покрыты осадками юрского моря. Эрозия, прежде чем разрушить неровности, созданные движениями пермского времени, должна была уничтожить покров юрских осадков.
Не могли пройти бесследно крупнейшие прогибы триасового и юрского времени. Правда, эти прогибы сменялись поднятиями, но более жесткие участки, увлеченные прогибом, не смогли подняться до первоначальной высоты. Одним из таких участков оказалась средняя полоса нашей области, оказавшаяся в прогибе. Этим были определены главные склоны доледникового рельефа.
Во времена четвертичных оледенений главная масса льдов естественно двинулась по понижениям коренного рельефа, оставив на пути нагромождения всех видов ледникового наноса. Коренной рельеф был погребен на значительную глубину и его влияние на современный рельеф было на данной площади сильно ослаблено; в результате определяющими формами рельефа оказались ледниковые.
Таково в общих чертах влияние особенностей развития отдельных участков земной коры на формирование современного рельефа Вологодской области.
Процессы геологического прошлого оставили после себя сохранившиеся до наших дней документны в виде горных пород, часть которых может быть использована в народном хозяйстве в качестве полезных ископаемых. Характер этих ископаемых всецело определяется теми условиями, при которых шло их образование, а потому формирование их стоит в зависимости от общего хода геологических процессов. Например, если мы знаем, что в нижнекаменноугольное время на площади Вологодской области господствовал тропический или субтропический климат, и если нам известно, что в Вытегорском районе есть прибрежно-морские или озерные осадки того времени, то мы вправе ожидать успеха в поисках бокситов и окисных соединений марганца и железа.
Некоторые виды полезных ископаемых приурочены к определенным коренным породам, другие — к четвертичным отложениям и могут быть встречены на всей площади нашей области. К ним относятся глины, гравий, булыжник и некоторые другие строительные материалы.
