Геологическое строение и история развития гор Пятигорья

Магматические горы Пятигорья - главная природная достопримечательность курортов КМВ. Они получили мировую из¬вестность благодаря неповторимому палео- вулканическому ландшафту, обилию целебных источников и богатейшей флоре. Их происхождение и особенности строения долго вызывали научные споры.

В XIX в. Г.В. Абих, Л.Ф. Бацевич, И.В. Мушкетов и другие геологи установили, что горы Пятигорья возникли в результате внедрения магмы, которая после застывания образовала внутри каждой из них интрузивные ядра, обрамленные осадочными породами. В.М. Дервиз в 1905 г. предположила, что эти интрузивы имеют форму лакколитов - грибообразных межпластовых тел, приподнявших над собой осадочную толщу, что привело к образованию необычных гор среди равнины. Данная гипотеза получила широкую известность, и лакколитами стали называть сами горы Пятигорья.

В 40-50-х гг. XX в. в результате детальных работ В.Н. Павлинова [8], В.Н. Бабенко, Н.Д. Соболева [11, 12] и их сотрудников было существенно уточнено строение этих гор. Подлинной сенсацией стало заявление Н.Д. Соболева в 1958 г. на Втором Всесоюзном петрографическом совещании в г. Ташкенте: «Детальное изучение интрузивов района Кавказских Минеральных Вод показало, что ни один из них не отвечает понятию о лакколите; они являются несогласными, секущими вмещающие породы телами конусо- или воронкообразной формы, близкой к бисмалитам с отклонениями к сфенолиту, этмолиту. Формирование интрузивов происходило на глубине от I до 2 км в субэкструзивных условиях» [12].

Дальнейшие исследования глубинного строения гор Пятигорья подтвердили эту точку зрения, и в современной геологической литературе интрузивы внутри этих гор относятся к магматическим диапирам - телам, активно протыкающим осадочную толщу с образованием куполов [7].
.

Длительную дискуссию вызвал вопрос о наименовании пород, слагающих интрузивные ядра гор Пятигорья. По условиям залегания, структуре и текстуре они занимают промежуточное положение между вулканическими и интрузивными породами. По этой причине различные авторы называли их по-разному: И.В. Мушкетов (1886) - микрогранитами и фельзитовыми порфирами, Г. Розенбуш (1895) и В.М. Дервиз (1905)- липаритами, трахилипаритами и трахитами, А.Н. Заварицкий (1955) и Н.Д. Соболев - гранит-порфирами, грано- сиенит-порфирами и кварцевыми сиенит- порфирами [11, 12]. Учитывая исключительное своеобразие этих пород, А.П. Герасимов [3] дал им собственное название бештауниты, вошедшее в геологические справочники.

Горы Пятигорья долго считались «неудавшимися вулканами», в связи с отсутствием на них покровов излившейся лавы и туфов. И хотя в 30-х годах при разработке травертина на Машуке были найдены слои вулканического туфа, их образование связывали с извержениями находящегося в ста километрах южнее Эльбруса.

Несколько позже в результате анализа строения интрузивных тел и их воздействий на вмещающие породы В.Н. Павлинов [8] пришел к выводу о том, что на горах Бештау, Змейке. Развалке, Верблюд и Бык, где эти тела особенно велики, магма могла достигать земной поверхности в виде экструзий. С геоморфологической точки зрения И.Н. Сафронов [10] охарактеризовал ландшафт Пятигорья как вулканический и предположил, что горы в его пределах поднимались как в процессе внедрения магмы в неогене, так и после ее застывания. В.Г. Гниловской в книге «Занимательное краеведение» выдвинул идею о том, что извержения Пятигорских вулканов были газово-взрывными (пелейского типа), в связи с чем пепел рассеивался, не образуя значительных покровов.

Эта догадка нашла неожиданное подтверждение в 80-х годах при добыче бештаунита на Змейке, где карьер вошел в остатки вулканического покрова, прежде скрытые под мощной коллювиальной осыпью [5].

Семнадцать магматических гор Пятигорья (с севера на юг - Кокуртлы, Кинжал, Верблюд, Бык, Змейка, Развалка, Железная, Медовая, Тупая (Кабанка), Острая, Бештау, Шелудивая, Лысая, Машук, Юца (Джуца 1-я), Золотой Курган, Джуца (Джуца 2-я) и небольшой обособленный Лысогорский скальный выход бештаунитов расположены на Минераловодской предгорной равнине. Они разбросаны на участке площадью около 700 кв. км и имеют абсолютные высоты от 406 до 1401 м.

Согласно тектонической схеме Е.Е. Милановского и В.Е. Хаина с дополнениями [4, 7] Пятигорский вулканический центр сформировался в узле пересечения зоны Предкавказских краевых прогибов с Транскавказским тектоническим поднятием. Местной структурой, возникшей в этом узле, является Минераловодский выступ - поднятый трапециевидный блок с относительно неглубоко (1-2 км) залегающим складчатым фундаментом. Он разделяет Восточно-Кубанский и Терско-Каспийский краевые прогибы и граничит по разломам на юге - с Северо-Кавказской моноклиналью Большого Кавказа, а на севере - со Ставропольским сводом Скифской плиты (рис. 1).

Складчатый фундамент, согласно результатам буровых работ, между горами Джуцей и Машук установлен на глубинах 1230 - 2100 м от земной поверхности. Он сложен верхнепротерозойско-нижнепалеозойскими (?) хлорит-серицитовыми, кварц- альбит-эпидотовыми и слюдистыми сланцами, прорванными позднепалеозойскими гранитоидами и диоритами малкинского комплекса.
Толщи осадочного чехла с глубоким размывом и несогласием залегают на фундаменте и имеют в районе г. Машук, по данным Р.П. Тузикова (1960) и В.Л. Августинского (1968), следующий разрез, (рис.2).

Неогеновые вулканогенные породы установлены на горах Змейке, Бештау и Машук. Наиболее значительный фрагмент их покрова размером 20х20х8 м вскрыт карьером на восточном склоне Змейки, в 0,8 км от Камнеобрабатывающего завода (рис. 3,4).

На горе Бештау вулканические породы встречены в коренном залегании в промоине, в 100 м восточнее седловины между вершинами Бол. и Мал. Бештау, возле тропы, ведущей в Железноводск. Они образуют останец кровли интрузива бештаунитов размером около 5х10 м и представлены спекшимися пепловыми и пизолитовыми туфами с почти вертикально ориентированной слоистостью и флюидальностью. Их основная ткань обогащена черным углистым веществом, возникшим, вероятно, при лесных пожарах. На ее фоне контрастно выделяются белые шарики пизолитов размером до 0,5 см.
Находки пирокластических пород (включая туфы, ранее выявленные на Машуке) свидетельствуют о том, что в миоцене, после отложения майкопской серии и перед внедрением интрузий бештаунитов, Бештау и Змейка представляли собой вулканы газово-взрывного типа. Их деятельность завершилась закупоркой жерл вязкой полузастывшей магмой, выдавливание которой из кратеров и последующее разрушение возникшей породы привели к образованию специфической брекчии, перекрывшей продукты взрывных извержений.

Большинство гор Пятигорья представляет собой сложные, разбитые разломами купола с диапировыми ядрами, сложенными бештаунитами.
По размерам и глубине залегания интрузивы внутри этих гор разделяются на четыре типа: 1) глубоко эродированные диапиры, 2) слабо эродированные диапиры, 3) скрытые диапиры, 4) малые интрузии.

По формам залегания Н.Д. Соболев [11, 12] разделил интрузивы Пятигорья на бисмалиты (пробкообразные тела) - Юца, Верблюд, Золотой Курган, Кокуртлы; этмолиты (воронкообразные тела) - Бештау, Бык, Шелудивая, Джуца, Железная, Развалка; хонолиты (тела неправильной формы) - Змейка, и дайки (трещинные плитообразные тела) - Медовая, Острая, Тупая, Кинжал.

Структура горы Машук представляет собой сложный пробкообразный кольцевой горст, нарушающий купол, амплитуда поднятия которого под напором магматического диапира более 700 м (рис. 2).

С деятельностью углекислых гидро- карбонатных вод связано широкое распространение на горах Пятигорья травертинов, которые заполняют трещины отрыва и образуют натечные тела. Наиболее крупные из них опоясывают гору Машук, где имеют мощность до 50-70 м, а также в виде покровов площадью до 1 кв.км встречаются на горах Юце, Железной, Бештау и Лысой. По данным Д.С. Николаева, Р.П. Тузикова и других исследователей, различаются до 7 стадий травертинообразования, наиболее древняя из которых относится к апшеронскому веку плиоцена.
Проведенные нами исследования позволяют выделить два различных по палеогеографическим, неотектоническим и термодинамическим условиям формирования подкомплекса травертинов - ранний и поздний.

Ранний подкомплекс, распространен на горах Машук и Юце, где его мощность достигает 20-30 м. Слагающие его травертины - плотные, светло-серые, желтовато-серые до белых мраморовидные породы. Они состоят из кальцита (90-98%) с примесями глинисто-терригенного и органогенного материала, гипса и лимонита. В нижних пластах имеются слои вулканических туфов.

В отложениях раннего комплекса имеются костные остатки южного слона (Archidiskondon meridionalis). Судя по наличию вулканических туфов, отложение подкомплекса метатравертинов началось в конце миоцена, в период извержения Пятигорских палеовулканов. Он формировался вплоть до конца плиоцена и возможно начала плейстоцена в условиях высокого геотермического градиента и выделения флюидов, вызвавших локальный метаморфизм, а также тектонической активности, связанной с максимальным горообразованием. В условиях гумидного климата возникли каолиновые коры выветривания.

Поздний подкомплекс травертинов залегает на раннем, а также образует многочисленные обособленные тела. В его состав входят серые, ржаво-серые пористые травертины, состоящие из арагонита и кальцита с примесями серой глины, обломков горных пород и лимонита. Структура их микрокристаллическая до пелитоморфной, текстура слоисто-натечная. Встречаются окаменевшие (замещенные карбонатом) листья, плоды, обломки коры и ветвей листопадных древесных и травянистых растений, мха, а также костные остатки животных, типичных для условий холодного и умеренного климатов. В голоценовых слоях травертинов обнаружены кремневые отщепы и ножевидная пластина, принадлежавшие человеку, жившему, по заключению Н.М. Егорова, в неолите.

Современные геологические данные позволяют выделить в истории геологического развития гор Пятигорья три крупных этапа - вулканический, поствулканический орогенный и эпивулканический.

Вулканический этап, судя по калий-аргоновым датировкам бештаунитов 8,3-10,5 млн. лет и прорыванию ими чокракских отложений среднего миоцена [2], начался в сарматском веке и закончился, по-видимому, в конце миоцена. На этом этапе Бештау, Змейка и другие горы-диапиры с глубоко эродированными ядрами были вулканами газово-взрывного типа. В обрамлении наиболее грандиозного из них возникли паразитические вулканы, жерла которых затем заполнились малыми интрузивными телами гор Медовой, Тупой и Острой.
Пятигорье в это время входило в тыловую часть островодужного поднятия Большого Кавказа, надвигавшегося на Черноморско-Закавказский морской прогиб в системе палеоокеана Тетис [1]. Палеоландшафт представлял собой вулканический перешеек, соединявший Большой Кавказ с низменной Древнеставропольской сушей, омывавшейся теплым Позднесарматским морем [6].

Поствулканический орогенный этап охватывает плиоцен и начало плейстоцена и соответствует фазам максимального поднятия Большого Кавказа в процессе столкновения Евразийской и Африкано-Аравийской литосферных плит. В это время центр вулканизма сместился к Эльбрусу, а интрузивные ядра магматических гор Пятигорья поднимались в твердом состоянии под напором глубинных магматических очагов в условиях общего сжатия земной коры. Образовалась Северо-Кавказская моноклиналь (как активизированный край Скифской платформы с густой сетью неотектонических разрывов), ставшая структурно-вещественной основой уникального Кавминводского гидрогеологического бассейна.
Орогенез сопровождался регрессией моря и осушением значительной части Предкавказья с образованием высоких террас прибрежно-морского и речного происхождения. Гумидный климат способствовал сохранению теплолюбивой фауны и флоры и образованию каолиновых кор выветривания.

Эпивулканический этап начался в середине плейстоцена и продолжается до наших дней. Он характеризуется тенденцией к затуханию циклического поднятия и магматизма в коллизионной структуре Кавказа и формированием современной тектонической структуры и рельефа региона. Судя по широкому распространению позднего подкомплекса травертинов, в недрах магматических гор активизировалось образование минеральных вод.

Палеовулканы и криптодиапиры подверглись глубокой эрозии и денудации, вследствие чего были смыты насыпные конусы и часть подстилающих их осадочных пород, обнажились интрузивные ядра гор. Сильные землетрясения, сопутствовавшие извержениям Эльбруса, способствовали образованию на склонах и в подножьях гор обширных каменных осыпей и расчленению г. Развалки на крупные блоки. Эпохи похолодания, связанные с плейстоценовыми оледенениями, привели к существенной перестройке биоты и возникновению неповторимого природного комплекса Пятигорья.