В верхней части карьера можно наблюдать светлые глины и пески, среди которых выделяется слой обугленных растительных остатков. Это так называемые лигниты. Степень сохранности древесной растительной массы — разная. Иногда это черная рыхлая «земля», но часто можно видеть остатки травянистых растений, веток. Попадаются отдельные стволы хорошей сохранности. Относительно возраста Земли это совсем «молодые» образования. Им «всего» 90— 100 миллионов лет! На некоторых стволах даже сохраняются капельки янтароподобной смолы. Весьма часто лигниты пропитаны растворами никелевых солей и являются богатой рудой. Это так называемые керзениты.
Ниже лигнитов в Ново-Черемшанском карьере залегают карстовые образования. Это песчанистые глины, разноокрашенные, с кусочками серпентинитов, мрамора, заполняющие крупные, до нескольких сот кубометров, полости в известняках. Здесь вот и развиваются никельсодержащие минералы: корочки гарниерита, налеты непуита, ревденскита, никелевого галлуазита, цементирующие глинистую массу! Содержание никеля в карсте достигает 11 процентов. Это много.
Кроме никельсодержащих минералов геологи установили на Черемшанском месторождении и такие интересные минералы, как тальк, серпентин, амфибол, пироксен, плагиоклаз, кварц, магнетит, хромит, хризотил-асбест, гранат, везувиан, циркон, топаз, апатит, кальцит, вад — целый музей!
Геология — наука историческая. Она рассматривает все геологические явления в строгой временной последовательности. Относительное время — «моложе», «древнее» — определяется по наблюдаемому положению отдельных слоев, пластов, вулканических покровов друг относительно друга. «Абсолютное» время в миллионах лет определяется лабораторным путем. Исследуется соотношение изотопов урана — свинца, или калия — аргона, или рубидия — стронция в пробе пород.
Определение возраста пород — дело весьма тонкое и трудное. Иная точная датировка пласта, интрузии, комплекса — это целое открытие, переворот во взглядах, переоценка металлогении огромного региона. Страсти здесь разгораются большие и часто на долгие годы. Точки, где геологи находят комплекс ископаемой фауны, флоры, точно датирующие возраст пород, мы называем реперными. К сожалению, их мало, гораздо меньше, чем нужно для такой, скажем, огромной горной провинции, как Урал.
Еще одно понятие требует разъяснения — «разрез»! Это непрерывная, на протяжении сотен метров, а иногда и километров, цепь выходов горных пород, позволяющая изучить последовательность их напластования, изменение литологии во времени и в пространстве. Чаще всего такая «цепь» скальных выходов наблюдается по долинам рек, которые «разрезают» и древние и молодые отложения. Если такой разрез ориентирован вкрест (поперек) простирания (на Урале это широтное направление), да еще и содержит в каком-то слое ископаемую фауну или флору, то он представляет исключительный интерес как для теоретической, так и для практической геологии.
Геологический разрез у горы Аргуз. В каньоноподобной живописной долине реки Ай, в окрестностях Кусы, обнажена пачка ритмично наслоенных строматолитов. Каждый ритм имеет мощность от 1,2 до 2,5 метра и сложен концентрически построенными (в плане) «подушками» диаметром от 5—7 до 10—12 сантиметров; в продольном разрезе это «столбики» (цилиндры), более или менее плотно пригнанные друг к другу, обнаруживающие тонкослоистое строение. Так что же это такое? Каждый цилиндрик — строматолит! — это продукт жизнедеятельности небольших сине-зеленых водорослей, начавших жить на Земле примерно два миллиарда лет назад и живущих поныне в мелководных, хорошо прогреваемых акваториях. Сотни тысяч «столбиков» строматолитов создают крупные рифы, такие же примерно, как современные коралловые рифы. Остатки такого рифа мы и имеем у горы Аргуз. В чем же значение этого памятника природы?
Строматолиты слагают у нас на Урале основание огромной — до пяти километров — толщи доломитов, известняков, мергелей саткинской свиты рифея. Они (эти слои) являются отличным, всегда узнаваемым маркирующим горизонтом. Следовательно, геолог-исследователь, узнав их в поле и описав, может точно определить, с какой частью разреза Земли он имеет дело. Особое значение памятника у горы Аргуз и в том, что он служит эталоном не только для Урала, но и для других регионов Земли.
Геологический разрез на озере Иткуль. Также характеризует древнейшие эпохи геологической истории Урала. Здесь на восточном и южном берегах одного из крупнейших озер Челябинской области, в 20 километрах от Верхнего Уфалея, можно последовательно изучать комплекс метаморфических образований, обрамляющих щелочные породы Вишневых и Ильменских гор.
В составе его разнообразные слюдяные кварц-полево-шпатовые сланцы с гранатом, цоизитом, амфиболом; кварциты, в том числе и графитистые; сильно измененные гипербазиты, многочисленные дайки гранитов. Благодаря тому, что в разрезе есть породы, заметно отличающиеся устойчивостью к процессам выветривания, обнаженность его очень неравномерна. Очень сильно разрушены гранатосодержащие сланцы. «Держались» они на карбонатном цементе, а он легко разрушается. Благодаря этому на берегах Иткуля можно наблюдать уникальные гранатовые пляжи (юго-восточный берег). Широко распространены в разрезе «штриховатые» сланцы, названные так из-за длиннопризматических кристаллов роговой обманки, располагающихся по плоскостям сланцеватости (длина отдельных кристаллов — 7—10 см). Часто роговая обманка в сланце сочетается с крупными гранатами, что придает породе праздничный декорум. Встречаются на берегах Иткуля интересные с минералогической точки зрения проявления фосфоритов и хромитов.
Геологический разрез горы Маячной. Находится в Брединском районе, недалеко от поселка Березовка. Здесь на площади 0,8 квадратных километра в многочисленных естественных выходах, искусственных выработках видны метаморфизованные лавы, осадочные породы: сланцы, алевролиты, песчаники, конгломераты, содержащие фауну ордовика — одного из самых древних периодов палеозоя. Породы окрашены в малиновые, вишневые, бурые тона. Геологи до сих пор спорят о том, каким образом залегают здесь породы.
Впервые нашел палеофауну на горе Маячной известный уральский геолог Н. Ф. Мамаев. Он и многочисленные исследователи, работавшие на ней потом, выявили более 20 видов брахиопод (плеченогих моллюсков) и пять форм трилобитов (древних ракообразных). Из брахиопод наиболее знаменит «Ортис калиграмма», точно датирующий осадки как нижнеордовикские не только у нас на Урале, но в Скандинавии и в Северной Америке.
Геологический разрез у Троицка. Находится на окраине города, на берегу Увельки. Здесь в скальных выходах высотой восемь-девять метров на протяжении 800 метров наблюдаются осадочные породы: алевролиты, песчаники, углисто-глинистые сланцы; вулканогенно-осадочные — туфопесчаники, туффиты, туфоалевролиты; вулканические породы — базальты, туфы, переслаивающиеся в разрезе.
В сланцах и туффитах в 50-х годах Н. Ф. Мамаев нашел многочисленные хорошо сохранившиеся остатки животных, живших 480—500 миллионов лет назад,— трилобитов, брахиопод. Был найден еще один репер, по которому можно было судить не только о возрасте вмещающих фауну пород, но и о палеогеографии, палеоклимате, характере палеовулканизма. Даже температуру и соленость морской воды специалисты определяют по таким вот находкам. Зачем они нам, людям XX столетия? Хотя бы затем, что в дальнейшем они служат путеводной нитью при поиске полезных ископаемых.
Ордовик — это начало палеозойской истории Урала. Продолжение было столь же мощным и впечатляющим! На протяжении почти 300 миллионов лет Урал был страной вулканов. Вулканические плато часто сменялись вулканическими островами. Острова эти в периоды наступления моря оказывались под водой. Отмирали одни вулканы, нарождались другие. Они зафиксированы «в протоколах» Земли — геологических разрезах.
По периферии вулканов в морских глубинах формировались мощные толщи карбонатных, глинистых, кремнистых, часто углеродсодержащих пород. В создании их активное участие принимали мельчайшие морские организмы: радиолярии, фораминиферы, водоросли, граптолиты, конодонты, являющиеся ныне определителями возраста пород.
Силурийское время — расцвет граптолитов (маленьких колониальных морских организмов). Одна из известнейших находок у деревни Булатово в Уйском районе.
Геологический разрез черных фтанитов у деревни Булатово можно наблюдать на правом берегу Уя. Это скальные выходы, высотой до 30 метров и протяженностью около 400, сложенные темно-серыми, черными углеродсодержащими кремнистыми породами (фтанитами). Граптолиты здесь впервые были обнаружены геологом К. П. Плюсниным в 1966 году. С тех пор поиски этих маленьких, похожих на засушенную веточку существ, живших более 500 миллионов лет назад, неоднократно возобновлялись. Кроме граптолитов в сланцах у деревни Булатово находили остатки радиолярий и акритарх. Разрез этот является эталонным для изучения, сопоставления углеродсодержащих сланцев силура с аналогичными породами других систем палеозоя. По ним мы восстанавливаем последовательность событий, определяем объем извергнутого материала, характер извержений и многое, многое другое.
Геологический разрез у поселка Грязнушинского. Здесь расшифрована история вулканизма на Урале в верхнетурнейское время (340 млн. лет). На расстоянии 200—300 метров вдоль левого берега реки Урал геологи выделили 34 палеопотока лав основного состава, мощностью от 0,3—0,5 метра до 10—16 метров. Детально описали строение этих лав: крупные шары («подушки»), характерные для океанических излияний; структуры течения лавы; следы выхода многочисленных пузырьков газа, пара — миндалины (правильные округлые или эллипсовидные отверстия в лавах диаметром до 1,5—2 см).
Такой детально изученный разрез, в котором полевые наблюдения подкреплены и множеством различных анализов,— это уже не только репер, но и учебное пособие, которым могут пользоваться тысячи людей многие годы.