Геологическое прошлое территории области неразрывно связано с историей формирования Русской платформы, восточную часть которой она занимает. Русская платформа — одна из древнейших. Ее основание — кристаллический фундамент — образовался в архейскую протерозойскую эру около 3,5—1,6 млрд, лет назад из продуктов разрушения древнейших гор. Этот фундамент в пределах области с севера на юг рассечен глубоким и узким разломом — Вятским авлакогеном, проявившимся в рельефе полосой холмов Вятского увала. В миллионолетья палеозойской, мезозойской и кайнозойской эр поверхность кристаллического фундамента укрылась осадочной толщей из песков, глин, мергелей, известняков, мощностью от 1500 м на юге до 2500 м и более на севере области (Сырьянская скважина в Белохолуницком районе глубиной 2688 м фундамента не достигла). Нижние слои осадочного чехла образовались в девонском, каменноугольном и в начале пермского периода. На поверхность они нигде в области не выходят. Верхние слои почти всей южной половины области составляют верхнепермские отложения палеозойской эры, а северной — нижнетриасовые, верхнеюрские и нижнемеловые породы мезозойской эры. Из отложений кайнозойской эры палеогеновые в области не обнаружены, неогеновые встречаются лишь на юге, антропогеновые (четвертичные) распространены по всей области. Залегая близко к поверхности, верхние слои осадочной толщи местами обнажаются по оврагам и берегам рек.
Эти естественные разрезы вместе с данными глубинного бурения имеют решающее значение в познании геологического прошлого любой местности. По ним можно узнать, например, о былом распространении моря и суши, так как любой минерал или горная порода может образоваться лишь в определенных условиях (в морях: вблизи берегов осаждаются пески, вдали от берегов — известняки V» глины, и т. д.). Чтобы иметь возможность и в будущем изучать геологическое строение области, ее минеральные ресурсы, очень важно сберечь наиболее полные и характерные геологические обнажения. Особый интерес представляют стратотипы — опорные разрезы, по которым впервые в области были определены породы того или» иного возраста.
Развитие земной жизни, возникшей около 3,5 млрд, лет назад, сопровождается «выбраковыванием» непригодных форм и появлением» новых, более совершенных. Каждой геологической эпохе соответствует определенный комплекс видов живых существ. Поэтому породы одного и того же возраста во всех районах земного шара характеризуются одними и теми же окаменелостями — минерализованными остатками животных и растений, так называемыми руководящими формами, иллюстрирующими развитие жизни на Земле. Породы без руководящих форм безмолвны, по ним трудно определить последовательность напластований, их относительный возраст. Поэтому особенно ценны те обнажения, которые содержат различные остатки или следы жизнедеятельности, отпечатки ископаемых организмов — фоссилии («окаменелости»).
В изучение геологического строения Кировской области большой вклад внесли многие известные геологи и прежде всего П. И. Кротов, И. Г. Кассин, а также Г. И. Фредерикс, А. В. Нечаев, С. Г. Каштанов, А. В. Хабаков и др. Палеонтологические сведения обобщены А. И. Шерниным в книге «Из глубины веков».
Поскольку с точки зрения охраны геологических объектов интерес могут представлять лишь поверхностные слои земной коры, мы» остановимся здесь на истории формирования именно этих пород, опустив предшествующие геологические процессы архейской, протерозойской и палеозойской эр.
Итак, пермский период (285—230 млн. лет назад). Из всей толщи» пермской системы на поверхность в области выступают лишь — слои верхней перми — казанского и татарского ярусов.
В начале казанского века в результате медленного опускания Русской платформы значительная часть Русской равнины (в том числе и вятская земля) в очередной раз затапливается морем. Обитавшие в нем колониальные животные — мшанки, криноидеи и другие из своих известковых раковинок и скелетов образовали подводные горы — рифы.
На современной суше обнажения ископаемых рифов встречаются краине редко. А пермские рифы Приуралья (в том числе и вятские) уникальны еще и тем, что образованы не кораллами, а криноидеям и мшанками, кораллы здесь редкость.
Поскольку в море первой половины казанского века особенно многочисленны были плеченогие моллюски спириферы, продуктусы, атирисы — отложения этого времени (в основном песчаники, известняки) выделяют в особый подъярус — спириферовый.
Во второй половине казанского века Русская платформа медленно поднимается, море отступает, оставляя многочисленные соленые озера, лагуны, заливы, в которых шло образование доломитов, ангидритов, гипсов, белых, серых и зеленоватых глин, песчаников, содержащих массу раковин пластинчатожаберных моллюсков — пелеципод. Поэтому верхние слои казанского яруса выделяют в пелециподовый подъярус.
В конце пермского периода, в татарском веке, по мере удаления морских вод климат становился все более континентальным — сухим и жарким. Укрывшая было территорию Русской равнины субтропическая растительность уступает место знойной пустыне, жизнь в которой сохранялась лишь по берегам водоемов. Продукты разрушения Урала, принесенные в Предуралье бурными реками, образовали самую распространенную на территории области пестро-цветную толщу из красных глин, песчаников, мергелей. Пестрота окраски татарских пород — следствие их пустынного происхождения. При их образовании не было органических кислот и углекислоты — спутников растительного покрова — обесцвечивающих бурые и красные породы, окрашенные окислами железа. Соединения марганца окрасили породы в темно-фиолетовый, почти черный цвет. При разложении оказавшихся в породе растительных остатков или при просачивании через нее бедных кислородом грунтовых вод происходит реакция восстановления, окисные соединения переходят в закисные, изменяя окраску породы на зеленоватую. Поэтому пески и глины пестроцветной толщи часто пронизаны зеленоватыми прослойками.
Полный разрез верхнепермских отложений, начиная от основания казанского яруса до контакта с нижнетриасовыми породами, составляют береговые обнажения Вятки ниже г. Кирова (Филейское обнажение), под Котельничем, у г. Советска, у д. Луговой Изран Вятско-полянского района. Полное обнажение верхнепермской толщи находится на Вятке у быв. д. Путятинской выше с. Сырьяны Белохолуницкого района. Обнажающиеся здесь слои были выделены особо под названием путятинские (Кассин, 1928; Кротов, 1879, 1912; Фредерикс, 1931).
Обрывистый правый берег Вятки ниже Котельнича содержит крупнейшее в стране захоронение пермских примитивных ящеров парейазавров. Окаменевшие остатки примитивных пермских хвойных растений кордаитов обильно встречаются в Каменном логу у г. Нолинска, а также у населенных пунктов Каксинвай, Бураши и Гари Малмыжского района. Реже встречаются они в окрестностях станций Просница, Свеча и в других местах.
Дальнейшее изучение пермских пород имеет большое практическое значение, поскольку к ним приурочены месторождения многих полезных ископаемых; песчаников, известняков, мергелей (валов), гипса, ангидритов.
Наиболее полные естественные обнажения пермских пород помогут окончательно разобраться в вопросе о границе пермских и триасовых отложений в области. В этом отношении особенно интересен разрез пермских и триасовых пород по левому берегу р. Моломы у пос. Окатьево Даровского района (Кротов, 1879).
Трудность проведения этой границы связана с тем, что установившийся в конце пермского периода пустынный климат сохранялся в течение всего триаса (230—195 млн. лет назад) — первого периода мезозойской эры. Осадконакопление в это время происходило в основном на севере области за счет ливневых потоков, стекавших с западного склона Урала и отлагавших в понижениях рельефа продукты разрушения гор.
В области встречаются лишь отложения нижнего триаса — крестоцветные глины и алевролиты с мощными пластами песчаников, содержащих кремнекварцитовую гальку. Нижнетриасовые слои выходят на поверхность в Шабалинском, Даровском, Юрьянском, Слободском, Нагорском, Мурашинском и Лузском районах (Кротов, 1879; Кассин, 1928; Колчанов, Охапкин, 1967).
Наилучшим палеонтологически документированным разрезом нижнетриасовых пород в области служит обнажение по правому берегу р. Кобры у д. Барули (Нижний Терюхан) Нагорского района, где Н. Г. Кассин впервые обнаружил остатки нижнетриасовых стегоцефаллов — Wetlugosaurus angustifrons (Кассин, 1928). Интересно также обнажение по р. Соз у пос. Соз того же района.
В южной половине области верхнепермские (татарские) и нижнетриасовые породы были размыты в последующие периоды и сохранились в виде останцовых холмов и возвышенностей — так называемых дресвяных гор или пуг, состоящих из сцементированных конгломератовых образований, содержащих иногда редчайший минерал волконскоит (Кротов, 1902).
В триасовом периоде папоротникообразные растения продолжали вытесняться голосеменными, а земноводные животные все больше уступали место под солнцем процветающим пресмыкающимся. Голосеменные в растительном мире и ящеры в животном достигают наивысшего расцвета в середине мезозойской эры — в юрском периоде (195—137 млн. лет назад).
После большого перерыва в осадконакоплении, длившегося с начала триасового периода, в конце юрского периода на разрушенную поверхность татарского яруса стало наступать море. Оно захватило северо-восток нынешней Кировской области своим прибрежным мелководьем, заполнив лишь котловинные понижения рельефа.
Этим объясняется пятнистость юрских отложений (Кром, 1935). На дне юрских водоемов накапливались толщи песчаных и мергелистых глин. Фосфоросинтезирующие бактерии, обитавшие в морской воде, обогащали фосфором донные отложения, что привело к образованию богатейших залежей фосфоритов. Особые гидрогеологические условия благоприятствовали формированию залежей горючих сланцев. Остатки различных морских обитателей оседали на дно, образуя слои органического ила — сапропеля, который постепенно уплотнялся и под воздействием бактерий превращался в темно-бурое битуминозное вещество, составляющее основу горючих сланцев. Пласты этого вещества, перекрываясь песчано-глинистыми наносами речных потоков, со временем образовали тонкослоистую толщу сланцев. Слоистость их свидетельствует о сезонности юрской природы, о сменах времен года — сухого и дождливого.
На севере и северо-востоке области встречаются нижнеюрские- отложения — алевролиты и пески с редкими прослоями гравийно- галечникового материала; среднеюрские пески и глины и более распространенные в области позднеюрские отложения, которые подразделяются на несколько ярусов: келловейский, оксфордский, кимериджский, нижневолжский и верхневолжский. Келловейско-кимериджские слои обнажаются по р. Кобре у с. Синегорье в Нагорском районе, а также по р. Летке и в верховьях р. Федоровки. Наиболее полный разрез нижне- и верхневолжских слоев можно наблюдать в Верхнекамском районе на р. Каме у с. Лойно и вблизи деревень Трушниковская, Зайцевы, Горская (Кассин, 1928; Четыркина, 1941).
Палеонтологически юрские породы иллюстрированы в основном раковинами головоногих моллюсков — аммонитов и белемнитов. Чаще всего в местах распространения юрских отложений находят так называемые «чертовы пальцы» — остатки внутренней раковины белемнита.
В юрском периоде Русская платформа продолжает опускаться и постепенно северная окраина области вновь затопляется морскими- водами, от которых окончательно она освободилась лишь в конце мелового периода (137—70 млн. лет назад).
В результате интенсивных колебаний Русской платформы в меловом периоде море то отступало из пределов области, то вновь заливало ее.
В области имеются только отложения раннего мела — валанжинского и готериев-баремского ярусов. Осадконакопление этого времени сопровождалось интенсивным фосфорито- и глауконитообразованием. Глины и глауконитовые пески нижневаланжинского горизонта содержат многочисленные раковины двустворчатых моллюсков — ауцелл.
Готериев-баремский ярус образуют черные и синевато-черны& глины с прослоями глинистого сидерита, глауконито-кварцевые пески с мелким гравием глинистого фосфорита. Глины этого возраста- служат хорошим сырьем для производства керамзита — пористого заполнителя для легких бетонов.
Меловые породы выходят на поверхность в Верхнекамском, Нагорском, Белохолуницком и Омутнинском районах. Разрез их можно проследить по берегам р. Вятки, а также по рекам Нырмыч и Сева в Верхнекамском районе (Кассин, 1928; Четыркина, 1941).
В меловом периоде начинают процветать классы птиц и млекопитающих, успешно прогрессирует группа покрытосеменных (цветковых) растений. Приходит конец господству ящеров и голосеменных (растений.
С конца мелового периода до наших дней территория области остается сушей.
Субтропический климат, установившийся в меловом периоде, сохранялся и в начале кайнозоя — в палеогеновом1 периоде (67—25 млн. лет назад). Однако к концу периода климат становится более умеренным. Отложений палеогена в области не обнаружено.
Маломощные напластования предположительно неогенового периода (25—1,5 млн. лет назад) сохранились лишь на юге и юго-востоке области. Они состоят из песчано-глинистых пород и содержат железные руды — сферосидерит и бурый железняк, образовавшиеся на дне древних озер. Иногда эти слои называют «рудной свитой».
Обнажения неогеновых пород встречаются по р. Кильмези и правобережью р. Вятки ниже с. Лебяжья. Г. Н. Фредериксом (1931) описан разрез неогеновых пород по левому берегу р. Кильмези в 1 км выше д. Валинское Устье Кильмезского района. Геолог Б. В. Селивановский наблюдал выходы рудной толщи в долине р. Вятки у д. Ягодка Советского района, в устье р. Сикмы, у д. Городок, у пристани Аргыж (Лопатина, 1941).
С начавшимся в конце палеогена похолоданием тропический климат постепенно сменялся подтропическим, затем умеренным и к началу современного — антропогенового или четвертичного периода (около 1,5 млн. лет назад) — стал умеренно холодным. Появилась резко выраженная сезонность климата. Связанное с похолоданием ухудшение жизненных условий способствовало бурной эволюции цветковых растений, птиц и млекопитающих, которые совершенствуясь в борьбе за выживание, постепенно занимают господствующее положение в земной природе. У растений вырабатывается период покоя, появляется листопадная флора. У многих животных, особенно у птиц, возникают сезонные миграции, многие животные приспосабливаются к неблагоприятным временам года, впадая в состояние зимнего сна, зимней спячки, анабиоза.
К концу неогенового периода лето стало настолько коротким, что горные ледники на севере Европы не успевали таять и со временем значительная территория Европейской части СССР покрывается толщей льда, надвинувшейся из двух центров оледенения — с Кольского полуострова и Новой Земли, полуострова Канина, Тиманского кряжа. Этим Н. Г. Кассин (1928) объясняет различие ледниковых отложений к западу от Вятского увала (крупные валуны из гнейсов, диоритов, нефелиновых сиенитов скандинавского происхождения) и к востоку (галька и мелкие валуны из кристаллических и глинистых сланцев, кварцитов, песчаников, принесенных с Урала). Вятский увал как бы рассекал два ледяных потока, двигавшихся с северо-запада- и северо-востока.
Ученые подсчитали, что на протяжении всей геологической истории ледниковые эпохи повторялись примерно через 200—250 млн», лет (Серебряный, 1980). В ледниковую эпоху четвертичного периода (плейстоцен) в связи с изменением климата стадии оледенения (гляциалы) чередовались с межледниковыми стадиями потеплений (интергляциалами), когда льды таяли и отступали. Холодным дыханием льды теснили к югу все природные зоны.
При таянии ледника границы природных зон вновь смещались к северу.
В Европе различают четыре этапа четвертичного оледенения — гюнц (900—800 тыс. лет назад), миндель (750—380 тыс. лет назад), рисе (250—75 тыс. лет назад) и вюрм (70—11 тыс. лет назад). На Восточно-Европейской (Русской) равнине также обнаружены следы четырех оледенений — окского (соответствует миндельскому), днепровского (соответствует первой стадии рисского оледенения: 300—190 тыс. лет назад), московского (соответствует второй стадии рисского оледенения: 160—130 тыс. лет назад) и валдайского (соответствует вюрмскому оледенению: 24—13,5 тыс. лет назад), подразделяемого еще на два гляциала — калининский и осташковский.
Для уточнения границ и особенностей оледенений очень важно сохранить наиболее крупные валуны и места их скоплений, а также немногочисленные наиболее полные обнажения четвертичных пород (например, по рекам Летке, Федоровке, Кобре).
Пока можно считать точно установленной в области границу только максимального, днепровского (рисского) ледника, проводимую по р. Чепце, через Киров, Халтурин, южнее Котельнича и далее на юго-запад.
Остается открытым вопрос о распространении в области предшествующего окского (миндельского) ледника, следы которого были уничтожены последующими оледенениями.
Границу московского ледника весьма условно проводят по территории Подосиновского и Яузского районов, захватывая их северо-запад (Атлас Кировской области, 1971).
Считается, что последний, валдайский (вюрмский) ледник до современных границ области не дошел.
Около 10 тыс. лет назад ледник в Европе окончательно растаял, наступила послеледниковая (некоторые считают — межледниковая) эпоха — голоцен, во время которой сформировались современная фауна и флора области.
Климат в голоцене неоднократно менялся, поэтому его подразделяют еще на пять климатических эпох: холодную арктическую (у нас закончилась около 9 тыс. лет назад), теплую и сухую бореальную (9,5—7,5 тыс. лет назад), умеренно теплую и влажную атлантическую (7,5—5 тыс. лет назад), прохладную в начале и теплую в середине суббореальную (5—2,5 тыс. лет назад) и современную субатлантическую, более прохладную и влажную, чем предыдущая.
Поскольку территория области не покрывалась последним, валдайским, оледенением, а в московскую стадию ледник захватил небольшую северо-западную часть ее, у нас сохранились некоторые реликтовые виды организмов доледниковых и днепровской эпох.
С потеплением климата приледниковые тундростепи превращались в сплошные болота. Стада мамонтов, бизонов, носорогов пытались уйти из ставших гиблыми приледниковых равнин и двигались на юг.
Но здесь путь им преграждала плотная стена тайги, следовавшей за отступающими льдами. Звери продвигались по долинам лесных рек, где часто гибли, увязая в болотах, проваливаясь под лед. Мутные потоки талых ледниковых вод весной топили зверей, быстро погребая их под толстым слоем песка, ила, глины. Именно в поймах рек, да еще в болотах, в толще торфа, обладающего бактерицидными свойствами, происходила у нас консервация органических остатков (Верещагин, 1979).
Современные реки, подмывая берега, постоянно вымывают кости мамонтов, носорогов, бизонов и других плейстоценовых зверей. Особенно многочисленны такие находки по берегам р. Вятки в районе Атарской луки, у пос. Мурыгино, р. Быстрицы у пос. Стрижи.
У с. Атары Лебяжского района на левом берегу Вятки кировчанином О. К. Кобельковым в 1966 году случайно был найден полный скелет короткорогого бизона (Bison priscus). Теперь это уникальный экспонат Кировского краеведческого музея — единственный в СССР полностью реконструированный скелет первобытного бизона, (зубра).
В отложениях первой надпойменной террасы р. Вятки в районе Атарской луки постоянно находят остатки других плейстоценовых млекопитающих. Еще в 1888 году геолог А. В. Нечаев в глинах нижней ее части на высоте около 2 м над урезом воды (несколько ниже места находки скелета бизона) обнаружил кости мамонта. Постоянно встречаются они и теперь. В 1983 году здесь был найден самый крупный в области бивень мамонта длиной 280 см. Находили под Атарами также остатки первобытных лосей, оленей, лошадей, туров, шерстистых носорогов.
В области встречаются рудные и нерудные полезные ископаемые осадочного происхождения.
Образованию руд способствовали три основных фактора (Тутевич и др., 1968):
во-первых, широкое распространение пестроцветных пород верхней перми, к которым приурочены меденосные и хромоносные зоны. Полоса меденосных песчаников тянется почти в меридиональном направлении по берегам Вятки в пределах Нолинского, Уржумского, Малмыжского, Вятскополянского районов. На базе этих месторождений работали в XVIII—XIX вв. местные медеплавильные заводы. К хромоносной зоне приурочены месторождения волконскоита — водного силиката окисей хрома, алюминия, железа, кальция, магнезии.
Второй фактор рудообразования связан с периодом длительного отсутствия морских вод, когда в триасе-юре образовались сидеритовые руды, залегающие в основании юрских пород в Омутнинском и Верхнекамском районах.
И третий фактор — наличие в юрских, меловых и четвертичных отложениях фосфоритов, лигнитов, горючих сланцев, торфа, способных концентрировать малые элементы.
На местных железных рудах почти два столетия работали вятские металлургические заводы.
Нерудные полезные ископаемые по своему происхождению делятся на минеральные, органические и химические.
К минеральным относятся рыхлые и сцементированные породы: глины, пески, песчаники. В области разрабатываются месторождения кирпично-черепичного и керамзитового сырья, тугоплавкие глины, строительные и стекольные пески, песчано-гравийная смесь.
Полезные ископаемые органического происхождения представлены богатейшими залежами фосфоритов (28% их общесоюзных запасов) в Верхнекамском районе, месторождениями известняков и мергелей в южных районах, залежами торфа в центральной и северной части области. К этой же группе относятся месторождения горючих сланцев в Нагорском, Белохолуницком, Омутнинском и Верхнекамском районах. Из-за высокого содержания минеральных веществ (золы) вятские горючие сланцы пока не нашли хозяйственного применения. В среднекаменноугольных и девонских отложениях в Омутнинском и Белохолуницком районах найдена нефть, однако ее промышленные залежи в области не выявлены.
Из полезных ископаемых химического происхождения в области есть месторождения гипса, известняковых туфов, ангидрита. Среди торфяников, богатых окислами железа, встречаются минеральные краски — охра, мумия, вивианит. В Богородском и Унинском районах в песчано-гравийных отложениях татарского яруса встречаются прожилки волконскоита — ценнейшего сырья для получения высококачественных художественных нетускнеющих красок всех оттенков зеленого цвета.
Территория области располагает значительными запасами минеральных вод и лечебных грязей, выходы которых есть в Куменском, Унинском, Советском, Фаленском, Верхнекамском, Халтуринском, Слободском районах. Все большую известность приобретает Нижнеивкинский курорт, существующий с 1972 года на базе местных лечебных грязей, торфа и минеральных вод, сходных с Минводами Ессентуков и Кисловодска. Местное население издавна пользовалось для лечебных и бытовых целей хлоридно-натриевыми водами Большедубровских источников у пос. Уни. Еще в прошлом веке местные жители брали для лечения минеральные воды из источников у с. Кичма Советского района иуд. Рябовской («Рябовский ключ») в Сунском районе. Кичминские источники в 40-е годы использовала для водогрязелечения местная больница. Из соляных (хлоридно-натриевых) источников Верхнекамского и Нагорского районов в прошлые столетия получали поваренную соль. Минеральные источники есть также у д. Малый Кугунур Яранского района, по р. Шублюк в Халтуринском районе и в других местах (Самоделкин, 1940).
Как и характерные участки месторождений полезных ископаемых и редких минералов, источники минеральных вод и лечебных грязей должны охраняться в качестве геологических памятников, иллюстрирующих особенности минерально-сырьевой базы и имеющих к тому же большое эстетическое, рекреационно-оздоровительное и бальнеологическое значение.
