Ф. Вангейм фон Квален в 1842 г. опубликовал первые сведения о шиханах. Несколько раньше (1841 г.) Шахтау посетили Р. Мурчисон и Е. Вернейль, составившие профиль через Шахтау, который ни представляли как брахиантиклинальную складку, осложненную разломом. В дальнейшем палеонтологические материалы по шиханам обрабатывали С. Куторга, В. Миллер, Х. Г. Пандер и др., наиболее полное описание брахиопод Шахтау дали Ф. Н. Чернышев и Н. П. Герасимов.

К началу 30-х годов уже наметилось три точки зрения на генезис шиханов. Их считали брахиантиклинальными складками, эрозионными останцами, рифовыми массивами. Работы ряда геологов, проводимые в 1936 – 1939 годах, позволили твердо обосновать рифовую природу шиханов.

Второй этап изучения массивов началось после открытия нефти в Приуралье. Сходство Шахтау и погребенных нефтегазоносных массивов заставило обратиться к нему многих стратиграфов. В годы войны геологи Башкирской нефтяной экспедиции АН СССР неоднократно обращались к шиханам для выяснения особенностей фаций и истории формирования нефтегазоносных погребений массивов Ишимбайского Приуралья.

Детальная разведка Шахтау с массовым бурением была начата в 50-е годы для определения пригодности его для содово-цементного комбината в г. Стерлитамаке. Было пробурено большое число скважин, что дало возможность составить геологическую карту массива и серию профилей через него. При этом выяснилось сложное строение массива – его дислоцированность, наличие внутриформационных размывов, в отдельных участках – плащеобразное залегание. Было выяснено, что массив является рифогенным, но смят в складку и был существенно эродирован, т.е. как будто бы исключающие друг друга предположения о генезисе массива все оказались частично справедливы.

В 60 – 70-е годах карьеры Шахтау посещали многие геологи, преимущественно палеонтологи для сбора сравнительного материала.

Данные по Шахтау привлекались и для познания коллекторских свойств рифогенных известняков. В. К. Громовым и Р. К. Петровой были выделены два типа трещин, отличающиеся протяженностью и степенью раскрытости, образующих в совокупности четыре пересекающиеся системы трещин.

Микротрещиноватость пород изучал А. М. Тюрихин, который проследил три разновременные границы микротрещин – наиболее древние напоминают стиллолиты, средние по возрасту имеют битумное или минеральное заполнение, а самые молодые – открытые.

Я. Н. Перькова выделила разные типы пустотных пространств в массиве и подчеркнула, что значительную роль в образовании пустот имели скелетные остатки ряда организмов, а также процессы выщелачивания. Последнее, а так же трещиноватость пород, определяли связь между пустотами разного типа, т.е. проницаемость пород.

4. Стратиграфия

Массив сложен в основном породами ассельского и сакмарского ярусов нижней перми. Вероятно, они полностью перекрываются отложениями артинского яруса, так как небольшие останцы этих отложений, сохранившиеся в настоящее время только на восточном склоне, были и на вершине массива и находятся в трещинах в различных частях массива.

Ассельский ярус представлен в основном биогермными водорослями и светлыми известняками, фораминеферами. Породы массивные, местами неяснослоистыми. Видимая мощность яруса 110 –120 м.

Между отложениями ассельского и сакмарского ярусов отмечается перерыв, местами видны следы размыва – брекчии, перекрывающие размытую поверхность ассельских известняков. В пределах сакмарского яруса выделяют два горизонта: тастубский и стерлитамакский.

Тастубский горизонт представлен преимущественно детритовыми мшанковыми и криноидными известняками, а также фузулиновыми известняками и линзами биогермных пород. Общая мощность пород тастубского горизонта 100-150 метров.

Стерлитамакский горизонт слагается в основном биогермными известняками, образованными палеоаплизинами, сочетающимися с различными детритусовыми известняками. Общая мощность горизонта около 150м.

Породы верхней части артинского яруса, представленные органогенными известняками или бурыми мергелями и глинистыми известняками, первоначально перекрывали весь массив, но в настоящее время сохранились изолированными пятнами, отмеченными на северо-восточном склоне и в трещинах. Породы залегают со стратиграфическим несогласием и перерывом.

5. Тектоника

Отсутствие нормальной слоистости, массивность известняков, сложные и быстрые фациальные замещения – все это сильно затрудняет познание геологической структуры массива.

В результате выяснено, что массив Шахтау слагается известняками, смятыми в складку субмеридианального простирания, ось которой воздымается в южном направлении; восточный склон массива энергично размыт в предартинское время и соответственно на восточном крыле наблюдается резкое несогласное налегание верхнеатинских отложений на ассельские и сакмарские. На формирование тектоно-седиментационной структуры рифогенных отложений массива Шахтау оказали влияние также региональные дислокации Предуралья и, в частности, образование шиханского приподнятого горста, выколовшего и приподнявшего горы-одиночки на 1000 м по сравнению с одновозрастными массивами западного борта краевого прогиба. Сочетание первичного прихотливого накопления осадков рифогенных фаций и наложенных тектонических процессов привели к формированию тела, очень сложной по внутренней структуре.

Шихан Шахтау серией крупных разрывных нарушений меридионального простирания разбит на два блока – западный соответствует западному крылу складки, а восточный – ее своду, осложненному более мелкой антиклинальной складкой. Границы между блоками разного возраста фиксируется протяженными зеркалами скольжения и крутым залеганием пород.

В западном блоке также имеется небольшая антиклинальная складка с размахом крыльев около 100 м, хорошо видимая на южном склоне и выполаживающаяся севернее. Наблюдается общее падение пород на запад с углом 15-200, но местами отмечается горизонтальное залегание.

Весь массив рассечен огромным количеством трещин разного размера – от крупных, пересекающих весь массив, до микротрещин, наблюдаемых только на шлифах. Крупные разрывные нарушения имеют тектоническую природу и определяют общее строение массива. Трещины-расселины, существовавшие в рифовом массиве в период накопления на нем биогермных пород и возникавшие как результат их неравномерного роста, имеют ограниченное распространение.

Крупные трещины, т.е. трещины, прослеживаемые на десятки и сотни метров, относятся к двум геологическим трещинам – к трещинам растяжения и трещинам сжатия.

Трещины растяжения – крутонаклоненные полости шириной от нескольких сантиметров до 2,5 м, ограниченные, как правило, плоскими стенками. Породы, заполнившие трещины, принципиально отличны от пород самого массива. Это глинистые известняки и мергели .

Кроме того, трещинами растяжения, возможно, является часть более мелких полостей, имеющих близкое выполнение, но не выдержанное простирание.

Нарушения, генетически связанные со сжатием, включают три разновидности: а) трещины-швы; б) зеркала скольжения; в) зоны дробления. Трещины-швы – плоскости смещения пород, фиксируемые видимой трещиной, вдоль которой иногда удается наблюдать смещения на доли метра, реже больше.