Глава 3. Природные условия и компоненты

Геологический разрез, горные породы, рельеф

Геологические и гидрогеологические условия Новониколаевского района

В 2014 году были выполнены инженерно-геологические изыскания, ООО «Научно-исследовательский и проектный институт по строительству и эксплуатации объектов топливно-энергетического комплекса» по трубопроводу проходящему по Новониколаевскому району [46].

Рассматриваемая территория в структурно-тектоническом отношении расположена на юго-восточном склоне Воронежской антеклизы.

Геологический разрез сложен мегакомплексами, сформировавшимися при разных тектонических режимах: доплатформенном (кристаллический фундамент), промежуточном (ранние стадии платформенного этапа в рифее) и собственно платформенном, образовавшим послерифейскую часть осадочного чехла.

Платформенный чехол разделен на комплексы, характеризующиеся закономерными последовательными вертикальными и латеральными рядами формаций, общностью строения и структурных перестроек, перерывами в осадконакоплении, угловыми и стратиграфическими несогласиями. Эти возрастные тектонические подразделения отражают современную структуру осадочного чехла и отвечают соответствующим тектоническим этапам развития территории.

В разрезе платформенного чехла выделяются следующие комплексы: нижнепалеозойский-нижнедевонский, среднедевонский-триасовый, юрский- палеогеновый и неогеновый-четвертичный.

Среднедевонский-триасовый (герцинский палеозойский) комплекс.

Вулканогенно-осадочные породы отличаются разнообразием вещественного состава и большими мощностями слагаемых ими толщ. Это основной структурообразующий комплекс осадочного чехла.

Юрский-палеогеновый комплекс. Терригенно-карбонатные отложения комплекса распространены повсеместно, с резким несогласием перекрывают породы различных горизонтов палеозоя.

Воронежская антеклиза характеризуется высоким гипсометрическим положением кровли кристаллического фундамента. Сводовая часть имеет асимметричное строение: северо-восточный склон пологий, восточный, южный и юго-западный — крутые. Новониколаевский район расположен на Юго-востоке Воронежской антеклизы. В строении участвуют отложения девона и перекрывающие их породы мезозоя-кайнозоя. В строении Воронежской антеклизы выделяются крупные структурные элементы первого порядка: свод и моноклинали, образующие его склоны.

Исследуемая территория расположена в пределах Хоперской моноклинали, являющейся наиболее приподнятой частью Юго-восточного склона Воронежской антеклизы. В структурном отношении здесь прослеживается моноклинальное без заметных нарушений погружение на восток верхнедевонских и каменноугольных пород.

Девонская система

Девон представлен в нижней части пестро- и сероцветными терригенными карбонатно-сульфатными, галогенными, выше- терригенно-карбонатными и карбонатными формациями морского, прибрежного и лагунного происхождения. Общая мощность увеличивается в восточном направлении от 500 м до 1000 м.

Породы девонской системы в западной части территории перекрываются «чехлом» меловых и четвертичных (долина Хопра) отложений, в восточной части — нижне- и среднекаменноугольными.

Средний отдел Живетский ярус

Ярус включает воробьевский, ардатовский и муллинский горизонты, каждый из которых отражает самостоятельный ритм осадконакопления. Воробьевский горизонт представлен толщей глин, пестроцветных и сероцветных, внизу — с прослоями алевритов, песков, песчаников, в верхней части — известняков. Глины обычно подстилаются песками и песчаниками. Венчает разрез горизонта пачка известняков. Ардатовский горизонт (мощность до 80-90 м) на Хоперской моноклинали образован аргиллитами, алевролитами, песчаниками, прослоями известняков. В составе муллинского горизонта (мощность до 90 м) пластуются глины алевритистые (доминируют), пески, песчаники.

Верхний отдел

Франский ярус

Нижнефранкский подъярус (пашийский и тиманский горизонты). Пашинский горизонт сложен песчаниками с прослоями алевролитов и аргиллитов, общая мощность 30-200 м. К тиманскому горизонту мощностью до 120-160 м на восточном склоне Воронежской антеклизы относится толща аргиллитов с прослоями алевролитов и песчаников, в нижней части — известняков, мергелей, аргиллитов.

Среднефранский подъярус (саргаевский и семилукский горизонты). Отложения саргаевского и семилукского горизонтов относятся к морским мелководным фациям, преимущественно карбонатным. Это известняки, часто доломитизированные, с прослоями мергелей, аргиллитов, известковистых глин, песчаников. Общая мощность достигает 150-200 м.

Верхнефранский подъярус (речицкий, воронежский, евлановский и ливенский горизонты). Воронежский горизонт (мощность 20-100 м) сложен известняками, евлановский горизонт (мощность до 60 м) — ритмично переслаивающимися известняками, мергелями и известковистыми глинами. В ливенском горизонте известняки частично замещаются мергелями и известковистыми глинами.

Фаменский ярус

Породы фаменского яруса залегают с размывом на франских и несогласно перекрываются нижнекаменноугольными и мезозойско-кайнозойскими.

Нижнефаменский подъярус (задонский и елецкий горизонты). На севере Хоперской мониклинали задонские отложения мощностью 25 м представлены мергелями, глинами, песками, песчаниками и известняками, елецкие — однообразной толщей известняков мощностью до 40 м, южнее сменяющейся переслаивающимися известняками, глинами, алевролитами и песчаниками

Среднефаменский подъярус (лебедянский, оптуховский и плавский горизонты). Лебедянский горизонт мощностью до 50-100 м сложен известняками, участками переходящими по разрезу и площади в доломиты. По толще (25-50 м) оптуховских известняков в северном направлении прослеживается доломитизация, к югу — замещение мергелями, глинами, песками. Плавский горизонт представлен известняками мощностью до 50-100 м, участками с прослоями известковистых глин.

Верхнефаменский подъярус (озерский и хованский горизонты). К озерскому горизонту на восточном склоне антеклизы относится толща (10-30 м) доломитов с прослоями мергелей, доломитизированных известняков и глин. Мощность хованских известняков достигает 30-40 м.

Каменноугольная система Мощность каменноугольных отложений увеличивается до 200-300 м в восточном направлении, ближе к сводовой части антеклизы (западная часть территории изысканий) прослеживается их выклинивание. Разрез карбона представлен преимущественно морскими, в меньшей степени лагунными и континентальными (терригенные, терригенно-угленосные, терригенно-карбонатные и карбонатные) формациями, залегают с перерывом на породах верхнего девона и перекрываются юрскими и меловыми отложениями.

Нижний отдел

Турнейский ярус

Нижнетурнейский подъярус ( малевский и упинский горизонты). На Юго-восточном склоне Воронежской антеклизы отложения представлены известняками (упинские известняки доломитизированные). Общая мощность карбонатных пород до 30-50 м.

Визейский ярус

Мощность визейских отложений в пределах Хоперской моноклинали не превышает 170 м.

Нижневизейский подъярус (бобриковский горизонт). Бобриковские лагунно-континентальные осадки залегают на эродированной кровле пород турне. Стратон представлен глинами с прослоями углисто-глинистых сланцев, реже угля в нижней части разреза. Прослеживаются редкие прослои известняков глинистых и песчаников разнозернистых. Мощность 10-30 м.

Верхневизейский подъярус (окский надгоризонт — тульский, алексинский, михайловский и веневский горизонты). Тульские отложения (мощность 10-20 м) относятся к мелководным морским осадкам: глины, неравномерно переслаивающиеся с песчаниками глинистыми, с маломощными прослоями глинистых известняков или углистых сланцев. Толща, объединяющая алексинский, михайловский и веневский горизонты, сложена известняками, в верхней части разреза — доломитизированными, в нижней части — с прослоями глин. Общая мощность достигает 90-100 м.

Серпуховский ярус

Нижнесерпуховский подъярус в пределах антеклизы включает тарусский и стешевский горизонты, представленные преимущественно известняками, в различной степени доломитизированными, общей мощностью до 20-30 м. Отложения верхнесерпуховского подъяруса на Хоперской моноклинали отсутствуют в результате размыва.

Средний отдел

Башкирский ярус

Нижняя часть разреза башкирских отложений представлена известняками с прослоями доломитов, чередованием известняков и доломитов, с редкими прослоями глин, верхняя часть — глинами, алевритами, мергелями, песчаниками.

Московский ярус

Отложения верейского горизонта мощностью представлены

переслаивающимися глинами, песчаниками, алевролитами, реже встречаются прослои известняков и мергелей.

В разрезе каширского горизонта преобладают известняки, среди которых прослеживаются глины, песчаники и алевролиты.

В пределах территории изысканий прослеживается выклинивание отложений среднего карбона, максимальная мощность, видимо, не превышает 100-150 м.

Юрская система

К отложениям этого возраста относятся морские преимущественно глинистые образования, трансгрессивно перекрывающие кровлю пород палеозоя. Стратон представлен толщей глин с линзами алевролитов, в нижней части разреза — песчанистыми глинами, песками разнозернистыми, песчаниками. Общая мощность достигает 25-30 м.

Меловая система

Меловые породы доминируют в разрезе мезо-кайнозоя, имеют повсеместное распространение и общую мощность 170-250 м, перекрывают породы девона — карбона — юры.

Породы меловой системы объединяют толщи песков глауконитово-кварцевых разнозернистых мощностью 14-18 м (валанжинский ярус), алевритистых глин и песков мощностью до 20-25 м (готеривский ярус), песчанистых глин с прослоями алевритовых песков (барремскирй ярус), толщу мощностью до 100-150 м кварцевых и кварц- глауконитовых песков с прослоями песчаников, алевритов и глин (аптский, альбский и сеноманский яруса), пачку белого писчего мела (туронский и коньякский яруса).

Неогеновая система

На территории широко развиты неогеновые отложения, приуроченные к обширной долине палео-Дона. Правобережные притоки палео-Дона дренировали Среднерусскую возвышенность. В пределах основной долины неогеновые отложения с размывом и региональным перерывом перекрывают породы меловой системы.

Миоцен Нижний миоцен

Нижний миоцен установлен в восточной части Окско-Донской равнины, представлен глауконитовыми алевритами и глинами общей мощностью до 30 м.

Верхний миоцен-нижний плиоцен К этому стратиграфическому интервалу отнесены отложения палео-Дона, объединенные в ергенинский надгоризонт. Последний представлен аллювиальными осадками, прислоненными к нижнему-среднему миоцену, а в них вложены по эрозионным врезам породы среднего-верхнего плиоцена. Выделяются два аллювиальных ритма: нижний заполняет погребенную долину, верхний — прорезает отложения нижнего аллювиального ритма. Литотип аллювия — пески, мощность от первых метров до 20-30 м.

Средний-верхний плиоцен. Коротоякский горизонт (мощность до 6 м) — разнозернистые пески и супеси, в кровле глины и суглинки. Разрез оськинского надгоризонта (15 м) представлен песками мелко- и среднезернистыми, перекрытыми песчанистыми глинами. Вышезалегающий сторожевской надгоризонт (пески, глины, пойменные глины, супеси) имеет мощность до 10-20 м. В составе белогорского надгоризонта пластуются разнозернистые пески с примесью гравийно-галечного материала, глины с редкими линзами лигнита, в кровле - пойменные глины. Особенностью белогорского аллювия является его глубокий врез, превышающий глубину вреза оськинского и сторожевского надгоризонтов. Мощность белогорского аллювия, выполняющего грубокую эрозионную долину, достигает 4050 м. Венчает разрез среднего-верхнего плиоцена хапровский надгоризонт: аллювиальные пески и глины мощностью до 10-30 м.

Четвертичная система Четвертичные образования на территории развиты повсеместно, залегают на сильно эродированной поверхности более древних пород.

Строение четвертичных отложений обусловлено неоднократной сменой оледенений и межледниковий, одно из которых (донское) достигало рассматриваемого района (Донской ледниковый язык). Это привело к формированию аллювиальных, озерных, болотных, лессово-почвенных, делювиально-солифлюкционных, ледниковых и водно-ледниковых осадков. На Окско-Донской равнине средняя мощность составляет 15-40 м, увеличиваясь по левым террасированным берегам рек до 80 м. Наибольшие мощности четвертичных образований (100-120 м) отмечаются в доледниковых переуглубленных долинах.

Аллювиальные формы рельефа на территории изысканий представлены обширными массивами третьей и четвертой надпойменных террас Хопра, поймами, первыми и вторыми надпойменными террасами рек Бузулук, Кардаил и Елань.

Нижнее звено

Отложения нижнего звена доминируют в толще четвертичных пород. К ним отнесены мощная и разнообразно представленная ледниковая формация Донского ледникового языка и толща подстилающих и перекрывающих образований субаэральных лессовидных и аллювиальных свит.

Ильинский горизонт

Аллювиальные осадки ильинского горизонта распространены по многим рекам в пределах Окско-Донской равнины, залегают на породах от девона до неогена, перекрываются мореной донского оледенения или аллювием IV надпойменной террасы. Общая мощность ильинского горизонта до 28 м.

Донской горизонт

Представлен ледниковыми (мореной) и водно-ледниковыми (подморенными и надморенными) отложениями.

Среди водно-ледниковых отложений времени наступания ледника преобладают флювиогляциальные: пески грубозернистые, плохосортированные, с галькой и гравием осадочных и кристаллических пород, образующих местами прослои гравелитов и галечников. Указанные отложения выполняют древние ложбины стока, перекрыты мореной или аллювием современных рек. Мощность зависит от рельефа подстилающих пород и варьирует от первых метров до 20-40 м (в среднем 4-8 м). Озерно-ледниковые отложения (глины и суглинки песчанистые, с линзами и прослоями песков и супесей) встречаются спорадически, занимают пониженные участки доледникового рельефа.

Ледниковые отложения (морена). Донской ледник плащом неравномерной мощности покрывал всю площадь Окско-Донской равнины. Оставленная им морена почти сплошным чехлом облекает водоразделы, сохраняется на склонах долин и в ложбинах ледникового выпахивания. В днищах современных речных долин, иногда и на высоких водоразделах она размыта. В нашей области в Миренской с/а морена была кратковременная и ее максимальная толщина была 5-10 метров, тем временем в Тамбове его толщина достигала до 35 метров.

Донная морена сложена глинами и суглинками, мелкопесчанистыми, плотными, тяжелыми, с гнездами песка, гравия и гальки, редкими и рассеянными валунами осадочных и кристаллических пород. Мощность от первых метров до 20-30 м. Бурая (основная) морена представлена супесями и суглинками песчаными, грубыми, тяжелыми. Содержание обломочного материала в виде гравия, гальки, мелких валунов несколько выше. Мощность обычно 4-6 м. Красная (абляционная) морена распространена значительно меньше. Сложена супесями или грубыми суглинками песчанистыми, грубослоистыми, с повышенным содержанием обломочного материала. Мощность абляционной морены 1-2 м.

Водно-ледниковые отложения времени отступания донского ледника имеют распространение отдельными островами на невысоких плоских водоразделах, на водно-ледниковых равнинах и в ложбинах стока ледниковых вод. Представлены флювиогляциальными и озерно-ледниковыми осадками, залегающими линзообразно на размытой поверхности морены либо, прорезав ее, непосредственно на коренных породах. Перекрываются аллювием надпойменных террас или маломощным чехлом покровных суглинков. В основании содержат гальку местных пород, куски перемытой морены, валуны изверженных пород, выше по разрезу — флювиогляциальные пески с прослоями супесей, суглинков, глин. Мощность на водоразделах до 4 м, на присклоновых участках — 12-15 м, в тальвеге погребенных долин до 25-30 м.

Среднее звено

Лихвинский горизонт — нижняя часть подмосковного надгоризонта. Стрелицкая- лискинская свиты нерасчлененные. Стрелицкая свита сформировалась в лихвинскую межледниковую эпоху. На Окско-Донской равнине выполняет палеодолины, в основном совпадающие с современной гидросетью, залегает на донской морене, а иногда и прорезает последнюю. Представлена песками мелкозернистыми, сменяющимися супесями с прослоями озерного мергеля, в кровле — суглинками. Общая мощность стрелицкой свиты до 25 м.

Подмосковный надгоризонт

Аллювиальные отложения

Верхнее звено Микулинский - калининский горизонты Аллювиальные отложения второй надпойменной террасы прослеживаются по долинам большинства рек и крупных балок, главным образом по левым склонам, на правых сохраняются фрагментарно. В долине Бузулука высота террасы на урезом реки— 20-25 м, ширина достигает 4 км (ст. Алексеевская). Терраса является структурно-аккумулятивной. На малых реках вторая терраса аккумулятивная. Мощность аллювия варьирует 10-20 м. На р. Бузулук и малых реках в составе аллювия преобладают суглинки. Может прослеживаться базальный горизонт, сложенный крупнозернистыми песками с включением гравийно-галечного материала. Мончаловский - осташковский горизонты

Аллювиальные отложения первой надпойменной террасы развиты по долинам основных рек и их притоков. Первая терраса протягивается узкой полосой, иногда с перерывом, по обоим берегам, часто сильно размыта, вследствие чего имеет невыдержанную ширину. Граница со второй террасой иногда полностью завуалирована делювиальными образованиями, граница с современной поймой чаще всего четкая, в виде уступа. Первая терраса преимущественно аккумулятивная, участками цокольная. Аллювий залегает на размытой поверхности различных горизонтов четвертичных и коренных пород и прислонен к аллювию второй террасы. В долине Бузулука имеет высоту 10-12 м и может достигать ширины до 4 км. Аллювий мощностью до 10-15 м представлен суглинками, часто песчанистыми.

Голоцен

Эоловые отложения имеют распространение по левобережьям крупных рек (Хопер, Медведица, Бузулук), образуя песчаные массивы за счет перевевания аллювиальных отложений первой, второй, реже более высоких надпойменных террас, а на водоразделах — в местах выхода на поверхность флювиогляциальных песков. Развиты в местах, лишенных растительного покрова. Эоловые пески образуют характерный бугристо-барханный ландшафт. Отложения представлены песками разнозернистыми, чаще тонко- и мелкозернистыми, сыпучими, хорошо окатанными, с редкими тонкими линзами и прослойками супесей.

Современные аллювиальные осадки слагают поймы всех рек, ручьев и крупных балок, выстилают днища оврагов. Ширина пойменных массивов на крупных реках достигает нескольких километров (Хопер, Бузулук). Пойменный аллювий залегает на породах различных стратиграфических горизонтов до девонских включительно. В основании пойменного аллювия часто прослеживается базальный горизонт: пески крупнозернистые, с включением гравийно-галечного материала, нередко горизонты галечника. Современный аллювий чаще имеет двучленное строение: нижняя часть сложена песками, верхняя — глинами и суглинками. Пески разнозернистые, местами глинистые и сильноглинистые, иловатые. Мощность по речной сети от первых метров до 25-35 м.

Балочные выполнения (днища оврагов и балок) представлены своеобразной фацией овражно-балочного аллювия, состав которого тесно связан со склоновыми коренными породами. Сложен преимущественно суглинками и супесями, переотложенным гумусом смытых современных почв, с обилием обломочного материала. Мощность 1-5 м. Болотные отложения приурочены к заболоченным участкам пойм, стариц, первой, реже второй надпойменных террас, к заболоченным днищам балок и оврагов, образуя низинные торфяные болота небольшой площади при мощности залежей до 1 м. Представлены торфом травянисто-осоково-тростниково-камышовым, с прослоями в нижней части суглинков, глин илистых, алевритов.

Техногенные образования, связанные с деятельностью человека, развиты в пределах крупных населенных пунктов и представлены намывными (поля орошения) и насыпными грунтами, «культурными» наслоениями (свалками отходов производства и бытового мусора). Техногенные образования выражены беспорядочно перемешанной толщей суглинков, песков, строительного мусора.

Геологическая карта Новониколаевского района представлена в приложении 12.

Гидрогеологические условия

Гидрогеологические условия определяются положением территории в пределах Приволжско-Хоперского артезианского бассейна (сложного артезианского бассейна пластовых и блоково-пластовых вод).

Важным структурным элементом является Воронежская антеклиза, особенно ее свод, в пределах которого поверхность кристаллического фундамента приподнята относительно окружающих прогибов. Отсутствие в своде антеклизы выдержанных водоупоров и благоприятный литологический состав осадочных пород в сочетании со значительным количеством атмосферных осадков способствуют формированию значительных ресурсов подземных вод. В своде водоносные горизонты и комплексы, включая трещиноватую зону кристаллических пород фундамента, находятся в области активного водообмена с благоприятными условиями питания. Фильтрационные потоки подземных вод направлены от свода к окружающим прогибам, местное дренирование осуществляется широко развитой речной и овражно-балочной сетью.

По мере погружения (на север — северо-восток, восток — юго-восток и юг — юго-запад) в разрезе появляются водоносные горизонты, связанные с более молодыми отложениями, увеличивается мощность водопроницаемых и водоупорных пород, глубина и напор подземных вод, меняются характер взаимосвязи водоносных горизонтов, химический состав и минерализация вод. По условиям циркуляции воды пластово-поровые (в песках), трещинно-карстовые и трещинные (в песчаниках и известняках).

Приволжско-Хоперский артезианский бассейн. Структурно соответствует северо-восточному и юго-восточному склонам Воронежской антеклизы. Мощность осадочного чехла закономерно увеличивается в восточном, и юго-восточном направлениях. Подземные воды приурочены ко всем стратиграфическим подразделениям разреза бассейна. Водоносные комплексы палеозойских отложений связаны с карбонатными и терригенными отложениями девона и карбона, находятся преимущественно в зонах затрудненного водообмена (застойного режима) и характеризуются наличием высоко-напорных минерализованных вод и рассолов хлоридного натриевого и кальциево-натриевого состава. Исключение составляют западная часть Хоперской моноклинали, где палеозойские отложения выходят на поверхность или залегают под относительно маломощной (до 100-200 м) толщей мезо-кайнозойских пород и содержат в верхней части воды различного химического состава с минерализацией до 3 г/л.

Юрские и нижнемеловые водоносные комплексы (кроме альбского) приурочены к маломощным прослоям песков и песчаников среди глин. Наибольшим распространением и водообильностью характеризуется альб-сеноманский водоносный комплекс, заключенный в толще песков, повсеместно содержащих воды удовлетворительного качества.

Гидрологические условия

Река Кардаил имеет длину 120 км. До х. Новокардоильского река течет почти меридиально, а ниже на Юго-восток до впадения в Бузулук. Русло реки чрезвычайно извилистое. Дно глинистое, песчаные участки редки. Постоянный водоток отмечается лишь после х. Новокардоильского; выше по течению в межень наблюдаются лишь отдельные удлиненные плесы. Сток по реке проходит в основном в паводок. Расходы у впадения в Бузулук составляют в межень 0,08 м3/ сек, в паводок же достигают 228 м3/ сек. В пределах рассматриваемой территории река Кардаил принимает два притока, справа река Кирхинка, слева река Купава, обе реки не имеют постоянного водотока. По гидрологическому режиму реки района характеризуются наличием одного весеннего паводка. В остальное время года питание происходит за счет подземных вод. Дождевые паводки наблюдаются сравнительно редко [48].

Гидрологическая карта представлена в приложении 12.

Минерализация

Воды Хопра и его притоков, как правило, пресные. Воды рек питающихся водами моренных и покровных отложений Кардаил, Купава, Кирхинка, более минерализованы. Так у х. Верхнекардаильского воды р. Кардаил имеют минерализацию 0,77 г/л южнее у х. Страхова 0,84 г/л. Состав воды сульфатно- гидрокарбонатно-натриево-кальцевый и хлоридно-сульфатно-натриево-кальцевый.

Данные по химическим анализам по реке Кардаил приведены в таблице 3.1

Таблица 3.1

В таблице приведены данные химических анализов по р. Кардаил [48]

Место отбора	Общая минерали зация, г/л	Общая жесткость, мг/экв	Содержание в мг/л
Cl'	SO4'	HCO3'	K∙+Na∙	Ca∙∙	Mg∙∙
р.Кардаил у х.В.Зубриловский	0,77	5,3	76,5			164,2	61,8	27,3
р. Кардаил у х.Страхов	0,84	6,9	238,1	197,5	207,4	168,6	75,1

 

Данные таблицы подтверждают вывод, что в меженный период питание реки осуществляется в основном за счет подземных вод. В паводок минерализация воды уменьшается, но увеличивается количество взвешенного материала.

Воды прудов также отличаются непостоянством химического состав. Отдельные пруды содержат горько-соленую воду за счет подтока минеральных вод из морены, а также выщелачивания солей из покровно-делювиальных отложений.