Геоморфологические особенности Печищинского полигона

Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Казанский государственный университет им. В.И.Ульянова-Ленина»

ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ Кафедра общей геологии и гидрогеологии Специальность: 20 304 — гидрогеология и инженерная геология

РЕФЕРАТ

ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПЕЧИЩИНСКОГО ПОЛИГОНА

Студент 3 курса Группа 374

9 апреля 2010 г. Л. Ф. Гаптрахманова Научный руководитель, ассистент

9 апреля 2010 г. И. С. Нуриев Казань — 2010

1. Физико-географический очерк

2. Геологическая изученность региона

3. Структурно-геологические условия региона

3.1 Стратиграфия и литология

3.2 Тектоническое строение

3.3 История геологического развития

4. Гидрогеологические условия

6. Геоморфологические особенности Заключение Список литературы Приложения

Хозяйственная деятельность человека определяется далеко не одними условиями рельефа. Не в меньшей степени на нее влияют горные породы, подземные и поверхностные воды, климат, почвенный и растительный покров, т. е. весь комплекс природных условий. Но в конкретной природной обстановке нередко ведущее значение приобретает рельеф, определяющий главное направление в решении определенных хозяйственных задач. При их решении рассматриваются взаимоотношения между рельефом и хозяйственными объектами: телом полезного ископаемого, дорогой, сельскохозяйственным угодьем и др.

Таким образом, геоморфологические методы исследования позволяют наиболее рационально использовать рельеф в различных областях хозяйственной деятельности человека.

Территория рассматриваемого полигона находится в непосредственной близости от г. Казани на правом коренном берегу р. Волга. Геологическая изученность полигона очень высокая, поскольку на правобережье между сс. Верхним Услоном и Набережными Морквашами располагается целый ряд эталонных геологических разрезов — стратотипы и опорные разрезы казанского и уржумского ярусов пермской системы (рис. 1.).

В пределах полигона р. Волга делает резкий поворот с востока на юг, огибая Верхнеуслонскую брахиантиклиналь. Здесь образовался эрозионный уступ, обнажающий слои пермского возраста. Это один из эталонных разрезов верхнеказанского подъяруса, являющийся объектом геологического наследия и особо охраняемой природной территорией.

В целом, территория Печищинского полигона может рассматриваться как часть более обширного геологического парка, охватывающего правобережье Волги от Свияжска до Тетюш и Нижнее Прикамье от Елабуги до Камского Устья.

1. Физико-географический очерк

Изучаемая нами территория расположена на правобережье р. Волга. Она характеризуется плоскоравнинным рельефом с отдельными всхолмлениями, приуроченными к северо-восточной части Приволжской возвышенности, известными как «Услонские горы». Преобладающими высотами рельефа являются отметки от 100 до 200 м. Наиболее высокие точки (180−200 м) расположены в центральной части полигона на междуречье малых рек, дренирующих правый крутой склон долины Волги (рис.1). Максимальная высота, равная 204,8 м, находится у южной границы полигона. В полосе, примыкающей к Волге, абсолютные высоты понижаются до 150−170 м и у уреза имеют минимальное значение (53 м). Небольшие высоты характерны также и для днищ речных долин (60−80 м).

Цифрами на карте обозначены обнажения: 1 и 2 — волжского абразионного уступа; 3 — овр. Каменный; 4 — Печищинский разрез («основная стенка»); 5 — овр. Черемушка; 6 — овр. Стрела; 7 — овр. Труба; 8 — овр. Печищенский; 9 — овр. Юрта.

Значительная часть полигона рассечена сетью многочисленных оврагов, глубиной до 20 м. Днища оврагов часто увлажнены за счет выходов грунтовых вод в виде различных родников. Исследуемая территория принадлежит бассейну реки Волга, одной из крупнейших рек Русской равнины (рис.1).

Печищинский полигон характеризуется относительно мягким климатом. Исключительно большое влияние оказывает западно-восточный перенос воздуха. Воздушные массы Атлантики теплые и влажные, они смягчают местный климат. При вторжении воздушных масс из Арктического бассейна приводит к резкому похолоданию, а тропический воздух, поступающий с юга и юго-запада, приносит тепло и влагу.

Среднегодовая температура воздуха +2-+3 ^оС. Лето жаркое, температура воздуха днем достигает 25−30 ^оС, средняя температура июля 18−19 ^оС. Зимы холодные, снежные, с устойчивыми морозами, средняя температура января (-13,5) ^оС. Годовое количество осадков 400−500 мм. Холодный период длится 135 дней, теплый — 230 дней. Снежный покров устанавливается в конце ноября и держится 140−150 дней. Толщина его к концу сезона достигает 40−50 см. Грунты промерзают на глубину до 1 м.

Кроме основных показателей на климат прибрежной полосы (3−6 км) оказывает влияние гидрометеорологический режим водохранилища: летом температурные различия между водохранилищем и сушей в ночные и дневные часы составляют 3−4 °С. Разница в абсолютной влажности — около 1−2 мб, в относительной — до 20%. Водохранилище внесло заметные изменения и в ветровой режим, скорости ветра в целом возросли. Особенно сильные ветры вызывают интенсивное волнение, которое, в свою очередь, влияет на разрушение берегов.

Речная сеть принадлежит бассейну Волги. Самым крупным правым притоком является р. Морквашинка (длиной около 20 км). Остальные реки короткие, маловодные, в летний период пересыхающие. Морквашинка имеет ширину русла не более 2−5 м, лишь в устьевой части (из-за влияния подпора Куйбышевского водохранилища) достигающей десятки метров. На плесах глубина не превышает 1 м, чаще всего 0,2−0,5 м. Скорость течения 0,2−0,3 м/с.

Реки характеризуются четко выраженным весенним половодьем и летне-осенней меженью, прерываемой дождевыми паводками. Питание преимущественно снеговое. Начало весеннего половодья приходится на середину апреля, спад продолжается от 15−20 до 40−45 дней. За это время проходит до 60−80% годового стока воды. Летне-осенняя межень наступает в конце мая и продолжается до 160 дней. Ледостав начинается в середине ноября — начале декабря. На Куйбышевском водохранилище ледостав и вскрытие ото льда происходит на 5−10 дней позднее. Толщина ледяного покрова достигает 40−80 м.

Ландшафты. По степени освоения территории и развитию естественного растительного покрова полигон можно отнести к лесопольным ландшафтам, для которых характерно чередование лесных массивов с луго-степными и полевыми участками. Естественные ландшафты формировались на серых лесных почвах суглинистого и тяжелосуглинистого состава в условиях достаточного увлажнения. На крутых склонах, сложенных карбонатно-сульфатными породами в почвенных разрезах наблюдается увеличение доли щебнистого материала.

Водораздельные плато и пологие склоны, как правило, заняты под пашню. Леса в пределах полигона занимают не менее 30% и приурочены, главным образом, к крутым склонам правобережья Волги, поднимаясь по древним эрозионным формам на междуречные пространства. Лесные массивы представлены широколиственными породами, в основном дубом. На местах сведения широколиственных лесов формируются растительные сообщества, в которых начинают доминировать мелколиственные породы — береза, осина. На опушках произрастают кустарники, а заброшенные сельскохозяйственные угодья заняты луго-степными ассоциациями.

На изучаемой территории расположено несколько населенных пунктов: Набережные Моркваши, Покровка, Лесные Моркваши, Захваткино, Печищи, Воробьевка, Верхний Услон, Студенец и поселок имени Кирова.

2. Геологическая изученность региона

Первые отрывочные сведения о геологическом строении Поволжья и Прикамья появились в литературе еще во второй половине XVIII столетия в таких работах, как «Топография Оренбургская», т. е. обстоятельное описание Оренбургской губернии, сочиненное коллежским советником Императорской Академии Наук, корреспондентом Петром Рычковым (1762), «Дневные записки путешествия доктора и Академии Наук адъюнкта Ивана Лепехина по разным провинциям Российского государства в 1768 и 1769 году» (1771), «Путешествия по разным провинциям Российской империи» (Паллас, 1773).

Из немногих работ, опубликованных в первой половине XIX столетия, для описываемой территории представляют интерес статьи Широкшина и Гурьева — «Геологическое обозрение правого берега Волги от г. Самары до пределов Саратовской губернии и в особенности Сызранского уезда Самарской губернии» («Горный журнал», 1830, т. I) и «Геологическое обозрение правого берега Волги от г. Самары до г. Свияжска» («Горный журнал», 1831, т. III).

Большое значение для познания геологического строения Поволжья и Прикамья имели исследования экспедиции Р. Мурчисона. Результаты работ этой экспедиции, кроме кратких заметок («Горный журнал», 1841, т. IV), освещены в большом труде Р. Мурчисона, Е. Вернейля и А. Кейзерлинга (1849).

Из работ, проведенных в 60-х годах прошлого столетия необходимо отметить исследования Н. А. Головкинского (1865, 1869), который при изучении стратиграфии пермских образований Камско-Волжского бассейна уделял большое внимание вопросам фациальной изменчивости отложений. Он впервые в отечественной литературе стал применять термин «фация», и им сделаны первые шаги в разработке методики фациального анализа.

С 80-х годов прошлого столетия в отдельных районах Поволжья были начаты систематические исследования геологического строения, которые производились губернскими земствами, вновь образованным Геологическим комитетом и другими учреждениями.

Особенно большое значение имели стратиграфические и палеонтологические исследования А. В. Нечаева. Ему принадлежит ряд монографий (Нечаев, 1894, 1915 и др.) и труд «Верхнепермские отложения» (1921), изданный уже после его смерти.

Огромные успехи в познании геологии Поволжья и в разведке полезных ископаемых на этой территории были достигнуты после Великой Октябрьской социалистической революции. Уже в первое и, особенно во второе десятилетие после революции развернулись крупные геолого-съемочные, поисковые и разведочные, гидрогеологические и инженерно-геологические работы в обширных районах Верхнего, Среднего и Нижнего Поволжья.

По заданию Геологического комитета в Среднем Поволжье в 20-х и начале 30-х годов проводились геолого-съемочные работы в целях составления 90, 107, 108, 109 и 110 листов геологической карты масштаба 1:420 000.

Ряд работ (геолого-съемочных, поисково-разведочных и др.) был проведен по заданию Татарского геологоразведочного треста. Результаты их опубликованы в сборниках «Геология и полезные ископаемые Татарской республики» (1932, 1940), частью в Ученых записках Казанского университета (Ларионова, 1934; Тихвинская, 1939 и др.).

В связи с подготовкой и сооружением Волжских и Нижнекамских гидроэлектростанций, а также поисками различных полезных ископаемых в значительных объемах выполнялась геологическая съемка. В изучении территории Поволжья и Прикамья принимали участие многочисленные исследователи. В этот период плиоценовые и четвертичные отложения долин р. Волги и ее притоков изучались А. Н. Мазаровичем, Г. Ф. Мирчинком, Е. В. Милановским, Н. И. Николаевым, Е. В. Шанцером, В. И. Громовым и другими; палеогеновые — Г. П. Леоновым и Е. М. Великовской; пермские — М. Э. Ноинским, А. Н. Мазаровичем, Н. Г. Кассиным, Е. И. Тихвинской, В. А. Чердынцевым, Л. М. Миропольским, Н. П. Герасимовым, И. А. Ефремовым, К. Р. Чепиковым и другими; тектоника — А. Д. Архангельским, Н. С. Шатским, А. Н. Мазаровичем, Е. В. Милановским и др. [13]

Изучением тектоники всей Волго-Уральской нефтеносной области или отдельных ее районов занимались А. А. Борисов, И. В. Бочков и др. (1941 г.), В. В. Белоусов (1944), П. Е. Оффман (1945) и др. Результаты работ по изучению тектоники Татарии нашли отражение на карте Татарской АССР по кровле нижнеказанского подъяруса, составленной в 1941 г. А. М. Мельниковым.

В сороковых годах, после окончания войны в тяжелейших условиях восстановления разрушенного хозяйства на всей территории Русской платформы начались геолого-съемочные работы масштаба 1:200 000. В бассейне р. Волги, р. Ветлуги, р. Вятки эти работы по руководством Г. П. Батанова, Г. И. Блома, В. И. Игнатьева, А. П. Капустина, В. И. Крупина, Б. В. Селивановского, М. Г. Солодухо, Т. А. Тефановой, Р. Р. Туманова, С. С. Эллерна и других дали огромный фактический материал для детального расчленения и корреляции верхнепермских отложений в различных структурно-фациальных зонах и особенно в районе Вятского вала.

К началу 60-х гг. территория Татарской АССР почти полностью была покрыта среднеи крупномасштабными геологическими съемками.

В эти годы многие исследователи занимаются вопросами детального расчленения и фациальной изменчивости верхнепермских отложений Куйбышевского Заволжья, Казанского, Чебоксарского, Горьковского Поволжья, бассейнов рр. Вятки и Северной Двины.

Отдельные вопросы стратиграфии нижней перми разбирались Г. И. Теодоровичем (1945 г.), Д. М. Раузер-Черноусовой (1945, 1946 г.), B. Е. Руженцевым (1947, 1950, 1954 г.), Г. С. Порфирьевым (1951, 1963), Д. Л. Степановым (1951 г., 1954), Д. М. Раузер-Черноусовой и C. Ф. Щербович (1954 г.), Н. Д. Кованько (1957), И. Н. Тихвинским (1959, 1962 и др.) и др.

В эти годы для изучения геологического строения описываемой территории начали разрабатываться новые методы исследований. Из них в первую очередь следует указать на определение абсолютного возраста пород (Виноградов и др., 1960), что имеет большое значение для разработки стратиграфии и корреляции разрезов древнейших отложений осадочного чехла.

Делаются попытки использования для целей корреляции осадочных пород результатов палеомагнитного изучения разрезов (Храмов, 1963). Заслуживают внимания и первые шаги в применении математических методов и вычислительной техники при изучении отдельных вопросов геологического строения и нефтеносности Поволжья и Прикамья (В. П. Бухарцев и др.).

Также следует отметить, что в конце 50-х и начале 60-х годов были составлены листы геологических карт разного масштаба и карты полезных ископаемых. Работы были выполнены В. К. Соловьевым, Е. И. Тихвинской, Р. Н. Сульдиной, Е. Д. Катун, Н. К. Сорокиным, В. И. Игнатьевым, А. М. Белоозеровой, Г. Н. Залесской, Г. И. Бломом, 3. И. Бороздиной и многими другими.

В 60-х и 70-х гг. много новой информации о верхнепермских отложениях Волго-Уральской области было получено благодаря сотрудничеству геологов Средне-Волжского геологического управления, Казанского университета и геолого-поисковой конторы треста Татнефтеразведки в процессе геолого-съемочных и тематических работ с целью поисков меди, битума и др. полезных ископаемых. В. И. Игнатьеву, А. М. Гилетину, М. Г. Казанских, Л. Н. Калязину, Э. А. Урасиной, применяя методику геологического прослеживания пачек М. Э. Ноинского, удалось увязать разрезы морских и континентальных отложений главным образом казанского яруса по горизонтам (ритмам).

В восьмидесятых годах умами геологов овладевает идея возможности межпровинциальной, межрегиональной и даже межконтинентальной корреляции. Большое значение для палеонтологической характеристики казанского яруса и для фитогеографического районирования имели работы С. В. Мейена, Т. А. Тефановой, В. П. Владимирович, Л. А. Фефиловой. Целый комплекс палеомагнитной лаборатории Казанского университета позволил разработать методы ориентировки керна скважин и внедрить в практику геолого-съемочных работ метод палеомагнитного картирования.

В настоящее время в связи с возобновлением геолого-съемочных работ и поисков месторождений полезных ископаемых в Поволжье и Прикамье комплексное изучение верхнепермских отложений этой территории продолжается. Этот этап характеризуется более детальным исследованием фауны. Впервые нашли в пермких отложениях остатки конодонтов, которые позволили применить новые методы исследования.

Совсем недавно принято новое разделение пермских отложений, пермская система разделяется на 3 отдела, т.к. татарский ярус перевели в ранг отдела и в него входит северодвинский и вятский яруса.

3. Структурно-геологические условия региона

3.1 Стратиграфия и литология

При характеристике геологического разреза основное внимание нами уделяется пермским, неогеновым и четвертичным отложениям (рис.2). Более древние (архей-протерозойские, девонские, каменноугольные), естественно, рассматриваются более схематично, поскольку они залегают на глубине и не имеют поверхностных выходов.

Докембрийские образования представлены комплексом метаморфических и интрузивных пород, слагающих кристаллический фундамент. Они вскрыты, как уже отмечалось, скважиной в пос. Ст. Аракчино (г. Казань) на глубине 1850 м.

Девонская система в составе среднего и верхнего отделов, объединяющая живетские и нижнефранские преимущественно терригенные породы, и верхний — с карбонатными среднефранско — фаменскими отложениями. Абсолютные отметки кровли девона варьируют в пределах от — 855 до — 1389 м. Мощность отложений 468 — 946 м.

Каменноугольные отложения распространены повсеместно, принадлежат к нижнему, среднему и верхнему отделам. Их мощность достигает 1183 м. Нижний отдел представлен отложениями турнейского, визейского и серпуховского ярусов. Мощность 189−604 м. Средний отдел с толщей 285−380 м сложен известняками и глинами, нередко загипсованными. Верхний отдел (177−223 м) слагают известняки и доломиты, окремнелые и загипсованные.

Пермские образования распространены на площади интересующего нас региона повсеместно и принадлежат к приуральскому, биармийскому и татарскому отделам системы. Подразделения и литологические особенности пермских отложений показаны (прил.1). Приуральский отдел пермской системы (Р₁) включает отложения ассельского и сакмарского ярусов общей мощностью от 46 до 155 м и представлен в основном карбонатными и сульфатными породами.

В составе биармийского отдела (P₂) выделяются отложения казанского и уржумского ярусов суммарной мощностью до 360 м.

Рис. 2. Геологическая карта Печищенского полигона [3]

Нижнеказанские отложения, залегающие с размывом на сакмарских или ассельских образованиях, сложены в основном известняками и доломитами с редкими включениями гипса. Внизу залегает пачка «лингуловых глин», и, что очень важно подчеркнуть, является здесь региональным водоупором, разделяющим зоны активного и замедленного водообмена. Верхнеказанские отложения представлены ритмичными толщами чередующихся толстои тонкослоистых доломитов и известняков, глин, мергелей и песчаников.

Уржумский ярус сложен аргиллитами, алевролитами, известняками, мергелями и доломитами. Глубина залегания кровли яруса возрастает от нескольких десятков метров до 179 м на юго-западе. В составе татарского отдела (P₃) выделяются отложения северодвинского и вятского ярусов, которые характеризуются преобладанием глин, алевролитов, песчаников, меньше распространены карбонатные породы.

Кайнозойские отложения (прил.2) характеризуются наличием плиоценовых глин и песков, свойственных палеоврезам. Покров четвертичных отложений включает комплекс аллювиальных, элювиально-делювиальных и флювиогляциальных образований. Подошва их залегает на отметках от 220 до 15 м а.в. и имеют мощность от 40−100 до 10−20 м.

3.2 Тектоническое строение

В тектоническом отношении исследуемый регион является частью Волго-Уральской антеклизы и приурочен к зоне сочленения трех крупных структурно-тектонических элементов: восточного склона Токмовского свода, южной части Казанско-Кировского авлакогена и западного борта Мелекесской впадины (рис.3). Границы между ними в основном тектонические.

В строении территории выделяется два структурных этажа: нижний — складчатый кристаллический фундамент платформы, представленный комплексом интенсивно метаморфизованных пород архейского и нижнепротерозойского возраста, и верхний — осадочный чехол, сложенный фанерозойскими отложениями, на юге залегающими полого — моноклинально.

Рис. 3. Тектоническая схема Республики Татарстан

1 — границы тектонических структур первого порядка (I — Южно-Татарский свод, II — Северо-Татарский свод, III — Мелекесская впадина, IV — Казанско-Кировский прогиб, V — восточный склон Токмовского свода, VI — Бирская седловина); 2 — границы крупных положительных структур (1 — Верхне — Услонская, 2 — Камско — Устьинская)

Крупной положительной структурой в пределах полигона является Верхне-Услонская.

Согласно структурных карт, составленных Б. М. Юсуповым и К. М. Максютовой по кровле С₃, Верхнеуслонское поднятие имеет форму очень пологой брахиантиклинальной складки вытянутой в меридиональном направлении с наивысшей отметкой -127 м абс.выс. Эта структура представляет собой небольшое осложнение слоев к югу от Вятского вала. Амплитуда колебания слоев в пределах разбуренной площади достигает 23−36 м с углом падения слоев по западному крылу 0,14⁰ и по восточному более пологому крылу 0,13⁰.

3.3 История геологического развития

Территория Волго-Уральской области, включая Приволжскую возвышенность, в неотектонический этап развития характеризуется преобладающим поднятием. Об этом свидетельствует «лестница» поверхностей выравнивания и спектр морфологически выраженных террас. В отдельные отрезки времени эта тенденция прерывалась значительными опусканиями. Максимальное опускания произошло в акчагыльское и венедское время.

Формирование рельефа полигона началось на рубеже палеогена-неогена. Восходящее развитие сменилось длительной фазой движений отрицательного знака, в ходе которых сформировалась миоценовая поверхность выравнивания. Восточная часть региона опускалась интенсивнее, в результате чего в акчагыльское время оформлялась современная Мелекесская впадина. В эпохи поднятий происходит расчленение территории, и, наоборот, опускание ведет к выравниванию ранее расчлененного рельефа. Началось формирование нижнего плато. В верхнем плиоцене существовала долина Свияги и ее притоков, приуроченых к тектоническим прогибам.

В нижнеи среднечетвертичное время, произошли два цикла недифференцированных колебательных движений. В верхнечетвертичную же эпоху амплитуда колебательных движений снизилась. Продолжается развитие эрозионной сети. В начале эпохи на пологих склонах происходило накопление мощного чехла делювиальных суглинков, что способствовало образованию резко выраженной асимметрии склонов молодых долин.

В плиоценовую эпоху опустившиеся участки земной коры были заполнены продуктами разрушения положительных структур. Но в дальнейшем русловые потоки в первую очередь стали разрабатывать зоны тектонических прогибов и отрицательных структур. Поэтому к настоящему времени отложения плиоцена оказались почти полностью «срезанными» денудационными процессами.

4. Гидрогеологические условия

Рассматриваемая территория относится к северной части Волго-Сурского артезианского бассейна [5, 12, 15].

Глубина изучения разреза, в основном, ограничена зоной активного водообмена или зоной пресных ПВ. В этой части разреза, с учетом геологического строения, литолого-фациального состава, проницаемости слагающих их пород, наконец, условий залегания водовмещающих пород и характера взаимосвязи, приуроченных к ним ПВ, выделяется ряд гидрогеологических подразделений:

— казанский водоносный комплекс с трещинно-карстово-пластовыми водами в известняках, доломитах в северной части Приволжской возвышенности, территории Низкого Заволжья и с порово-трещинно-пластовыми водами в терригенных породах, переслаивающихся с карбонатными, в пределах Высокого Заволжья;

— татарский водоносный комплекс с порово-трещинно-пластовыми водами в терригенных породах, переслаивающихся с карбонатными;

— неоген-четвертичный водоносный комплекс с порово-пластовыми водами в песчано-глинистых отложениях.

Казанский водоносный комплекс

Представлен двумя крупными типами скоплений подземных вод:

а) трещинно-карстово-пластовыми в известняках и доломитах гидрогеологических разрезов северной части Приволжской возвышенности и Низкого Заволжья;

б) порово-трещинно-пластовыми в терригенных породах, переслаивающихся с карбонатными в разрезах Высокого Заволжья.

Глубина залегания кровли комплекса согласуется со структурно-тектоническими особенностями территории и изменяется в зависимости от современного рельефа. В зоне залегания пресных вод глубина кровли варьирует в широких пределах — от первых метров в долинах рек до 80−100 м на водораздельных площадях, составляя в среднем 20−60 м.

Мощность водосодержащих пород в целом по региону составляет 20−50%, а в трещиноватых, разрушенных и закарстованных карбонатных отложениях до 70−100% от мощности водоносного комплекса. По условиям залегания подземные воды казанского комплекса относятся к напорно-безнапорным, величина напора изменяется от первых до 100 м, редко более. На большей площади распространения комплекса величины напоров находятся в пределах градаций 0−20, 20−40 м.

По водоносности казанский комплекс отличается значительной неоднородностью, что обусловлено различным литологическим составом и условиями залегания водовмещающих пород, в общем виде снижение водообильности комплекса прослеживается с юго-запада на северо-восток.

Основное питание водоносный комплекс получает за счет инфильтрации атмосферных осадков на площадях выхода описываемых отложений на дневную поверхность, а также за счет перетока вод из вышележащих водоносных комплексов. На отдельных участках происходит дополнительное питание комплекса за счет подтока из подстилающих уфимских отложений. Разгрузка вод происходит в местную гидрографическую сеть, редко — в нижележащие комплексы.

По компонентному составу подземные воды принадлежат к гидрокарбонатному, сульфатному и хлоридному типам, преобладают гидрокарбонатный и сульфатный. Из катионов в подземных водах выявлен кальций, в меньшей мере магний и натрий. Подземные воды в пределах зоны интенсивного водообмена в основном гидрокарбонатные кальциевые, пресные, минерализация до 0,5 г/ дм³, приурочены к центральным частям водоразделов. В пределах склоновых частей водоразделов, а иногда и в придолинных участках, прослеживаются подземные воды гидрокарбонатно-сульфатного типа с минерализацией от 0,5 до 1 г/дм³. Вниз по разрезу наблюдается закономерное возрастание минерализации вследствие меньшей промытости пород. Подземные воды сульфатного, сульфатно-гидрокарбонатного, сульфатно-хлоридного типов — это воды повышенной минерализации, распространенные в виде локальных участков на фоне пресных вод, приурочены в основном к речным долинам.

Воды казанских отложений широко используются для водоснабжения крупных городов, районных центров, мелких населенных пунктов, промышленных предприятий централизованными водозаборами, одиночными скважинами, родниками.

Татарский водоносный комплекс

Представлен порово-трещинно-пластовыми водами в терригенных породах, переслаивающихся с карбонатными. Комплекс имеет широкое распространение, практически сходное с казанским водоносным комплексом, отсутствует или имеет спорадическое распространение лишь в местах общего геологического подъема слоев.

Подземные воды приурочены к верхнеи нижнетатарским отложениям, имеющим чаще идентичный литологический состав пород и условия формирования подземных вод. Верхнетатарские отложения пользуются меньшим площадным распространением, чем нижнетатарские, так как в приподнятых структурно-тектонических зонах они полностью или частично размыты, подземные воды сдренированы и имеют спорадическое распространение. Отличительной особенностью татарских образований является невыдержанность литологического состава, плотности и трещиноватости пород, как по площади распространения, так и по разрезу.

Водоносный комплекс сложен мощной толщей красноцветных и пестроцветных аргиллитоподобных глин, алевролитов и песчаников с прослоями и линзами песков, известняков, доломитов, мергелей, конгломератов. Карбонатные прослои приурочены в основном к нижней части разреза татарского комплекса и имеют локальное распространение. При глубоком залегании воды комплекса обладают повышенной минерализацией. Водовмещающими породами служат рыхлые песчаники, пески, прослои гравийно-галечных отложений, трещиноватых алевролитов, мергелей, известняков и линзы конгломератов. Наличие среди водовмещающих пород незначительных по мощности водоупорных, в качестве которых служат одновозрастные глины и плотные алевролиты, создает условие для образования большого количества водоносных прослоев мощностью от нескольких сантиметров до 13−24 м. Мощность водоносного комплекса в пределах зоны пресных вод колеблется от нескольких метров у границ его выклинивания до 80−100 м и более.

Суммарная мощность водосодержащих пород составляет 10−50%, редко более от мощности водоносного комплекса и изменяется в основном от первых до 30−40 м, достигая на локальных площадях 60−85 м. Подземные воды татарского комплекса формируются на разных глубинах; в зависимости от рельефа, местности и мощности перекрывающих отложений глубина залегания водоносного комплекса колеблется от 3,5 до 135 м и более.

Воды рассматриваемого комплекса на территории его распространения преимущественно пресные, минерализация не превышает 1 г/дм³. Менее минерализованные (до 0,5 г/дм³) воды чаще встречаются в центральных частях водоразделов. Воды повышенной минерализации распространены локально, отдельными площадями различных размеров и приурочены чаще к долинам крупных рек. Значительной протяженностью участки таких вод прослеживаются в долинах Волги и Камы.

По химическому составу подземные воды довольно разнообразны: гидрокарбонатного типа развиты преимущественно в пределах водоразделов, в промытой верхней части комплекса. Наиболее широко распространены гидрокарбонатно-кальциевые воды, менее — гидрокарбонатно-натриевые и незначительно — гидрокарбонатные магниевые. Подземные воды сульфатного типа имеют локальное распространение в местах, где наблюдается связь водоносного комплекса с минерализованными водами нижележащих напластований.

Источником питания комплекса являются атмосферные осадки в местах выхода пород татарского возраста на дневную поверхность, при глубоком залегании водосодержащих отложений присутствует переток из верхних горизонтов. Разгрузка подземных вод происходит по эрозионным врезам в виде скрытого стока в реки. Открытая разгрузка проявляется многочисленными родниками, пластовыми выходами, мочажинами по долинам рек, склонам балок и оврагов.

Воды татарских отложений на участках неглубокого залегания широко эксплуатируются для питьевого и хозяйственного водоснабжения многочисленных населенных пунктов, как с помощью одиночных скважин, так и посредством групповых водозаборов.

Неоген-четвертичный водоносный комплекс

Представлен порово-пластовыми водами в песчано-глинистых отложениях. Имеет наиболее широкое распространение в пределах исследуемого региона.

Разграничение генезиса водосодержащих аллювиально-четвертичных образований и сложнопостроенных неогеновых разрезов пресноводных, солоноватых и морских осадков затруднительно из-за неоднозначности и недостаточности геолого-гидрогеологической изученности.

Водосодержащие отложения комплекса в целом представлены породами неогена и четвертичного возраста. Вышеперечисленные образования характерны для определенных форм рельефа, обладают литологическими особенностями, с которыми непосредственно связана их обводненность. Отдельные обводненные толщи четвертичного возраста, стратиграфических подразделений неоплейстоцена и голоцена, водоносность которых не имеет существенного практического значения, с карты сняты. Это отложения донского горизонта и элювиально-делювиальные, биогенные и эоловые; для них, в общем, характерно как мозаичное, так и плащеобразное залегание при доминирующем глинистом составе преимущественно небольших средних мощностей.

Глубина залегания вод комплекса в пределах 0,5−50 м и более от поверхности земли, максимальные глубины до 70 м и более. Обводненные песчаные слои не выдержаны по мощности и простиранию, нередко линзообразны, скрываются на различных глубинах от нескольких до 40−50 м. В пределах рассматриваемых границ распространения комплекса отмечаются многочисленные участки с сокращенной мощностью водовмещающих пород менее 10 м.

По условиям залегания воды на большей части своего распространения относятся к безнапорными.

Источником питания водоносного комплекса являются атмосферные осадки, поверхностные воды, а так же напорные воды нижележащих водоносных комплексов.

По химическому составу воды комплекса на большей части своего распространения пресные, минерализация их от 0,04 до 1 г/кг. По составу гидрокарбонатно-кальциевые, натриевые, реже — гидрокарбонатно-сульфатные кальциевые и магниевые. Увеличение минерализации возможно и за счет обогащения вод растворимыми компонентами при движении от области питания к области разгрузки и за счет разгрузки сульфатных вод из нижнепермских отложений. Жесткость в большинстве случаев от 1−7 до 8−10 ммоль/дм³, на отдельных участках выше нормы.

На всей площади распространения водоносного комплекса часто имеет место бытовое и промышленное загрязнения. Подземные воды (в пределах отдельных площадей) изучены большим количеством месторождений, разведанных для водоснабжения населенных пунктов, промышленных предприятий и сельскохозяйственных объектов, и почти повсеместно они являются перспективными для водоснабжения, как небольших населенных пунктов, так и для использования в качестве источника централизованного водоснабжения крупных городов.

Сложные геолого-гидрогеологические условия региона предопределяют своеобразие гидродинамических характеристик подземных вод, в том числе направлений поверхностного и подземного стока. Областями питания первых от поверхности водоносных комплексов обычно являются площади их распространения; для глубокозалегающих, исходя из геологических соображенийобычно гипсометрически приподнятые сводовые структуры первого порядка, где существуют условия для инфильтрации поверхностных вод. Областью разгрузки глубокозалегающих водоносных комплексов является Прикаспийская впадина, которая в мезозойско-кайнозойское время непрерывно опускалась.

Структурно-тектонические особенности играют доминирующую роль в определении условий скопления подземных вод, а физико-географические и палеографические в формировании их химизма. В пределах региона прослеживается многочисленная смена резких поднятий и опусканий структур высших порядков с наложением структурных подразделений более низких порядков, которые в целом определяют глубину распространения пресных вод.

Физико-географические условия территории исследований соответствуют трем ландшафтным зонам, определяют условия питания водоносных комплексов и, в конечном счете, их химический состав. Питание подземных вод в основном ухудшается с севера на юго-восток. Для территорий с недостаточным питанием подземных вод верхнего структурно-гидрогеологического этажа и неглубоких расчленений рельефа возникают своеобразные условия, когда водосодержащие породы отдельных стратиграфических подразделений не имеют самостоятельного практического значения. Подземные воды в таких условиях могут обладать спорадической обводненностью, эксплуатируется обычно несколько водоносных горизонтов совместно, образуя единые водоносные комплексы при литологической однотипности водосодержащих пород.

5. Геоморфологические особенности

печищенский регион геологический тектонический На геоморфологические черты полигона существенное влияние оказали значительная боковая миграция Волги, новейшие тектонические движения, неоднократная смена гумидного, семигумидного и перигляциального климатов. Основные поверхности рельефа осложнены малыми формами, созданными разнообразными экзогенными процессами. На абсолютных отметках от 170 до 204,8 м развита эрозионно-денудационная эоплейстоцен-ранненеоплейсто-ценовая поверхность среднего и нижнего плато, срезающая уржумские отложениям верхней перми. Лишь на верхнеуслонском останце денудационная поверхность опускается до 140−160 м.

В целом она приурочена к относительно ровным, местами слабовыпуклым водораздельным пространствам. В приводораздельных участках наблюдаются денудационные останцы, вытянутые вдоль осевых линий водоразделов (рис. 4.).

Денудационные водоразделы постепенно переходят в межбалочные поверхности снижения и слабонаклонные эрозионно-денудационные перигляциальные склоны речных долин и лощин. Сохраняющийся в настоящее время реликтовый перигляциальный склоновый рельеф сформировался в эпоху последнего (валдайского) оледенения.

В голоцене эти реликтовые склоны подверглись частичной переработке под действием боковой эрозии рек, оползневой деятельности, медленного течения почвенно-грунтовых масс (крип), эрозионных процессов (рис. 5.).

Несмотря на частичную переработку в гумидном климате

голоцена, плейстоценовые перигляциальные склоны и сейчас господствуют в рельефе Поволжья и других областях умеренного пояса Евразии вне границ валдайского оледенения. Склоны чаще всего выпукло-вогнутые, иногда прямые, задернованные.

В пределах полигона высока густота овражно-балочной сети, которой способствовали обилие крутых склонов, сравнительно большая глубина эрозионного расчленения, небольшая залесенность и раннее освоение территории. Подавляющее большинство балок имеет древний плейстоценовый возраст. Наибольшее развитие они получили на перигляциальных склонах, сложенных делювиально-солифлюкционными суглинками. Однако в нижних частях склонов временные водотоки, как правило, врезаны уже в коренные отложения. По густоте балочная сеть (0,47 км/км²) превосходит овражную (0,37 км/км²). У молодых форм склоны не задернованы (рис. 5, 6).

Печищинский полигон относится к Волго-Вятскому карстовому району, приуроченному к южной оконечности Вятского вала. Карстовые процессы связаны с широким развитием карбонатно-сульфатных отложений. Здесь карстовые формы встречаются преимущественно в долинах и значительно реже — на водоразделах. Чаще всего карст представлен поверхностными формами: воронками глубиной от 0,5 до 1,0 м, провальными колодцами, а в долине Морквашинки в 2 км от пристани Набережные Моркваши имеется также небольшая карстовая пещера. Наряду с естественными формами наблюдаются также просадки и колодца, вероятнее всего, связанные с древними горными выработками, расположенными вдоль абразионного уступа Волги в районе с. Печищи. Летом 2004 г неподалеку от бровки абразионного уступа образовался колодец глубиной около 30 м.

Устье колодца расположено на абсолютной высоте около 105 м, диаметр — 2−3 м. Его образование связывают с обрушением кровли над одной из древних шахт, на месте добычи карбонатных отложений у северо-восточной окраины села (рис. 7).

Коренной волжский склон прорезается долинами небольших притоков. Строение долин малых рек типично не только для рассматриваемой территории, но и для всего Среднего Поволжья. Для долин характерен асимметричный поперечный профиль, связанный с различной интенсивностью склоновых процессов в перигляциальных условиях. Склоны северной и восточной экспозиций в результате интенсивных делювиальных и солифлюкционных процессов были сильно выположены до 2−5^о, противоположные, хорошо прогреваемые склоны южных и западных экспозиций, имели большую крутизну, сохранившуюся и в настоящее время. Типичным примером служит долина Морквашки — правый приток Волги, устьевая часть которого расположена у с. Набережные Моркваши.

В долине реки правый склон практически повсеместно крутой, сложен коренными отложениями, перекрытыми маломощными бурыми суглинками с обилием щебня. Левый — пологий, представлен мощной (10−12 м) толщей делювиально-солифлюкционных суглинков, осложненных мерзлотными процессами. На дне долины четко выражены пойма с относительной высотой от 0,5 до 1,5 м, первая надпойменная терраса (высота 4,0 м), фрагментарно встречается вторая терраса высотой 5,0−6,0 м [3, 11] (рис. 8).

Рис. 8. Поперечный профиль долины р. Морквашки в 1,0 км выше с. Набережные Моркваши [11]

Условные обозначения: I — пойма (средний и поздний голоцен); IIпервая надпойменная терраса, (ранний голоцен); III — вторая надпойменная терраса (средний — поздний валдай); IV — делювиально-солифлюкцион-ный пологий склон; V — делювиально-солифлюкционный крутой склон; VI — погребенная аллювиальная свита (микулинско-ранневалдайская). 1 — щебень, галечник с суглинком; 2 — суглинок; 3 — торф; 4 — погребенная почва, современная; 5 — современный наилок; 6 — щебень с суглинком или с известковистой мукой; 7 — погребенная почва (средний валдай); 8 — алеврит, суглинок; 9 — галечник с супесью; 10 — алеврит с тонкозернистым песком; 11 — погребенная гидроморфная почва; 12 — известняки казанского яруса 14 — солифлюкционные нарушения; 15 — криотурбации Для дополнительной характеристики территории с точки зрения геоморфологии, автором построена карта густоты эрозионной сети Печищинского полигона (рис. 9). Данная карта позволяет выделить территории не благоприятные при инженерно-геологических изысканиях для различных народнохозяйственных целей. Карта строилась следующим образом:

1) Печищинский полигон был разделен на ровные площади методом квадратов;

2) Рассчитана длина всех оврагов, расположенных в пределах выделенных квадратов;

3) Рассчитан коэффициент расчлененности (а) по формуле:

а=l/s,

где l-длина оврагов (мм), s-площадь квадрата;

По полученным данным и построенной карте можно сделать вывод, что наиболее расчлененные оврагами территории расположены в юго-западной, восточной и центральной частях данной территории.

Причины:

1) юго-западная часть

— более рыхлые породы;

2) восточная часть

— тектоническое строение территории (является окончанием моноклинальной складки)

— рыхлые породы

3) центральная часть

— точно не известно, на данный момент изучается.

Данная карта помогает при строительстве, так как выделяются территории не благоприятные для инженерной деятельности.

Рис. 9. Карта густоты эрозионной сети Печищинского полигона

Заключение

На основе изучения геоморфологических особенностей Печищинского полигона сделаны следующие выводы:

— геоморфологические условия полигона зависят от боковой миграции Волги, новейших тектонических движений, а также неоднократной смене климата;

— густота овражно-балочной сети связана с обилием крутых склонов, большой глубиной эрозионного расчленения, небольшой залесенностью и ранним освоением территории;

— Печищинский полигон характеризуется проявлением карстовых процессов. Карстовые формы встречаются преимущественно в долинах, реже на водоразделах;

— долины малых рек характеризуются асимметричным поперечным профилем, который связан с различной интенсивностью склоновых процессов в перегляциальных условиях;

— были выделены три линейных области с максимальным значением густоты горизонтального расчленения рельефа. Две области имеют субмеридиональное простирание и приурочены к синклинальным складкам (Морквашинской и Воробьёвской). Что возможно связано с геологическим строением, т.к. на поверхности в этих случаях находятся породы менее устойчивые к эрозионному воздействию. Третья область вытянута с юго-запада на северо-восток и находится в центральной части территории. Её интерпретация пока затруднительна.

Опубликованная

1. Верхнепермские стратотипы Поволжья: путеводитель геол. экскурсии / В. В. Силантьев, И. Я. Жарков, Р. Х. Сунгатуллин, Р. Р. Хасанов. — Казань: Изд-во Казан. ун-та, 1998. — 67 с.

2. Геология Татарстана: стратиграфия и тектоника / М-во экологии и природ. ресурсов Респ. Татарстан, Казан. гос. ун-т; гл. ред. Б. В. Буров; отв. ред.: Н. К. Есаулова, В. С. Губарева. — М.: ГЕОС, 2003. — 402 с.

3. Геология Приказанского района. Путеводитель по полигонам учебных геологических практик / Научн. ред. А. И. Шевелев. — Казань: ЗАО «Новое знание», 2007. — 208 с.

4. Гидрометеорологический режим озер и водохранилищ. Куйбышевское и Саратовское водохранилища. — Л., Гидрометеоиздат, 1978.

5. Гидрогеология СССР: [в 50 т.] / гл. ред. А. В. Сидоренко. Т. 13. Поволжье и Прикамье. — М.: Недра, 1970. — 800 с.

6. Дедков А. П. Экзогенное рельефообразование в Казанско-Ульяновском Поволжье. — Казань: Изд-во Казан. ун-та. 1970. — 255 с.

7. Зеленая книга Республики Татарстан / М-во охраны окружающей среды и природ. ресурсов Респ. Татарстан, Экол. фонд Респ. Татарстан; гл. ред. Н. П. Торсуев. — Казань: Изд-во Казан. ун-та, 1993. — 420 с.

8. Климат и загрязнение атмосферы в Татарстане / Казан. гос. ун-т; Центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды Респ. Татарстан; науч. ред. Ю. П. Переведенцев. — Казань: Изд-во Казан. ун-та, 1995. — 155 с.

9. Колобов Н. В. Климат Среднего Поволжья. — Казань: Изд-во Казан. ун-та. 1968. — 252 с.

10. Овражная эрозия на востоке Русской равнины. — Казань: Изд-во Казан. ун-та. 1990, — 142 с.

11. Средняя Волга: геоморфол. путеводитель / [В. И. Мозжерин и др.]. — Казань: Изд-во Казан. ун-та, 1991. — 147 с.

12. Перечень бассейнов подземных вод территории СССР для введения Государственного водного кадастра / М-во геологии СССР, ВНИИ гидрогеологии и инж. геологии. — М.: ВСЕГИНГЕО, 1988. — 146 с.

13. Подземные воды Татарии / под ред. М. Е. Королева. — Казань: Изд-во Казан. ун-та, 1987. — 189 с.

Фондовая

14. Гайнова Ф. Г. Отчет о поисковых региональных и детальных работах МОГТ Улеминской сейсморазведочной партии 3−4/94 в Тетюшском, Апастовском, Камско-Устьинском, Зеленодольском, Верхне-Услонском и Дрожжановском районах Республики Татарстан / Ф. Г. Гайнова. — Бугульма: Татнефтегеофизика, 1995 // ФГИ, ТГРУ.

15. Поляков С. И. Общая оценка ресурсного потенциала питьевых подземных вод на территории Республики Татарстан / С. И. Поляков. — Казань: Татарстангеология, 2004 // ФГИ.

16. Проведение эколого-гидрогеологической съемки масштаба 1: 200 000 листов N-38-VI, XII, XVIII, N-39-VII, VIII Предволжья, Апастовский, Буинский, Верхнеуслонский, Дрожжановский, Кайбицкий, Камско-Устьинский, Тетюшский районы РТ: [7 книг, 4 папки] / отв. исп. А. В. Солнцев. — Казань, 2002 // ФГИ, ТГРУ.