В онлайне: 1 (гостей - 1, участников - 0)  Вход | Регистрация

 

УДК 556.3+624.131.1(4/5)(063)

Анализ истории  изучения карста в Тульской области

 

Бологов А.О., студент

Научный руководитель Чекулаев В.В., доцент

Тульский государственный университет, Россия

 

Представлены результаты изучения истории процессов карстообразования на территории Тульской области: приведена историческая последовательность наблюдений на основе анализа  архивных и фондовых материалов.

 

Экзогенные геологические процессы на территории Тульской области проявляются достаточно широко, зачастую наносят значительный материальный ущерб народному хозяйству, а иногда и создают реальную угрозу безопасности жизнедеятельности человека. К ним относятся: карст, суффозия, плывуны, оползнеобразование и речная эрозия.  Например, степень пораженности карстовыми процессами  Тульской области составляет более 50% [1,2,3]. Развитие этих процессов усугубляется деятельностью человека. Самыми опасными для объектов народного хозяйства являются карстовые процессы.

Риск использования закарстованной территории заключается в том, что образование полостей в массиве горных пород вызывает сдвижение прилегающего массива горных пород и изменение рельефа поверхности, которые могут причинить повреждения поверхностным сооружениям вплоть до их полного разрушения или наоборот не причинят никакого вреда.

Проблемы в зонах карстов,  вызванные снижением качества земель и грунтов или вероятностью обрушения земной поверхности, делает земельные участки непригодными или малопригодными для строительства. Возведение многоэтажных «тяжелых» зданий в таких зонах может привести к нарушению остова зданий, т. е. к угрозе жизни населения. Пораженность массива горных пород карстами значительно затрудняет или делает невозможным добычу полезных ископаемых подземным и открытым способом, строительство подземных сооружений.

Одной из главных задач  по выработке мероприятий, предотвращающих последствия этих негативных процессов,  является разработка методов и способов прогноза процессов карстообразования, которые невозможны без  всестороннего анализа исследований по вопросу истории и степени изученности карста в нашем регионе.

Первая попытка научного объяснения происхождения карстовых провалов проведены в середине XIX века. О провале у с. Мясоедово (Щекинский уезд) газета "Тульские губернские ведомости" в 1854 г. сообщала: " В казенной засеке 19 мая, при совершенно ясном небе, раздался и длился несколько секунд гул, подобный грому. Вскоре оказалось, что среди засеки произошел провал земли на пространстве 400 кв. саженей. Росшие в этом месте старые дубовые и липовые деревья вышиною в 12 саженей и более исчезли в неизмеримой глубине провала. Ныне провал наполнился водой желтого цвета, но до поверхности не более 15 саженей. Края ямы продолжают еще обваливаться вместе с деревьями". Указывая на большую (до 50 м) глубину этих провалов и цепочкообразное их расположение, ученые причиной образования провалов считали расширение трещин в известняках при растворении их водой.

Разработка полезных ископаемых и дорожное строительство в связи с бурным развитием промышленности во второй половине XIX века способствовали более углубленному изучению карстовых явле­ний.

По обследованию провала 1871 г. на шахте близ Скуратова, когда были смещены отложения всего нижнего карбона,  Барбот де Марни заключил, что провалы зарождаются при растворении девонских пород (1877 г.). Очередной провал в с. Дедилово описан Тыдельским (1881 г.). Первое обобщение по карстовым явлениям в России подготовил Крубер (1901 г.). Им описаны четыре участка провальных воронок, расположенных рядами по водоразделам и склонам оврагов. Приведены сведения о провалах 1654 г. недалеко от  Фалдино, 1871 г. близи Скуратово и в 1881 г. в с. Дедилово и их состоянии в 1897 г. Их образование связывается с растворением каменноугольных и девонских пород.

Ценный материал о карстопроявлениях собрал в резуль­тате своих 15-летних наблюдений при разведке и эксплуата­ции Малевского месторождения Е. Лео. В своей большой работе, проведенной в  1870 г, он впервые для Подмосковного бассейна привел интересные разрезы и схемы нарушений угольного пласта, установил связь некоторых из них с воронкообразными карстовыми просадками на дневной поверхности.

Разнообразие условий проявления карста на территории Тульской области и накапливающийся фактический мате­риал постепенно приводили к выявлению некоторых основных закономерностей. Уже в 1877 г. Барбот де-Марни в качестве одного из главных условий образования провалов считает «... недостаточно глубокое залегание удоборастворимых по­род...», которые растворяются подземными водами,» цир­кулирующими по подземным пустотам». Он полагает, что этот процесс совершается не в каменноугольных, а в девонских отложениях, в подтверждение чему приводит осо­бенности провала, происшедшего в 1871 г. близ д. Скуратово на каменноугольной копи Фролова. Этим провалом были захвачены и смещены вниз с большой амплитудой отложения всего нижнего карбона, что предполагало образование пустот «... в слоях девонских или нижележащих».

В 1900 г. А.А. Крубер обследовал в Тульской губернии четыре группы карстовых провалов, отражающихся на земной по­верхности. Он рассматривает карстообразование в тесной связи с трещиноватостью пород и указывает на преимущественную вытянутость цепочек провалов в обследованных им районах примерно в одном и том же северо-восточном направлении. Сколь либо четкого представления о стратиграфической принадлежности горизонта карстующихся пород в районе  Крубером не принимается во внимание.

В это же время (1900 г.) интересные материалы о группе карстовых озер у д. Лупишки (ныне Донской район Туль­ской области) были опубликованы Н. Луценко. В 1911 г. при гидрогеологических исследованиям на юге Тульской губернии В.Ф. Лунгерсгаузен устанавлива­ет приуроченность современного карста в районе к днищам балок и оврагов, где отсутствуют покровные образования. Среди факторов, обостряющих карстовый про­цесс, он указывает на органические («перегнойные») кислоты, выносимые из почвы в залесенных частях оврагов.

Наиболее фундаментальными, не потерявшими своего практического значения до настоящего времени, являет­ся работы по изучению карста А.С. Козменко (1909, 1911, 1912). По А.С. Козменко основ­ными условиями, благоприятствующими развитию  карста, являются следующие: значительное распространение и неглубокое залегание сильнотрещиноватых карбонатных пород, их высокое положение над современным базисом эрозии, густая эрозионная сеть и песчанистый сос­тав кроющей толщи, не препятствующий нисходящей филь­трации атмосферных осадков.

В 1933 г. в журнале "Разведка» опубликована статья Ю.А. Жемчужникова и В.С. Яблокова о результатах изучения ими нарушений угольного пласта на ряде месторождений южного крыла Подмосковского бассейна. Происхождение этих нарушений авторы объясняют карстовыми просадками в «известняковом фундаменте». Морфологически нарушения выражаются в виде плавных прогибов или провалов по сбросовым плоскостям. Нередко они соединяются по линейным направлениям в узкие полосы (Щекинское и Бобриковское месторождение).

В 1937 г. в результате специально проведенных поисковых и разведочных работ В.С. Яблоковым и А.Я. Двиновым установлено широкое распространение в пределах углепромышленных районов южного крыла бассейна толщи гипса среди верхнедевонских отложений.

Большинство исследователей стали считать карстовые образования как следствие растворения гипсовой толщи. Первые указания на такую связь содержатся в работе Д.Д. Беля­ева, А. А. Воробьева и др. (1941 г).

В учебниках Ф.П.Саваренского (1936 г., 1939 г.)  формируются основные условия для  развития карста. Вводится понятие о базисе карста и зоне цементации  и об особом не провальном типе воронки - воронках просасывания. Попутно в этих работах упоминаются землетрясения при провалах в Тульской области, свежие воронки у с. Андреевка  Веневского района.

С еще большей определенностью в пользу гипсового карста как первопричины карстовых нарушений угольных пластов Д.Д. Беляев высказывается в статье, опубликованной в журнале "Уголь” в 1944 г.

Больной вклад в деле изучения карста на южном крыле Подмосковного бассейна сделан Н.А. Огильви, про­водившим с 1945 г. геофизические и гидрогеологические исследования в Щекинском районе. Ученый считает наиболее закарстованными известняки упинского горизонта, хотя и отмечает, что в некоторых рай­онах бассейна карст обусловлен растворением гипса в верхнедевонских отложениях.

В учебнике И.В.Попова (1959 г.) отмечается активная цирку­ляция подземных вод ниже ложа эрозионных врезов.

В 1948 г. А.Ф. Якушева в статье «О защитной роли покровных образований в карстовых процессах» на приме­рах карстопроявлений в бассейне р. Мсты, в Щекинском районе и на Желтиковском угольном месторождении Мосбасса приходит к выводу об отсутствии прямой связи интенсивности карста с мощностью покрывающих отложений. Такой взгляд автора по данному принципиально важному вопросу позднее поддерживается Н.А. Гвоздецким (1954 г.) и критикуется Д.С. Соколовым (1962 г.).

В другой большой работе А.Ф. Якушева (1949 г.) при характеристике карста палеозойских карбонатных пород Русской равнины устанавливается его приуроченность к краевым зонам синеклиз и тектоническим поднятиям. Южное крыло Московской синеклизы автором выделяется в самостоятельный карстовый район, в котором имели место три цикла карстообразования в бобриковское, предверейское время и в течение палеомезозойского перерыва. Автор от­мечает активное развитие современного карстового процесса.

В 1950 г. Н.А. Огильви,  Д.С. Соколов указывают на наличие трех широтно ориентированных зон активного карстообразования, приуроченных к зонам интен­сивной тектонической трещиноватости на склонах брахиантиклинальных структур.

В 1952 г. В.Г. Виноградов в своей  работе более существенное значение  придает фактору длительности денудационных процессов, испытанных породами «известнякового фунда­мента», замечая, что наиболее закарстованные месторож­дения характеризуются значительным развитием зон четвертичного размыва, дошедшего до «фундамента».

Карст в карбонатных породах «известнякового фунда­мента» на юге Рязанской и юго-востоке Тульской областей достаточно подробно охарактеризован в работах М.И. Да­выдовой (1950г., 1953 г., 1957 г.). Автором устанавливается здесь наличие как древних карстовых провалов, образовавшихся в послеупинское время, так и современных. Указывается на исключительную приуроченность современного карста к эрозионным долинам и делается вывод о взаимосвязан­ном развитии эрозионных и карстовых процессов, при ко­тором эрозия предшествует карсту.

В 1962 г. вопросам карста на южном крыле Подмосков­ного бассейна посвящена статья Е.В. Михайловой. На ос­нове своих наблюдений на Липковском угольном и Шенуровском бокситовом месторождениях автор приходит к двум следующим новым в сравнении с ранее известными выводами:

- наиболее интенсивное развитие карста происходит на склонах отрицательных тектонических струк­тур и непосредственно на их площади;

- большое влия­ние на развитие карстовых процессов оказывает широко развитая в карбоне древняя эрозионная сеть, к погребен­ным долинам которой приурочено максимальное количество.

В специальном разделе вышедшего в свет в 1962 г. второго тома монографии «Геология угля и горючих слан­цев СССР» Б.Г. Виноградов на основе многих наблюдений в шахтах Подмосковного бассейна устанавливает общность ориентации карстовых нарушений с характерными направле­ниями трещиноватости угля и вмещающих пород.

В 1963 г. вышла в свет большая работа Н.В. Родионова по карсту европейской части СССР, Урала и Кавказа. В ней южное крыло Московской синеклизы рассматрива­ется как карстовый район.     При характеристике его автор обобщил материалы по карсту предшествовавших исследова­ний.

Общая характеристика карста содержится в региональной   инженерной геологии Русской платформы (Попов, 1965 г.). При характеристике водовмещающих карбонатных пород Московского  артезианского бассейна подчеркивается их повышенная водопроводимость близ современных и древних долин.              Видимо, это связано с активным развитием карста на всей территории артезианского бассейна (Бочевер и др., 1966 г.).

Краткие и содержательные сведения о карстовых явлениях на нашей территории приведены в Гидрогеологии СССР, том I (Соколов, 1966 г.). Они сопровождаются схемой распространение инженерно-геологических явлений.

В 1968 г. А.П. Давыдов сделал вывод, что ос­новным горизонтом карстообразования в породах «фундамента» является толща упинских известняков. Сте­пень карстонарушенности угольных пластов по А.П. Давы­дову контролируется в основном мощностью этих известняков.

Кроме рассмотренных имеется ряд опубликованных работ в основном палеогеографического направления с ха­рактеристикой древнего карста в породах «известнякового фундамента» (Л.М. Бирина, 1941 г.; Д.М. Раузер-Черноусова, 1947 г.; М.М. Толстихина, 1953 г.; Швецов М.С., 1954 г.; И.II. Ломашев, 1958 г., А.М. Блох, 1958 г.).

Наиболее капитальное исследование  карста на территории Подмосковного буроугольного бассейна проведено  в диссертации Ю.А. Севостьянова (1970 г.)[4].

В основу его исследований положены материалы по карсту, со­бранные автором при работе в период 1953-69 г.г. при разведке угольных месторождений (Тульская геологоразведочная экспедиция), а с 1960 г. - на основе проведении геологических и гидрогеологических съемок на территории южного крыла Подмосковного бассейна и прилегающих к не­му районов Центрального девонского поля. Фактический материал по карсту в шахтах собран автором при ведении в 1964-1966г.г. тематической работы по изучению ес­тественной трещиноватости углей и вмещающих пород на шахтах Тульской области.

Помимо этого,  при исследовании были проработаны, систематизированы и использованы данные по карсту, приведенные в геологических отчетах о разведке всех детально разведанных или эксплуатирующихся угольных месторождений южного крыла бассейна в пределах Тульской и Рязанской областей и частично в восточных районах Калужской области; проанализированы  отчеты о поисках и разведках стройматериалов (гипса, известняков, доломитов) и подземных вод. Всего им проработано 288 производственных отчетов и заключений.

В условиях недостаточной доступности форм глубинного карста для непосредственного наблюдения в пределах собственно Подмосковного бассейна вопросы механизма и динамики карстового провалообразования, а также литологической приуроченности карста, решались на основе натурных наблюдений, документации и опробования древних карстовых провалов, вскрытых эрозионной сетью в смежных с углепромышленными районах Центрального девонского поля.  Одновременно на площади около 4,2 тыс. км2 при маршрутах и дешифрировании аэрофотоснимков изучены распределение и связь с природными факторами поверхностных форм современного карста. При широком использовании для исследования глубинного карста разведочных, картировочных и гидрогеологических скважин автором изучен керн карстующихся и покрывающих пород общим объемом около 2,7 тыс.пог.м.

Впервые для условий района в целях сравнительной оцен­ки закарстованности пород «известнякового фундамента» использован такой показатель, как линейный выход керна при колонковом бурении. Решению о достаточной достоверности для изучения карста метода, основанного на учете выхода керна, предшествовали специально проведенные наблюдения за процессом проходки скважин с контро­лем их геофизическими и гидрогеологическими исследова­ниями. Всего при работе послойный учет выхода керна с последующей статистической обработкой данных сделан по 462 скважинам. По 328 из них были собраны и в увязке с выходом керна обработаны также и данные о фильтраци­онных свойствах карстующихся пород.

Значительный материал о статистике распространении карсто­вых форм, приуроченности их к конкретным геолого-тектоническим геоморфологическим и гидрогеологическим условиям рассредото­чен в отчетах о геологических, гидрогеологических и инженерно-геологических съемках, 1:200000 к 1:50000 масштабов, проведен­ных в разные годы на территории области.

Одним из  основных современных исследований проявления карстовых явлений на территории  области в период 1983-1987 г,г, проведен Подмосковной комплексной гидрогеологической и инженерно-геологической партией Подмосковной ГРЭ в соответствии о приказом Министерства геологии СССР № 170 от 19.04.77. В связи с комплексом   работ по прогнозированию экзогенных геологических процессов проведено  специальное инженерно-геологическое обследование Тульской области с целью изучения проявлений экзогенных геологических процессов  и оценки степени их опасности  для населенных пунктов и объек­тов народного хозяйства и возможных последствий в будущем (Покладенко C.И., Курбаниязов Р.Л., В.П.Заленская, Ю.Ф. Филимонов, А.С.Кобзева)[23]. Согласно геологического задания утверждённого ПГО "Центргеология» изучались эрозионные, оползневые и карстовые процес­сы на территории области. Особое внимание уделялось пораженности населенных пунктов и народнохозяйственных объектов.

В недавнем прошлом в конце 20-ого века в Туле отмечено несколько случаев деформаций зданий в связи о локальным оседанием земной поверхности. Здания возведены одно - на примыкании поймы р. Упы к цоколю I-ой надпойменной террасы, а  другое - на примыкании II-ой надпойменной террасы к склону долины. По мнению специалистов ТулТИСИЗа, осадки связаны с кар­стово-суффозионным выносом четвертичных и тульских песков в упинские закарстованные известняки (Метелкина, 1974 г., 1979 г.).

  Обнаружены следы провалов - карстовые озера и у населенного пункта Коптево.  Скорее всего они являются продолжением зоны района «провальных озер», расположенных у Скуратово.

   Карстовые провалы найдены  в пойме р. Тулица между Баташовским парком и Веневским шоссе – «бездонные озера» или «бездонки».

Продолжение этой зоны (наличие карстовых пустот в массиве горных пород)  прогнозируется на первой надпойменной террасе р. Тулица в районе завода «Штамп». В начале  21-го века на территории, расположенной  севернее Тульского комбайнового завода,  из-за этих процессов произошло разрушение главного административного здания.

В заключении можно отметить, что на основе полного обзора сложившихся представлений о карсте Подмосковного бассейна до настоящего времени, так и не вырабатано надежных критериев, позволяющих делать надежные прогнозы развития процессов.

 

Библиографический список

  1. Геоэкология хозяйственного комплекса Тулы и области / Э.М.Соколов, А.В.Дмитраков, А.Ф.Симанкин, В.В.Решетов.- Тула:ТулГУ, 2000.- с.110.
  2. Басова И.А., Чекулаев В.В. Влияние природных факторов на кадастровую оценку земель особо охраняемых территорий и объектов Тульской области.  Известия ТулГУ, Науки о Земле, Выпуск 2, С 153-164.
  3. Покладенко C.И., Курбаниязов Р.Л., В.П.Заленская, Ю.Ф. Филимонов, А.С.Кобзева. Отчет по изучению экзогенных геологических процессов в Тульской области (в 3-х томах). Министерство геологии РСФСР, Производственное геологическое объединение «Центргеология», Подмосковская геологоразведочная экспедиция Государственный регистрационный №-34-83-34/104. Тула, 1987. Фонды ПГРЭ.
  4. Севостьянов Ю.А. - "Исследование карста на южном крыле Подмосковного бассейна применительно к практике разведки и эксплуатации угольных месторождений" (диссертация на соискание ученной степени кандидата геолого-минералогических наук). Тула,ТШ, 1970г. Фонды ПГРЭ.

 

Разделы конференции »

  1. Государственный кадастр недвижимости и земельно-имущественные отношения
  2. Мониторинг природных ресурсов и охрана окружающей среды
  3. Комплексное использование природных ресурсов
  4. Современные вопросы геологии
  5. Физика горных пород
  6. Новые технологии в природопользовании
  7. Применение современных информационных технологий
  8. Экономические аспекты недвижимости
  9. Мониторинг использования объектов недвижимости
  10. Топографо-геодезическое обеспечение кадастровых работ

 

Проекту Kadastr.ORG требуются средства на хостинг и развитие

Сумма: руб.