УДК 556.3+624.131.1(4/5)(063)

К вопросу  распространенности карстующихся коренных пород на территории Тульской области

Чекулаев В.В., доцент, Серегина О.В., доцент, ЕгороваТ.А., ассистент, Бологов А.О., студент

Тульский государственный университет, Россия

Представлены результаты анализа ранее проведенных исследований по приуроченности закрытых и открытых карстов  на территории Тульской области.

Как известно, основными условиями развития карстовых процессов (по Ф.П. Саваренскому) являются: во-первых – наличие растворимых в природных подземных водах горной породы, как правило, водопроницаемой вследствие ее трещиноватости и пористости; во-вторых – наличие растворителя, т.е. воды агрессивной по отношению к горным породе и в - третьих – наличие условий, обеспечивающих водообмен, отток насыщенной растворенным веществом воды и постоянный приток свежего растворителя [5, 6].

Распространение карста в пределах Тульской области определяется особенностями геологического строения, тектоники и гидрогеологических  условий. В строение осадочного чехла карстующиеся  породы имеют широкое распространение, слагая пол­ностью всю толщу верхнедевонских отложений и значительную по мощности часть отложений карбона. Их суммарная мощность состав­ляет несколько сот метров. Каменноугольная карстующаяся толща представлена исключительно карбонатными разностями, в отложе­ниях верхнего девона среди известняков и доломитов имеются пласты и прослои гипсов. Образование этих пород происходило крупными осадочными циклами, между которыми имели место перио­ды континентального режима, когда и происходило карстообразование.

Первый, наиболее древний, период карстообразования от­мечается в послеупинское время, когда карстообразование про­должалось в течение агеевского времени и прекратилось при наступлении чернышинского моря. Результат этих карстовых процессов явилась сильная закарстованность упинских и верхне-фаменских отложений.

Второй период карстообразования, относится к ранневизейскому времени и происходит в условиях умеренно теплого, влажного климата при большой амплитуде поднятия территории. Карсто­вые процессы развивались в толще карбонатных пород турнейско­го яруса. Глубокие карстовые провалы этого периода, заполненные отложениями бобриковского горизонта, вскрыты разведочными скважинами и горными выработ­ками почти на всех угольных месторождениях.

Карстообразование в известняках визейского и намюрского ярусов происходило в третий карстовый период, начавшийся в конце намюра, когда вся территория вновь представляла собой сушу, изрезавшую очень глубокими эрозионными долинами, это создавало благоприятные условия для развития карста и в более древних отложениях, вплоть до заволжского горизонта. Континен­тальный режим держался в течение очень длительного времени. Сильнее всего были закарстованны склоны и днища палеодолин.

Следующий юрский карстовый период длился в поздней пер­ми до средней юры. В это время карстуются среднекаменноугольные и более древние вплоть до заволжских карбонатные отложения, о чем свидетельствует наличие врезанных в них палеодолин, заполненных  бат-келловейскими породами.

В течение мезозоя отмечались неоднократные периоды континентального  развития территории, сопровождающиеся  карстообразованием. Наиболее длительный, продолжавшийся до настояще­го времени период интенсивного карстообразования начался с  позднемелового времени. Повсеместно существующий континенталь­ный режим  при гумидном  климате способствует карстообразованию. В палеогене и неогене при устойчивом поднятии происходит глубо­кое эрозионное расчленение поверхности и создаются условия для карстообразования в глубоко залегающих карбонатных и сульфатных породах. Эти условия сохраняются в четвертичный период, кратковременно прерываясь во время оледенений.

В строение осадочного чехла карстующиеся  породы имеют широкое распространение, слагая пол­ностью толщу верхнедевонских отложений и значительную по мощности часть отложений карбона. Их суммарная мощность состав­ляет несколько сот метров,           Каменноугольная карстующаяся толща представлена исключительно карбонатными разностями, в отложе­ниях верхнего девона среди известняков и доломитов имеются пласты и прослои гипсов. Образование этих пород происходило крупными осадочными циклами, между которыми имели место перио­ды континентального режима, когда и происходило карстообразование.

К упинским известнякам приурочен карбонатный карст, в нижележащих отложениях развит сульфатно-карбонатный карст. Наибольшая закарстованность характерна для надгипсовых пород озерской толщи. Северная граница сульфатно-карбонатного карста  проходит южнее г. Алексина, примерно по линии Чекалин-Венев, южная контролируется границей распространения гипсодоломитовых отложений данковского горизонт. По данным  Ю.А.Савостьянова  [6] и других исследований [1, 2, 5], максимальное развитие глубинного карста приурочено к площадям с мощностью карстующихся пород озерской толщи более 10м в узкой широтно вытянутой полосе.

В тектоничном отношении эта зона соответствует Тульско-Калужской структурной зоне, состоящей из поднятий и прогибов (рисунок  1) [2, 3].

Рис. 1 - Тульско-Калужская структурная зона поднятий и прогибов  

Для Тульско-Болоховского поднятия выполняются все три названных условия. Район представляет собой сводовую часть поднятия, сложенного преимущественно кабонатно-сульфатными породами верхнего девона и нижнего карбона, которые разбиты системой трещин и зон тектонических нарушений преимущественно северо-восточного и субширотного направлений. Превышение свода поднятия под основной дреной – рекой Упой на 80-90 м, долина которой врезана в отложения заволжского горизонта, определяет высокую степень дренирования упинского и заволжского водоносных горизонтов и следсвием этого интенсивность циркуляции подземных вод, что приводит к выщелачиванию и карстованию гипсоносных и карбонатных пород.  Поток подземных воднаправлен от водораздела области их питания к долине р.Упы (востоку и северо-востоку). При этом важно отметить, что упинский горизонт безнапорный, заключает воды пресные, заволжский горизонт  -  напорно-безнапорный, уровень его на 5-10м ниже упинского, содержит воды от пресных до слабоминерализованных за счет выщелачивания гипсоносных пород.

Как указывалось выше, сводовая часть Тульско-Болоховского поднятия характеризуется интенсивным проявлением карстообразовательных процессов.

Карст в карбонатных породах упинского и заволжского гори­зонтов образовался в послеупинский и ранневизейский карстовые периоды. Сульфатно-карбонатный карст в гипсодержащих породах развивался преимущественно в мезокайнозойские карстовые перио­ды.

Карстовые нарушения про­вального характера связаны с сульфатно-карбонатным карсте, и являются более распространенными. Они выражаются в обрушении свода карстовых пещер и затем многократного смещения в провал пород кровли, а затем и блоков пород со стенок образовавшегося колодца.

Глубинный карст на поверхности, чаще не проявляется. При исследовании карста на южном  крыле Подмосковного угольного бассейна на основе обработки большого фактического материала было установлено, что глубинный карст приурочен к отложениям упинского , заволжского и данковского горизонтов.

Крупные карстовые полости встречаются в них до глубины 120 –I 40м. Нижняя граница распространения кавернозности и закарстованиности тренда определяется глубиной 450 - 550м.

С учетом результатов проведения работ основные закономерности развития карста в исследовавшемся районе представляются следующими:

1 - горизонт интенсивного карстообразования приурочен к гипсосодержащим породам озерской толщи заволжского горизонта.  Особенно активно карст развивается в смешанных по составу гипсодоломитовых породах на контакте с водонепроницаемым гипсом. Карст относится к закрытому и является сульфатно-карбонатным. Он представляет собой сложный комплексный процесс, который выражается в тесно связанных между собой смежных процессах растворения гипса, литолого- химичсекого и структурного изменения вмещающих гипс карбонатных пород и последующего их растворения. В небольшой стадии своего развития карст приурачивается к сопровождающим гипсовую толщу слоям смешанных по составу гипсодоломитовых пород, приуроченных к границе между гипсами и залегающими выше хованскими известняками. Здесь складывается благоприятное для развития процессов кастоообразование сочетание двух условий – повышенной растворимости породы из-за содержания в ней включений гипса и ее водопрницаемости за счет развитой трещиноватости. Обогащения карстовых вод сульфат-ионом от растворения гипсовых включений увеличивает растворимость доломитовых пород, что приводит в конечном итоге к зарождению карстовых пустот в этой толще с последующим развитием их в хованские известняки;

2 - при развитой карстовой пустотности в последних карстом захватывается позднее и водонепроницаемая толща гипса, начинающаяся растворятся с поверхности.

Указанные процессы при тесной их взаимосвязи могут происходит в горизонте и при значительном удалении от области питания подземных вод, под покровом водонепроницаемых и карбонатных пород значительной мощности. Следствием их является образование и последующее развитие при участии эрозии суффозии и гравитации крупных карстовых пещер, обрушением сводов которых обусловлено образование в районе большинство карстовых воронок (провальный тип). Глубина зарождения закрытого карста составляет в районе п/л «Факел» (г. Тула) ориентировочно 90-120 м, возможно и глубже - до 130-140 м. Размеры карстовых полостей, преимущественно заполненных песчано-глинистым материалом (обломками известняков и доломита), как установлено бурением и ГИС, достигает нескольких десятков метров.

Библиографический список

1. Дымов В.С., Сычев А.И., Гуркин В.В. Недра Тульской области. ОАО Подмосковное геологическое предприятие «Тула-Недра», Изд.-пол. Предприятие «Гриф и К^о», Тула 1999. -248с., ил.;
2. 2. Методическое руководство по осушению шахт Подмосковного бассейна. Комбинат Тулауголь, Подмосковный научно-исследовательский угольный институт, из-во «Недра», 1971. с.177.;
3. 3. Гаврюшова Е.А., Алексеева Е.В. - Карта геоморфолого-неотектонического районирования Нечерноземья в пределах территории деятельности ПГО. М., 1980г. Фонды ПГО.;
4. 4. Гаврюшова Е.А., Дашевский ВВ. и др. - Отчет по теме "Составление геотектонической карты Московской синеклизы в масштабе 1:1500000". М., 1979г. Фонды ПГО.;
5. 5.  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.;
6. 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.

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