Экзогенные геологические процессы на юге Ивановской области

При совместном залегании карбонатных и сульфатных пород карстовый процесс протекает наиболее интенсивно. В этом случае карстовый процесс протекает идентично с карбонатным типом. При этом происходит карстование и сульфатных толщ, в результате чего интенсивность поверхностного проявления карста может быть очень высокой. Кроме того, наличие гипсоангидритовых пород в подошве казанских отложений оказывает влияние на разрушение карбонатов, а последнее – на выщелачивание сульфатов. Растворимость смеси доломита с гипсом значительно превосходит растворимость кальцита и чистого доломита. Поэтому образование крупных карстовых форм рельефа на участках распространения казанских отложений объясняется весьма интенсивным выщелачиванием карбонатных и сульфатных пород. Развит этот тип карста в виде двух выступающих участков, севернее развития сульфатного и карбонатного типов карста. Западный выступ имеет площадь около 300 км2, восточный около 220 км2 [28].

Сульфатный тип карста

Сульфатный тип карста имеет наибольшую площадь развития в пределах изучаемой территории. Граница распространения на севере проходит через поселки Векино – Волокобино – Преображенское. Южная граница проходит через поселок Боняково – устье Тезы – вдоль Клязьмы, по границе с Владимирской областью до поселка Фролищи. Данный тип карста развит в пределах распространения сульфатной толщи сакмарского яруса нижней перми. Сульфатная толща здесь перекрывается или непосредственно песчано-глинистыми отложениями четвертичного возраста или же, что чаще всего, маломощными глинистыми породами татарского яруса мощностью от 5,3 м (деревня Мурзиха) до 24,6 м (село Волокобино).

Характерной особенностью сульфатной толщи является ее монолитность, а так гипсы и ангидриты являются хорошим водоупором, развитие карста происходит лишь в кровле сульфатной толщи. Площадь развития этого типа карста около 350 км2. Сюда можно отнести карст левобережья реки Тезы и ее долины, районы поселков Архиповка, Курмыш, Боняково.

Сульфатный карст на поверхности проявляется в виде воронок одиночных или цепью. Встречаются воронки от 1,5 – 3,0 м до 30 – 100 м в диаметре и глубиной от 1 – 2 м до 10 – 12 м. Такие воронки в изобилии встречаются в пойме реки Тезы, в районе поселка Моста, селе Волокобино, в деревне Путятино и др. Сюда же можно отнести озеро Литвин, размеры которого до 220 м в диаметре. Озеро находится в лесу, в 2 км западнее деревни Емельяново, имеет почти правильную округлую форму. А так же озеро Святое в Южском районе, расположенное севернее поселка Мургеевский. Озеро имеет неправильную форму, вытянутую с запада на восток. Размеры озера 2,6*1,4 км [28].

Кроме воронок развиты болота и заболоченные участки карстового происхождения. Ряд болот имеют значительную протяжность и, как правило, сопровождаются многочисленными карстовыми воронками. Сульфатный карст развивается по трещинам в сульфатных отложениях, имеющих тектоническое происхождение. Подземные воды, приуроченные к кровле сульфатной толщи, расширяют трещины путем механического воздействия и химического растворения. Трещины при этом заполняются материалом вышележащих пород и с течением времени на поверхности образуются просадки [8].

Карбонатный тип карста

К югу от сульфатной толщи распространен карбонатный тип карста. Южная граница проходит от устья Тезы к западу по Клязьме по границам с Владимирской областью. Карбонатный тип связан с породами ассельского яруса нижней перми, представленными доломитами и известняками. Отложения вышележащего сакмарского яруса выклиниваются на западе (примерно в районе Фурманов – Савино). Ильинская и Ивановская скважины подтверждают данный факт. Казанский ярус так же полностью выклинивается. Таким образом, породы ассельского яруса перекрываются отложениями татарского яруса верхней перми в западных районах территории, или непосредственно четвертичными образованиями [20, 8].

Почти повсеместно карбонатные породы закарстованы до глубины 50 – 60 м. Под воздействием пресных вод, приуроченных к верхней части карбонатной толщи, и в условиях активного водообмена трещиноватые известняки и доломиты разрушаются до основания щебня, и даже муки. Разрушенность карбонатных пород неодинакова, и объясняется это, прежде всего вещественным составом и температурными особенностями карбонатных пород. Политоморфные окремненные доломиты и известняки подвержены выщелачиванию значительно меньше, чем пористые и органогенные. Так как при превращении доломитов и известняков в муку первоначальный объем пород не изменяется, то на поверхности карстовый процесс не проявляется. На поверхности карстовые формы проявляются интенсивно там, где наиболее активна тектоническая деятельность. Вероятнее всего, что наиболее интенсивна она при пересечении нескольких систем тектонических трещин, где создаются благоприятные условия для вмывания в трещины разрушенного материала, при этом на поверхности образуются блюдцеобразные понижения. Такой тип карста наиболее распространен в бассейне реки Шижегды [Приложение 4].

Развитие поверхностных форм карста происходит на участках, где глубина залегания карстующихся пород составляет 45 – 50 м и они не перекрываются татарскими отложениями, а в случае присутствия последних мощность их не должна быть слишком большой (20 – 25 м). К северу же глубина залегания карстующихся пород увеличивается до 60 – 100 м, а мощность глинистых татарских отложений до 50 – 8 м.

Глины татарского яруса обладают низкой водопроницаемостью, и поэтому взаимосвязь поверхностных и подземных вод сильно затруднена.

В основном большинство карстовых форм приурочено к склонам и долинам древних и современных рек. Это связано с размывом и отсутствием отложений татарского яруса, которые препятствовали сообщению сульфатных трещинно-карстовых вод, приуроченных к кровле гипс – ангидритовых пород с пресными водами четвертичных отложений. Кроме того, размыв верхнепермских отложений создает благоприятные условия для разгрузки и дренажа подземных вод, залегающих в карстующихся породах.

В результате водообмена трещинно-карстовых вод с пресными четвертичными водами происходит растворение карстующихся пород наиболее интенсивно в тех районах, где татарские отложения полностью размыты, и, наоборот, ослабевает там, где они сохранились [8,40].

На всей выделенной территории, подверженной карсту, зафиксировано не менее 355 форм проявления карста в виде болотных массивов и заболоченных проседаний поверхности земли, карстовых озер, котловин воронок. Наиболее поздние формы проявления карста – карстовые озера, котловины, воронки – широкое развитие получили в долине рек Тезы, Шижегды; несколько меньшее – на правобережном склоне долины реки Лух и на водоразделе рек Луха и Клязьмы, на самом юге территории. По данным В. А. Семенова (Ивановский геологический фонд) образование карстовых воронок, котловин, озер, в основном, происходило в начале 20 века. Площадь развития наиболее молодых карстовых форм на выделенных трех участках не превышает 700 км2. Причем, более ½ приходится на долины рек Тезы и Шижегды.

Наиболее молодые карстовые проявления приходятся на площадь развития смешенного и сульфатного типов карста. При этом, мощность отложений, перекрывающих карстующиеся породы, не превышает 20 – 24 м. Карстовые котловины, озера, воронки распространены по территории не равномерно: от единичных воронок, небольших групп, состоящих из нескольких воронок, до целых зон (линейных, площадных). Последние связаны с древними активными карстовыми зонами и тектоническими разломами.

Процесс карстообразования осуществляется и в настоящее время. Проявляется он как на поверхности в результате образования новых карстовых воронок, озер, так и по результатам анализа химического состава вод, отобранных из карстовых форм и реки Тезы.

На территории современного проявления карста находится ряд сельских населенных пунктов, поселков и народно-хозяйственных объектов, прежде всего, в долинах рек Шижегды и Тезы (правобережье). Хотя активность карста на территории визуально проявляется значительно слабее, чем на территории Владимирской области, тем не менее, еще живы свидетели провалов-озер в деревне Глубоково (1937 г.), и в 1967 воронки, образовавшейся на окраине деревни Кишариха у крайнего дома на западной окраине деревни.

Жители деревни Боняково были свидетелями того, как образовался провал на месте ранее существовавшего колодца в 2 – 3 м от одного из частных домов.

При геолого-гидрологических исследованиях в 60 – 70 годах 20 века и позднее были зафиксированы провалы в пос. Архиповка, в районе деревень Яблонево, Векино, Курмыш, Глубоково, Мурзиха, Кишариха. Причем, большая часть провалов (4провала) зафиксированы были в долине реки Шижегды.

Последующими работами новых проявлений карста не отмечено. Однако можно говорить о современной активности карстового процесса. Об этом можно судить по агрессивности трещинно-карстовых вод по отношениям к сульфатным породам – подземные воды сульфатной толщи способны растворить до 1,5 г/л гипса [28].

Вынос сульфатов осуществляется современными реками. Воды в карстовых районах по данным химических анализов сульфатно-гидрокарбонатные кальциевые.

Частота карстопроявлений в рассмотренном карстовом поле специально не изучалась. По имеющимся сведениям новые карстовые формы возникают здесь не чаще, чем раз в 10 лет. Известно, что при техногенном воздействии частота карстопроявлений возрастает на порядок и это, несомненно, отрицательно воздействует на экологическую обстановку [3].

Нами проводились наблюдения в районе поселка Колобово, расположенного примерно в 20 км юго-западнее города Шуи. Разработанный нами маршрут включал две остановки. Первую остановку предполагалось осуществить в лесу, окружающем поселок. Здесь на основе имеющихся данных мы должны были пронаблюдать карстовые воронки и карстовое озеро. Озеро на карту масштаба 1:200000 Атласа Ивановской области не нанесено, но у нас имелись данные о его существовании из материалов Ивановского геологического фонда. Вторая остановка должна быть осуществлена в районе совхоза Центральный, расположенного не далеко от деревни Векино. Это край озер, связанных так же с карстовыми проявлениями.

Карстовые явления в форме воронок и озер, в исследуемом районе приурочены к области развития сульфатного типа карста.

Основными задачами в ходе нашего исследования были поставлены следующие: рассмотреть воронки и озера в изучаемом районе как формы проявления карстовых процессов; изучить их морфологические особенности, параметры, дать сравнительную характеристику, сфотографировать.

Первая остановка была произведена, как и намечалось в окрестностях железной дороги, в лесу, близ поселка Колобово. Несколько десятков метров мы прошли вдоль окраины лесного массива. У нас имелись сведения о местонахождении воронок. Однако точного расположения их мы не знали. Пробираясь в глубину леса мы заметили общий уклон поверхности. Первые воронки были обнаружены в нижней части уклона. Их было две, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга. Одна воронка была сухая, другая заполнена водой. Диаметр воронок около 4 – 5 м, характерна округлая форма, склоны крутые, задернованы [Приложение 5]. Вскоре мы вышли на узкую проторенную тропинку, которая шла вдоль слегка заболоченной низины, поросшей влаголюбивой растительностью. В начале мы предположили, что это и есть то самое озеро, которое мы искали, заросшее со временем. Но, пройдя немного вперед, перед нами открылось удивительной красоты лазурное озеро. Живописный пейзаж, солнечные яркие краски, многогранные блики, деревья, отражающиеся в зеркальной глади озера – все это вызывало восхищение, восторг, чувство гордости за необычайную красоту родной природы. Заросшая низинная область, по-видимому, является частью озера. Протяженность озера составляла около 2 – 3 км, ширина примерно 220 – 250 м. Озеро имеет ровные берега, пологие склоны [Приложение 6]

Проходя по тропинке вдоль берега, мы обнаружили цепь карстовых воронок, которые вызвали у нас не меньший восторг. В расположении воронок можно было выделить интересную закономерность: они располагаются как бы парами. Расстояние в паре между воронками примерно около 3 – 4 м. Воронки имеют округлую форму, крутые плавные склоны. Диаметр составляет примерно 5 – 7 м. На дне воронок отмечено скопление воды, поэтому сложно определить глубину воронок, без соответствующих измерительных работ. Только одна воронка увиденная нами, была практически сухой. Диаметр этой воронки составляет примерно 5 м, глубина около 1,5 м, склоны пологие длинною от 0,5 до 1,5 м. Нужно отметить, что склоны всех воронок задернованы. В основном это травянистая растительность, кустарнички, вверх по склону – древесная растительность [Приложение 7].

На обратном пути мы обнаружили еще одну воронку. Правда, в начале трудно было сказать, является ли это понижение формой проявления карстового процесса. Последующие наблюдения подтвердили наши предположения. Воронка имеет размеры, во много раз превышающие параметры уже увиденных нами воронок. Диаметр составляет около 100 м, может быть чуть более. Характерна округлая форма. Особенностью данной воронки является то, что она целиком заросла влаголюбивой растительностью. Пройти в центр воронки нам не удалось, так как под ногами сочилась вода. Фактом, доказывающим приуроченность воронки к карстовым проявлениям, является постепенное плавное понижение территории. Понижение образует склонны воронки, которые в настоящее время поросли густым березняком. Данная воронка вероятно является результатом зарастания озера. Возможно, данный участок со временем превратится в заболоченное место, или зарастет лесом, но для этого потребуются десятилетия [Приложение 8] .

Анализируя имеющиеся знания, мы пришли к заключению. Древний карст сформировал общее понижение территории, плавное, пологое. Провалы, просадки толщ четвертичных отложений заложили геолого-морфологическую канву для развития современного рельефа. Озеро, вероятно, образовалось в результате провала множества карстовых воронок. Мы видели, что рядом с берегом озера расположены воронки, многие из которых не заполонены водой. В этих воронках происходит просачивание вод, следовательно, их расширение и срастание с озером. О динамике развития карстового процесса в данной области мы можем только предполагать, так как наглядные проявления, результаты деятельности карста, возможно будет пронаблюдать через не один десяток лет [8].

Вторая наша остановка привела нас на берег озер, расположенных в районе деревни Векино, называемых в народе Русалочьими озерами. Они представляют собой цепочку, начинающуюся мелкими заболоченными воронками, постепенно расширяющимися в прекрасные озера. Русалочьи озера так же являются одной из форм проявления карстового процесса. Возможно, что цепь озер, как и в предыдущем случае, образовалась в результате провалов карстовых воронок. Эти озера уникальны по своей природе и красоте. Начало системы озер представлено воронками, частично заболоченными, частично заполненными водой. Основание образовано двумя, уникальными по красоте озерами, расположенными один за другим. Наблюдения мы проводили на озере, имеющим диаметр около 100 м. С северной, западной и восточной сторон склоны берегов озера плавные более пологие. Южный склон – крутой, отвесный. Длина склонов составляет 12 – 15 м. Склоны задернованы. Русалочьи озера являются излюбленным местом отдыха для жителей окрестностей [Приложение 9].

5.2 Процесс заболачивания территории

Как отмечалось выше, карстовые формы в рельефе проявляются не только в виде воронок, карстовых озер, но и заболоченных участков.

Анализируя карту развития и проявления экзогенных геологических процессов можно отметить сильную степень площадной пораженности территории по коэффициенту заболачивания. В пределах изучаемого района данному процессу подвержена его наиболее южная часть [40].

Болото – это участок поверхности суши с избыточным увлажнением, покрытый влаголюбивой растительностью и характеризующийся процессами образования торфа, слой которого имеет мощность не менее 0,3 м. Участки избыточного увлажнения с менее мощным торфяным слоем называются заболоченными землями.

Болота содержат обычно от 87 до97% воды и лишь 3 – 13% сухого вещества (торфа). Однако, водоемами их назвать нельзя, так как преобладающая часть воды находится в связанном состоянии (осмотическая, адсорбционная, химически связанная, капиллярная).

Образование болот определяется группой взаимосвязанных факторов. Образование болот на суше происходит в условиях постоянного, или периодического переувлажнения почвогрунтов, возникающего при определенном соотношении элементов водного баланса, сравнительно большом количестве осадков, малом испарении и замедленном стоке. Переувлажнение приводит к ухудшению кислородного и минерального питания растений, к появлению влаголюбивой растительности [38].

В пределах изучаемой территории можно отметить четко выраженную закономерность: приуроченности заболоченных участков к карстовым проявлениям. Данная закономерность прослеживается на карте экзогенных геологических процессов. Процесс заболачивания территории в области развития карста длительный и сложный.

Основу данного процесса заложил древний карст, который привел к общему понижению территории. Возможно, что в конце палеозойского начале мезозойского времени карст был открытый, то есть карстующиеся породы находились на поверхности. Шел процесс растворения, вымывания известняков казанского яруса верхней перми, образования провалов и следовательно понижения территории. В татарское и нижнетриасовое время карст был перекрыт небольшими толщами, относительно непроницаемых водоупорных пород. В четвертичное время изучаемая территория промерзла на глубину 100 – 200 м, мощность карстующихся пород так же была подвержена промерзанию. Происходили разломы, образовывались трещины, расколы. На последней стадии оледенения в процессе оттаивания разрушались карстующиеся породы, шло проседание территории. Вследствие разрушения происходило заполнение пустот отложениями вышележащего горизонта (татарский ярус верхней перми). В результате схода вводно-ледниковых потоков образовалась зандровая долина, произошло осушение территории. Отдельные участки продолжали испытывать понижение, проседание с образованием болот площадного характера.

В настоящее время имеют место сходные процессы. Проявления карста в форме воронок, в частности, воронки «просасывания» образуются при вымывании стекающей в понор водой песчано-глинистых частиц из поверхностных нерастворенных пород. Если вымываемые частицы закупоривают понор, рост воронки замедляется или совсем прекращается. Таким образом, карстовые воронки при закупорке понора или при поднятии уровня грунтовых вод могут стать местом скопления воды. Водоупорный слой, представленный большей частью глинами и суглинками так же не дает возможности воде просачиваться, уходить вниз. Так происходит постепенно заболачивание территории [40].

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7