Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Вклад докайнозойского карбонатного карста в развитие современных просадочных процессов в г. Москве

ВАК РФ 25.00.25, Геоморфология и эволюционная география

Автореферат диссертации по теме "Вклад докайнозойского карбонатного карста в развитие современных просадочных процессов в г. Москве"

На правах рукописи

ИКСАНОВА Елена Анверовна

ВКЛАД ДОКАЙНОЗОЙСКОГО КАРБОНАТНОГО КАРСТА В РАЗВИТИЕ СОВРЕМЕННЫХ ПРОСАДОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ В г. МОСКВЕ

25.00.25. - Геоморфология и эволюционная география

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва 2005

Работа выполнена на кафедре геоморфологии и палеогеографии географического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова.

Научный руководитель: доктор географических наук,

профессор А.А. Лукашов

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

профессор В.Н. Экзарьян

кандидат географических наук,

старший научный сотрудник А.Н. Маккавеев

Ведущая организация:

Тверской государственный университет, факультет географии и геоэкологии

Защита состоится 20 октября 2005г. в 15часов на заседании Диссертационного совета по геоморфологии и эволюционной географии, гляциологии и криологии Земли, картографии, геоинформатике (Д-501.001.61) в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова по адресу: 119992, Москва, ГСП-2, Ленинские Горы, МГУ, географический факультет, аудитория 2109.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке географического факультета МГУ на 21 этаже.

Автореферат разослан « » сентября 2005 г.

Отзывы на реферат (в двух экземплярах, заверенные печатью) просим отправлять по адресу: 119992, Москва, ГСП-2, Ленинские Горы, МГУ. географический факультет, ученому секретарю Диссертационного совета Д-501.001.61. Факс: +7-(095)-932-88-36

Ученый секретарь Диссертационного совета, профессор

Ю.Ф. Книжников

249 М5

I

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние годы в г. Москве обострилась проблема инженерно-геоморфологического и инженерно-геологического обеспечения капитального строительства. Внимание проектных и изыскательских организаций, а также общественности города приковано к проявлениям неблагоприятных рельефообразующих процессов с целью их изучения и определения степени природного риска. Одним из негативных факторов, с которым приходится считаться при строительстве в столице, является развитие просадочных процессов. Последние могут быть связаны как с техногенным освоением подземного пространства, так и с оживлением полостей древнего карста в карбонатных породах каменноугольного возраста.

Москва расположена на северной границе ареала распространения современных карстовых процессов в пределах Московской синеклизы. Территория города долго была не подвержена их воздействию, что связано с залеганием закарстованных известняков под толщей нерастворимых пород, мощностью до нескольких десятков метров. Среди последних присутствует региональный водоупор - так называемые "юрские глины". Маскирует карстово-суффозионную опасность и неагрессивность подземных вод. Но внешняя безопасность в условиях крупного города оказывается ложной.

Интенсивные и длительные, начиная с конца 19 в., водозаборы, резко снизившие пьезометрические уровни (касимовского водоносного горизонта до 30 м, подольско-мячковского до 70-80 м), вызывают нисходящую фильтрацию подземных вод, охватывающую всю систему "перекрывающая толща -растворимые породы". В последних начинается промыв древних карстовых полостей от заполняющего их рыхлого материала. На участках эрозионных окон в толще юрских глин, главным образом, на северо-западе города, благодаря гидрогеологической связи, осуществляется суффозионный вынос материала вниз по разрезу (в том числе и в карстовые полости) с образованием провалов и оседаний земной поверхности.

Цель и задачи работы. Целыо работы является обоснование принципов крупномасштабной схемы зонирования территории г. Москвы по степени карстово-суффозионной опасности. Зонирование опирается на изучение разновозрастного погребенного рельефа, учитывающее как особенности закарстованности карбонатного массива, так и характер перекрывающей неоднородной нерастворимой толщи.

В работе решаются следующие задачи:

> Оценка распространения погребенного карста и унаследованности карста Западного Нечерноземья.

> Оценка условий и факторов активизации древнего карста на территориях интенсивного хозяйственного освоения поверхности и недр г. Москвы.

> Обобщение опыта зонирования и прогноза степени опасности карстово-суффозионых процессов в регионах с интенсивной антропогенной нагрузкой.

> Обобщение данных по особенностям распространения экспонированных и погребенных реликтов тропического карста в средних и высоких широтах с учетом специфики современных карстовых процессов в условиях влажного климата низких широт.

> Палеогеографические реконструкции обстановок формирования древнего тропического карста на территории Европейской части России (с использованием данных по распространению теплолюбивой морской фауны и по бокситонакоплениям).

> Реконструкция докелловейского палеорельефа г.Москвы на основе бурового материала.

> Выделение потенциально наиболее опасных участков и подходов к зонированию территории на основе изучения палеогеоморфологических условий и строения городских недр.

Фактический материал. В основу работы положены личные исследования автора - в том числе - в составе полевых партий Мосгоргеотреста в период с 1998

по 2005 гг., фондовые материалы Мосгоргеотреста, а также многочисленные опубликованные материалы по исследуемой проблеме.

Научная новизна работы. В результате проведенных исследований на основе обобщения опубликованных и авторских материалов было предложено:

> Интерпретация доюрского рельефа территории современной Москвы как тропического карстового.

> Зонирование территории г. Москвы на основе изучения особенностей погребенного и современного рельефа

Практическое значение. Методические рекомендации относительно зонирования территории г. Москвы по степени опасности карстово-суффозионных процессов важны для принятия научно-практических решений в ходе инженерного освоения городской среды. Результаты проведенных исследований могут быть полезны: учреждениям и организациям, как непосредственно связанным с инженерно-геоморфологической и инженерно-геологической проблематикой, решением задач экологической безопасности, мониторингом, так и работающим в смежных областях знаний и практической деятельности. Материалы диссертации нашли отражение в выработке серии рекомендаций для строительных организаций г. Москвы, а также в учебном процессе по спецкурсу «Карст» для студентов кафедры геоморфологии и палеогеографии географического факультета МГУ.

Апробация работы и результатов исследований. Основные положения работы были доложены на Международных конференциях студентов и аспирантов (г.Москва, 1998, 1999), на заседании комиссии по карсту и спелеологии Русского Географического Общества (Москва, 1999), на Иркутском геоморфологическом семинаре (Иркутск, 2004). По теме диссертации опубликовано семь работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературных источников (117 наименований) и 5 графических приложений. Работа содержит 155 страниц, куда входят 41 иллюстрация, 10 таблиц.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю

профессору A.A. Лукашову, профессорам Ю.Г. Симонову, Г.А. Сафьянову, Г.И.

3

Рычагову, Г.С. Ананьеву, С.И. Болысову, д.г.н. В.П. Чичагову, к.г.н. В.И. Мысливцу, к.г.н. Т.Ю. Симоновой, а также коллективам кафедры геоморфологии и палеогеографии МГУ и лаб. геоморфологии ИГРАН за поддержку и помощь в процессе работы. В ходе работы автор пользовался консультациями д.г.н. Э.А. Лихачевой, д.г-м.н. В.М. Кутепова, к.г.н. Л.Г. Бондарева, к.г.-м.н. Л.Г. Черткова, к.г.-м.н. [И.Л. Зайонца!, которым автор глубоко признателен. Автор благодарен коллективу 2-го отдела Мосгоргеотреста за предоставленную возможность работы в фондах и участие в полевых исследованиях на территории г.Москвы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Карбонатный карст Западного Нечерноземья

В течение фанерозоя в ходе эпейрогенических тектонических колебаний Восточно-Европейской платформы на территории современного Нечерноземья морские условия неоднократно сменялись континентальными. В бассейнах шельфовых морей шло накопление карбонатных пород. С наступлением теократических эпох поверхность первичных морских равнин подвергалась активному воздействию экзогенных процессов, в первую очередь, эрозионных, карстовых, а в недавнее геологическое время - и ледниковых. Здесь сформировалась сложная, "многоэтажная" система закарстованности, выраженная как в наличии каверн, пустот, "карстовых мешков" внутри массива карстукнцихся пород, так и форм карстового рельефа на их поверхности. История развития Нечерноземья насчитывает шесть карстовых эпох: додевонскую, раннекаменноугольную доугленоснуго (соответствующую концу турнейского века - началу визейского), доверейскую (рубежа раннего и среднего карбона), доюрскую, доледниковую и современную.

Обобщение материала, связанного с древним и современным карстом

западного Нечерноземья, позволило установить, что его характерной чертой

является унаследованность. На описываемой территории карстовые процессы

неоднократно оживлялись. Развитие карста прерывалось морскими трансгрессиями

и четвертичными оледенениями и снова возобновлялось на новом этапе

4

геологической истории. Вследствие тектонических поднятий, начиная с каменноугольного времени, в зону действия экзогенных процессов попадали уже закарстованные известняки, и древний карст получал новый импульс развития. В итоге верхи разреза платформенного чехла характеризуются залеганием закарстованных на предыдущих этапах развития карбонатных пород под чехлом нерастворимых (как проницаемых, так и водоупорных) пород. Гидрогеологический разрез территории насчитывает серию сообщающихся между собой "этажей".

Додевонский карст ныне "осваивается" современными процессами на Ижорской возвышенности. На юге Московской синеклизы, в пределах долины р.Упы, на поверхность выходят упинские известняки со следами доугленосного карста, в связи с чем допускается возможность его современного оживления [Якушова, 1949]. Доюрский карст оказывает положительное влияние на развитие современного в пределах Окско-Цнинского вала и в других районах. Таким образом, изучение особенностей протекания карстовых процессов на предыдущих этапах развития территории, реконструкция рисунка карстовых форм рельефа, выделение участков, подвергшихся максимально сильному закарстовыванию, являются крайне важными при исследовании современного карста и, более того, необходимыми при работах, связанных с районированием карста.

На Русской равнине представлен преимущественно покрытый карст. Здесь получили развитие такие поверхностные формы карстовой денудации как воронки, поноры, котловины, карстовые рвы, желоба (богазы), суходолы, реже - карры. Наиболее типичны - воронки, самые крупные из которых достигают 200 м длины и 30 м глубины. В меньшей степени изучены формы карстовой аккумуляции, такие как травертиновые террасы и натеки. Современные травертины описаны на юго-западе Ленинградской области (в районе Гатчины), в окрестностях Пскова, на северо-западе Смоленской области. Отдельные травертинонакопления известны в Калужской (среднее течение р.Протвы) и Московской областях.

Следы древнего карста выражены в неровностях кровли карстующихся

пород и наличии пустот, каверн, "карстовых мешков" внутри массива,

заполненных продуктами разрушения известняков и аллохтонным

5

Набс, м 1601

150

140

130

120

110

100

90

80

132,42

| У у | Техногенные отложения

!•..•.-I Пески (нерастворимые •'•*•! проницаемые)

У/^/Л Суглинки (нерастворимые слабопроннцаемые) | | Глины (нерастворимые I I практически непроницаемые)

ру/Д, Мергелистые глины (кераство-' римыеслабопроницаемые) Известняки, разрушенные до щебня, муки (растворимые проницаемые)

Поверхность доледникового размыва

Г*; г', '| Известняки трещиноватые (растворимые

__проницаемые)

| —-1 Карстовые пустоты в известняках

Рис.1. Геологическая обстановка, способствующая оживлению суффозионно-карстовых процессов вблизи элементов погребенного рельефа (по данным Мосгоргеотресга с интерпретацией автора).

глинистым материалом. Обращают на себя внимание карстовые пустоты, размеры которых не характерны для современного карста. Так, скважиной у д.Кресты (Тульская область) была вскрыта карстовая полость глубиной 142 м, захватывающая не только упинские, но и верхнедевонские отложения [Якушова, 1949]. Нетипичные размеры и конфигурация карстовых форм, синхронные им боксигонакопления, угли, теплолюбивая фауна близких по времени таласократических эпох заставляют предположить, что, по крайней мере, в течение отдельных временных отрезков теократических эпох, карстообразование шло в условиях, отличных от современных.

2. Особенности протекания карстовых процессов под антропогенным прессингом на примере г.Москвы

Центр Русской равнины - регион интенсивного хозяйственного освоения. Неслучайно значительное число территорий с высокой концентрацией населения (в частности - такие города как Казань, Уфа, Дзержинск) неизбежно сталкивается с проблемами развития карста. Особенно ярко "реанимация" древнего карста проявилась в Москве, отличающейся интенсивной и разнообразной нагрузкой на поверхность и недра.

Развитие карстовых процессов в Москве связано с наличием в геологическом разрезе мощной (до 300 м) толщи неравномерно закарстованных карбонатных пород каменноугольного возраста. Скальные породы перекрыты чехлом юрских, меловых и четвертичных некарбонатных пород мощностью от первых метров до ста и более (рис.1).

Современные естественные условия не благоприятствуют развитию карста в г. Москве. Вплоть до 60-х гг. XX в. считалось, что поверхностные проявления карста в Москве отсутствуют или, во всяком случае, не опасны для города [Котлов, 1962], хотя и усложняют освоение подземного пространства. К настоящему времени карстовой опасности в связи с усилением антропогенного воздействия уже подвержено 15% площади города [Комаров, Кац и др., 2002]. Налицо

О 1КМ

Imm-i-л i i i м i i I

75 80 85 60 95 100 105 110 115 120 125 Изолинии прогедекы чере} 5 а

Рис.2. Доюрский рельеф (восстановлен по подошве песчано-глинистых отложений юры) на северо-западе Москвы. Выделяется субпшротно ориентированный эрозионно-карстовый комплекс форм - Хорошевская «палеодолина».

произошедшая во второй половине 20 в. активизация карстово-суффозионных процессов. Она связана, в первую очередь, с интенсивных откачками подземных вод, повлекших снижение уровня последних. Началась нисходящяя фильтрация подземных вод, оказывающая заметное влияние на развитие рельефа города. Возникающее гидродинамическое давление вызывает развитие фильтрационных процессов и деформаций (суффозию, переход в плывунное состояние).

Несмотря на то, что современная активизация карстово-суффозионных процессов стала возможной лишь вследствие нарушения гидрогеологических условий, эта возможность реализуется не везде. Московский карст развивается под сложным гетерогенным покровом из нерастворимых пород, в пределах которого особую роль играют юрские глины и тяжелые суглинки. Они образуют прерывистый региональный водоупор, контролирующий суффозионный вынос материала из четвертичных комплексов. Однако, до сих пор характер влияния, которые юрские глины оказывают на протекание карстово-суффозионных процессов остается дискуссионным.

Нами сделано предположение о том, что суффозионные формы должны концентрироваться по контуру так называемых эрозионных окон (в Москве -участков с полностью размытыми юрскими глинами) [Иксанова, Лукашов, 2000]. Подобная тенденция может быть связана с усилением вертикальной фильтрации подземных вод за счет гравитационной составляющей при "стекании" грунтовых вод по "склону" эрозионных прорезей в юрских глинах. К тому же возможно повышение трещиноватости плотных и сухих глин на краю массива за счет действия сил бокового отпора, вызванного дефицитом масс.

Обобщение опыта районирования территории г.Москвы по степени карстово-суффозионной опасности позволило предположить, что вопросы, связанные с оценкой древнего рельефа, нуждаются в более детальной проработке. Это касается как доледникового рельефа, развитие которого предопределило формирование эрозионных окон в толще юрских глин, так и доюрского. В отличие от предшественников мы полагаем, что облик последнего определяется развитием

карста. На междуречьях карстовый рельеф имел останцовый облик.

9

Приуроченность карстово-суффозионных форм рельефа к погребенным отрицательным формам палеорельефа легко объяснима. Такая тенденция определяется тем, что эрозионные долины, карстовые переулки, котловины закладывались по зонам сгущения трещиноватости и в участках их пересечения. Для подобных мест характерны:

1. Повышенная закарстованность известняков - по сравнению с окружающим массивом.

2. Аномальная водообильность известняков, отчасти объясняющаяся их повышенной закарстованностыо.

3. Тесная взаимосвязь водоносных горизонтов, а именно интенсивная нисходящая и горизонтальная циркуляция подземных вод.

4. Пониженная (вплоть до полного отсутствия) мощность юрских и верхнекаменноугольных суглинков и глин и их возрастающая водопроницаемость (благодаря трещиноватости).

Перечисленные обстоятельства делают палеорельеф интегральным показателем, с которым пространственно и генетически связаны сразу несколько факторов, благоприятствующих развитию карстово-суффозионных процессов. Следовательно, зонирование территории г. Москвы по степени карстово-суффозионной опасности может опираться на изучение палеорельефа, как эрозионного, так и карстового происхождения.

3. Тропический карст и его реликты во внетропической зоне

Карст, как и другие экзогенные процессы - зонален. На его характер и

интенсивность влияют такие показатели, как тепло и влага. В избыточно влажных

и избыточно теплых условиях низких широт развивается карстовый рельеф,

морфология которого настолько своеобразна, что это позволило закрепиться в

литературе термину "тропический карст". Один из наиболее известных

морфологических типов тропического карста - останцовый карст

характеризуется зрительным доминированием конических, башнеобразных или

куполовидных возвышенностей, расположенных над общей пьедестальной

10

поверхностью, сохраняющей более или менее выдержанный уровень [Щукин, 1964].

Останцовый карст, возможно — наиболее широко распространенный тип тропического карста. Для его развития необходимо господство в течение всего года или, хотя бы, длительного сезона интенсивного увлажнения (сумма осадков - выше 1000-1500мм) и жаркой погоды. Средние температуры самого теплого месяца не опускаются ниже +20°, причем часто (в приэкваториальных областях) наблюдается равномерный годовой ход температур.

Наличие весьма чистых пористых известняков нередко называют вторым необходимым условием развития останцового карста [Геллерт,19бб]. Однако, как показывали H.A. Гвоздецкий и X. Матео [1973], такое мнение не везде обосновано. Ими на Кубе (провинция Гавана) наблюдался останцовый карст с пологими куполовидными моготе в мергелистых известняках миоцена, почти лишенных зон сгущения тектонических трещин или трещин наслоения. Это обстоятельство существенно для работ, связанных с реконструкциями палеорельефа в центре Русской равнины. Отложения позднего карбона в Москве, на которых развивался доюрский рельеф, представлены чередующимися терригенными (глинисто-мергелистыми) и карбонатными породами.

Типичные формы тропического карста, такие как останцы, полья и пр., известны и в карстовых ландшафтах внетропических зон. Многими исследователями (H.A. Гвоздецкий, Г.А. Максимович, Й. Роглич, И. Бушатлия, A.A. Лукашов) эта «тропическая составляющая» карста субтропиков и умеренных широт признается реликтовой Тропический папеокарст подробно изучен в Европе, где эти реликты, как правило, относятся к юре, палеогену и неогену - эпохам широкого распространения теплых и избыточно влажных обстановок на Земле.

Русская плита Восточно-Европейской платформы демонстрирует несколько

возрастных срезов тропического карста. Так, Г.А. Максимович [1963] описал

погребенные палеозойские карстовые останцы в пределах Волго-Уральской

нефтегазоносной провинции, где они служат коллекторами. Раннемезозойский

карст с погребенными останцами описан для района Жигулей [Гвоздецкий,

11

Лаптева и др., 1974]. На северо-западе Русской равнины нет однозначных свидетельств развития останцового палеокарста. Но и здесь его наличие можно предположить, опираясь на косвенные свидетельства. Такими можно считать значительное распространение известняковых ледниковых отторженцев в центральной части Русской равнины. Подобные отторженцы наблюдались автором в Москве и в Калужской области (в окрестностях Сатинского полигона МГУ). Но известняки на Русской равнине распространены в пределах зоны преобладания ледниковой аккумуляции, в связи, с чем захват ледником карстовых останцов -моготе представляется более вероятным, чем «выламывание» ледником известняковых глыб из выровненного массива. В пользу этого предположения свидетельствует и морфология самих отторженцев, многие их которых представляют собой куполовидные возвышенности, хорошо читающиеся в рельефе. Останцовый карст вероятно развивался на Русской равнине, по крайней мере в ее южной половине, и в более позднее время. Так, меловые останцы на берегу Дона, вблизи устья Тихой Сосны, известные под местным названием "дивы", некоторыми исследователями трактуются как формы тропического карста [Максимович, 1963].

Приведенные данные позволяют предположить, что и в центральной части Русской равнины в течение отдельных отрезков геологического времени карстообразование могло идти по тропическому "сценарию".

4. Карст центра Русской равнины конца палеозоя - начала мезозоя

300-170 млн. лет назад в центре Русской равнины существовал рельеф, который в литературе принято называть доюрским, реже докелловейским (по названию нижнего яруса верхнего отдела юрской системы). Фиксируется он по подошве морских верхнеюрских пород. Наиболее полно этот рельеф изучен в Московском регионе, чему, способствовали многочисленные инженерно-геологические работы.

Доюрский рельеф формировался в обстановке невысокой равнинной суши на

отчасти растворимых карбонатных породах каменноугольной системы. Таковы

12

были предпосылки для развития здесь - особенно в пределах междуречий -древнего тропического карста. Индикатором необходимого сочетания избыточного тепла и увлажнения могут, в частности, служить бокситы, месторождения которых формировались на территории европейской России в эпохи регрессий, начиная с палеозоя. Например, к раннему карбону относятся Северо-Онежское, Тихвинское, Тиманское бокситопроявления.

Генетическая связь бокситов и влажного тропического климата ч неоднократно обсуждалась в литературе, причем существование "подходящего"

климата в прошлом на той или иной территории учитывается в качестве одного из важнейших признаков для прогнозирования месторождений бокситов [Сапожников, 1983]. В предлагаемой работе решается обратная задача: использование залежей бокситов как надежного индикатора климатических условий, обеспечивавших развитие форм тропического карста. Выбор наш продиктован следующими соображениями:

> Наличие бокситовых залежей может рассматриваться как индикатор климата, заведомо благоприятного для формирования форм тропического карста. Причем, для палеогеографических реконструкций не требуются месторождения бокситов в экономическом значении этого слова; достаточны лишь единичные проявления бокситов.

> Удобство применения бокситов для палеогеоргафических построений связано и с незначительной дальностью переноса бокситового материала. Г.И. Бушинский [1971] на конкретных примерах показывает, что дальность переноса бокситового материала достигает одного, реже трех, совсем редко семи-восьми километров. Для изучения вопросов, связанных с реконструкцией условий рельефообрзования в доюрское время, наибольший интерес представляют раннемезозойская и средне-позднеюрская эпохи боксигообразования. Первая охватывает позднетриасовое время до рэта. К ней относятся бокситы Северного Урала. Исследователями отмечается, что климатические условия позднего триаса юга ВосточноЕвропейской платформы могли способствовать формированию бокситов и здесь.

Средне-позднеюрская эпоха устанавливается по отдельным бокситопроявлениям

13

Рис.3. Доюрский погребенный рельеф в центре г. Москвы. В рисовке рельфа подошвы глин мезозоя (сплошные изолинии проведены через 5м) выделяются основания куполовидных возвышенностей карстового происхождения, сглаженных процессами комплексной денудации.

на Русской равнине. Более того, они известны и непосредственно по соседству с Москвой (Мячковский карьер). Бокситы Мячкова, залегающие на поверхности известняков среднего карбона, описаны в монографии "Платформенные бокситы СССР" [1971]. О карстовых «мешках», заполненных бокситами, есть сообщения в "Геологии СССР" [1974].

Приведенные соображения позволяют предположить, что и в Москве на протяжении теократической эпохи «поздний карбон - средняя юра» 1 докелловсйский рельеф междуречий развивался (по крайней мере, периодически)

как тропический карстовый с образованием характерных останцовых форм. В связи с этим нами была предпринята попытка реконструкции палеорельефа, скрытого под толщей юрских, меловых и четвертичных отложений мощностью от первых метров до ста и более метров, и не доступного непосредственному наблюдению.

Прямым источником знаний о рельефе поверхности известняков служат данные бурения. Для проведения работ, связанных с палеогеоморфологическими реконструкциями, был выбран участок города севернее р. Москвы, протягивающийся на 25 км от МКАД почти до Измайлова. Работа выполнялась в масштабе 1:25000.

В направлении с запада на восток здесь сменяют друг друга следующие крупные формы погребенного рельефа:

1. Фрагмент Рублевской прадолины в районе Троице-Лыкова и Строгина. На фоне эрозионного рельефа встречаются отдельные карстовые формы.

*

2. Фрагмент Ходынской «прадолины». Морфология ее верховий, тяготеющих к Хорошевскому району, весьма своеобразна (рис.2). Фактически днище Ходынской «долины» представляет собой цепочку карстовых котловин относительной глубиной до 25 м. Поперечники их измеряются сотнями метров, а абсолютные отметки днищ составляют 70-80 м. "Долина" очерчивается горизонталью 110 м, склоны ее имеют выпуклый профиль. Ее южный "язык" прослеживается до станции метро "Беговая". На востоке, примерно, вдоль ул. Куусинена она ограничивается склоном высотой 20 м. Именно в зоне данного

уступа имела место серия резко выраженных провалов поверхности.

15

На междуречье Ходынская «долина» продолжается в виде цепочки вытянутых с юго-запада на северо-восток мульдообразных понижений глубиной в первые метры и длиной в первые километры.

С севера, под прямым углом, в Ходынскую "долину" открывалась ложбина, днище которой осложнено карстовой котловиной длиной около 1,5 км. Верховья "притока" прослеживаются от Волоколамского шоссе.

Специфическая морфология ложбин не оправдывается развитием только эрозионного процесса. Представляется более правильным говорить не об эрозионной долине, а о флювиально-карстовом комплексе форм.

3. Фрагмент северного междуречья, тяготеющий к центру г. Москвы (районы Тверской, Мещанский, Красносельский, Басманный, Китай-город). Поверхность массива осложнена округлыми в плане возвышенностями диаметром 250 м - 1 км, относительные высоты которых редко превышают десять метров (рис.3). По периферии массива развиты отдельные останцовые возвышенности типа mogotes, отделенные вытянутыми понижениями шириной около 100 м при длине 800 м -1 км, которые можно интерпретировать, как карстовые переулки.

Фрагмент Измайловской прадолины в районе Преображенского. Это, как и Рублевская прадолина, эрозионная форма, осложненная карстовыми котловинами.

Такая морфология по1ребенного рельефа города может свидетельствовать о генезисе доюрского рельефа как о тропическом карстовом. На междуречьях получил развитие тропический карст куполовидных возвышенностей относительной высотой в первые десятки метров. Понижения между ними располагаются выше уровня местного базиса денудации. Вероятно, развитие доюрского карста было прервано позднеюрской трансгрессией.

5. Принципы зонирования территории г. Москвы по степени карстово-суффозионной опасности

Морфологически провально-просадочные явления карстово-суффозионного генезиса сходны со своими аналогами, образование которых связано с

Изогипсы пофебенного рельефа проведены через 5гл

3 4 5 6 7 100 110 120 130 140 150

Рис.4. Схема зонирования участка города (Хорошево) по степени карстово-суффозионной опасности. Условные обозначения: 1 - изогипсы погребенного коренного рельефа, 2 - линии палеотальвегов, 3 - линии палеоводоразделов, 4 - контуры эрозионных окон в толще юрских глин (зубцы направлены в сторону выхода каменноугольных пород в кровле коренных отложений); зоны, различающиеся по степени карстово-суффозионной опасности: 5 - опасная, 6 - умеренно опасная; 7—не проявляющая признаков опасности.

суффозионным выносом в подземные коммуникации, в котлованы строящихся зданий и т. п. Достоверным индикатором генезиса карстово- суффозионных форм могут служить данные бурения, установившие смещение грунта в карстовые полости. Карстово-суффозионные процессы на территории г. Москвы развиваются на протяжении всего лишь 35 лет, что не даёт возможности использовать при проведении зонировании такие показатели, как плотность форм, их морфометрические показатели и пр. Оценка опасности того или иного участка города в отношении развития карстово-суффозионных процессов, может быть основана на изучении условий и факторов их развитая.

Под условиями развития карстово-суффозионых процессов понимают [Кутепов, Кожевникова, 1989]: наличие принципиально карстующихся, и желательно, особенно - для карбонатного карста, интенсивно закарстованных и трещиноватых пород; наличие рыхлых покровных отложений, неустойчивых по отношению к фильтрационным деформациям (образованию плывунов, суффозии); приуроченность участка к древним погребенным долинам, зонам тектонических нарушений.

Условие, диктующее необходимость наличия карстующихся пород, выполняется на всей территории города. Но их залегание и степень закарстованности изменчивы по площади, как и характер древнего рельефа. Строение перекрывающей толщи находится в прямой зависимости от современного и доледникового рельефа. Для развития карстово-суффозионных процессов предпочтительны условия речных долин, и в частности - контуры развития третьей надпойменной террасы. А на особенности сохранности юрских и меловых пород оказал определяющее влияние доледниковый рельеф. Третье условие, а именно - приуроченность участка к древним погребенным долинам и зонам тектонических нарушений - напрямую связана с палеорельефом, так как его развитие контролируется зонами сгущения трещиноватости. Причем, недостаточно говорить только о погребенных эрозионных долинах - требуется учет и карстовых форм.

Таким образом, условия развития карстово-суффозионных процессов детерминированы историей развития территории. Это позволяет при проведении зонирования территории по степени карстово-суффозионной опасности опираться на закономерности эволюции рельефа.

Современные карстово-суффозионные формы рельефа тяготеют к границе доюрской Ходынской "долины" с междуречьем. Последняя проходит примерно по улицам Тухачевского, Куусинена, Хорошевскому шоссе. В пределах доюрского междуречья, от Ходынского поля до Яузы, современный карст, по-видимому, только начинает развиваться. Известны отдельные случаи оседаний, прорывов плывунов в закарстованные толщи, например, при строительстве станции м. Лубянка. Интересно, что последняя находится непосредственно вблизи от карстового останца.

Вероятно, положение в пределах карстовых переулков (приуроченных к ослабленным зонам и характеризующихся невыдержанностью геологического разреза) может быть потенциально опасно, особенно при подземном строительстве. Специфическая морфология (чередующиеся возвышенности и впадины) карстового массива также заслуживает внимания. Активно развивающееся подземное строительство диктует необходимость изучения древнего рельефа. Картина такого "восстановленного" палеорельефа не в последнюю очередь зависит от нашего представления о нем.

Доледниковый рельеф, начало развития которого относится ко времени регрессии мелового моря, играет важную роль в характере распределения карстово-суффозионных форм, контролируя сохранность юрских глинистых отложений -прерывистого регионального водоупора. Кровля последнего нарушена древними долинами, что является важным фактором распределения нисходящего стока в подстилающие известняки и промыва древних карстовых полостей.

В ходе работы удалось установить, что в ареалах развития допозднсюрских

карстовых комплексов наибольшую опасность представляет зона, приуроченная к

краям эрозионных окон, причем широким распространением поверхностных

карстопроявлений характеризуется внешний край окна с не полностью размытыми

19

юрскими глинами, защищавшими известняки от кольматации на предыдущих этапах развития. Были выделены две "угрожающие" зоны: опасная и умеренно опасная (рис.4).

Опасная зона охватывает внутренние части окон, распространяясь на 200 м от края эрозионного окна в сторону его центра. К ней также относятся участки развития бат-келловейских отложений, представленных переслаивающимися глинами и песками (они зонируются так же, как и обыкновенные эрозионные окна, за исключением того, что их центральным частям присваивается категория "опасная"). К опасной зоне относятся также внешние участки эрозионных окон, протягивающися примерно на 700 м от края эрозионного окна вдоль палеотапьвегов погребенных доледниковых ложбин и на 200 м - на участках пространственно не сопряженных с подобными тальвегами.

Умеренно опасная зона занимает внутренние части эрозионных окон, начиная от границы опасной зоны до рубежа 400 м по направлению к центру окна.

Как в опасной, так и в умеренно опасной зонах особого внимания заслуживают участки, проектирующиеся на погребенные отрицательные карстовые формы (эрозионно-карстовые ложбины, котловины типа увала и карстовые переулки).

На остальной территории города карстово-суффозионная опасность пока себя почти не проявила. Расширение ареала зонирования территории по степени карстово-суффозионной опасности является задачей следующего этапа исследований.

Дополнительное влияние на развитие карстово-суффозионных процессов оказывает возрастающая степень техногенной нагрузки - водозаборы, утечки из водонесущих коммуникаций, вибрационное воздействие [Белоусов, Маккавеев, 2000], строение четвертичной толщи, наиболее благоприятное в долинном комплексе и, особенно, в пределах третьей надпойменной террасы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе исследований достигнута сформулированная ранее цель диссертации - разработаны и апробированы на территории части города принципы крупномасштабного зонирования г. Москвы. Они опираются на изучение разновозрастного погребенного рельефа, учитывающего как особенности закарстованности карбонатного массива, так и характер перекрывающей толщи.

Результаты диссертационных исследований состоят в следующем:

> Характерной чертой карбонатного карста Нечерноземья является унаследованность. Карстовые процессы развивались здесь, по крайней мере, с палеозоя. На отдельных этапах истории развитие карстовых процессов могло замедляться или прерываться, но они вновь возобновлялись с наступлением благоприятных условий. Современный карст - лишь новейшее звено в карстовой истории региона.

> Интенсивное антропогенное воздействие нередко приводит к активизации древнего карста. Основное "карстогенное" влияние урбосферы можно свести к воздействшо непосредственно на закарстованную толщу и на гидрогеологическую среду. Химическое загрязнение подземных вод повышает их агрессивность. Интенсивная добыча артезианских вод приводит к понижению пьезометрического уровня верхнего водоносного горизонта и вовлечению в арену действия карстовых процессов обезвоженных горизонтов пористых и проницаемых коренных пород. Подобная ситуация особенно ярко проявляется в Москве, территория которой до 60-х гг. 20 в. считалась безопасной в карстовом отношении.

К основным условиям и факторам развития карстово-суффозионных процессов в Москве относят наличие закарстованных карбонатных пород, рыхлых пористых четвертичных отложений, приуроченность к отрицательным формам палеорельефа (погребенным палеодолинам, котловинам и карстовым переулкам), к ослабленным зонам, региональное снижение уровня подземных вод. Нами сделано предположение о том, что при прочих равных условиях наибольшую опасность представляют краевые участки линейно вытянутых эрозионных окон в толще

юрского глинистого водоупора, приуроченные к древним доледниковым долинам.

21

> Карстово-суффозионные процессы получили развитие на территории столицы во 2-ой половине 20 в., и число подобных форм пока невелико. В связи с этим при оценке устойчивости территории города нельзя применять часто используемый метод, основанный на изучении плотности карстовых форм.

Следовательно, зонирование территории города пока может быть основано на изучении условий и факторов развития карстово-суффозионных процессов. На территории г. Москвы карстовые процессы тесно связаны с палеорельефом, причем последний контролирует закарстованность известняков и сохранность водоупоров в столице. В связи с этим в основу зонирования территории города по степени карстово-суффозионной опасности может быть положено изучение палеорельефа.

> Проведенные исследования распространения экспонированных и погребенных реликтов тропического карста в средних и высоких широтах позволили установить, что развитие форм тропического карста (с образованием характерных останцовых форм) имело место, по крайней мере, с палеозоя. Причем, эти формы хорошо сохраняются при изменении условий и подобные реликты широко распространены в средних и высоких широтах. Известны они и на Русской равнине.

> На территории современной Москвы в догорское время карстообразование шло по тропическому типу. На междуречьях получил развитие рельеф останцовых куполовидных возвышенностей диаметром 250 м - 1 км и высотой порядка 10 м. По периферии массива развиты отдельные останцовые возвышенности типа mogotes, отделенные вытянутыми понижениями шириной около 100 м при длине 800 м - 1 км, которые можно интерпретировать, как карстовые переулки (karstgrassen). Эрозионные формы рельефа этого времени были осложнены карстовыми формами. Среди эрозионных форм исследователями называется Ходынская палеодолина, морфология которой настолько своеобразна, что, на наш взгляд, позволительно говорить о ней как о флювиально-карстовом комплексе форм.

> Преобладающее большинство современных карстово-суффозионных

форм приурочено к территориям, тяготеющим к верховьям Ходынской

22

"прадолины". К этой территории относятся воронки, вызвавшие деформации зданий (вплоть до их разрушения) по Новохорошевскому проезду и Хорошевскому шоссе.

> Карстово-суффозионные процессы также контролируются формами доюрского рельефа и тяготеют к краевым частям эрозионных окон в толще юрских глин.

На основе анализа погребенного эрозионного и карстового рельефа нами предложено зонирование территории. Были выделены две градации "угрожающих" зон и зоны, не проявляющие признаков карстово-суффозионной опаности. Опасные зоны выделяются в ареалах развития допозднеюрских карстовых комплексов, имеют сложную конфигурацию, приурочены к границам эрозионных окон в толще юрских глин и к тальвегам открывающихся в них палеодолин.

Основные научные результаты изложены в статьях, опубликованных в рекомендованных ВАК РФ журналах:

1. Реконструкция доюрского палеорельефа г. Москвы в связи с решением инженерно-геоморфологических задач // Вестник МГУ. Сер. 5. География. 2005. №5. С.44-47.

2. Оценка опасности активизации карстово-суффозионных процессов в западной части г.Москвы // Вестник МГУ. Сер. 5. География. 2000. №6. С. 48-51 (соавтор -A.A. Лукашов).

3. О возможности развития докайнозойского карбонатного тропического карста в Нечерноземье // Геоморфология. 2005. №2. с.52-58. (соавтор - A.A. Лукашов).

А также в следующих публикациях:

4. Карстово-суффозионные процессы на территории г.Москвы. - В сб. тез. докл. Межд. конф. «Ломоносов-98», секция «География». М.: Изд-во МГУ, 1998, с.13-14.

5. Опасность проявления карстово-суффозионных процессов в западной части г.Москвы - В сб. тез. докл. Межд. конф. «Ломоносов-99», секция «География». М.: Изд-во МГУ, 1999, с.52.

6. Провально-просадочные явления в г.Москве как возможное наследие докайнозойского тропического карста - В сб. Рельеф и человек. Материалы Иркутсткого геоморфологического семинара. Иркутск, 2004 (соавтор - A.A. Лукашов). С.129-130,

7. Особенности распространения карстово-суффозионных форм рельефа в г.Москве в зависимости от рельефа кровли коренных отложений - В сб. Новые и традиционные идеи в геоморфологии. V Щукинские чтения. М.: Географический факультет, МГУ, 2005. С.257-259.

Отпечатано в когшдентре « СТ ПРИНТ» Москва, Ленинские горы, МГУ, 1 Гуманитарный корпус. www.slprint.ru e-mail: zakaz@stprint.ru тел: 939-33-38 Тираж 120 экз. 1 печатный лист Подписано в печать 13. 09. 2005 г.

РНБ Русский фонд

2007-4 12549

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Иксанова, Елена Анверовна

Введение.

Глава!. Карбонатный карст западного Нечерноземья.

Карст Прибалтийской карстовой области.

Центрально-Русская карстовая область.

Глава 2. Особенности протекания карстовых процессов под антропогенным прессингом на примере г. Москвы.

2.1. Развитие карстовых процессов на урбанизированных территориях

Особенности геологического строения Москвы как фактор развития карстовых процессов.

Антропогенные изменения гидрогеологической среды и современная активизация карстово-суффозионных процессов.

Значение сохранности юрских глин в свете развития карстово-суффозионных процессов.

2.2 Опыт районирования, зонирования, прогноза развития карстовых карстово-суффозионных процессов по степени их опасности для инженерных сооружений.

Глава 3. Тропический карст и его реликты во внетропической зоне.

3.1. Морфология и географическое распространение современного тропического карста.

3.2. Реликты тропического палеокарста во внетропических обстановках

Глава 4. Карст центра Русской равнины конца палеозоя - начала мезозоя.

4.1. Бокситы как индикаторы климатических условий, благоприятных для развития тропического карста. Эпохи бокситообразования на

Восточно-Европейской платформе.

4.2. Палеокарст в г. Москве.

Глава 5. Принципы зонирования территории г. Москвы по степени карстово-суффозионной опасности.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Вклад докайнозойского карбонатного карста в развитие современных просадочных процессов в г. Москве"

Актуальность темы. В последние годы в связи с ростом объемов капитального строительства в г. Москве обострилась проблема его инженерно-геоморфологического и инженерно-геологического обеспечения. Внимание проектных и изыскательских организаций приковано к проявлениям неблагоприятных рельефообразующих процессов с целью их изучения и определения степени природного риска. Одним из негативных факторов, с которым приходится считаться при строительстве в столице, является развитие карстово-суффозионных процессов.

Москва расположена на северной границе ареала распространения современных карстовых процессов в пределах Московской синеклизы. В естественном состоянии территория города не подвержена их воздействию, что связано с залеганием закарстованных известняков под толщей нерастворимых пород, мощностью в несколько десятков метров. Среди последних присутствует региональный водоупор - юрские глины. Маскирует карстово-суффозионную опасность и неагрессивность подземных вод. Но внешняя безопасность в условиях крупного города оказывается ложной.

Интенсивные и длительные, начиная с конца 19в., водозаборы, снизившие пьезометрические уровни подземных вод на несколько десятков метров (касимовского водоносного горизонта до 30м, подольско-мячковского до70-80м), вызывают нисходящую фильтрацию подземных вод, охватывающую всю систему "растворимые породы -перекрывающая толща". На участках эрозионных окон в толще юрских глин благодаря гидрогеологической связи осуществляется суффозионный вынос материала, которому сопутствует образование провалов и оседаний земной поверхности, сосредоточенных, главным образом, на северо-западе города - в Хорошеве.

В центре Русской равнины карбонатный карст развивался унаследованно, по крайней мере, с додевонского времени, и современный карст является лишь новейшим звеном в карстовой истории региона. Таким образом, изучение особенностей протекания карстовых процессов на предыдущих этапах развития территории, реконструкция карстового палеорельефа, выделение участков, подвергшихся максимально сильному закарстовыванию, являются крайне важными при исследовании современного карста и, более того, необходимыми при работах, связанных с районированием карста.

Однако в условиях покрытого карста выделение участков с разной степенью закарстованности известняков представляет известные трудности. Карстующиеся породы зачастую недоступны прямому наблюдению. Основной источник знания об условиях залегания и свойствах последних - данные бурения. И для успешной их интерпретации важно установить закономерности в характере закарстованности пород. Другими словами, необходимо проведение палеогеоморфологических исследований, нацеленных на изучение древних карстовых ландшафтов, в которых происходило формирование древней закарстованности. Для этого требуется привлечение материалов (обнажения, скважины) по геологическому строению карбонатного массива, изучение структурных особенностей района. Одним из самых важных условий успешного проведения подобного рода реконструкций является учет палеоклиматических обстановок, т.к. характер протекания геоморфологических процессов и особенности формирования рельефа теснейшим образом связаны с палеоклиматом территории. Показателями существования того или иного климата является геологический и палеонтологический материал.

На выбор нами региона исследований (г. Москва) прежде всего повлияли актуальность проблемы и предыдущие исследования, сосредоточенные в Москве, поставившее нас перед необходимостью более подробного изучения рельефа поверхности каменноугольных отложений. Решение городских проблем, естественно, возможно лишь на базе сравнительно-географического анализа. Вокруг Москвы, в западном Нечерноземье широко развиты самые разнообразные формы карстового рельефа. Район этот достаточно изучен, что обеспечивает принципиальную решаемость вопроса о палеогеоморфологических реконструкциях. Значительная хозяйственная освоенность региона дает интересный материал о развитии карстовых процессов под антропогенном прессингом.

Цель и задачи работы. Целью работы является обоснование принципов крупномасштабной схемы зонирования территории г. Москвы по степени карстово-суффозионной опасности. Зонирование опирается на изучение разновозрастного погребенного рельефа, учитывающее как особенности закарстованности карбонатного массива, так и характер перекрывающей неоднородной нерастворимой толщи. В соответствии с выбранной целью в работе поставлены следующие задачи:

Оценка распространения погребенного карста и унаследованности карста Западного Нечерноземья.

Оценка условий и факторов активизации древнего карста на территориях интенсивного хозяйственного освоения поверхности и недр г. Москвы.

Обобщение опыта зонирования и прогноза степени опасности карстово-суффозионых процессов в регионах с интенсивной антропогенной нагрузкой.

Обобщение данных по особенностям распространения экспонированных и погребенных реликтов тропического карста в средних и высоких широтах с учетом специфики современных карстовых процессов в условиях влажного климата низких широт.

Палеогеографические реконструкции обстановок формирования древнего тропического карста на территории Европейской части России (с использованием данных по распространению теплолюбивой морской фауны и по бокситонакоплениям).

Реконструкция докелловейского палеорельефа г. Москвы на основе бурового материала. Выделение потенциально наиболее опасных участков и подходов к зонированию территории на основе изучения палеогеоморфологических условий и строения городских недр.

Фактический материал. В основу работы положены личные исследования автора автора - в том числе - в составе полевых партий Мосгоргеотреста в период с 1998 по 2005 гг., фондовые материалы Московского Городского Треста Геолого-Геодезических и Картографических работ, а также многочисленные опубликованные материалы по исследуемой проблеме. А именно:

1. Работы по общему карстоведению, в том числе — исследования особенностей протекания карстовых процессов в тропиках.

2. Региональные исследования карста Русской равнины.

3. Работы, посвященные активизации карстовых и карстово-суффозионных процессов в крупных городах (в первую очередь - в Москве).

4. Работы, посвященные развитию карстовых процессов в условиях низких широт и распространению реликтов тропического карста во внетропической зоне.

5. Литература о платформенных бокситах, о специфике бокситонакопления.

К фондовым материалам относятся прежде всего описания буровых скважин, пробуренных в Москве в ходе инженерно-геологических изысканий. Фундаментом ряда разработок явились также отчеты об инженерно-геологических условиях и о развитии карстовых процессов в Москве.

Методика. Основным методом, использованным автором, было изучение архивных материалов, в первую очередь буровых журналов скважин, пробуренных в разные годы с последующим их сопоставлением. В документации ряда скважин автор принимал личное участие в 1998-2005 гг. Для изучения палеогеморфологических особенностей территории были построены геолого-геоморфологические разрезы и карта погребенного рельефа доюрского возраста.

С целью изучения современного карстового рельефа автором проводились маршрутные наблюдения на территории г. Москвы и Подмосковья с описанием и фотодокументацией карстовых форм.

Научная новизна работы. В результате проведенных исследований на основе обобщения опубликованных и авторских материалов было предложено:

Интерпретация доюрского рельефа территории современной Москвы как тропического карстового.

Зонирование территории г.Москвы на основе изучения особенностей погребенного и современного рельефа.

Практическое значение. Методические рекомендации по зонированию территории г.Москвы по степени опасности суффозионно-карстовых процессов важны при принятии научно-практических решений в свете инженерного освоения городской среды. Результаты проведенных исследований могут быть полезны: учреждениям и организациям, как непосредственно связанным с инженерно-геоморфологической и инженерно-геологической проблематикой, решением задач экологической безопасности, мониторингом, так и работающим в смежных областях знаний и практической деятельности. Материалы диссертации нашли отражение в учебном процессе по спецкурсу «Карст» для студентов кафедры геоморфологии и палеогеографии географического факультета МГУ.

Апробация работы и результатов исследований. Основные положения работы были доложены на Международных конференциях студентов и аспирантов (Москва, 1998,

1999), на заседании комиссии по карсту и спелеологии Русского Географического

Общества (Москва, 1999), на Иркутском геоморфологическом семинаре (Иркутск, 2004).

По теме диссертации опубликовано семь работ.

Структура и объем работы. В соответствии с поставленными задачами предложена следующая структура работы. Работа состоит из трех блоков.

Первый блок посвящен описанию современного карста Нечерноземья.

1.1. Естественное течение карстовых процессов, условия (тектонические, геологические, физико-географические) их развития, морфология современных карстовых форм и распространение древнего разновозрастного погребенного описаны в первой главе: "Карбонатный карст западного Нечерноземья".

1.2. Развитие карстовых процессов на урбанизированных территориях под антропогенным прессингом в г.Москве (как крупнейшем городе, для территории которого современный карст не характерен), опыт районирования, зонирования, прогноза развития карстовых и суффозионно-карстовых процессов по степени их опасности для инженерных сооружений рассмотрены во второй главе: "Особенности протекания карстовых процессов под антропогенным прессингом на примере г. Москвы".

Второй блок включает в себя материал, связанный с палеогеоморфологическими исследованиями.

2.1. Особенности современного карстового рельефа тропиков и реликты тропического карста во внетропической зоне описаны в третьей главе "Тропический карст и его реликты во внетропической зоне".

2.2. Реконструкции палеоклиматических обстановок и рассмотрению вопросов, связанных с применением принципа актуализма при изучении древних карстовых ландшафтов посвящена четвертая глава "Карст центра Русской равнины конца палеозоя — начала мезозоя", где описаны морфогенетические особенности "восстановленного" палеорельефа. К третьему блоку отнесены вопросы, касающиеся создания обновленного принципа зонирования территории по степени карстово-суффозионной опасности, проведенного на основе изучения современного и древнего рельефа. Палеогеоморфологические условия рассматриваются как интегральный признак, с которым тесно связаны закарстованность карбонатного массива, строение покрывающей толщи. Этот вопрос рассмотрен в пятой главе "Принципы зонирования территории г. Москвы по степени карстово-суффозионной ности".

Полученные выводы приведены в Заключении.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературных источников (117 наименований) и 5 графических приложений. Работа содержит 155 страниц, куда входят 41 иллюстрация, 10 таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Геоморфология и эволюционная география", Иксанова, Елена Анверовна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В ходе исследований достигнута сформулированная ранее цель диссертации -разработаны и апробированы на территории части города принципы крупномасштабного зонирования г. Москвы. Они опираются на изучение разновозрастного погребенного рельефа, учитывающего как особенности закарстованности карбонатного массива, так и характер перекрывающей толщи.

Результаты диссертационных исследований состоят в следующем: 1. Обобщение материала, связанного с древним и современным карбонатным карстом западного Нечерноземья, позволило установить, что его характерной чертой является унаследованность. На описываемой территории карстовые процессы неоднократно оживлялись, причем на отдельных этапах теократических эпох карстообразование шло в условиях отличных от современных, в связи с чем карстовый рельеф приобретал иной облик. Развитие карстовых процессов прерывалось морскими трансгрессиями и четвертичными оледенениями, и снова возобновлялось на новом этапе геологической истории развития. Вследствие тектонических поднятий, начиная с каменноугольного времени, в зону действия экзогенных процессов попадали уже закарстованные известняки и древний карст получал новый импульс развития. В итоге верхи разреза платформенного чехла характеризуются залеганием закарстованных на предыдущих этапах развития известняков под чехлом нерастворимых (как проницаемых, так и водоупорных) пород. Гидрогеологический разрез территории насчитывает серию сообщающихся между собой "этажей". Додевонский карст ныне "осваивается" современными процессами на Ижорской возвышенности, доюрский - в пределах Окско-Цнинского вала и в других районах.

Большой интерес представляют собой урбанизированные территории, где природное равновесие нарушено антропогенными факторами, такими как снижение уровня подземных вод, повышение их агрессивности, вибрационные нагрузки на закарстованную толщу. Особенно ярко "реанимация" древнего карста проявились в Москве, отличающейся интенсивной и разнообразной нагрузкой на поверхность и недра.

2. На территории современной Москвы в доюрское время карстообразование шло по тропическому типу. В связи с этим на междуречьях получил развитие рельеф останцовых куполовидных возвышенностей относительной высотой в первые десятки метров. В пользу данного предположения говорит распространение бокситов близкого возраста на территории Русской равнины. Более того, они известны непосредственно рядом с изучаемой территорией - в обнажениях Мячковского карьера. Дело в том, что наличие бокситовых залежей может рассматриваться как очень жесткий индикатор климата, заведомо благоприятного для формирования форм тропического карста. Удобство использования бокситов для палеогеографических построений повышается незначительной дальностью их переноса. В пользу гипотезы о тропическом генезисе доюрского рельефа говорит и распространение ископаемого останцового карста в других частях Русской равнины.

Так, Г.А. Максимович [1963] описал погребенные палеозойские карстовые останцы в пределах Волго-Уральской нефтегазоносной провинции, где они служат коллекторами. Раннемезозойский карст с погребенными останцами описан для Волго-Уссинского междуречья [Гвоздецкий, Лаптева и др., 1974]. На северо-западе Русской равнины нет таких однозначных свидетельств развития останцового палеокарста. Но и здесь его наличие можно предположить, опираясь на косвенные свидетельства. Таковым можно считать значительное распространение ледниковых отторженцев (известняковых) в центральной части Русской равнины (например, в верховьях Москвы-реки, в окрестностях Сатинского полигона МГУ). Но известняки на Русской равнине распространены в пределах зоны преобладания ледниковой аккумуляции. Захват ледником карстовых останцов — моготе представляется здесь более вероятным, чем «выламывание» ледником известняковых глыб из выровненного массива

3. Преобладающее большинство современных карстово-суффозионных форм приурочено к териториям, тяготеющим к верховьям Ходынской "палеодолины", к ее границе с междуречьем. Последняя проходит примерно по улицам Тухачевского, Куусинена, Хорошевскому шоссе. Морфология "долины" настолько своеобразна, что на наш взгляд это позволяет говорить о ней как о флювиально-карстовом комплексе форм.

В целом, эрозионные формы рельефа этого времени (Рублевская, Измайловская палеодолины) были осложнены карстовыми формами.

В пределах доюрского междуречья, от Ходынского поля до Яузы, современный карст еще практически не получил развития. Известны отдельные случаи оседаний, прорывов плывунов в закарстованные толщи, например, при строительстве станции м. Лубянка. Интересно, что последняя находится непосредственно вблизи от карстового останца.

Вероятно, положение в пределах карстовых переулков (приуроченных к ослабленным зонам и характеризующихся невыдержанностью геологического разреза) может быть потенциально опасно, особенно при подземном строительстве. Специфическая морфология (чередующиеся возвышенности и впадины) карстового массива также заслуживает внимания. Активно развивающееся подземное строительство диктует необходимость изучения древнего рельеф. Картина такого "восстановленного" палеорельефа будет не в последнюю очередь зависеть от нашего представления о нем.

4. Карстово-суффозионные процессы также контролируются формами доледникового рельефа и тяготеют к краевым частям эрозионных окон в толще юрских глин. На основе этого признака нами предложено зонирование территории.

Были выделены две "угрожающие" зоны: опасная и умеренно опасная.

Первая имеет сложную конфигурацию: она охватывает внутренние части окон, распространяясь на 200м от края эрозионного окна в сторону его центра. К ней также относятся участки развития бат-келловейских отложений, представленных переслаивающимися глинами и песками (они зонируются так же как, и обыкновенные эрозионные окна, за исключением того, что их центральным частям присваивается категория "опасные"). И, наконец, к опасной зоне относятся внешние участки эрозионных окон, протягивающися примерно на 700м от края эрозионного окна вдоль палеотальвегов погребенных доледниковых ложбин и на 200м на участках, пространственно не сопряженных с этими тальвегами.

Умеренно опасная зона занимает внутренние части эрозионных окон, начиная от границы опасной зоны до рубежа 400м по направлению к центру окна.

Как в опасной, так и в умеренно опасной зонах особого внимания заслуживают участки, проектирующиеся на погребенные отрицательные карстовые формы (эрозионно-карстовые ложбины, котловины типа увала и карстовые переулки).

На остальной территории города карстово-суффозионная опасность пока себя почти не проявила. Расширение ареала зонирования территории по степени карстово-суффозионной опасности является задачей следующего этапа исследований.

Дополнительное влияние на развитие карстово-суффозионных процессов оказывает возрастающая степень техногенной нагрузки (водозаборы, утечки из водонесущих коммуникаций), строение четвертичной толщи, наиболее благоприятное в долинном комплексе и, особенно, в пределах третьей надпойменной террасы. Особая роль отводится Московскому метрополитену, где сосредоточены откачки подземных вод, вибрационные нагрузки, влияние горнопроходческих работ при строительстве. "Накладываясь" на существующую обстановку, они могут усиливать или ослаблять опасность развития провально-просадочных явлений. Однако, основа современного карста была заложена в докелловейское время, когда формировались ландшафты тропического карста. Ареалы развития современных карстово-суффозионных процессов контродлируются формами карстового рельефа конца палеозоя - начала мезозоя.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Иксанова, Елена Анверовна, Москва

1. Апродов В.А., Апродова А.А. Движения земной коры и геологическое прошлое Подмосковья. М.: Изд-во МГУ, 1963. 267с.

2. Белоусов А.А., Маккавеев А.Н., Курбатова Л.С. Влияние геолого-геоморфологических факторов на возникновение чрезвычайных ситуаций в центральных районах г. Москвы. Геоморфологтя. 2000. №4. С.40-45.

3. Биро П. Португалия. М.: Изд-во ИЛ, 1952. С.126-131.

4. Борзов А.А., Семихатова Л.И. Географические экскурсии под Москвой. М.: Государственное учебно-педагогическое издательство, 1933. 112с.

5. Броневой В.А., Теоретическая модель гумидного выветривания и некоторые вопросы бокситообразования. В кн.: Рудоносные коры выветривания., М., 1974. С. 307-317.

6. Бугельский Ю.Ю., Витовская И.В., Никитина А.П., Слукин А.Д. Новые аспекты теории образования рудных месторождений в коре выветривания // Условия формирования кор выветривания и их минеральных месторождений. М.:Наука, 1983. С.8-14.

7. Бушинский Г.И., Геология бокситов М., Недра, 1971. 366с.

8. Викторов A.M., Звягинцев Л.И. Белый камень. — М.: Наука, 1981, 125с.

9. Гаврюхина А.А., Воды каменноугольных отложений Москвы и их современное состояние // Тр. Лаборатории гидрогеологических проблем им. Ф.П. Саваренского, том XXIV. М., Издательство АН СССР, 1959. 95с.

10. Гаврюхина А.А. Формирование подземных вод под влиянием искусственной разгрузки (на примере Москвы). М.: Наука, 1964. 132с.

11. Гвоздецкий Н.А. Известняковые останцы Памиро-Алая как реликтовые формы тропического карста. Труды Московского общества испытателей природы. Том XLVII, 1972, с. 160-168.

12. Гвоздецкий Н.А. Карст. М.: Мысль, 1981. 214с.14.