Специальные инженерно-геологические исследования под строительство комплекса сооружений Серебрянского цементного завода в Михайловско

По данным скважины, у  д. Лялино  они имеют мощность до 7 м и представлены в основном желтовато-серой глинистой опоковидной породой, содержащей большое количество зерен кварца алевритовой размерности. В значительном количестве присутствуют более крупные зерна глауконита, а также листочки биотита и мусковита, ориентированные по плоскостям напластования. В основании этих отложений залегает зеленовато-серый разнозернистый кварцево-глауконитовый песок мощностью 0.80 м. В толще опоковидных пород встречаются прослои кварцево-глауконитового песчаника, на 65-70% сложенного зернами глауконита размером от 0.05 до 0.5 мм; цемент – опаловый.

В основании четвертичных отложений в разрезе у д. Лялино наблюдалось скопление крупных (до 20 см) обломков сливного кварцевого песчаника с отпечатками двустворок верхнемелового облика, происходящих, очевидно, из размытой здесь части толщи коньякских отложений. Крупные глыбы таких песчаников наблюдаются в окрестностях д. Щектово, где они залегают на поверхности водораздела на абс. отм. менее 180 м и находятся явно во вторичном залегании. Такие же глыбы песчаников наблюдаются и на водоразделе у д. Налескино в Старожиловском районе. Эти песчаники сложены хорошо окатанными, но частично корродированными зернами кварца размером от 0.1 до 1 мм. Цемент составляет до 30% породы; в основном он опаловый, местами халцедоновый, крустификационного типа.

Неогеновая система

Плиоцен (N₂)

Неогеновые отложения  широко распространены в восточной  части территории, где протягиваются  обширной полосой вдоль восточной  границы территории. На северо-западе они занимают водораздельное пространство севернее р. Котуховки, представляя собой южную часть довольно обширного поля неогеновых отложений, распространенных на территории. Неогеновые отложения сохранились также в виде отдельных останков разного размера по правобережью рек Пальной и Павловки и восточнее д. Юмашово по правобережью р. Проня.

Неогеновые отложения  на рассматриваемой территории залегают на различных стратиграфических  горизонтах юры и карбона. На востоке  ложе их представляет собой довольно хорошо выровненную поверхность  с абс. отм. 120-130 м; на ней залегает толща плиоценовых озерно-аллювиальных отложений мощностью 25-30 м, образующих почти плоскую аллювиальную равнину, резко отличающуюся от прилегающих с запада значительно более высоких водоразделов, сложенных меловыми породами. На северо-западе подошва неогеновых отложений поднимается до высоты 160 м, а мощность не превышает 10-15 м. Неогеновые отложения литологически довольно разнообразны и иногда очень сходны с четвертичными или с нижнемеловыми  отложениями.

Представлены описываемые  отложения, главным образом, песками серыми, местами желтовато- и зеленовато-серыми, мелко- и тонкозернистыми, неравномерно слюдистыми, хорошо отсортированными. В песках встречаются довольно мощные (до 5,0 м) прослой зеленовато-серых пластичных и пылеватых глин, иногда содержащих растительные остатки; наблюдаются также прослои темных гумусированных глин. К верхней части песчаной толщи приурочении прослои серых, зеленовато-серых или коричневато-бурых, слюдистых глин с характерной комковатой структурой. В основании рассматриваемого комплекса осадков изредка встречается мелкая кремневая галька.

Содержание легкой фракции  в песках составляет 96-99,5%; состоит  она из кварца с различной примесью полевых шпатов (от 1 до 24%). Почти  повсеместно присутствует глауконит, содержание которого местами составляет 7-10%, иногда до 25%. Прозрачная часть тяжелой  фракции характеризуется преобладанием рутила и циркона (в среднем по 20%); среднее содержание остальных минералов составляет: дистена-12%, турмалина, эпидота и циозита - по 9%, граната-7,5%, ставролита-7%, роговой обманки-5,6% и силлиманита-3%. Из рудных минералов преобладают магнетит и ильменит (в среднем 65%).

В описанные отложения  местами врезана толща более  грубых осадков, очевидно, выполняющих  какие-то древние долины (подошва  их местами опускается до абс. высоты 108-110 м). Этот более молодой комплекс осадков слагают пески желтовато- и буровато-серые, мелко- и среднезернистые, местами крупнозернистые (до гравийных), нередко ожелезненные, в верхней части с редкими прослойками зеленовато-серых алевритов и глин. В основании этих отложений залегает галечник, состоящий из крупных (до 0,4 м) грубоокатанных глыб окремнелого известняка, крупных обломков кремня и гальки кварца, кремня и изредка бурого железняка.

На территории листа местами  развиты также аллювиально-делювиальные неогеновые отложения, выполняющие  древние овраги. Этот тип осадков  был вскрыт скважиной в районе д. Никуличи ( в 3 км южнее Рязани), где они имеют мощность до 29 м и представлены глинами зеленовато- и ржаво-желтыми, местами комковатыми, и алевритами светло-желтого, ржаво-бурого и серого цвета, с прослоем охристо-желтого песка.

1.2.2. Геолого-структурные особенности

В тектоническом отношении  район исследований располагается на Восточно-Европейской платформе в пределах северного крыла Воронежской антеклизы, в области смыкания ее с Рязано-Саратовским (Пачелмским) прогибом³. Прогиб в районе г. Шацка разделяется на две ветви, одна из которых идет в меридиональном направлении на север, а вторая протягивается на северо-западе на Рязань-Зарайск, захватывая северную часть территории. Осевая часть прогиба, проходящая по линии Старожилово-Зарайск, представляет собой грабен, ограниченный сбросами северо-западного простирания; с этими сбросами связаны внедрения основных и ультраосновных интрузий, вызывающие линейные магнитные аномалии. Глубина залегания магнитовозмущающих масс (кристаллического фундамента) в осевой части прогиба достигает 3 км, в то время как в юго-западной части территории, на склоне Воронежского массива, она не превышает 1 км, а на северо-востоке, на склоне так называемого Борисковского вала, составляет около 1,5 км.

Рязанская ветвь Рязано-Саратовского прогиба, очевидно, заполнена мощной толщей отложений позднего докембрия  и нижнего палеозоя и почти  не отражается на условиях залегания  девонских и каменноугольных  отложений, которые здесь в общем  моноклинально погружаются на северо-восток. Условия залегания каменноугольных  отложений хорошо видны на структурной  карте, за маркирующий горизонт была принята подошва алексинских  известняков. На юго-западе она лежит  на абс. высоте более 180 м, а на северо-востоке погружается до абс. высоты минус 90 м; таким образом, падение составляет 270 м на расстоянии около 90 км.

На юго-западе территории рассматриваемого района выделяется зона довольно крутого падения нижнекаменноугольных отложений (до 10м на 1км), проходящая несколько южнее г.Михайлова и  имеющая северо-западное простирание  Михайловский структурный уступ. Вторая зона такого же крутого (10м на 1км) падения  слоев непосредственно примыкает  к северо-восточному крылу Зарайско-Старожиловского  валообразного поднятия; она прослеживается на северо-запад в направлении  к г.Зарайскому - Зарайский структурный уступ. Между Михайловским уступом и Зарайско-Старожиловской зоной поднятий, а также севернее Зарайского уступа наблюдаются «структурные террасы», со значительно более пологим (не более 1-2 м на 1 км) падением каменноугольных отложений. В юго-восточной части территории листа выделяется несколько «структурных слоев» меридионального простирания, разделенных небольшими депрессиями, которые сливаются на севере с Истьинской депрессией.

Мезозойские отложения на территории листа также в общем  моноклинально погружаются в  северо-восточном направлении, однако величина их падения значительно  меньше (в среднем не боле 1 м на 1 км). Поэтому мезозойские отложения залегают на палеозойских с небольшим угловым несогласием, величина которого достигает 8-10˚; на северо-востоке мезозойские отложения подстилаются подольским горизонтом среднего карбона, а в юго-западном направлении трансгрессивно налегают на все более и более древние осадки (вплоть до тульского горизонта нижнего карбона). Следует отметить, что Зарайско-Старожиловская зона поднятий и особенно ее наиболее приподнятая часть – Рязанское поднятие – хорошо вырисовываются и по мезозойским отложениям; это свидетельствует о том, что какие-то этапы формирования данных структур имели место в мезозойское или послемезозойское время. В то же время отсутствие на Рязанском поднятии турнейских отложений и значительное увеличение в примыкающих к нему депрессиях мощности окских отложений свидетельствуют о наличии локальных тектонических движений того же знака еще в визейское время.

Очевидно, формирование Зарайско-Старожиловского  поднятия связано с перемещениями  отдельных блоков кристаллического основания платформы в наиболее опущенной и раздробленной зоне Рязанского прогиба. Зоны крутого падения  палеозойских отложений соответствует, вероятно, осложняющим борта прогиба  разломам, по которым происходили  ступенчатые перемещения отдельных  блоков фундамента.

Развитие локальных тектонических  структур происходило на фоне колебательных  эпейрогенических движений, охватывавших всю центральную часть Русской  платформы и приводивших к  многократному чередованию трансгрессий и регрессий, аккумуляции и размыва. Длительное погружение, которая испытывала северная часть района в позднем  докембрии и нижнем кембрии, сменилось не менее длительным поднятием, в результате которого из разреза выпадает большая часть кембрия, ордовик, силур и нижний девон. Новое длительное погружение, начавшееся в среднем девоне, и продолжавшееся до середины карбона, неоднократно прерывалось поднятиями, приводившими к обмелению, а иногда и осушению морского бассейна и обусловившими характерное цикличное строение девонских и каменноугольных отложений; особенно продолжительные поднятия имели место на границе турнейского и визейского веков и на границе нижнего и среднего карбона.

В конце палеозоя и начале мезозоя район вновь испытал  крупный и длительный подъем, в  результате которого здесь отсутствуют  осадки верхнего карбона, перми, триаса и нижней юры. В течение верхней  юры и нижнего мела район испытывал  частые колебательные движения небольшой  амплитуды, в результате которых  морские трансгрессии и накопление осадков много раз сменялись  регрессиями и размывом. За довольно длительным подъемом на границе нижнего  и верхнего мела, в результате которого в разрезе отсутствуют альбские, сеноманские и туронские отложения, последовала коньякская трансгрессия, а затем, возможно, и более поздние  верхнемеловые и палеогеновые трансгрессии, осадки которых были целиком уничтожены во время нового подъема, имевшего место  в конце палеогена - начале неогена.

Для большей части территории эта тенденция к поднятию продолжалась в течение всего неогена и  четвертичного периода, в результате чего происходило постепенное углубление речных долин до современного уровня и формирование сильно расчлененного  эрозионного рельефа.

1.2.3. Гидрогеологические условия

Территория Рязанской  области расположена в пределах южного крыла Московского артезианского  бассейна. Гидрогеологический разрез представлен переслаиванием водоносных пород и слабопроницаемых глинистых отложений, образующих этажно-расположенные водоносные горизонты и комплексы, имеющие различные условия взаимодействия друг с другом и с поверхностными водами. Степень такой взаимосвязанности по площади неодинакова и во многом зависит от структурно-тектонического и геоморфологического строения, от литологического состава, разделяющих слабопроницаемых слоев, от режима эксплуатации подземных вод.

Водоносные горизонты  приурочены к юрским, меловым и  четвертичным отложениям не выдержаны  по площади и в разрезе, характеризуются  неоднородностью фильтрационных свойств.

Подземные воды зоны интенсивного водообмена оказывают значительное влияние на протекание экзогенных геологических  процессов.

Воды четвертичных отложений (Q) - в разрезе четвертичных отложений, повсеместно плащеобразно перекрывающих  коренные (дочетвертичные) образования, по условиям пространственного положения  выделяются два гидрогеологических комплекса.

Первый, ледниково-перигляциальный, развит на междуречных пространствах, где общая мощность достигает 20-30 м, с обычно 5-10 м.

Водовмещающими породами являются водно-ледниковые, перегляциальные  и делювиальные суглинки, обладающие низкими (0,5-0,2 м/сут, редко 1,0 м/сут) фильтрационными свойствами. Комплекс содержит грунтовые (не имеющие в кровле водоупора) воды с глубиной залегания их уровня 2-15 м. Роль нижнего водоупора выполняют ледниковые отложения донской морены, широко развитые на северной и северо-западной половине области.

Водообильность горизонта  низкая, поскольку область питания  совпадает с областью распространения.

Второй, аллювиальный и водно-ледниковый комплекс, приурочен к суглинисто-песчаным отложениям, выполняющим как современные, так и погребные раннечетвертичные  долины. Нижний водоупор отсутствует, но бортам и днищам долин происходит активная взаимосвязь с нижележащими водоносными горизонтами.

В связи с неглубоким залеганием и отсутствием водоупорного перекрытия воды четвертичных отложений легко  подвергаются поверхностному загрязнению.

Воды мезозойско-неогеновых отложений - приурочены к территории осадкам неогена, нижнего мела и  средней юры. Нижним водоупором является юрский. Область питания горизонтов комплекса совпадает с областью распространения. Преимущественно  безнапорный уровень располагается  на глубине 5-53 м. Водный поток направлен к ближайшим эрозионным долинам, прорезающим мезозойско-неогеновые отложения. Мощность обводненных пород 2-15 м. Водообильность комплекса невысокая. На некоторых участках, особенно в северной половине области в кровле появляется водоупор в виде донской морены.

Воды палеозойских отложений  развиты в мощной (600-100 м) толще терригенно-сульфатно-карбонатных пород девона и карбона. В пределах верхней части ее, залегающей выше современного базиса эрозии, выделяются 14 гидрогеологических подразделений (водоносных горизонтов и водоупоров). К этим отложениям приурочены основные эксплуатационные водоносные горизонты и комплексы (каширский, окско-тарусский, яснополянский, упинский и задонско-хованский), воды которых используются для центрального водоснабжения.