Геологічні умови розвитку карсту хроніка на території Воронезької області

С. А. Трегуб, А. І. Трегуб, Воронезький державний університет

В Відповідно до існуючих представ-леніямі [1,2] під терміном «карст» розуміються процеси розчинення легко розчинних порід, форми рельєфу, які при цьому утворюються, а також сукупність відкладень, приурочених до цих формам. Карст серед екзогенних процесів займає особливе місце, яке визначається тим, що спостерігаються форми найчастіше полігенні-тично. Власне розчинення зазвичай визначає початкові етапи розвитку карстових форм. У міру збільшення їх розмірів все більшого значення при-знаходять водна ерозія, гравітаційні процеси, суфозія та ін Їх кооперативне дію прива-дит до нелінійності карстового морфогенезу, що істотно ускладнює створення статичних, ді-наміческіх, а також прогностичних і ретроспек-них моделей карстоутворення.

Класифікації карсту досить різноманітні [2]. У морфологічному відношенні виділяють три групи карсту: поверхневий, глибинний і ком-бінірованний (провальний); по геологічною будовою розрізів карстових масивів: відкритий (голий), покритий і перекритий [3]; серед основ-них його літологічних типів: галоїднй, суль-фатний, сульфідні, силікатна і карбонатний [2]. Карбонатний карст, в свою чергу, ділиться на вапняковий, доломітовий і млявий (крейда-мер-гельний). У силу широкого розвитку карбонатних порід карбонатний карст найбільш поширений. Разом з тим, серед інших літологічних типів він найбільш складний у фізико-хімічному ставлення-ванні. В основі розчинення карбонатних порід ле-жит перетворення карбонату кальцію в бікарбо-нат. Воно регулюється вмістом в воді углекі-склад газу. Це зміст залежить від багатьох при-чин, серед яких температура води є най-більш важливою, оскільки безпосередньо обумовлена параметрами клімату. Карбонатний карст з цієї причини ділиться на ряд кліматичних типів, серед яких карст помірного клімату (класичний карст) і карст вологих тропіків (тропічний карст) займають найбільш важливе місце [1,2]. Кар-стів прояви прийнято ділити на активні, розвиваються в даний час, реліктові, що втратили свою активність за тією чи іншої при-чині, і поховані.

Серед геологічних умов розвитку кар-ста найважливіше значення мають літологічні, пов'язані зі складом і характером поширення ня потенційно карсту порід в розрізі і за площею; структурно-тектонічні (і Неотек-тонічні, в зокрема), що визначають інтенсив-ність тріщинуватості порід, величину вертикаль-ного і горизонтального розчленування поверхні, запаси її потенційної енергії, загальну актив-ність екзогенних процесів, потужність зони аера-ції, динаміку підземного і поверхневого стоку; палеогеографічні (історико-геологічні), що обумовлюють можливість і специфіку розвит-ку карсту в геологічному минулому.

Ступінь вивченості карбонатної карсту на території Воронезької області навряд чи можна назвати задовільною. Якщо географічним аспектам формування сучасних карстових ландшафтів присвячена велика кількість робіт, що охоплюють всю Східно-Європейську одно-ну або її окремі частини [4-6], то геології карсту поки присвячені рідкісні публікації [7,8]. Разом з тим геологічні аспекти вивчення карсту поряд з географічними мають важливе значення при ін-женерно-геологічних дрогеологі-чеських та геоекологічних дослідженнях. Старовинні прояви Карс, які розвиваються в парагезісе з іншими процессмі корах виветваня, тісно пов'язані з виникненням цілого ряду месторожде-ний корисних іскопаемихВсе пов обумовлює нагальну необходіостькомплексного під-ходу до вивчення карсту, розробці нових методик картування його проявів як на новітньому ця-пе геологічного розвитку території, так і у від-даленном геологічному минулому. В цілому при вивченні геологічних умов розвитку карбо-натного карсту території Воронезької області можна намітити ряд найбільш важливих напрямків: 1 - картування і морфологічна систематика як сучасних так і давніх проявів карсту в крейда-Мергельна і вапняковому варіантах; 2 - вивчення і класифікація карстових відкладень; 3 - дослідження літологічних властивостей потен-ально карсту порід у тісному зв'язку з ТЕКТ-нічної та неотектонічних структурою регіону; 4 - виділення епох карстоутворення в історії формування осадового чохла.

В основу районування території Воро-нежской області за умовами розвитку екзогенних процесів може бути покладена неотектонічних структура цієї території [9]. Неотектонічні руху (руху неоген-четвертинного време-ни) визначили каркас сучасного рельєфу, мощ-ность зони гіпергенеза і характер її розрізу в раз-особистих частинах території Воронезької області. У структурі новітнього (неогенового і четвертинного) структурно-речовинного комплексу (СВК) основ-ними типами структурних елементів є плікатівние Штампові структури (підняття, де-прес, структурні тераси) і поділяють їх області динамічного впливу розломів (ОДВР) фундаменту, які утворені парагенезісом плікатівних і діз'юнктівних елементів [10]. По-ронежская область розташовується на зчленуванні Оксько-Донський западини і Середньоросійської антеклі-зи -- плікатівних структур першого рангу (малюнок). Межа між ними виразно виражена в усіх елементах неоген-четвертинного СВК: в рельєфі поверхні, наборі генетичних типів новітніх відкладень, їх віковому діапазоні і потужностях. Вона також виражена в розподілі швидкостей сучасних вертикальних тектонічних движ-ний. У структурі кристалічного підстави платформи ця межа чітко корелюється із зонами великих розломів, які поділяють Гете-Роген блоки докембрійського фундаменту [11]. Тривала активність розломів протягом усього фанерозою зумовила формування в над-розломно просторі осадового чохла зон ін-тенсівной тріщинуватості і, як наслідок, підвищення ефектив-шенной проникності порід.

В межах Оксько-Донський западини в розрізі осадового чохла до потенційно карстами порід можуть бути віднесені окремі горизонти девону, представлені в значній мірі вапняками і доломітами. В області Среднерус-ської антеклізи основне значення має крейда-Мергельна товща верхнього крейди. Будова зони гіпергенеза території Середньоросійської антеклізи неоднорідний і підпорядковане неоструктурному плану. Серед штамповим структур другого рангу тут ви-виділяється Еманчінское, Острогозьк, Кантеміра-ське і Калачською підняття, кордону між кото-римі представлені Потуданскім, Чернокалітвін-ським і Павловсько-Мамонскім лінійними прогину-ми, сформованими над великими зонами раз-ломів у фундаменті: Репьевско-Ліскінской, Чер-нокалітвінской, Лосевско-Мамонской [12].

Еманчінское підняття розташовується на пра-вобережье Дону в басейнах річок Трещевкі, Ведугі, Дівчата і Потудані. Семілукскім прогином [12] підняття ділиться на дві частини: північну і південну. У північній частині в будові розрізу зони гіперге-неза беруть участь два потенційно кар-стующіхся карбонатних комплексу: верхньокрейдяними і девонський. Верхньокрейдяними комплекс представлений в основному туронскім і коньякскім ярусами. У літологічний відношенні [13] туронскій ярус сформований крейдою з великою домішкою кварцово-го піску (особливо у нижніх частинах розрізу), а коньякскій чистішим, місцями слабо глини-стим писальні крейдою. Їх загальна потужність в конт-рах північній частині Еманчінского підняття досягнень-Гаета 15 м. Підошва карбонатної комплексу в багатьох місцях розкривається в схилах річкових і ба-лочних долин, підстиль переважно пес-чанимі відкладеннями сеноманського, альбского, АПТ-ського ярусів, а також неокомських над'яруса. Ме-ловая товща перекрита майже повсюдно льодовиків-вимі відкладеннями, субаеральнимі лесово-грунтовими утвореннями, комплексом схилових відкладів четвертинного віку, а також непо-безпосередніх сучасними грунтами. Потужність перекривають відкладень вельми мінлива, але зазвичай не перевищує 5 м. На значних пло-щадях на схилах річкових і ярово-балкових до-лин писальний крейда виходить безпосередньо на днев-ву поверхню. Така будова розрізу з урахуванням великого вертикального і горизонтального расчле-вати забезпечує високий ступінь дренажу під-земних вод і дуже сприятливі умови для виникнення і розвитку карсту як у поверхне-них, так і в глибинних формах; у відкритому і по-критому варіантах. Формування глибинного кар-ста повинно тяжіти до зон підвищеної тріщини-ватості уздовж кордонів північній частині підняття. Серед супутніх екзогенних процесів усло-вия сприятливі для розвитку вертикальної суф-фозіі, зсувів отседанія, площинний і линів-ної водної ерозії. Карстові і зазначені сопутст-ють їм явища зосереджені в верхньому ярусі сучасного рельєфу.

Другий комплекс потенційно карсту-ся порід залягає під відкладами нижньої крейди і утворений верхньою частиною воронезького горизонту франского ярусу верхнього девону, яка складена переважно раскрісталлізованнимі відомого-някамі потужністю до 1,5 м [13]. Виходи відомо-ков розкриваються у правому борту долини Дону, а також в нижніх частинах схилів на рівні тилових швів заплав в долинах Ведугі і Дівиці. Їх покрівля часто утворює поверхню структурної тераси, яка перекрита деляпсіем потужністю до 1 м. Вапняки підстилаюча переважно глини-стимі і карбонатно-глинистими відкладеннями де-вона, створюють досить витриманий по площі водоупор. Вапняковий карст в порівняй-ванні з крейдяним має підпорядковане значення.

В південній частині Еманчінского підняття на високих вододілах верхньокрейдяними карбонатний комплекс перекритий переважно піщано-алеврітовимі відкладеннями палеогену, що обу-словлівает можливість широкого розповсюдження покритого карсту. На знижених вододілах і прідолінних частинах схилів верхньокрейдяними карбо-натний комплекс перекритий четвертинними Ледн-ковимі і субаеральнимі лесово-грунтовими про-разованіямі потужністю до 5 м. Потужність верхньо-крейдяних відкладень нарощується за рахунок Сантон-ського ярусу. У південній частині Еманчінского підняття воронезький горизонт відсутня і в зоні гіпер-генезу, таким чином, виділяється тільки верхньо-крейдяний карбонатний комплекс.

Острогозьку неотектонічне підняття охоплює межиріччя Потудані, Дону і Чорної Калитви (Донське Білогір'я). До складу верхнеме-лового карбонатної комплексу входять писальний крейда, крейдоподібні і глинисті мергелі туронского, коньякского, сантонского і Кампанська ярусів, які підстилаюча переважно піщано-ми відкладами нижньої крейди незначної потужності і девонських в основному теригенними утвореннями. Потужність верхньокрейдяними товщі досягає 100 і більше метрів. Її підошва розкривши-ється у найглибших ерозійних врізаючи по право-береже Дону. На значних площах верхньо-крейдяний карбонатний комплекс перекритий (до 30-40 м) палеогеновими відкладеннями, серед яких важливе значення мають глини київської свити ЕО-ціна (потужністю до 20 м) [13]. Глини утворюють витриманий по площі водотривких горизонт. На площі їх розповсюдження можливий розвиток лише перекритого карсту в зонах підвищеної тре-щіноватості крейда-мергельних порід. На знижених вододілах, в прідолінних частинах схилів річок і балок крейда-Мергельна товща перекривається четвер-тичним відкладеннями або безпосередньо вихо-дит на денну поверхню. Тут створюються усло-вия для активного розвитку відкритого поверхне-ного і глибинного карсту. Палеозойський карбонат-ний комплекс в межах зони гіпергенеза Осторо-гожского підняття відсутній.

Кантемировская неотектонічне підняття, що займає крайній південь Воронезької області на правобережжі Чорної Калитви, характеризується широким поширенням по площі піщаних і глинистих відкладень палеогенового і неогенового віку, які перекриваються лесово-грунтово-ними утвореннями квартера. Верхньокрейдяними кар-бонатний комплекс виходить в нижніх частинах скло-нов річкових і великих балкових долин. Його подош-ва ніде не оголюється і йде далеко за межі сучасного стану нижньої межі зони гіпергенеза. Верхньокрейдяними крейда-Мергельна отло-вання представлені туронскім, коньякскім, сан-Затонського, Кампанська і, місцями, маастрихтським ярусами. На більшій частині території современ-ное розвиток карстових процесів можливо тільки у формах перекритого карсту.

Калачською неотектонічне підняття, відповідної в рельєфі однойменної піднесено-сті, характеризується збільшеною середньої потужно-стю четвертинних відкладень, представлених крім алювіальних, льодовиковими, водно-Ледн-ковимі і лесово-грунтовими утвореннями. Пріводораздельние простору складені піщано-глинистими палеогеновими відкладеннями значну потужності, під якими залягає верхньо-крейдяний карбонатний комплекс. Він представлений туронскім, коньякскім, сантонскім ярусами і під-вистеляє переважно піщаними освітньої-нями сеноман, а також нижньої крейди. Розвиток крейдового карсту можливо в перекритому поверхневого стном та глибинному варіантах. Тільки в бортових частинах великих долин, де крейда-Мергельна товща виходить на поверхню, можливі прояви го-лого карсту.

В межах Оксько-Донський западини в розрізі осадового чохла карбонатні відклади пов'язані тільки з палеозойськими утвореннями. Характер розрізу зони гіпергенеза підпорядкований неоструктурно-му плану, в якому серед структурних елементів друга рангу в межах Воронезької області ус-тановлени Крівоборская, Масальський, Токаревська депресії і Шукавкінское підняття [12]. У Криво-Борському і Масальський прогину девонські відкладений-ня перекриті неогеновими і четвертинними пре-майново алювіальними піщаними образо-ваніямі. Карбонатний комплекс приурочений до сар-Гаєвського і, частково, Воронезького горизонтів і представлений вапняками раскрісталлізованнимі, прошарками глинистими. Воронезькі і саргаевскіе відкладення в розрізі розділені карбонатно-глинистими, глинистими і піщаними освітньої-нями семілукского і петінского горизонтів [13]. Розвиток вапнякового карсту тут можливо в покритих і перекритих формах у поверхневому і глибинному варіантах. На решті території неоген-четвертинні відкладення підстилаюча піщано-глинистої товщею нижнього крейди. Розвиток карстових форм можливо в перекритому поверхневого стном варіанті, а в зонах підвищеної трещінова-тости над розломами в фундаменті є благо-приємні умови для утворення глибинного кар-ста.

Найважливіші епохи формування карбонат-ного карсту на території Воронезької області тісно пов'язані з епохами корообразованія Воро-нежской антеклізи [14]. Найбільш значними з них для крейда-Мергельна карсту є но-вейшая епоха, охоплює неоген і квартер і предпалеогеновая, а для вапняків -- предмезо-зойская. Кожна з них неоднорідна по внутрішній структурі та характеризується наявністю більш крат-ковременних періодів активізації карсту, пов'язаний-них з геоморфологічними циклами континенталь-ного розвитку території та кліматичними вимірюв-неніямі. Останні можуть істотно впливати на хід карстового морфогенезу. Зокрема для перед-палеогенової поверхні незгоди характерні форми тропічного карсту, специфіка якого [2] полягає в переважному інтенсивному раз-вітіі поверхневого вилуговування з освітньої-ням великих улоговин при дуже обмеженому поширенні глибинних і провальних образо-ваний, властивих карсту вологого помірного клімату. Такі форми з розмірами в плані, вимірюв-ряющіміся сотнями метрів і першими кілометра-ми встановлені в покрівлі крейди в області Острогож-ського і Калачською підняттів [5,8]. Вапняковий карст предмезозойского етапу ще вимагає свого вивчення.

літологічні особливості карстових від-ложении території Воронезької області характе-різуются своєї полігенетічностью [5]. Для крейда-Мергельна карсту серед них можна виділити сле-дмуть найважливіші різновиди: карстовий еля-вий, колювіальні-карстові освіти, хемо-генно-карстові (травертини), карстово-озерні і болотні відкладення. Їх прояви відзначені в різних частинах території, але вимагають далекої-шего вивчення з позицій мінеральногпро та літології-чеського в цілому складу.

Список літератури

1. Щукін І.С. Загальна геоморфологія. Т.2. - М., 1964. -564 С.

2. Якуч Л. Морфогенез карстових областей. Варіанти еволюції карсту. - М., 1979. -- 388 с.

3. Дублянська Г.М., Дублянський В.Н. Картографування-ние, районування і інженерно-геологічна оціню-ка закарстованих територій. -Новосибірськ, 1992. - 144 с.

4. Чікішев А.Г. Карст Руської рівнини. - М., 1978. -190 С.

5. Михно В.Б. Крейдяні ландшафти Східно-Євро-пейських рівнини. -Воронеж, 1993. -232 С.

6. Михно В.Б. Карстово-крейдяні геосистеми Руської рівнини. -Воронеж, 1990. -200 С.

7. Трегуб А.І., Старухін А.А., Баловіна Г.І. Неотек-тонічна структура і карбонатний карст Воронезької, Липецької та Тамбовської областей. Деп. ВИНИТИ 985-В-94. - Воронеж, 1994. - 12 с.

8. Красненков Р.В. Поховане крейдяний карст південно-східній частині Середньоросійської височини: Ав-тореф. дис. ... канд. геол .- минерал. н. -Воронеж, 1970. - 20 с.

9. Екзогенні геодинамічні процеси: оцінка, про-гноз, моніторинг (на прикладі Воронезької області)// А. І. Трегуб, Б. В. Глушков, Н. А. Корабельников та ін -Воронеж, 1999. - 76 с.

10. Трегуб А.І. Неотектонічних структура і поля на-пряжене території Воронезького кристалічної-го масиву// Вестн. Воронеж. ун-та. Геологія. -2001. - № 11. - С. 32-44. 11. Трегуб А.І. Блоки першого рангу в неотектонічне структурі Воронезького масиву// Загальні питання тектоніки. Тектоніка Росії: Матеріали XXXIII тектонічного совещ. - М., 2000. - С. 529-531.

12. Розкатів Г.І. Геоморфологія і неотектоніка терри-торії Воронезької антеклізи. -- Воронеж, 1969. - 164 с.

13. Літологія і фації донеогенових відкладень Воро-нежской антеклізи/А. Д. Савко, С. В. Мануковський, А. І. Мізін та ін: Тр. НДІ Геології ВДУ. -Вып.3. - Воронеж, 2001. - 201 с.

14. Савко А.Д. Епохи корообразованія в історії Воро-нежской антеклізи. -Воронеж, 1979. - 120 с.

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.vestnik.vsu.ru