Характеристика инженерно-геологических условий участка строительства гипермаркета в г.Дзержинске Нижегородской области

В 1952 г. выходит труд В.И. Игнатьева «Карст Нижнеокского района»  (1952). Автор обобщает материалы геологических съемок правобережья Оки, где сильно развиты поверхностные проявления карста. По его мнению, карстовые явления приурочены к впадинам эрозионно-тектонического происхождения и развитие карста идет вслед за эрозией, находясь во взаимодействии с последней. Автор выделяет на склонах современных речных долин два пояса развития карста, связанные с условиями инфильтрации и выходами подземных вод.

Четвертый период в истории геологического изучения район начинается в 1953 г. По восстановлению Президиума Академии наук СССР Лабораторией гидрогеологических проблем была организована Дзержинская карстовая станция.

Дзержинская карстовая станция в течение 1953-1956 гг. закончила первый этап своих исследований. Были систематизированы сведения по карсту г.Дзержинска и разработан метод инженерно-геологической оценки карстовых явлений для промышленного и гражданского строительства в этом районе.

В 70-е годы XX века на предприятии начались экспериментальные исследования карстово-суффозионных процессов путем их лабораторного моделирования для выявления механизма провалообразования. С 1992 г. на предприятии были возобновлены прерванные в 1988 г., постоянные наблюдения  за поверхностными карстопроявлениями и подземными водами в пределах г.Дзержинска в рамках темы «Карстологических мониторинг района г.Дзержинска». также была проведена аэрофотосъемка территории г. Дзержинска и анализ космоаэрофотоматериалов и исходных топографических материалов для уточнения неотектонических, структурно-геологических, гидродинамических и геоморфологических условий развития карста.

 

1.3. Геологические условия

1.3.1. Стратиграфия

 

Город  Дзержинск расположен на поверхности II и III террас Оки, где непосредственно на дневную поверхность древние коренные породы не выходят. Они залегают под мощной толщей аллювиальных пород. Лишь на противоположном, правом берегу в крутом обрывистом склоне берега обнажаются пестроокрашенные песчано-глинистые породы татарского яруса. И все же геологическое строение территории г.Дзержинска и его окрестностей сравнительно хорошо изучено в результате большого числа буровых скважин глубиной до 100 м. и более.

 

НИЖНИЙ ОТДЕЛ КАМЕННОУГОЛЬНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ (C1)

 

Породы этого отдела являются наиболее древними из отложений, вскрытых скважинами в районе г.Дзержинска; они залегают здесь на глубине 520-560 м. Литологически породы этого интервала представлены плотными, содержащими гипс доломитами с окремнелыми участками и с пропластками гипса и ангидрита.

 Полная мощность этой  карбонатной толщи (доломиты, известняки), относимой к окской свите (C1ok), составляет 51,00-57,10 м.

 

СРЕДНИЙ ОТДЕЛ КАМЕННОУГОЛЬНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ (C2)

 

Отложения этого отдела лежат на размытой поверхности нижнекаменноугольных слоев. Он представлен верейским, каширским, подольским и мячковским горизонтами.

Верейский горизонт (С2vr) представлен пестроокрашенной тонкослоистой толщей терригенных пород – кирпичнокрасных аргиллитов и слюдистых алевролитов, серых кварцевых песков и песчаников – и светло-серых и зеленовато-серых органогенных известныков, частично окремнелых. Мощность толщи составляет 20,70 м.

Каширский горизонт (С2k) в отличие от верейского представлен карбонатной толщей переслаивающихся плотных огипсованных доломитов и известняков, частично окремнелых и глинистых. Мощность толщи – 55,70 м.

Подольский горизонт (С2pd) выделяется лишь путем литологического сопоставления хорошо выдержанной толщи содержащих гипс доломитов, доломитовых известняков и органогенно-шламовых известняков.

Общая мощность толщи – 56,15 м. В Дзержинске она вскрыта на глубине 387,5 м.

Мячковский горизонт (С2m) представлен мощной пачкой карбонатных пород (81,20 м) – доломитовыми известняками и доломитами органогенной структуры, сильно метаморфизованными и богатыми гипсом.

Общая мощность среднекаменноугольных отложений для г.Дзержинска оценивается в 214 м.

 

ВЕРХНИЙ ОТДЕЛ КАМЕННОУГОЛЬНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ (С3)

 

В верхнеугольных отложениях выделены касимовский и гжельский ярусы.

Касимовский ярус С13 охватывает нижнюю часть разреза в составе двух зон, а именно:

Зона а представлена в основном шламовыми известняками, содержащими гипс, мелкозернистыми доломитовыми известняками и доломитами с гнездами кремней  и гипса. Мощность зоны 52,75-57,75 м.

Зона b представлена органогенными известняками и доломитами. Мощность ее колеблется в пределах от 19,50 до  23,13 м.

Гжельский ярус С32 охватывает в своем составе две верхние зоны.

Зона c представлена органогенными и органогенно-обломочными известняками, в разной степени доломитизированными, огипсованными и окремненными. Мощность ее колеблется от 25,23 до 29,30 м.

Зона d представлена в верхней части доломитами мелкозернистыми и органогенными, огипсованными и окремнелыми;  в нижней части – известняками в разной степени доломитизированными, в большей своей части органогенными. Кровля ее вскрыта на отметках 94,56-121,50 м.

 

 

 

НИЖНЕПЕРМСКИЕ ОТЛОЖЕНИЯ (P1)

(Приуральский  отдел)

 

В составе нижнепермских отложений условно выделены все три яруса: сакмарский, артинский и кунгурский.

Сакмарский ярус (P1sk) на территории района г.Дзержинска включает породы, относящиеся по микрофауне к швагериновому и тастубскому горизонтам, индексируемым на сводном стратиграфическом разрезе P1sk. Эта толща слагается однообразными огипсованными светло-серыми доломитами, участками окремнелыми.

Мощность сакмарского яруса нходится в пределах от 27,25 до 32,50 м.

Артинский ярус (P1a). К низам артинского яруса отнесена толща светло-серых доломитов, пронизанных кристалликами гипса и переслаивающихся с гипсом.Мощность отложений артинского яруса определяется в 32,65-36,47 м.

Артинско-кунгурская хемогенная толща ( P1аs – kgi) основное место в разрезе которой занимают гипсы и ангидриты. При этом наибольшее участие гипсов наблюдается в верхней части, а ангидритов – в нижней части толщи.

Ангидриты представлены плотной массивной голубовато-серой разностью.

В нижней части толщи встречаются зоны трещиноватого ангидрита, иногда брекчированного, где трещины заполнены вторичным гипсом и красно-бурой глиной. Возможно, что образование этих трещиноватых зон находится в непосредственной связи с внутренними напряжениями в гипсово-ангидритовой толще, возникающих под влиянием процессов гидратации.

Гипсы представлены однородными мелкозернистыми, сахаровидными разностями. Однородность гипсов нарушается при наличии трещиноватости или закарстованнсти, приходящейся на верхнюю часть кунгурских отложений.

Трещинноватость толщи с глубиной падает. При этом падает и проницаемость ее за счет кольмтации трещин. С некоторой глубины трещины становятся заполненными пестроокрашенной глиной и вторичным гипсом – селенитом. Гипс входит  в состав самой глинистой части, делая ее плотной, твердой. Зона, в которой трещины становятся заполненными и зацементированными вторичным гипсом, может быть названа зоной цементации, в отличие от верхней зоны с открытой, зияющей трещиноватостью, которую назовем зоной открытой трещиноватости, или, точнее, зоной растворения. Мощность зоны открытой трещинноватсти для различных скважин и площадей неодинакова и варьирует от 0 до 25 м. и более в зависимости от положения скважины относительно контура участка развития карстовых процессов и гипсометрического положения кровли гипсово-ангидритовой толщи. В том случае, когда скважина заложена в контуре активного карста, нередко в зоне открытой трещиноватости встречаются карстовые пустоты.

В результате карстовых процессов верхняя часть толщи оказывается разрушенной, нередко в значительной части.

Средняя мощность толщи верхов артинского и низов кунгурского яруса 56,80 м. Наблюдается общее увеличение ее мощнсти на восток и северо-восток. В контуре активного карста вследствие разрушения кровли мощность ее сокращенена.

 

СРЕДНЕПЕРМСКИЕ ОТЛОЖЕНИЯ (P2)

(Биармийский отдел)

 

Казанский ярус (P2kz) имеет островное залегание и встречен на отдельных участках площади исследований в виде пачки переслаивания известняков и доломитов или в виде брекчии небольшой мощности, залегающее на размытой кровле артинско-кунгурской толщи.

Максимальная вскрытая мощность 11,23 м.Известняки и доломиты казанского яруса встречаются в отдельных скважинах и за пределами структурных понижений. Но здесь керн этих пород чаще всего сильно разрушен  и раздроблен на отдельные куски и обломки. Трещиноватые породы являются путями фильтрации и активного воздействия карстовых вод на кровлю гипсово-ангидритовой толщи контура.

 

ВЕРХНЕПЕРМСКИЕ ОТЛОЖЕНИЯ (P3)

(Татарский отдел) 

 

Северодвинско-вятский ярус (P2sd-v). На размытую поверхность казанских отложений, а где они отсутствуют – непосредственно на гипсово-ангидритовую толщу кунгурского яруса ложатся в районе г. Дзержинска отложения нижней (первой) свиты северодвинско-вятского яруса: алевролиты, аргиллиты, глины, доломитовые мергели с пропластками гипса и алевролитового песчаника. Мощность этих отложений до 24 м.

Важно отметить, что в разрезах г. Дзержинска эта толща в значительной мере лишена гипса. В ней очень редки пропластки гипса, так часто встречаемые в первой свите в разрезах правобережья Оки.

 

ЧЕТВЕРТИЧНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ (Q)

 

 В соответствии с  временем образования террас  в разрезе четвертичной толщи  района г.Дзержинска мы выделяем  следующие стратиграфические подразделения  аллювиальных накоплений:

III террасы – alQ2 (RalQ2)

II террасы – alQ3 (W1alQ3)

I террасы – alQ3 (W2alQ3)

    поймы – alQ4  (голоцен)

1.Древнеаллювиальные  пески III террасы (alQ2) слагают нижнюю часть аллювиальной толщи и соответствуют рисской III террасе Волги. По литологическим признакам эти пески могут быть выделены в нижнюю зону аллювиальной толщи, которая характеризуется кварцевыми песками, содержащими линзы и прослои глинистых пород, погребенных торфов и гравийно-галечного материала.

Изредка встречаются прослои ила зеленовато-темно-серого, слабослюдистого, сильнопесчанистого, местами с прожилками и линза песка и глины, с растительными остатками, с запахом сероводорода. Мощность прослоев ила достигает 2-5 м.

Общая мощность отложений нижней зоны колеблется в широких пределах от 1,10 м до 51,85  м.  Наиболее характерны мощности порядка 20-25 м.

2. Аллювиальные  накопления II террасы (alQ3) соответствуют по времени своего образования II вюрмской террасы Волги. Они чрезвычайно однообразны по составу и представлены в основной своей массе мелкозернистыми кварцевыми песками. На отдельных участках в этих отложениях встречаются пропластки иловатых суглинков и глин, погребенные линзы торфа.

Пески II террасы слагают большую часть поверхности территории исследований.

3. Аллювиальная  толща I террасы (alQ3) соответствует неовермской террасе Волги.

Верхняя зона песчаной толщи, обнимающая собой накопления II и I террас, представлена кварцевыми песками светлой окраски: серой различных оттенков, желтой, желтовато-серой, желтовато-белой, реже буровато-желтой и коричневатой.

В песках заключены прослои слюдистых иловатых глин, суглинков и погребенного торфа, причем они залегают без всякой закономерности на различных глубинах и имеют различную мощность, колеблющуюся от 0,05 до 5,00 м. Лишь в единичных случаях в вертикальном разрезе наблюдается присутствие нескольких прослоев глин и суглинков.

Мощность песчано-глинистых отложений верхней зоны в пределах описываемого района колеблется от 3,00 м до 52,26 м. Наиболее распространенными являются мощности 20-30 м.

4.Современные  аллювильные отложения (alQ4) слагают пойменную террасу Оки. Они представлены чередованием прослоев и линз различных литологических разностей пород, из которых преобладают кварцевые пески разнозернистые, преимущественно мелко- и среднезернистые, в различной степени глинистые и иловатые, причем глинистые разности приурочены главным образом к верхней части разреза пойменных отложений.

Общая мощность современных пойменных аллювиальных образований достигает 10-11 м.

 

1.3.2. Тектоника

 

В структурном отношении территория г.Дзержинска и его окрестностей располагается в области поднятий так называемого Алатырского вала, точнее -  на его северном периклинальном окончании.

Сопоставление глубоких структурных скважин района г.Дзержинска с глубокими скважинами городов Балахны и Горького устанавливает пологое падение всех коренных дочетвертичных пород на северо-запад, в сторону Балахны на 48 м и в сторону Нижнего Новгорода на 65 м.

В сторону Богородского района, т.е. на юго-восток, все породы испытывают плавный подъем. На фоне этого подъема отчетливо вырисовываются детали структурных элементов, формирование которых в конечном итоге и вызвало к жизни карстовые процессы.

На структурных картах, составленных в 1949 г. А.К.Молдавской и А.П. Капустиным для района погружения структуры Алатырского вала, основное место занимает так называемая Богородская (Убежицкая) структура в виде структурного носа. Ось ее на структурной карте прослеживается от д.Селитьба через д.Сохатку, д.Пантелеево до д.Убежицы. Далее на северо-запад структура усложняется двумя выступами. Один из них представляет собой Горбатовский выступ (Горбатовский структурный нос), а второй – Дзержинскую структуру.

В литературе указывается для Среднего Поволжья и нижнего течения Оки связь современного рельефа с деталями древних структур, в частности приспособление к ним современной гидрографической сети. Это выражено особенно отчетливо на участке течения Оки и у г. Горбатова, где река огибает Горбатовский структурный нос. Подобное же явление наблюдается и у г.Дзержинска. Территорию города и его окрестностей в структурном отношении также можно рассматривать как мелкую пологую структуру, сводовая часть которой находится в районе г.Дзержинска, на его западной окраине.