Геологические процессы Волгоградской области

1. Геологические процессы Волгоградской  области

      Среди экзогенных процессов на территории города можно выделить геологические и вызванные деятельностью человека инженерно-геологические, или антропогенные, процессы. Выделяется также категория природно-антропогенных процессов, обусловленных совместным действием природных и антропогенных причин.

      Экзогенные  геологические процессы природного характера представлены выветриванием, речной эрозией и аккумуляцией, овражной эрозией, плоскостным смывом, озерной аккумуляцией, засолением, заболачиванием, суффозионно-просадочными процессами, оползанием, набуханием и усадкой.

      К природно-антропогенным процессам  отнесены изменения под влиянием деятельности человека эоловых процессов, изменение гидрологического режима рек, речной эрозии и аккумуляции, овражной эрозии, выветривания, заболачивания, засоления и оползания.

      Антропогенные процессы представлены 5 группами, 12 классами и 27 видами в соответствии с классификацией, с некоторыми дополнениями.

      Экзогенные  геологические процессы природного характера 

      Выветривание, преимущественно физическое, является весьма распространенным процессом в связи с резко континентальным климатом. Мощность элювия, образовавшегося в течение верхнехвалынского голоценового времени на нижнехвалынских отложениях, достигает 3 м. В местах отсутствия элювия хвалынские глины сильно выветрелые, с образованием мелкообломочной (до глубины 0,5... 1,5 м) и глыбовой зон выветривания, распространенной ниже кровли глин на глубину 2,5...3 м. Скорость выветривания глин составляет 10... 15 см в месяц. Выветриванию хвалынских глин способствует их сильная набухаемость.

      Речная  эрозия и аккумуляция. Суммарная длина участков берегов Волга, подверженных боковой эрозии на отрезке Волгоград — Астрахань, составляет 35 % от общей длины берега при среднегодовой величине отступания от 0,5 до 1,5 м.

        Речная эрозия усиливается на участках долины, представленных так на-: ыми «ярами» — высокими отвесными подмываемыми берегами, Ве-• • - -.; боковой эрозии здесь является максимальной — например, у поселка Светлый Яр она составляет 4,0.. .6,4 м/год.

      Речная  эрозия по берегам рек Волга и  Ахтуба техногенно активизирована режимного поверхностного стока, зарегулированного Волжской ГЭС. Ежегодное отступание бровки правого берега р. Волга в черте Волгограда составляет в среднем 0,3... 0,5 м, достигая в отдельные годы 2,5 м, при протяженности_размываемого берега около 30 км. Отступание бровки левобережья, сложенного аллювием Волго-Ахтубинской поймы, до 5,5...8,5 м/год (участок острога Крит). По р. Ахтуба отступание береговой линии от 0,3 до 1,6 м/год.

      Речная  аккумуляция является наибольшей в  Волго-Ахтубинской пойме,  расчлененной бесчисленными рукавами, протоками и ериками на ряд островов по всей ее ширине, достигающей 30 км. Аккумуляция дифференцирова: русловой аллювий представлен песками, старинный и озерный — иловатыми супесями, пойменный — песками с прослоями супесей и суглинков.

      Овражная  эрозия. Оврагообразование преимущественно развито на Волжском склоне Приволжской возвышенности и выражено каньонообразными оврагами и балками. Балки простираются от основания склона к водораззделу на расстояние от 3 до 16 км, достигая ширины 200 м; глубина эрозионного вреза оврагов по склонам балок от 5 до 20...30 м. Интенсивность роста оврагов 7... 10 м/год, густота овражно-балочной сети по правобережью достигает 2,2 км/км

      Территория  Волгограда на 48 % поражена овражной эрозией, интенсивность роста составляет 8 м/год. Способствующими развитию этого процесса факторами являются большие уклоны местности, преобладание легкоразмываемых горных пород (лессовых, песчаных) и сильные ливни.

      Необходимо  указать, что Приволжская возвышенность  является вторым по значению районом интенсивной эрозии на Русской равнине.

      В Прикаспийской низменности оврагообразование практически отсутствует, за исключением участков, обращенных к Волге и Ахтубе.

      Плоскостной смыв, также как и овражная эрозия, в силу указанных выше причин характерен для Приволжской возвышенности, кроме того, развитию этого процесса способствует легкая выветриваемость майкопских и хвалынских глин. Смыв почвы, вызываемый неурегулированным стоком талых вод, достигает 4,2.. .5,5 т/га.

        Озерная аккумуляция наблюдается в многочисленных озерах Волго-Ахтубинской поймы.

        Заболачивание распространено в Бекетовской низине в южной части города, являющейся крупным очагом разгрузки ергенинского водоносного горизонта. Здесь же наблюдается проявление такого процесса, как континентальное засоление с образованием солонцов и солончаков, обусловленное интенсивным испарением подземных вод в условиях аридного климата.

      Суффозионно-просадочные процессы, средой для развития которых являются лессовые породы валдайского, ательского и верхнехвалынско-голоценового возраста, а также облессованные хвалынские суглинки, выражаются в выщелачивании хлоридных, сульфатных и карбонатных солей и вымывании в глубину с нисходящими токами воды тончайших частиц пород в сочетании с просадочными явлениями. Хотя формы их проявления на территории города неизвестны в связи с антропогенными преобразованиями рельефа, в литературе имеются указания о распространении западин, микрозападин или степных блюдец на Ергенях, Приволжской возвышенности и Прикаспийской низменности.

      Набухание и усадка в связи с широким распространением набухающих глин хвалынского горизонта, майкопской серии и волгоградской свиты палеогена в условиях аридного климата являются достаточно распространенными процессами. В природных условиях они носят сезонный характер, вызывая усадку жарким летом, а набухание дождливыми осенью и весной.

      Оползание. Наиболее известны и неоднократно описаны в литературе оползни в долине Волги, связанные с хвалынскими глинами. Следует отметить, что в основном образование оползней здесь связано с деятельностью человека: из 112 оползней, произошедших в 1935—1981 гг., 90 имеют антропогенное и природно-антропогенное происхождение, и лишь 22 — природное.

      По  механизму образования природные  оползни подразделяются на три типа: оползни-потоки, оползни сдвига и  разжижения. Другие типы оползней, как, например, выплывания, имеют антропогенное происхождение и будут рассмотрены ниже.

      Оползни-потоки являются наиболее распространенным типом  оползней в хвалынских глинах (16 из 23). Это неглубокие (максимум до 7...8 м) оползни, часто называемые оплывинами, образование которых связано с переувлажнением выветрелых трещиноватых разностей верхней части разреза хвалынских глин. Поверхность скольжения обычно приурочена к подошве водоносного горизонта, развитого в трещинах толщи глин. Примерами таких оползней являются оползни в районе стадиона «Монолит», на 10—11 км железной дороги Волгоград — Краснодар, у оврага Большой Купоросный и др.

      Древние погребенные оползни — потоки, связанные с майкопскими глинами, — были обнаружены при изысканиях и строительстве Волго-Донского судоходного канала (шлюз 3, канал 103, 104), на восточной окраине пос. Разгуляевка в западной части города, на Мамаевом кургане.

      Реже  встречаются оползни сдвига (5 оползней), которые захватываю: почти всю  толщу шоколадных глин и вышележащих  пород. Их форма фронтальная, реже циркообразная. Размеры отдельных оползней вдоль Волги достигают 400...500 м, а глубина захвата пород не превышает 20 м. Примерами таких оползней являются оползни 1954 г. на 10—13 км железной дороги Волгоград — Краснодар.

      К этому же типу относятся старые (100—200 лет) оползни, связанные . глинами царицынской свиты палеогена в долине Волги в северной части города: Лоташинский длиной 1250 м, Винновский (500 м) и Акатовский (850 м). Амплитуда смещения всех этих оползней составляла 15...20 м, причиной появления была интенсивная речная эрозия и увлажнение глин, по которым и произошло оползание.

      Кроме вышеописанных оползней в Волгограде зарегистрирован оползень разжижения,характеризуемый большой скоростью смещения. Он произошел на 10-м километре железной дороги Волгоград — Краснодар 12 июля 1941 г., когда в течение 30...40 минут в Волгу вытекло более полумиллиона кубометров грунта и образовался цирк площадью 5,6 га (длиной 260 м, шириной 220 м). Горловина оползня почти в 2 раза уже его верхней части. Оползнем были захвачены только разжиженные хвалынские глины и вышележащие породы, а подстилающие их хазарские пески не были затронуты. Причиной оползня явилась мгновенная потеря прочности хвалынских шоколадных глин, имеющих на этом участке максимальную мощность, высокую влажность и низкую прочность.

      Эоловые процессы. Комплекс процессов, включающий развевание (дефляцию), перенос и аккумуляцию частиц горных пород, распространен на песчаных островах и осередках Волго-Ахтубинской поймы, в местах выхода на дневную поверхность песков ергенинской свиты, а также на почвах ряда пахотных угодий.

      Способствующими развитию вышеописанных процессов  факторами являются следующие.

1. Аридность климата, что препятствует зарастанию песчаных массивов и, вследствие низкой влажности воздуха, способствует ускорению отрыва песчаных частиц от массива.
2. Специфический ветровой режим, при котором ветры со скоростью более 4 м/с являются среднегодовыми, в летний период часто возникают вихревые смерчи, а количество дней в году с сильными ветрами, пыльными бурями колеблется от 15 до 25, достигая в отдельные годы 50...60 дней.

      Характерной особенностью эоловых процессов  в Прикаспии являются дефляция, перенос и аккумуляция не только мелких фракций нерастворимых пород, но часто также солей, в изобилии представленных в многочисленных солончаках и сорах Прикаспийской впадины. Например, при пыльной солевой буре, возникшей 18—22 апреля в Западном Казахстане и достигшей Поволжья (от Нижнего до Верхнего), в Прикаспии осел слой соли толщиной от 1...2 до 3...4 мм, состоящий из глауберовой и поваренной соли, солей магния, частичек кремния и гипса. Одна из пыльно-солевых бурь, возникшая под влиянием мощного ветра юго-восточного направления восточнее Гурьева в марте 1978 г., достигла Волгограда в виде пыльно-солевой мглы.

      По  данным Л.Б. Аристарховой, ежегодное выпадение солей в регионе составляет в среднем 47 т/км .

        Эндогенные процессы, геологические процессы, связанные с энергией, возникающей в недрах твердой Земли. К Эндогенные процессы относятся тектонические движения земной коры, магматизм, метаморфизм горных пород, сейсмическая активность. Главными источниками энергии Эндогенные процессы являются тепло и перераспределение материала в недрах Земли по плотности (гравитационная дифференциация). При преобладании эндогенных процессов возникают преимущественно крупные - структурные формы рельефа суши, дна морей и океанов. Образование крупнейших (планетарных) форм связано также с силами космического характера – вращением Земли, солнечно-лунным притяжением и др.

        Эти процессы на равнинах проявляются  в виде слабых вертикальных  тектонических движений, общих для обширных площадей; многообразие их рельефа связано с поверхностными процессами. На них тоже влияют тектонические движения: на поднимающихся участках преобладает денудация, или процессы разрушения, а на понижающихся — аккумуляция, или накопление.

      Гравитационная  дифференциация ведет к расслоению Земли на геосферы разной плотности. На поверхности Земли она проявляется  также в форме тектонических  движений, которые, в свою очередь, ведут  к тектоническим деформациям пород земной коры и верхней мантии; накопление и последующая разрядка тектонических напряжений вдоль активных разломов приводят к землетрясениям.

      Тектонические деформации, изменение формы залегания, объёма, внутренней структуры и взаимного расположения тел горных пород под действием глубинных сил Земли, порождающих в земной коре условия местного направленного или всестороннего растяжения, сжатия или сдвига. Наиболее четко Тектонические деформации проявляются в осадочных, вулканических и метаморфических горных породах в виде различных складчатых и разрывных нарушений их первично горизонтального залегания; в магматических породах и кристаллических сланцах Тектонические деформации приводят к переориентировке или перекристаллизации слагающих их минералов.    Классификация тектонических  деформаций построена главным образом на основе изучения слоистых толщ горных пород; выделяются складчатые  и разрывные .

      Складчатость — результат остаточной (пластичной) деформации горных пород, когда тектонические напряжения превосходят их предел упругости; разрывы происходят вследствие разрушения горных пород, когда тектонические напряжения превосходят их предел прочности. 

        Оба вида глубинных процессов  тесно связаны: радиоактивное  тепло, понижая вязкость материала,  способствует его дифференциации, а последняя ускоряет вынос тепла к поверхности. Предполагается, что сочетание этих процессов ведёт к неравномерности во времени выноса тепла и лёгкого вещества к поверхности, что, в свою очередь, может объяснить наличие в истории земной коры тектоно-магматических циклов (см. Тектонические циклы). Пространственные неравномерности тех же глубинных процессов привлекаются к объяснению разделения земной коры на более или менее геологически активные области, например на геосинклинали и платформы.