Введение
Карстово-суффозионные процессы в Омской области не редкость, они происходят чаще всего в южных районах. Связано это с такими факторами, как засушливый климат, режим выпадения осадков, их интенсивность, условия инфильтрации, экспозиция склона и угол наклона земной поверхности, геологическая и геоморфологическая история [1]. Породы юга Омской области содержат залежи карбонатов в виде больших очагов легкорастворимых солей (например, территория вблизи оз. Эбейты). Содержание большого количества карбонатов, известняков, мергелей, гипсов, пылеватых и мелкозернистых песков свидетельствует о возможности карстово-суффозионных процессов [2]. Необходимо отметить, что если данные породы залегают глубоко, например под тугопластичной глиной или под любым другим водоупором, то опасность развития карста или суффозии минимальна. В основном карст и суффозия протекают в зоне аэрации при скоплении влаги в микропонижениях рельефа и ее инфильтрации. Движущая сила таких процессов – это фильтрующаяся вода. От количества поступающей воды и от состава грунтовой воды будет зависеть интенсивность процессов. Вода может как растворять, так и выносить карстово-суффозионные породы, но часто эти процессы идут одновременно, параллельно. Если происходит растворение породы, то этот процесс называется карст [3], а если механический вынос мельчайших частиц, то это суффозия [4]. Вода может поступать в области залегания пород, которые подвержены карстово-суффозионным процессам, за счет инфильтрации дождевой и талой воды в связи с ливнями, снеготаянием, паводками и наводнениями, при орошении и других антропогенных воздействиях. Итогом описанных процессов являются как значительные, так и незначительные просадки, понижения, которые называются воронками, провалами, блюдцами, западинами [5]. В Омской области преимущественно распространены лессы и лессовидные суглинки, которые при образовании пустот легко обваливаются, так как эти породы не имеют несущих свойств.
Исходя из этих условий можно сделать вывод, что опасность карста и суффозии в Омской области заключается в том, что они скрыты от человеческого глаза, можно видеть только результат (обрушение), который происходит моментально. Для более рационального природопользования в строительной и сельскохозяйственной сфере необходима своевременная диагностика, применение соответствующих мероприятий, которые описаны в статье [6].
Целью исследования является геоэкологическая оценка возможности возникновения карстово-суффозионных процессов на основе анализа состава залегающих пород Омской области с помощью изучения материалов пробуренных скважин в Горьковском, Черлакском, Павлоградском, Кормиловском районах Омской области.
Материалы и методы исследования
Использованные в работе материалы были собраны в Омском филиале ФБУ «ТФГИ по Сибирскому федеральному округу». Авторами рассмотрены все пробуренные скважины в некоторых районах Омской области: Горьковском, Черлакском, Павлоградском, Кормиловском по данным последнего бурения 1982–1984 гг. И для иллюстрации выбраны скважины, в которых встречаются карстово-суффозионные породы. Фактическая геологическая информация не утрачивает актуальность. Также изучены особенности данной территории относительно рисков для строительной или сельскохозяйственной сферы. Изученные скважины относятся к геоморфологическим районам, областям Омской области. В работе применен аналитический метод исследования. Новизна данного исследования заключается в анализе исходной информации из технических отчетов геологических экспедиций [7], которые требуют обобщения и конкретных выводов.
Результаты исследования и их обсуждение
Кормиловский район расположен на Западно-Барабинской равнине, на юге лесостепной зоны с небольшим дефицитом увлажнения. Через него протекает р. Омь, берущая начало в Васюганских болотах. Первая скважина находится на 2,6 км северо-западнее от с. Никитина на сельскохозяйственной пашне. Геоморфологический элемент: правый склон речной долины р. Омь (табл. 1).
Таблица 1
Анализ данных Скважины № 1 в Кормиловском районе 2,6 км северо-западнее с. Никитина
|
Глубина залегания |
Описание пород |
Вероятность карстово-суффозионных процессов |
|
1–2 м |
Суглинок средний желто-бурый с прослоями супеси с включениями извести, гипса, редкими обломками раковин, лессовидный, сухой |
Большая вероятность карстово-суффозионных процессов за счет содержания извести, гипса, обломков раковин |
|
2–4 м |
Глина плотная, серовато-бурая с включением мергеля, гидроокислов железа, известково-мергелистых конкреций |
Средняя вероятность карстово-суффозионных процессов за счет содержания мергеля, известковых-мергелистых конкреций |
|
4–7,5 м |
Глина песчанистая, зеленовато-серая с включениями гидроокислов железа и пропластками тонкозернистого белесо-серого песка, сильно обохрена, слюдистая, слоистая, тугопластичная, свежая некарбонатная |
Маловероятны карстово-суффозионные процессы |
Примечание: составлено А.Э. Грицаенко.
Таблица 2
Анализ данных Скважины № 2 в Кормиловском районе 0,45 км юг-юго-западнее с. Борки
|
Глубина залегания |
Описание пород |
Вероятность карстово-суффозионных процессов |
|
1–3,5 м |
Глина желто-бурая, пылевая с известковыми конкрециями, слюдистая, карбонатная |
Средняя вероятность карстово-суффозионных процессов за счет содержания известковых конкреций и карбонатов |
|
3,5–6,6 м |
Глина бурая, плотная, мягко-пластичная, слюдистая, карбонатная |
Маловероятны процессы карста за счет содержания карбонатов |
|
6,6–8,1 м |
Глина зелено-серая, жирная, пятнами обохрена, содержит карбонаты |
Маловероятно из-за глубины залегания и вышележащих плотных пород, но присутствуют карбонаты |
Примечание: составлено А.Э. Грицаенко.
Таблица 3
Анализ данных Скважины № 1 в Горьковском районе 0,5 км восточнее развалин бывшего села Горский Лог
|
Глубина залегания |
Описание пород |
Вероятность карстово-суффозионных процессов |
|
0,5–2 м |
Суглинок серовато-бурый, косослоистый, обохренный, карбонатный |
Возможны карстово-суффозионные процессы, интенсивность будет зависеть от количества карбонатов в породе |
|
2–2,9 м |
Суглинок бурый с известково-мергелистыми конкрециями, карбонатный |
Большая вероятность карстово-суффозионных процессов за счет растворения и выноса известково-мергелистых конкреций и карбонатов |
|
2,9–4 м |
Суглинок светло-коричнево-бурый, косослоистый, пластичный, с включением гидроокислов железа, карбонатный |
Возможны карстово-суффозионные процессы, интенсивность будет зависеть от количества карбонатов в породе |
Примечание: составлено А.Э. Грицаенко.
Вторая скважина находится тоже в Кормиловском районе, в 0,45 км юго-юго-западнее с. Борки. Располагается она на сельскохозяйственной пашне. Геоморфологический элемент: тыловая часть второй надпойменной террасы по левому берегу р. Омь (табл. 2). В каждой из рассмотренных скважин Кормиловского района встречаются породы, которые подвержены процессам вымывания или растворения. В первой – это такие породы, как прослои супеси с включениями извести и гипса, обломки раковин, включения мергеля, известково-мергелистые конкреции, песок. Во второй – это известковые конкреции, глина карбонатная. На близлежащей территории возможны процессы карста и суффозии. Скважины располагаются на действующих сельскохозяйственных пашнях.
Горьковский район расположен на Западно-Барабинской равнине, а также включает в себя часть геоморфологического района Прииртышский увал, на котором находится наибольшее число суффозионных процессов. Скважина № 1 в Горьковском районе Омской области расположена в 0,5 км восточнее от развалин бывшего села Горский Лог на сельскохозяйственной пашне (табл. 3). Геоморфологический элемент: склон долины Иртыша.
Скважина № 2 Горьковского района Омской области располагается 0,2 км западнее развалин бывшего села Горский Лог. Геоморфологический элемент: оползневое тело на надпойменной террасе р. Иртыш (табл. 4).
В представленных скважинах содержатся такие породы, которые могут быть подвержены карстово-суффозионным процессам: суглинок карбонатный, известково-мергелистые конкреции, глина карбонатная. Скважина № 1 находится на сельскохозяйственной пашне, при определенном содержании подверженных пород могут образовываться карстово-суффозионные проявления. Скважина № 2 располагается на территории бывшего села Горский Лог, в ней также обнаружены вышеперечисленные породы.
Таблица 4
Анализ данных Скважины № 2 в Горьковском районе 0,2 км западнее развалин бывшего села Горский Лог
|
Глубина залегания |
Описание пород |
Вероятность карстово-суффозионных процессов |
|
0,45–2 м |
Глина коричнево-бурая, плитчатая, с включением окислов железа, малослюдистая, карбонатная |
Возможны карстово-суффозионные процессы за счет содержания карбонатов |
|
2–3,3 м |
Суглинок коричнево-бурый, плотный, вертикально-слоистый, с включением мелких известково-мергелистых конкреций |
Возможны незначительные карстово-суффозионные процессы за счет содержания мелких известково-мергелистых конкреций |
|
3,3–4,6 м |
Глина голубовато-серая, плотная, жирная, однородная, карбонатная |
Маловероятны карстово-суффозионные процессы за счет глубины залегания, но глины содержат в себе карбонаты |
Примечание: составлено А.Э. Грицаенко.
Таблица 5
Анализ данных Скважины № 1 в Черлакском районе 6,2 км юго-восточнее пос. Черлак
|
Глубина залегания |
Описание пород |
Вероятность карстово-суффозионных процессов |
|
0,6–1,5 м |
Песок желто-бурый, до желтого, среднезернистый, малослюдистый, карбонатный |
Большая вероятность карстово-суффозионных процессов за счет возможного выноса водой неустойчивого слоя песка и растворения карбонатов |
|
1,5–2,8 м |
Суглинок светло-коричнево-бурый, тонкораспыленный, вязкий переслаивающийся с супесью, с прослоями гидроокислов железа, карбонатный |
Возможны карстово-суффозионные процессы за счет содержания супеси, карбонатов |
|
2,8–3,5 м |
Песок серый, крупнозернистый, кварцевый, карбонатный |
Средняя вероятность карстово-суффозионных процессов за счет возможного выноса водой неустойчивого слоя песка и растворения карбонатов |
|
3,5–5,1 м |
Глина желто-бурая, слоями обохрена, с пропластками мергеля и известковыми конкрециями, мягко-пластичная, слабокарбонатная |
Возможны небольшие карстово-суффозионные процессы за счет содержания легкорастворимых пород |
Примечание: составлено А.Э. Грицаенко.
Таблица 6
Анализ данных Скважины № 2 в Черлакском районе 1,5 км юго-западнее с. Целинное
|
Глубина залегания |
Описание пород |
Вероятность карстово-суффозионных процессов |
|
0,4–2,3 м |
Песок желто-серый, мелкозернистый, карбонатный |
Большая вероятность карстово-суффозионных процессов за счет возможного выноса водой неустойчивого слоя песка и растворения карбонатов |
|
2,3–3 м |
Супесь желто-серая до серого слоистая, макропористая, слюдистая, карбонатная |
Есть вероятность карстово-суффозионных процессов за счет содержания супеси и карбонатов |
|
3–4,5 м |
Песок желто-серый, тонко-мелкозернистый, слюдистый, с прослоями суглинков, с редкими известково-мергелистыми конкрециями и обломками раковин |
Большая вероятность карстово-суффозионных процессов за счет возможного выноса водой неустойчивого слоя песка, обломков раковин и растворения известково-мергелистых конкреций. |
Примечание: составлено А.Э. Грицаенко.
Черлакский район Омской области располагается на Западно-Барабинской равнине, а также включает в себя часть геоморфологического района Прииртышский увал. Скважина № 1 в Черлакском районе находится в 6,2 км юго-восточнее пос. Черлак на сельскохозяйственной пашне (табл. 5). Геоморфологический элемент: вторая надпойменная терраса р. Иртыш.
Скважина № 2 в Черлакском районе Омской области находится в 1,5 км юго-западнее с. Целинное на сельскохозяйственной пашне (табл. 6). Геоморфологический элемент: склон водораздела к озерной котловине.
В представленных скважинах Черлакского района, которые располагаются на сельскохозяйственных пашнях, встречаются такие карстово-суффозионные породы, как карбонаты, песок, супесь, мергель, известковые конкреции. На близлежащей территории возможны карстово-суффозионные процессы.
Большая часть Павлоградского района Омской области расположена на Северо-Казахстанской аккумулятивной равнине, но небольшая его часть с севера входит в Ишимскую равнину, а небольшой участок южной территории – на геоморфологический район Алаботинская долина. Скважина № 1 в Павлоградском районе Омской области находится на расстоянии 0,4 км северо-западнее с. Бердовка в данный момент по спутниковым снимкам мы определили, что данная территория не используется (табл. 7). Геоморфологический элемент: озерная котловина.
Скважина № 2 в Павлоградском районе Омской области находится в 3,3 км северо-восточнее с. Назаренко на сельскохозяйственной пашне (табл. 8). Геоморфологический элемент: плоский водораздел.
Павлоградский район расположен в самой южной части Омской области с повышенными теплоэнергетическими ресурсами климата и значительным дефицитом атмосферных осадков. Это способствует отложению карбонатов в почве.
Таблица 7
Анализ данных Скважины № 1 в Павлоградском районе 0,4 км северо-западнее с. Бердовка
|
Глубина залегания |
Описание пород |
Вероятность карстово-суффозионных процессов |
|
0,8–1,7 м |
Суглинок серовато-бурый, слоистый, с мелкими охристыми пятнами, карбонатный |
Возможны карстово-суффозионные процессы, интенсивность процессов будет зависеть от количества карбонатов в породе |
|
1,7–4,3 м |
Глина бурая макропористая, с прослоями и гнездами гипса, слюдистая, карбонатная. В интервале 1,7–2,1 м прослои супеси пылеватой |
Большая вероятность карстово-суффозионных процессов за счет возможного растворения гипса, карбонатов и выноса супеси пылеватой |
|
4,3–9,7 м |
Глина желто-бурая мягкопластичная, жирная, с конкрециями гидроокислов железа, с блестками слюды, карбонатная |
Малая вероятность карстово-суффозионных процессов |
Примечание: составлено А.Э. Грицаенко.
Таблица 8
Анализ данных Скважины № 2 в Павлоградском районе 3,3 км северо-восточнее с. Назаренко
|
Глубина залегания |
Описание пород |
Вероятность карстово-суффозионных процессов |
|
0,9–2,1 м |
Суглинок темно-коричнево-бурый, плитчатый, в интервале 1,5–2,1 м с мергелистыми конкрециями, карбонатный |
Большая вероятность карстово-суффозионных процессов за счет возможного растворения мергелистых конкреций, карбонатов |
|
2,1–3,0 м |
Суглинок светло-коричнево-бурый, с мергелистыми конкрециями, карбонатный |
Большая вероятность карстово-суффозионных процессов за счет возможного растворения мергеля, карбонатов |
|
3,0–6,0 м |
Суглинок бурый с прослойками алеврита зелено-серого, пятнами обохренный, карбонатный |
Малая вероятность карстово-суффозионных процессов |
Примечание: составлено А.Э. Грицаенко.
В скважинах Павлоградского района встречаются такие породы, как карбонаты, гипсы, мергелистые конкреции, супеси пылеватые, которые могут растворяться и выноситься водой.
Заключение
В ходе исследования выполнен анализ залегания карстующихся пород в скважинах на юге Омской области и сделаны выводы о потенциальной вероятности возникновения карстовых и суффозионных явлений, которые будут влиять на сельскохозяйственную деятельность и строительство. Наличие этих пород в зоне аэрации уже является потенциальной опасностью. Вероятность проявления карстово-суффозионных процессов определяется химическим составом и мощностью слоя карстующихся пород, а также его залеганием в зоне аэрации. Большинство изученных скважин находятся на сельскохозяйственных пашнях, которые из года в год используются и приносят региону сельскохозяйственную продукциюи подвергаются рискам значительных просадок грунта. За годы, прошедшие с 1982–1984 гг. на сельхозугодьях зафиксировано появление новых значительных просадок почвенно-грунтового слоя. При проведении сельхозработ и строительстве на этой территории новых зданий и сооружений, линейных объектов необходимо учитывать залегание подверженных карсту и суффозии пород и применять противокарстовые, противосуффозионные мероприятия.