Средний отдел каменноугольной системы Тверской области
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего и профессионального
«Тверской государственный университет»
Факультет географии и геоэкологии
Кафедра физической географии и геоэкологии
Курсовая работа
Средний отдел каменноугольной системы Тверской области
Проверил: научный руководитель к.г.н.,
Тверь 2008 г.
Оглавление:
Введение…………………………………………………………
Глава 1. Геологическое строение Тверской области………………..…………….4
1.1. Описание среднего отдела каменноугольной
системы Тверской области……………………………………………………………
1.2. История исследований среднего отдела каменноугольной системы Тверской области в 19-20 вв……………………………………………………….19
Глава 2. Современные практические исследования
каменноугольной системы Тверской области……………………………………………………………
2.1. Очерк современных практических исследований
среднего отдела каменноугольной системы
Тверской области в Ржевском и Старицком
районах……………………………………………………………
2.2. Отчет о результатах экспедиции в окрестности деревни Толпино Старицкого района (апрель-май 1998 г)…………………………………………..25
2.3. Описание Рождественского карьера………………………………………….40
2.4. Описание Стешевского порога………………………………………………..41
Заключение……………………………………………………
Список литературы…………………………………
Электронные ресурсы……………………………………………………………
Приложение……………………………………………………
Введение:
Целями данной курсовой работы будет, во-первых, в первой (теоретической) главе данной работы:
- Дать краткое описание геологического строения Тверской области в том виде, как оно нашло отражение в научных работах российских учёных и археологов, а также представить картографический материал.
Во второй главе данной работы (её практической части) мы постараемся:
- Дать обзор научного материала, существующих исследований геологического строения Тверской области, а также дать обзор средств и методов описанных исследований (включая графический материал и краткое описания экспедиций) и представить результаты этих экспедиций.
Затем нами будет представлено заключение, где мы сформулируем ответ на следующие вопросы: каков облик и каковы составляющие (на данном этапе исследований) среднего отдела каменноугольной системы Тверской области, и является ли интерес к строению почв Тверской области актуальным среди ученых. Также к работе будет приложена карта Тверской области.
Также следует заметить, что добыча строительного камня, а также угля – долгое время являлся традиционным промыслом населения некоторых районных центров, а также небольших населенных пунктов (сёл и деревень) Тверской области, в частности это касается Старицкого, Ржевского, Оршинского и других районов. Учёные и исследователи (см. Парфёнов) отмечают, что в результате длительной подземной разработки образовалось значительное количество подземных полостей различной конфигурации и строения.
Кроме того, известно, что вплоть до настоящего времени не установлено точное количество подземных каменоломен в Тверской области, а для большей части уже обнаруженных – пока не имеется планов, схем и даже примитивного описания. При этом число выявленных лишь под Старицей каменоломен превышает сотню. Таким образом дать максимально полное и точное представление о сложной системе каменноугольных отложений, находящихся на территории Тверской области на данный момент крайне сложно, иными словами, почти невозможно.
Глава 1. Геологическое строение Тверской области.
Материал этой главы преимущественно подчеркнут из исследования В.И. Маевского «Геологическое строение Калининской области» [2].
Геологическое строение
и геологическая история террит
Тверская область расположена в северо-западной части Подмосковной тектонической впадины, не отраженной в поверхностном рельефе.
Для того, чтобы иметь
общее представление о
Рис.1. Разрез через Вышневолоцко-Новоторжский вал (см. Маевский В.И. Геологическое строение Калининской области. Природа и хозяйство Калининской области, 1960.).
1-3 уленосная свита (1 – чёрная глина и кварцевые пески, 2 – серые и синие горшечные глины, 2 – пестроцветная толща), 4-5 продуктусовая свита нижнего отдела каменноугольных отложений (4 – рухляки, переслаивающиеся с красными глинами, 5 – известковые плитняки), 6 – среднекаменноугольные известняки, 7 – послетретичные отложения.
Самыми древними толщами впадины будут кристаллические породы (граниты, гнейсы), являющиеся фундаментом всех отложений Европейской части России. Эти породы относятся к докембрийскому возрасту. В Карелии и Финляндии (на Балтийском щите) и Украине (Азово-Подольском щите) они выходят на поверхность или прикрыты маломощной толщей молодых осадочных пород, в тверской же области обнаружены буровыми скважинами на большой глубине. Так, в Старицком районе докембрийские граниты вскрыты на глубине 1542 м. от поверхности земли. Редкинская скважина вскрыла слюдяные гнейсы кристаллического фундамента на глубине 1738 м. на Валдае, вблизи северо-западной границы области, докембрий не вскрыт при глубине скважины на 1672 м.; в Москве докембрий достигнут на глубине 1648 м.
1.1. Описание среднего отдела каменноугольной системы Тверской области.
Своим названием каменноугольные отложения, или карбоновые, отложения обязаны тому, что среди них в ряде мест встречаются пласты, прослои и линзы каменного угля. Однако было бы неправильно считать, что каменные угли приурочены только к породам каменноугольного периода. Каменные угли вне пределов нашей области встречаются в отложениях и других этапов истории Земли – пермского, юрского, мелового, третичного [2].
В начале каменноугольного периода климат был теплый и влажный, что благоприятствовало широкому распространению пышной растительности. Растительность покрывала заболоченные участки, мелкие водоемы, берега озер и рек. Среди древесных пород выделялись формы, принадлежащие к плауновым (лепидодендроны и сигиллярии), и хвощи (калямиты). Подгнивая, они падали на месте произрастания, засасывались болотистой почвой. Погребенные под толщей более молодых отложений, они с течением времени превратились в каменный уголь.
На отложениях с каменным углем залегают известняки с остатками морских организмов, а это указывает на смену суши морем.
Каменноугольные отложения на территории Тверской области пользуются повсеместным распространением и непосредственно залегают на породах верхнего девона. Они относятся к нижнему (С1), среднему (С2) и верхнему (С3) отделами каменноугольной системы.
В распределении отложений отдело
Такое расположение каменноугольных осадков обусловлено тем, что в более древний отрезок времени этого периода море занимало наибольшее пространство, а в каждый последующий оно сокращалось, постепенно отступая на восток.
Отложения среднего отдела занимают обширные пространства на территории Зубцовского, Ржевского, Старицкого, Новоторжского, Вышневолоцкого и других районов Тверской области. Имеется ряд естественных выходов по рекам Волге, Тверце, Осуге, по которым можно составить суждение о породах и физико-географических условиях того времени.
Подразделения этого отдела на горизонты произведено в соответствии со стратиграфической схемой А.П. Иванова для Ржевско-Старицкого Поволжья и прилежащих участков. Уже упомянутые горизонты следующие:
Верейский горизонт. В
основании среднекаменноугольны
Основной разностью этой толщи является ярко-красная плотная жирная глина с прослойками вклинивающейся опесчаненной зеленоватой глины, с гнездами малиновой, фиолетовой и желтой. Кроме глин, встречаются пестрые песчаники, глинистые пески, сцементированные окатанные и угловатые обломки песчаника, известняка, пестрых глин (брикчиевидные конгломераты).
В пестроцветной глинистой
толще местами встречаются
В доломитизированных разностях встречаются иглы морских ежей, членики стеблей морских лилий, брахиоподы.
Пестроцветная глина представляет устойчивый по составу горизонт, который легко узнается в буровых скважинах и может служить ориентиром (маркирующим горизонтом) для нижней части среднекаменноугольных отложений. Естественные выходы пестроцветной толщи известны в различных местах области: в городах Зубцове и Ржеве, на реке Бело у деревни Сушино, на реке Апаш – притоке реки Цны – и других местах.
В ряде мест эта толща вскрыта буровыми скважинами на разной глубине от поверхности: в городах Ржеве, Зубцове, Твери, Старице, около станции Чертолино.
А.Н. Назарьян [2] для Ржевско-Старицкого Поволжья в верейском горизонте выделяет четыре петрографических комплекса (снизу вверх): первый – пески и песчаники с прослоями глин, доломитов и мергелей, мощностью – 8-9 м; второй – красноцветные глины с непостоянными прослоями песков, песчаников и доломитизированных известняков, мощностью – 3-4 м; четвертый – переслаивание разноцветных глин с подчиненными прослоями песков; мощность – 3-4 м. Эти комплексы на отмеченной территории прослеживаются далеко не повсеместно.
Мощность пестроцветной толщи находится в пределах 20-25 м. Эта толща обычно залегает на размытой поверхности подстилающих (серпуховских) известняков, что свидетельствует о поднятии дна моря в конце нижнекаменнноугольного периода (континентальный перерыв серпуховского века). Участки дна моря, сложенные известняком, ставшие сушей, энергично размывались текучими поверхностными водами, вместе с тем происходило геохимическое изменение известняков. Все эти процессы привели к образованию коры выветривания, которая покрыла значительные участки суши.
Наступившее на сушу море в начале среднекаменноугольного времени (верейский век) размыло и разрушило кору выветривания и переотложило продукты ее в виде пестроцветных глин и песчаников на дне моря. Об отложениях их в мелководном море и прибрежной части свидетельствует наличие в красноцветной толще сцементированных окатанных и угловых обломов песчаников и известняков.
В ряде мест долины реки Волги имеются естественные выходы пестроцветной толщи верейского горизонта. Так, в северо-западной части деревни Шопорово, выше города Ржева, левый берег реки Волги подмывается, в связи с чем вскрывается толща среднекарбоновых пород.
На основании ознакомления
с породами имеющегося здесь известнякового
карьера можно составить
- Морена, красно-бурая (валдайская) с валунами кристаллических и осадочных пород (до 1,50 м).
- (Ск2) Дробленый, рыхлый, желтоватый известняк – кора выветривания (до 1, 50 м).
- Белый известняк с прослоями мергеля.
- Светло-серый доломитизированный известняк с кремневыми конкрециями, подстилается крупноплитчатым известняком с такими же конкрециями (до 1,50 м).
- Розовый мергель, подстилается кремневыми прослоями непостоянной мощности.
- Светло-серый мергель.
- Крупноплитчатый доломитизированный известняк.
- Мергель серый, тонкосланцевый (общая мощность слоев 5. 6. 7, 8 – до 3 м). Известняково-мергелистая толща (слои 2-8) относится к каширскому горизонту среднего карбона (Ск).
- (Сv2) Глина зеленая, красная, желтая.
- Конгломерат, состоящий из угловатых обломков песчаника, красной и зеленой глины, известняка.
- Песчаник светло-зеленый и серый, тонкослоистый, в горизонтальном направлении местами переходит в слюдистые песчаники с малозаметной слоистостью.
- Глина ярко-красная, с прослоями зеленой и желтой, вскрывается отдельными гнездами у уреза воды.
Рис. 5. Известняк с линзами ратовкита в г. Ржев (см. Маевский В.И. Геологическое строение Калининской области. Природа и хозяйство Калининской области, 1960.)
Слои 9, 10, 11, 12 относятся к верейскому горизонту среднего карбона (Сv2).
В этом разрезе вскрываются только отложения среднего карбона, тогда как несколько выше, в устье реки Дуньки, обнажались и нижекарбоновые. Это опять указывает на наличие изгибов пластов и образование синклинальной складки.
Каширский горизонт. На красноцветной глинистой толще залегают светло-желтые, белые, розовые доломиты и доломитизированные известняки, относимые к каширскому горизонту; чистые разности известняков мергели и глины играют подчиненную роль.
Эти отложения вскрываются выше уровня Волги и ее притоков, во многих разрезах Ржева, Зубцова, Старицы, по реке Белой деревни Сушино и в ряде других мест.
Иногда эту толщу
называют доломитовой из-за преобладания
в ней доломитов и
Характерной разностью доломитовой толщи являются желтоватые или зеленоватые доломиты, разбитые на большие куски и глыбы с гнездами глинообразной породы. В трещинах и небольших пустотах доломита встречаются кристаллы кальцита и кварца, образовавшиеся в результате геохимических процессов, связанных с деятельностью подземных вод, циркулирующих по трещинам доломитовой толщи.
В средней части доломитовой толщи имеются тонкие прослойки мягкой глиноподобной сланцевой породы зеленоватого цвета. К этим прослойкам местами приурочены фиолетовые землистые скопления минерала ратовкита, являющегося разновидностью флюорита. Образование ратовкита, видимо, связано с геохимическими процессами.
В верхней части доломитовой толщи залегают прослойки зернисто-кристаллического и мраморовидного известняка, белого и желтоватого цвета с бурыми крапинками, остатками морских лилий (криноидей). Этот известняк носит название криноидного. Местами в этом известняке, как и в других разновидностях доломитовой толщи, встречаются желваки и включения бурого кремня.
Для верхней части доломитовой толщи характерны толстослоистые, плотные, местами окременелые известняки светло-серого цвета, с гнездами и прожилками кремня. В обнажениях эти известняки разбиты трещинами на большие глыбы. Некоторые слои известняка содержат пустоты (в виде жеод), заполненные кристаллами кварца и изредка аметиста; это можно видеть в известковом карьере выше Старицы.
В основании толщи в отдельных участках встречаются непостоянные прослои мягкого мергеля, обычно вишнево-красного цвета. В устье реки Холохольни и на реке Нижняя Старица обнаруживаются верхи толщи, состоящие из доломитов и известняков с подстилающими розовыми мергелями; в них можно наблюдать ископаемые формы. В верхней части разреза на реке Холохольне, как в других разрезах реки Волги, встречаются шаровые конкреции известняка.
Отложения верхов каширского горизонта на реке Холохольне выделены И.И. Трофимовым в холохоленскую свиту.
В криноидных и других разностях каширских известняков встречаются окаменелые остатки морских организмов (часто – из плеченогих) и масса обломков морских лилий (кринодеи).
Общая мощность каширского горизонта достигает 45-60 м.
Известняково-доломитовые породы этой толщи могут быть использованы для производства извести и бутового камня.
Породы известняково-
В этом участке можно видеть антиклинальную складку северо-за- падного простирания, размытую руслом реки Волги.
Толща каширского горизонта обнажается в берегах реки Холынки, впадающей слева в р. Волгу в черте города Ржева [2].
Рис.4.Схематический разрез левого берега р. Холынка (см. Маевский В.И. Геологическое строение Калининской области. Природа и хозяйство Калининской области, 1960).
- Суглинок красно-бурый.
- Известняк серый кавериозный.
- Мергель.
- Известняк крупно плитчатый с кремневыми конкрециями.
- Известняк мелкоплитчатый с кремневыми конкрециями.
- Мергель синий, переходящий книзу в глину.
- Известняк плитчатый.
Наличие кремневых стяжений в известняках каширского горизонта свидетельствует о геохимических процессах, происходивших в этой толще, возможно, после накопления карбоновых пород.
Прослои мергелей и глин свидетельствуют о прибрежных условиях накопления толщи: с суши в море сносились мелкоотмученные частицы размыва пород прибрежных участков.
Ниже, по правому берегу Волги, у юго-восточной окраины города Ржева, вскрывается известняковая толща с линзами фиолетового ратовкита (см. выше, рис.5).
Образование ратовкита
в толще известняков
В толще доломитов и известняков каширского горизонта сравнительно редко встречаются ископаемые среднего карбона. Это обусловлено процессами глубокого изменения пород после их образования. С этими процессами связано образование кристаллов горного хрусталя и кальцита в пустотах, а также линз и примазок флюорита.
Как можно видеть, в разрезах берегов Волги слои каширского горизонта, как и нижележащих толщ нижнего карбона, имеют неровную поверхность, что обусловлено наличием антиклинальных поднятий и синклинальных прогибов. Это видно при сопоставлении недалеко отстоящих друг от друга участков долины Волги. Так, на северо-запад от Зубцова, в районе деревни Ажибаново известняки поднимаются на 40 м выше уровня Волги.
Отложения каширского горизонта прослеживаются по естественным выходам и буровым скважинам от района города Ржева и южнее, а также на север к городу Кувшиново.
Подольский горизонт. Выше доломитовой толщи залегают породы, состоящие в основном из известняков и мергелей, поэтому толщу часто называют известняково-мергелистой и относят к подольскому горизонту. В нижней части этих отложений залегают тонкоплитчатые мергели плотного сложения, иногда сланцеватые и различной окраски: зеленоватые, розовые, красные. В середине мергелистой толщи проходит слой доломитизированных известняков с гнездами кремня.
В верхней части мергелистой толщи залегают слои плотного, разбитого на крупные глыбы, часто пористого известняка, содержащего местами шаровые образования (конкреции). В мергелях и плитчатых известняках наблюдаются прослойки сланцеватой глины серо-зеленого, а иногда розового цвета. В трещинах и пустотах обнаруживаются друзы кристаллов кварца и кальцита.
В слоях Ржевско-Старицкого Поволжья встречаются многочисленные ископаемые формы среднекаменноугольного времени, среди которых особенно часты представители плеченогих, иглы морских ежей, обломки стебельков морских лилий, а также большие колонии кораллов.
Наряду с плеченогими и другими формами в подольских слоях встречаются представители брюхоногих и пластинчатожаберных моллюсков. Эти формы сохраняются обычно в виде слепков.
В верхней части известняково-
Благодаря волнистому залеганию среднекаменноугольных пород слои «старицкого камня» то поднимаются в берегах Волги – окрестности Старицы (деревни Колошино и Воробьево) до высоты 30 м, то опускаются до 8 м и ниже над уровнем Волги (деревня Молоково и др).
В кровле «старицкого камня» залегает устойчивый слой бурого кремня и окременелого известняка (от 0,5 до 1 м). Выше бурого кремня залегает доломитизированный известняк белого и желтого цвета, частью разбитый на крупные глыбы с гнездами и желваками кремня. В этой толще нередко можно встретить прослои белого пористого известняка с многочисленными ископаемыми (плеченогие – те же, что отмечены ранее, и кораллы).
В нижней части известняково-мергелистой толщи встречается кремневая порода – опока (район города Старицы), светло-серого и белого цвета, с характерным для кремневых пород изломом и резкой угловатостью остроугольных обломков. Разработки ее производятся в районе Старицы.
Общая мощность подольского горизонта достигает 40 м.
В берегах реки Волги между Зубцовом и Старицей и в районе этих городов имеются многочисленные разрезы, где вскрываются в естественных условиях известняково-мергелистая толща подольского горизонта. По этим разрезам можно проследить характер залегания пород.
Известняки подольского горизонта выходят выше уровня Волги, обнажаются в ее берегах и от деревни Ордино до города Старицы и ниже, то есть в районе так называемых «старицких ворот». Только для этого района подольские слои разделены на две свиты: нижнюю – воробьевскую, сложенную пестрыми мергелями с прослоями известняков и обильной фауной, верхнюю – старицкую, которая сложена известняками, мергелями и «старицким камнем».
Полный разрез слоев подольского горизонта можно видеть по реке Нижней Старицы, вблизи ее устья (ниже города Старицы). Здесь в подмыве правого высокого берега этой речки обнажаются (рис. 6):
- Светло-желтые пески.
- Суглинок красно-бурый моренный (валдайская морена).
- (С2pd.st) Серые мергели.
- Желтые, массивные, крупноплитчатые известняки, с пропластками мергелей.
- Белые известняки.
- Зеленые мергели.
- Светло-желтые плитчатые известняки.
- Раздробленный и щебневатый известняк.
- (С2pd.v) Доломиты светло-желтого цвета.
- Пропластки зеленых мергелей.
- Белые толстоплитчатые известняки.
- Желтовато-зеленоватые и местами розовые мергели.
- (С2k.h) Розовые и белые мергели; в розовых разностях обилие раковин.
- Светло-серые массивные известняки, уходящие ниже уровня реки. Местами в известняках имеются трубочки, пересекающие породу сверху вниз. Преобладающее вертикальное положение этих трубочек, заметное ветвление книзу, дает некоторое основание относить их к стигмариям (следы корней деревьев), что констатировано ранее для этих мест В.П. Масловым [2].
Рис.6. Схематический разрез среднекаменноугольных отложений
вблизи устья р. Нижней Старицы (см. Маевский В.И. Геологическое строение Калининской области. Природа и хозяйство Калининской области, 1960).
Слои 3, 4, 5, 6, 7, 8 относятся к подольскому горизонту – старицкой свите; 9, 10, 11, 12 – к воровьевской свите того же горизонта; 13, 14 –к верхам каширского горизонта – холохоленской свите.
В этом разрезе, как и в других местах района города Старицы, встречаются многочисленные ископаемые, уже упомянутые выше.
Характер разреза на реке Нижней Старице дает основание предполагать неустойчивость режима накопления пород подольского горизонта.
В некоторых комплексах приведенного разреза намечается быстрая смена отложений как по вертикали, так и по горизонтали.
Например, в верхах каширского горизонта слои (слои 13-14) светло-серые, массивные известняки переслаиваются розовыми мергелями, а местами – галькой известняка. Это указывает на обмеление, а может быть, и на осушение, хотя бы на короткое время – зарастание прибрежной части растительностью, которая оставила стигмарии.
Присутствие пестроцветных мергелей может быть объяснено сносом обломочного материала с суши, вероятно, островного характера, при наличии жарких условий. Об этом же говорит красноцветная окраска мергелей.
Мячковский горизонт. Разрез среднекаменноугольных в Ржевско-Старицком Поволжье заканчивается отложениями мячковского горизонта (молоковской свиты). Отложения его выделены только для района деревни Молоково (в 10 км выше города Старицы), где вскрывается верхняя часть толщи, мощностью около 15 м. Здесь, в карьере, для разработки известняков, можно было видеть:
- Песок светло-желтый, тонкозернистый (до 0,50 м).
- Суглинок красно-бурый, моренный с валунами кристаллических и осадочных пород (около 1,00 м).
- Известняк светло-желтый и белый, разрушенный, перемешанный со щебнем плотного известняка (около 1,00 м).
- Известняк белый, плотный, местами трещиноватый, местами пористый, залегает крупными глыбами, использовался как бутовый материал. Многочисленные ископаемые формы (кринодеи, иглы морских ежей и др.).
- Тонкий прослой зеленовато-серого листоватого мергеля (0,30-0,40 м).
- Известняк желтый, несколько доломитизированный, плотный, легко колющийся (до 1,00 м).
- Известняк местами грубо- и тонкопористый, землистого сложения, разделается на слои различной мощности, местами крупноплитчатый. Вертикальными и горизонтальными трещинами разбит на крупные глыбы; в толще встречаются прослои серого мергеля в 2-4 см и зеленоватой глины. Во всей толще, а особенно в рыхлых разностях, обильна фауна. Общая мощность – до 4 м.
- Ниже осыпи и отвалов старых выработок на высоте 5-7 м над дном оврага, левый борт которого вскрыт карьером, обнажалась нижняя часть карьера, где производились ломки пород. Эти породы представлены желтоватыми и белыми доломитизированными известняками, плотными, местами пористыми, с пустотами от растворенных палеонтологических форм. Трещинами породы разбиты на крупные глыбы; по трещинам в виде затеков видна зеленоватая глина. Встречены стяжения камня раковистым изломом. Известняки использовались как бутовый камень. Видимая мощность – до 5 м. Судя по обилию фауны накопление известняковой толщи происходило в условиях нормальной солености и мелкоморья, богатого донными формами. Среди этих форм преобладали известковые и накопление их шло, вероятно, более быстрыми темпами, чем в ниже лежащих слоях. Возможно, что имели место обширные отмели, где жили в большом количестве известковые организмы.