Характеристика геологического строения

При составлении геологического описания использованы материалы пояснительной записки к сводной геологической карте доплейстоценовых отложений масштаба 1:200 000 Республики Татарстан (Марамчин, Уланов).

Рассматриваемая территория характеризуется типичным для Восточно-Европейской платформы двухярусным строением: интенсивно дислоцированные метаморфические породы нижнего и среднего протерозоя слагают консолидированную кору (кристаллический фундамент) платформы, а палеозойские (девонские, каменноугольные и пермские) и кайнозойские (неогеновые и четвертичные) образования – осадочный чехол.

Зона преимущественного распространения пресных подземных вод охватывает лишь верхнюю часть разреза осадочного чехла, включая четвертичные, неогеновые и пермские отложения. Поэтому стратиграфическое описание разреза ограничивается по глубине отложениями ассельского яруса пермской системы.

Ассельский ярус. Ассельские образования распространены повсеместно, залегают согласно на отложениях гжельского яруса каменноугольной системы и представлены доломитами желтовато- и светло-серыми микрослоистыми, в некоторых частях разреза реликтово-органогенными известняками, участками окремненными, с прослоями гипсов, ангидритов. Мощность отложений 52-63 м.

Кровля отложений ассельского яруса севернее Казани вскрыта на абсолютных отметках минус 70 м - минус 75 м. Слой плотных доломитов, залегающий в кровле ассельского яруса, со значениями кажущихся сопротивлений до 1000-3000 Омм выделяется как основной маркирующий горизонт (ОМГ).

Сакмарский ярус. Сакмарские образования на территории исследований распространены практически повсеместно, за исключением глубоких эрозионных врезов палеодолины Волги. Сакмарские образования представлены преимущественно ангидритами, в кровле гипсами, местами разрушенными до брекчий. Среди сульфатов встречаются прослои доломитов, иногда известняков. Мощность отложений составляет 23-124 м. Нижняя граница яруса четкая. Она проводится по смене карбонатно-сульфатных отложений сакмарского яруса органогенно-обломочными слабо загипсованными известняками и доломитами ассельского яруса.

Казанский ярус. Отложения казанского яруса широко распространены, отсутствуя лишь в глубоких врезах палеодолин. Они залегают с размывом на закарстованной поверхности отложений сакмарского яруса и представлены терригенно-карбонатными породами с характерной цикличностью разреза.

Нижнеказанский подъярус на рассматриваемой территории характеризуется терригенно-карбонатным типом разреза. Он представлен отложениями морских и лагунно-морских фаций: песчаниками, алевролитами, глинами, мергелями, известняками, доломитами с прослоями и линзами гипса. Карбонатные породы (известняки, доломиты, мергели) составляют более 60 % мощности разреза подъяруса.

По характеру изменения литолого-фациального состава в разрезе подъяруса (снизу вверх) выделяют три толщи, соответствующие ритмам осадконакопления: байтуганскую, камышлинскую и красноярскую. Каждая толща начинается глинами, алевролитами, песчаниками и завершается известняками, доломитами, мергелями.

Нижняя граница подъяруса определяется по смене светло-серых загипсованных доломитов и брекчий сакмарского яруса плотными темно-серыми, слоистыми глинами и алевритами, залегающими в основании байтуганской толщи. Эту глинисто-алевритовую пачку мощностью от 9 до 15 м с обилием брахиопод (преимущественно лингул), фораминифер, гастропод и другой фауны часто объединяют под условным названием пачка «лингуловые глины». Вверх по разрезу она сменяется мергелями, известняками серыми и темно-серыми, пелитоморфными, слоистыми с прослоями органогенных и органогенно-обломочных известняков.

Камышлинская толща мощностью 14-40 м представлена глинами темно-серыми, алевритистыми, тонкослоистыми загипсованными с прослоями темно-серых известняков, желтовато-серых доломитов, редко тонких прослоев гипсов.

Красноярская толща сложена преимущественно песчаниками темно-серыми и зеленовато-серыми, сменяющимися вверх по разрезу известняками и доломитами с прослоями глин и алевролитов. Мощность толщи 20-35 м. Песчаники иногда образуют линзы мощностью до 25 м.

Общая мощность нижнеказанских образований претерпевает значительные колебания от 14 до 82 м.

Верхнеказанские отложения выходят на дневную поверхность за пределами распространения высоких террас р. Волга. В бассейне р. Казанка они встречаются в естественных обнажениях.

Отложения верхнеказанского подъяруса представлены комплексом лагунно-морских образований, в которых главенствующее значение принадлежит карбонатным породам (доломитам, известковистым доломитам, доломитизированным известнякам). Терригенные образования, часто встречающиеся среди нижнеказанских отложений, здесь имеют подчиненное значение. Характерной особенностью верхнеказанских отложений является их повышенная загипсованность. Гипс встречается либо в виде вкраплений в других породах, либо слагает отдельные линзы и слои мощностью до нескольких метров. Общая мощность отложений верхнеказанского подъяруса достигает 60-65 м.

Верхнеказанские отложения залегают на нижнеказанских согласно, редко - со следами местного размыва. Нижняя граница подъяруса выражена неотчетливо и отвечает смене морских фаций раннеказанского времени (серые, темно-серые отложения с многообразной фауной) лагунно-морскими позднеказанского времени (светлоокрашенные породы доломитизированные и загипсованные с тонкой слоистостью и частой фациальной изменчивостью).

Неогеновая система. Плиоценовые отложения широко распространены на рассматриваемой территории, заполняя доплиоценовую эрозионную сеть, сформированную палеоВолгой и ее крупными притоками - палеоКазанкой и палеоМешей. Мощность плиоценовых отложений в тальвеге палеодолины Волги достигает 110-140 м.

Эрозионная поверхность, созданная в доплиоценовое время, имеет сложный характер. На левобережье Волги от г. Зеленодольск до г. Казань палеодолина имеет субширотное направление, параллельно современному руслу Волги. Ее северный борт примыкает к современному коренному склону, сложенному верхнепермскими отложениями. Более пологая поверхность южного склона палеодолины существенно осложнена эрозионно-структурными останцами островного характера, сложенными породами нижнеказанского подъяруса. По изолинии эрозионной поверхности с абсолютной отметкой 0 м палеодолина имеет ширину от 9 до 12 км, а между г. Зеленодольск и п. Васильево залегает под ложем Куйбышевского водохранилища. Наиболее глубокая часть палеодолины Волги врезана до ассельских отложений с абсолютными отметками минус 80 м.

По литолого-фациальным особенностям плиоценовых отложений в пределах рассматриваемой территории, можно условно выделить два седиментационных ритма, сопоставимых с сокольскими и чистопольскими слоями, сформировавшимися в первый этап накопления мощной толщи пресноводных осадков, относящихся к акчагыльскому ярусу.

Раннеакчагыльские образования, получившие название «сокольские слои», формировались в условиях ингрессии, заполняя эрозионные врезы палеодолины Волги в условиях проточного водоема. Аллювий представлен мелко- и мелко-среднезернистыми песками, часто с примесью гравия и мелкой гальки, редкими прослоями алевритов и глин, доля которых в разрезе аллювия не превышает 5-7%. Подошва сокольских слоев в тальвеге палеодолины достигает абсолютной отметки минус 80 м. Кровля их располагается на абсолютных отметках плюс 10 - минус 15 м.

Отложения, сопоставимые по характеру залегания и литологическому составу с «чистопольскими слоями», получили распространение под толщей четвертичного аллювия в верхней части плиоцена в пределах палеодолин и примыкающих к ним поверхностям выравнивания. Они условно выделяются по преобладанию в разрезе выше абсолютных отметок минус 10-15 м глинистых пород – желтовато-серых и коричневато-серых глин с прослоями мелкозернистых алевритистых песков.

Четвертичная система. Отложения четвертичного периода повсеместно распространены на площади работ, отсутствуя лишь на некоторых участках обрывистых склонов долин. Мощность их достигает 90 м.

На исследуемой территориии выделяются отложения всех разделов четвертичной системы: эоплейстоцена, неоплейстоцена и голоцена.

По происхождению четвертичные образования представлены аллювиальным, озерно-аллювиальным, элювиально-делювиальным, эоловым и болотным генетическими типами. Наиболее распространены аллювиальные отложения, занимающие значительные площади на левобережье р. Волга и в долине реки Казанка.

Эоплейстоценовые отложения имеют значительные площади распространения в Приказанском районе. В долине реки Волга они слагают пятую надпойменную террасу. Абсолютные отметки поверхности этой террасы 120-130 м, ширина до 8-10 км. Эоплейстоценовые отложения, представленные преимущественно аллювиальными образованьями, подстилаются отложениями неогена и пермскими породами. Сверху они обычно перекрыты мощной (до 16-18 м) толщей лессовидных суглинков и супесей. Средняя мощность эоплейстоценовых отложений составляет 40-50 м.

На рассматриваемой территории выделяются отложения среднего и верхнего звеньев неоплейстоцена. Среднечетвертичные отложения слагают четвертую и третью надпойменные террасы р. Волги.

Аллювиальные отложения лихвинского и днепровского горизонтов слагают четвертую надпойменную террасу. Почти повсеместно указанная терраса ограничена четко выраженным уступом, отделяющим ее от первой или второй надпойменных террас, и возвышается над уровнем Куйбышевского водохранилища на 60-85 м. Абсолютные отметки поверхности этой террасы составляют 80-125 м, подошвы – 26-45 м. Мощность отложений четвертой надпойменной террасы достигает 60-90 м. Четвертая терраса сложена в нижней части отложениями межледникового лихвинского аллювия, в верхней части – перигляциального днепровского аллювия. Состав пород преимущественно песчаный. В нижней части разреза распространены пески серые, мелко- и среднезернистые, кварцевые, содержащие небольшое количество гравийно-галечного материала. Выше по разрезу в песках появляются прослои супесей, суглинков, глин светло-коричневых и зеленовато-коричневых. Днепровский аллювий местами перекрыт чехлом лессовидных супесей и суглинков мощностью от 3-5 до 12-18 м.

Аллювиальные отложения шкловского и московского горизонтов слагают третью надпойменную террасу рек Волга и Казанка. Поверхность террасы возвышается над руслами рек на 30-60 м, а мощность слагающих ее отложений составляет 70-90 м. Абсолютные отметки поверхности террасы составляют 70-100 м, подошвы - 0 +5 м. В основании террасы аллювий представлен песчано-галечным материалом, выше по разрезу залегают пески кварцевые, мелкозернистые и разнозернистые, светло-серые и серые, глинистые. Верхняя и средняя части третьей надпойменной террасы сложены песками с прослоями глин и суглинков.

К верхнему звену неоплейстоценового раздела относятся аллювиальные и озерно-аллювиальные отложения, слагающие первую и вторую надпойменные террасы в долинах р. Волга и ее притоков.

Аллювиальные отложения пойменной террасы развиты в долинах больших и малых рек полосами шириной от 4 до 0,1 км. Пойма сложена в основном песками мелкозернистыми кварцевыми, в основании разнозернистыми, с гравием и гальками из местных пород. В притоках пойма сложена часто глинами и суглинками полностью с прослоями гравия и гравием и щебнем карбонатных пород. Мощность пойменного аллювия изменяется от 25-30 м (р. Волга), до 3-12 м (притоки).

Озерно-аллювиальные отложения мощностью 10-12 м представлены песками, суглинками, глинами с обилием органических остатков.

Кроме аллювиальных и озерно-аллювиальных отложений, на территории развиты неоплейстоценовые образования других генетических типов. Так, элювиально-делювиальные и делювиальные образования представлены коричневатыми известковистыми суглинками, которые широко распространены на водоразделах и склонах долин. Эоловые отложения представлены песками и распространены ограниченно на водоразделах. Болотные (биогенные) отложения, заполняющие котловины небольших карстовых понижений на поверхности высоких террас представлены торфом, заторфованными глинами мощностью 1-2 м.

2.2 Гидрогеологические условия

Территория левобережья Куйбышевского водохранилища, примыкающая к г. Казань, расположена в южной части Волго-Камского артезианского бассейна. Наиболее характерной чертой данного бассейна является региональное распространение гипс-ангидритовых отложений раннепермской эпохи, разделяющих всю обводненную часть осадочного чехла на две резко различные гидродинамические зоны: активного и затрудненного водообменов. Нижняя граница зоны активного водообмена условно принята по подошве ассельского яруса.

По типу и величине водопроницаемости, характеру водоносности в верхней части осадочного чехла рассматриваемой территории выделяются следующие гидростратиграфические подразделения (названия приняты в основном в соответствии с действующей сводной легендой к Государственной гидрогеологической карте России масштаба 1: 200000):

- водоносный неоген-четвертичный аллювиальный комплекс,

- водоносный верхнеказанский терригенно-карбонатный комплекс,

- водоносный нижнеказанский терригенно-карбонатный комплекс.

Выделенные подразделения находятся в зоне активного водообмена. Движение подземных потоков здесь осуществляется под влиянием крупных рек. Единый подземный поток направлен к рекам Волга и Казанка. Подземный поток более глубоких горизонтов направлен на запад и юго-запад в сторону Казанско-Кажимского прогиба.

Питание подземных вод осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков и последовательных нисходящих перетоков из верхних горизонтов в нижние в пределах водоразделов и на бортах крупных долин. В долинах крупных рек наблюдается обратное соотношение напоров, что обуславливает восходящую разгрузку подземных вод нижнепермских водоносных комплексов.

Водоносный неоген-четвертичный аллювиальный комплекс залегает первым от поверхности. Комплекс объединяет аллювиальные четвертичные отложения поймы и четырех надпойменных террас р. Волга, отложения озер и болот, а также неогеновые отложения палеоВолги и притоков. Водовмещающими породами комплекса являются разнозернистые пески, суглинки с включениями гравия, гальки, прослоями и линзами глин.

В разрезах аллювиальных отложений, слагающих террасы р. Волга, отмечается закономерная смена фаций: песчано-гравийные и песчаные отложения русловой фации, залегающие в основании террас, вверх по разрезу сменяются, преимущественно, песчано-суглинистыми отложениями пойменной фации.

Нижние части разреза неоген-четвертичного водоносного комплекса представлены песчаными отложениями плиоценового возраста, заполняющими палеодолину Волги. В разрезе плиоценовых песков снизу вверх, в пределах вреза палеодолины наблюдается смена пород. В днищах палеодолины залегают крупнообломочные породы: щебень, галька и гравий, с песчано-глинистым заполнителем. Далее вверх по разрезу их сменяют пески кварцевые с линзами галечников, переходящие вверх по разрезу в среднезернистые и далее в мелкозернистые разности. К бортам врезов наблюдается увеличение среди пород глин.

Залегая на эрозионной поверхности пермских отложений, неоген-четвертичный водоносный комплекс характеризуется весьма изменчивой мощностью: от 10 м над выступами пермских пород до 125-150 м в эрозионных врезах. Удельные дебиты скважин меняются от 0,3 до 7,0 л/с, а коэффициенты фильтрации – от 1 до 60 м/сут. Неравномерная водообильность комплекса связана в основном с изменчивостью мощности водовмещающих пород. Подземные воды комплекса относятся к пресным (с преимущественной минерализацией 0,2-0,3 г/л) водам гидрокарбонатного магниево-кальциевого типа. В пределах погребённых прадолин жёсткость и минерализация подземных вод постепенно повышаются сверху вниз по разрезу, достигая в отдельных местах в нижней части разреза значений минерализации 0,6-0,8 г/л и жёсткости 7-10 мг-экв./л.

Высокие фильтрационные свойства песчаных отложений, заполняющих палеодолины, обеспечивают их высокую промытость и сохранение питьевого качества подземных вод практически на всю глубину, за исключением участков региональной и локальной разгрузки в них вод нижележащих нижнепермских отложений.

Питание водоносного неоген-четвертичного комплекса происходит путем инфильтрации атмосферных осадков, а разгрузка вод осуществляется в местную гидрографическую сеть и в Куйбышевское водохранилище. Неоген-четвертичный водоносный комплекс широко используется для водоснабжения. Он эксплуатируется как одиночными водозаборными скважинами для обеспечения водой мелких сельскохозяйственных и промышленных предприятий, так и групповыми централизованными водозаборами на территории гг. Казань и Зеленодольск.

Водоносный верхнеказанский терригенно-карбонатный комплекс распространен на погребенных древних междуречьях и имеет мощность 40-45 м. Водовмещающими породами комплекса являются трещиноватые мергели, песчаники, закарстованные известняки и доломиты. В подошве комплекса иногда залегают слабопроницаемые глины мощностью 6-8 м. Водообильность комплекса неравномерная по площади, удельные дебиты скважин колеблются от 0,2 до 5,0 л/с, а водопроводимость составляет 130-800 м²/сут.

Уровень подземных вод комплекса, как правило, совпадает с уровнем грунтовых вод неоген-четвертичного водоносного комплекса. Основное питание водоносный комплекс получает на водораздельных пространствах в местах выхода на поверхность за счет инфильтрации атмосферных осадков, а на участках, где водоносный комплекс перекрыт отложениями неоген-четвертичного водоносного комплекса - за счет перетекания сверху.

Подземные воды верхнеказанского водоносного комплекса на большей части изучаемой территории представлены гидрокарбонатными магниево-кальциевыми пресными водами с минерализацией 0,3-0,6 г/л. Вместе с тем, в местах интенсивной разгрузки в верхнеказанский водоносный комплекс подземных вод из нижнепермских водоносных комплексов наблюдается увеличение минерализации до 2,4- 2,6 г/л. Подобное увеличение минерализации вод в комплексе отмечается вдоль берега Куйбышевского водохранилища, а также в долине р. Казанка.

Подземные воды водоносного верхнеказанского терригенно-карбонатного комплекса широко используются для водоснабжения. Например, в Казани они эксплуатируются для хозяйственно-питьевых целей водозабором «Азино» и множеством одиночных водозаборных скважин.

Водоносный нижнеказанский терригенно-карбонатный комплекс приурочен к нижнеказанскому подъярусу верхней перми и состоит из отложений морского происхождения. Комплекс распространен повсеместно, за исключением палеодолин, где он размыт.

Водовмещающие породы верхней части водоносного комплекса представлены трещиноватыми песчаниками, закарстованными мергелями, известняками, реже - доломитами, часто разрушенными до состояния щебня и доломитовой муки. В нижней части водоносного комплекса залегает пачка слабопроницаемых «лингуловых глин», мощность которой на отдельных участках достигает 20 м. Комплекс характеризуется высокой водообильностью: удельные дебиты скважин составляют 3,0-6,0 л/с, а водопроводимость комплекса изменяется от 100 до 900 м²/сут.

Питание комплекса происходит в основном за счет перетекания из вышележащих водоносных горизонтов и, кроме того, за счет подтока из нижнепермских водоносных горизонтов в местах их разгрузки по долинам рек. Это приводит к тому, что минерализация подземных вод нижнеказанского водоносного комплекса на большей части территории составляет 0,5-1 г/л, а на приречных участках достигает значений 2,3-2,5 г/л. В связи с этим в направлении от водоразделов к рекам происходит изменение химического типа вод: от гидрокарбонатного кальциево-магниевого до сульфатного кальциевого, реже - до хлоридно-сульфатного с минерализацией до 4,7 г/л.

Поиск по сайту: