3. Региональные факторы формирования инженерно-геологических условий

3.1. Геологические и структурные факторы

Геологические и структурные факторы формирования инженерно- геологических условий определяют: состав и возраст горных пород, усло­вия их залегания, пространственное положение и строение тектонических элементов, морфологию геологических структур, историю геологического развития региона [133]. Для каждого из главнейших элементов земной ко­ры характерны типичный набор геологических формаций и формациеобра- зующих пород, специфика постгенетических изменений этих пород; струк­турные особенности, определяющие условия залегания, характер и степень нарушенности горных пород; определенные гидрогеологические особен­ности, современные процессы и явления.

3.1.1 Структурные особенности территории

Юго-восток Беларуси, включая территорию г. Гомеля, это область сочленения структурных элементов первого порядка: Воронежской антек- лизы и Припятского прогиба [21]. Сочленение Клинцовского грабена Во­ронежской антеклизы с Припятским грабеном и Северо-Припятским пле­чом остается недостаточно ясным [2, 19, 20, 21, 90]. Западное перикли- нальное окончание Воронежской антеклизы, включая Клинцовский грабен, отделено с юго-запада от Припятского грабена и Северо-Припятского пле­ча Гомельской ступенью, в пределах которой находится значительная часть территории г. Гомеля (рисунок 3.1). На востоке Гомельская ступень отделена от Клинцовского грабена Урицким региональным разломом суб­меридионального простирания. С севера Гомельскую ступень отделяет от Суражского погребенного выступа Воронежской антеклизы Суражский ре­гиональный разлом, на западе Уваровичский субрегиональный разлом субмеридионального простирания отделяет ее от Северо-Припятского пле­ча, на юго-западе Северо-Припятский суперрегиональный разлом - от Припятского грабена, с юго-востока ступень отделена от Гремячского по­гребенного выступа Лоевским региональным разломом.

Описанные структуры выделяются по поверхности фундамента и перекрыты отложениями протерозоя и фанерозоя.

Породы, сформировавшиеся во время киммерийско-альпийского этапа, образуют наклоненную на юг моноклиналь северного крыла Укра­инской синеклизы.

Рисунок 3.1 - Картосхема основных структурных элементов плат­форменного чехла юго-восточной части территории Беларуси [156].

1 - тектонические разломы: а - суперрегиональные, б - региональные, в - суб­региональные; 2 - скважина, ее номер; 3 - региональный сейсмический профиль, его номер.

3.1.2 Кристаллический фундамент

Геологическое строение юго-востока Беларуси, включая террито­рию г. Гомеля, изучены и подробно описаны в научной литературе [21, 116, 131 и др]. Кроме того, в районе Гомеля в разные годы различными ор­ганизациями (ПО «Белгеология», БелНИГРИ, УП «Геосервис» и др.) про­водились геолого-съемочные и изыскательские работы, что позволяет бо­лее или менее полно и достаточно обоснованно охарактеризовать геологи­ческое строение данной территории.

Наиболее древними образованиями кристаллического фундамента Беларуси, относимыми к нижнему архею, в настоящее время обычно при­знаются породы, метаморфизированные в условиях гранулитовой фации [21]. На юго-востоке Беларуси в составе комплекса выделяется кулажин- ская (ARi-AR₂kl) серия глиноземистых гнейсов Брагинского гранулитово- го массива (рисунок 3.2). В магнитном поле массиву соответствует обшир­ная отрицательная аномалия. Вследствие слабой дифференциации магнит­ного поля в этом районе контуры массива определяются, в основном, по данным бурения [21]. Для кулажинской серии характерно большое одно­образие слагающих ее пород. Они представлены однородными по составу глиноземистыми (гранат-биотовыми, силлиманит-биотитовыми, иногда графитсодержащими) и биотитовыми гнейсами гнейсо-гранулитового комплекса, в значительной степени гранитизированными и превращенны­ми в полосчатые мигматиты.

Рисунок 3.2 - Схема структурного районирования кристаллическо­го фундамента территории Беларуси [21].

Гранулитовые структурные зоны: 1 - 2 - Белорусско-Прибалтийский гранули- товый пояс: 1 - гранулитовые блоки, 2 - зоны бластомилонитов (цифры в кружках: 1 - Гродненская, 2 - Волковысская, 3 - Щарская, 4 - Дятловская, 5 - Ивацевичская); 3 - Рудьмянская шовная зона; 4 - гранулитовые массивы и блоки. Гранитогнейсовые структурные зоны: 5 - позднеархейские структурные зоны; 6 - Околовская грабен- синсклиналь. Вулканоплутонический пояс: 7 - переработанное гнейсовое основание; 8 - вулканоплутонические формации; 9 - наложенные впадины. Разрывные нарушения: 10 - 11 - главные структурообразующие разломы (10 - суперрегиональные, 11 - регио-

нальные и локальные); 12 постконсолидационные разломы. А-В - линия сейсмического профиля Гродно-Старобин.

Сведения о внутреннем и глубинном строении Брагинского массива практически отсутствуют. Судя по данным геотраверса II [21], мощность консолидированной земной коры в его пределах достигает 50 км, а мощ­ность «гранитно-метаморфического» слоя - 22 км. Массив с севера и запа­да ограничен глубинными разломами - соответственно Суражским и Ва- силевичским (рисунок 3.3). Последний на юге, по-видимому, смыкается с Головановской шовной зоной [131].

Рисунок 3.3 - Схема размещения главных структурообразующих разломов кристаллического фундамента территории Беларуси [21].

1 - субмеридиональные разломы раннеархейского (?) заложения, 2 - разломы меридионального простирания предположительно архейского заложения, 3 - разломы северо-восточного простирания позднеархейского заложения, 4 - разломы северо- восточно-субширотного простирания раннепротерозойского заложения.

Преобладающее распространение в фундаменте имеют разломы субмеридионального и северо-восточного простирания (структурообра­зующие) (рисунок 3.3), а так же северо-западного и субширотного прости­рания (постконсолидационные) (рисунок 3.4).

Субмеридиональная сруктурно-формационная зональность древ­нейшего в фундаменте Беларуси чарнокит-гранулитовоаго мегакомплекса свидетельствует, по-видимому, о существовании уже на раннем (раннеар- хейском ?) этапе геологического развития региона тектонической неодно­родности земной коры - первичной геоблоковой делимости [21]. Очевид­но, именно с этим этапом связано заложение субмеридиональной системы разломов. Время их наибольшей тектонической активности относится, ве­роятно, к позднему архею - началу протерозоя, когда вдоль ослабленных зон произошли значительные дифференциальные перемещения гранулито- вых блоков, а ограничивающие гранулитовый пояс шовные зоны явились зонами интенсивного осадконакопления и рудогенеза. Свою тектониче­скую активность разломы субмеридионального простирания сохранили и в более поздние этапы развития региона.

Одними из крупнейших меридиональных разломов является Васи- левичский, ограничивающий с запада Брагинский гранулитовый массив (рисунок 3.3). Он пересекается со смещением разломами северо-западного и северо-восточного направления, что свидетельствует о его древнем, ар­хейском, заложении, хотя подвижки по нему происходили и в более позд­нее время.

К разломам северо-восточно-субширотного простирания (азимут 50-80° СВ) относится суперрегиональный Пержанско-Суражский разлом, в северной свой части отделяющий Брагинский гранулитовый массив от Осницко-Микашевичского вулкано-плутонического пояса, а на юго-западе - Осницко-Микашевичский вулкано-плутонический пояс от Околовской грабен-синклинали (рисунок 3.3). Положение этого разлома устанавлива­ется по резкой смене отрицательных магнитных аномалий, свойственных области распространения гнейсовых толщ высокоинтенсивными анома­лиями с мелкопетельчатым рисунком, характерным для областей проявле­ния орогенного магматизма. В западной части разлом ориентирован в се­веро-восточном направлении (азимут 50⁰ СВ), затем резко меняет свое простирание на субширотное (азимут 80⁰ ВСВ), разлом имеет крутое паде­ние на юго-восток. По данным Соллогуба [21], этот разлом проникает на глубину до 80-90 км и отчетливо фиксируется по нарушенности поверхно­сти Мохо. Преимущественная локализация Пержанского разлома и других разломов северо-восточного и субширотного направления в пределах об­ласти развития раннепротерозойского магматизма, а также установленное в ряде случаев их магмо- и рудоконтролирующее значение указывают на их несомненную роль в становлении и развитии вулканоплутонического пояса во второй половине раннего протерозоя. Время заложение Тетерев- ского регионального разлома северо-восточного простирания (рисунок 3.3), связанного с развитием зоны Осницко-Микашевичского пояса, - вто­рая половина раннего протерозоя [21, 131].

Большинство разломов описанной системы, возникнув в раннем протерозое, сохранили свою тектоническую активность и в последующие этапы развития территории, в частности, в позднем рифее и венде, когда вдоль ослабленных зон фундамента формировался Волыно-Оршанский ав- лакоген.

Разломы северо-западного простирания имеют устойчивое направ­ление по азимуту 305-315⁰ СЗ (рисунок 3.4). Это прямолинейные, разной протяженности разломы типа сбросов и сдвигов. По площади они распро­странены неравномерно. Намечаются зоны шириной около 40-50 км сбли­женных прерывистых разломов. Одной из таких нечетко проявленных зон является Докшицкая, протягивающаяся по линии Поставы - Докшицы - Гомель. Разломы в ее пределах имеют длину в среднем 20-50 км. Лишь единичные разломы, например - Добрянский и Гомельский, протягивают­ся на 100-150 км. Зоны разломов северо-западного простирания, являясь секущими по отношению ко всем структурам фундамента и рассмотрен­ным выше системам разломов, параллельны линии Тейссейра-Торнквиста, ограничивающей с юго-запада Восточно-Европейскую платформу. Это по­зволяет связывать возникновение северо-западной системы разломов с ак­тивизацией тектонических движений в краевой части платформы. Время заложения этих разломов приходится, по-видимому, на конец раннего про­терозоя, о чем свидетельствует появление в это время пояса анортозит- рапакивигранитных плутонов, вытянутых также параллельно краю плат­формы, и формирование даек северо-западного простирания, сложенных субщелочными долеритами - производными мантийных щелочнобазальто- вых магм [21, 131].

Рисунок 3.4 - Схема размещения главных постконсолидационных разломов кристаллического фундамента Беларуси [21].

1 - разломы северо-западного простирания раннепротерозойско-рифейского заложения, 2 - разломы субширотного простирания рифейского заложения.

3.1.3 Платформенный чехол

Дочетвертичные отложения. В геологическом строении терри­тории г. Гомеля и его окрестностей принимают участие различные отло­жения, возраст которых изменяется от архея до голоцена. Длительные эта­пы осадконакопления сменялись не менее продолжительными эпохами континентального развития территории, благодаря чему в стратиграфиче­ском разрезе отсутствуют отложения отдельных систем (кембрийской - С, ордовикской - О, силурийской - S и др.), отделов (например, нижней юры - J₁ и др.) и ярусов [21, 116].

Осадочная толща платформенного чехла подстилается наиболее древними метаморфизованными и дислоцированными архейско- протерозойскими (AR-PR) гранитами, сиенитами, гнейсами и кристалличе­скими сланцами фундамента, вскрытыми скважинами на глубинах 450-550 м (скв. 1МВ - поликлиника №8, глубина скважины 581,6 м; 96- Новобелица, глубина скважины 525,5 м) (рисунок 3.1).

Платформенный чехол представлен отложениями палеозойской, мезозойской и кайнозойской групп. Севернее г. Гомеля в районе г.п. Кос- тюковка скважиной на глубине 578 м вскрыты осадочные терригенные формации (песчаники с включениями гравия, гальки, изверженных и мета­морфических пород), датирующиеся верхним протерозоем (РR2bl).

Огромный по продолжительности перерыв в осадконакоплении стал причиной того, что непосредственно на породах кристаллического фунда­мента чаще всего залегают отложения девонской системы (D). Девонское время отмечено накоплением 100-120-метровой толщи довольно пестрого состава от терригенных песчано-глинистых пород, встречающихся в низах разреза, до карбонатных пород с прослоями глин и песчаника карбонатной формации франского яруса (D₃f). В среднем девоне (D₂) преобладают гли­нисто-алевритовые породы и песчаники. В позднем девоне (франский век - D3f) накапливались глины, пески и алевриты, которые выше замещены из­вестняками, доломитами.

Формирование девонской толщи завершилось в фаменское время (D₃fm). В 12 км западнее г. Гомеля (скв. 2МВ - Центролит), вскрыта мощ­ная верхнедевонская толща (600 м) вулканогенных пород (лейцититы, не- фелиниты, туфы).

Выше залегает малассоидная пермско-нижнетриасовая формация (P-T₁), образованная сложными по составу парагенетическими ассоциа­циями. Изменение парагенезов пород в вертикальном разрезе позволяет расчленить формацию на две толщи: 1) красноцветную терригенную; 2) пестроцветную карбонатно-терригенную. Нижняя толща в стратиграфиче­ском отношении соответствует образованию перми (P) и представлена преимущественно красноцветными аргиллитоподобными глинами, песка­ми и песчаниками. Пестроцветная терригенная толща нижнего триаса (T1) распространена в основном в западной части исследуемой территории и сложена песками и песчаниками с прослоями алевритов, глин и доломитов [21].

Терригенная сероцветная формация средней юры - верхнего мела (J₂-K₂), широко развитая в районе, делится на три комплекса: глинистый, терригенно-карбонатный и глинисто-алеврито-песчаный. Первый охваты­вает толщу батских отложений и нижний келловей (J₂bt-J₂k). Глины плот­ные, слоистые, аргиллитоподобные. Глины средней юры - J2 (региональ­ный водоупор) широко распространены в районе, отсутствуют лишь на востоке, в долине р. Сож.

Терригенно-карбонатный комплекс верхнекелловейско-

оксфордского яруса средней и верхней юры (J₂k-J₃o) развит повсеместно. В основании комплекса залегает толща глин, алевритов, песков и мергелей, переходящие вверх по разрезу в известняки и мергели.

Глинисто-алеврито-песчаный комплекс охватывает отложения нижнего мела и сеномана (К₁-К₂с) и развит повсеместно. В низах комплек­са преобладают глины и алевриты, сменяющиеся по разрезу зеленовато- серыми глауконито-кварцевыми песками с прослоями песчаника [21].

Мергельно-меловая формация верхнего мела представлена пре­имущественно мелом плотным, трещиноватым, разделенным слоями мер­гелей.

Терригенная сероцветная формация палеогена объединяет весьма пестрые по составу и условиям формирования отложения, трансгрессивно залегающие на размытой поверхности мезозойских пород. Нижняя часть разреза (палеоцен, сумская свита - P₁sm) сложена алевролитами, опоками, опоковидными глинами, песками, песчаниками. Выше залегает толща пре­имущественно песчаных отложений эоцена и олигоцена (каневская, бучак-

31

ская свиты - P₂kn-bc и харьковская свита - Р₂ -Р₃ hr). Исключение состав­ляет киевская свита эоцена (P₂kv), представленная алевритами, глинисты­ми песками, алевролитами и глинами. Пески кварцевые, в различной сте­пени глауконитовые и глинистые.

Отложения неогеновой системы на территории города Гомеля рас­пространения не имеют.

Четвертичные отложения. Накопление максимальных толщ от­ложений ледниковой формации (и, следовательно, всего антропогенового разреза) связано с участками высокого залегания фундамента и прочных пород платформенного чехла, площадями наиболее пересеченного рельефа кровли коренных пород, зонами активизирующихся разломов, положи­тельными локальными структурами новейшего тектонического этапа. Од­нако, устойчивое поднятие значительных площадей (крайний юг и восток республики) определили снижение на этих участках мощностей четвер­тичных отложений.

Отложения четвертичной системы на территории города широко распространены (рисунок. 3.5) и повсеместно подстилаются отложениями палеогена (Р), кровля которых вскрыта отдельными скважинами на глуби­нах от 2,0 до 25,0 м. Они представлены преимущественно песчаными от-

3 1

ложениями эоцен-олигоцена (харьковская свита - Р₂ -Р₃ hr) и алевритами, глинистыми песками, алевролитами, глинами; иногда песками кварцевыми, в различной степени глауконитовыми и глинистыми киевской свиты эоце­на (P₂kv). Максимальная вскрытая мощность - 19,8 м.

Нерасчлененные березинско-припятские отложения (fllbr-pr). К этому комплексу отнесены флювиогляциальные отложения, залегающие на территории г. Гомеля отдельными участками на отложениях харьковской

31

свиты палеогена (Р2 -Р3 hr) и перекрытые отложениями днепровской мо­рены (gIId). Они широко распространены в северной и северо-западной частях города (район Гомсельмаша); отсутствуют в долине р. Сож. Глуби­на залегания кровли составляет от 2,5 до17,2 м. Максимальная вскрытая мощность на территории г. Гомеля - до 21,30 м. Отложения представлены песками разнозернистыми (пылеватыми, мелкозернистыми, среднезерни- стыми), а также песчано-гравийным материалом с прослоями супесей мощностью до 0,4 м. Иногда они замещаются, перекрываются или подсти­лаются озерно-ледниковыми глинами или суглинками.

Припятский горизонт (Ilpr). Припятский ледниковый горизонт от­личается наибольшей сложностью строения по всей плейстоценовой толще Беларуси. На территории Гомеля эти толщи представлены моренными от­ложениями днепровского подгоризонта (gIId) и нерасчлененными днеп- ровско-сожскими флювиогляциальными отложениями (fIId-sz).

Отложения днепровского подгоризонта (gIId) выходят на поверх­ность в центральной и северной части изучаемой территории или перекры­вается флювиогляциальными нерасчлененными днепровско-сожскими (fIId-sz), поозерскими аллювиальными (aIIIpz), нерасчлененными поозер- ско-голоценовыми аллювиальными (aIII-IV), озерно-аллювиальными (laIII- IV), озерно-болотными (lbIII-IV) и перигляциальными отложениями слож­ного генезиса (prIII-IV). Залегает либо на отложениях харьковской свиты

31

эоцен-олигоцена (Р₂ -Р₃ hr), либо на нерасчленных флювиогляциальных отложениях березинско-припятского времени (fIIbr-pr). Представлены су­песями валунными с линзами, гнездами и карманами разнозернистых пес­ков или глинистого, уплотненного песчано-гравийного материала. Кровля отложений днепровского подгоризонта залегает на глубинах от 0,0 до 8,4 м от дневной поверхности. Максимальная вскрытая мощность отложений - до 12,6 м. Отложения днепровской морены на территории города своеоб­разны. Для них характерно двухслойное строение, а иногда между двумя слоями валунных отложений залегают невыдержанные по мощности (2-8 м) желтовато-серые разнозернистые пески.

Рисунок 3.5 - Геологическая карта четвертичных отложений терри­тории г. Гомеля.

Современное звено: 1 - аллювиальные отложения пойм (aIV) - пески, песчано- гравийные породы, супеси, суглинки, торф, гиттии, глинистый мергель; 2 - техноген­ные отложения (tIV) - пески, супеси, строительный мусор. Верхнее-современное звено: 3 - аллювиальные отложения (aIII-IV) - песчано-гравийные и супесчано-суглинистые породы, торф; 4 - озерно-болотные отложения (lbIII-IV) - супеси, суглинки, пески, торф; 5 - делювиально-пролювиальные отложения (dpIII-IV) - пески, суглинки; 6 - эо­ловые отложения (vIII-IV) - пески. Верхнее звено: 7 - аллювиальные отложения первой надпойменной террасы (a₁IIIpz₃) - пески, песчано-гравийные породы, супеси, гиттии, торф; 8 - аллювиальные отложения второй надпойменной террасы (a₂IIIpz₃) - пески, песчано-гравийные породы, супеси, гиттии, торф. Среднее звено: 9 - днепровско- сожский нерасчлененный комплекс водно-ледниковых, аллювиальных и озерных отло­жений (fIId-sz) - пески, супеси, суглинки, глины; 10 - моренные отложения днепров­ского горизонта (gIId) - супеси, суглинки валунные, пески, песчано-гравийные и гра- вийно-галечные породы.

Такое строение объясняется наличием горизонтов донной и абляци­онной морен. Верхняя часть абляционной морены находится в зоне актив­но протекающих гипергенных процессов [9, 79, 80, 119].

Нерасчлененные днепровско-сожские отложения на исследуемой территории представлены флювиогляциалом (fIId-sz). Они распространены в центре и северо-западе территории города. Залегают на отложениях днепровской морены (gIId). Глубина залегания кровли 0,0 до 3,9 м. С по­верхности могут быть изменены гипергенными процессами и (или) часто перекрыты техногенными отложениями (tIV). В составе флювиогляциаль- ных отложений преобладают пески разнозернистые, чаще мелкозернистые с гнездами, линзами и прослоями тонких супесей, суглинков и глин, пес- чано-гравийного и гравийно-галечникового материала. Максимальная вскрытая мощность отложений составляет до 11,1 м.

Поозерский горизонт (III pz). В поозерское время во внеледниковой зоне накапливались преимущественно аллювиальные (aIIIpz), озерно- аллювиальные (laIIIpz), озерно-болотные (lbIIIpz), делювиально- пролювиальные (dpIIIpz) и делювиальные (dIIIpz), а также и эоловые тол­щи (vIIIpz).

Аллювиальный комплекс слагают отложения надпойменных террас реки Сож (a₁IIIpz₃ и a₂IIIpz₃), а также нерасчлененные поозерско- голоценовые отложения (aIII-IV) долины реки Рандовка и ложбин стока. Отложения надпойменных террас реки Сож распространены на востоке города по левому берегу реки, в южной части - по правому берегу Сожа за пределами современной поймы. Залегают с поверхности, местами пере­крываются современными болотными, эоловыми образованиями, подсти­лаются более древними четвертичными, а также палеогеновыми отложе­ниями. Аллювиальный комплекс представлен песками разнозернистыми, слоистыми с линзами песчано-гравийного материала (русловая фация), старичных супесей, гиттий и торфа (пойменная фация). Мощность аллю­вия изменяется от 2-3 до 10-15 м, иногда достигает 19,3 м. Мощность вскрытых отложений составляет от 3,5 до 6,6 м.

Озерно-аллювиальные (laIIIpz) и озерно-болотные (lbIIIpz) отложе­ния формировались в проточных и зарастающих озерных водоемах во внеледниковой области на моренной и флювиогляциальной равнинах днепровско-сожского возраста. Первые из них локализуются в пределах долин, а вторые накапливались в мелких разрозненных вырождающихся озерах и преимущественно тяготеют к водоразделам и водораздельным склонам. На рассматриваемой территории они представлены суглинками с прослоями песка с гравием и галькой; супесями с прослоями и линзами песка мелкозернистого (мощность прослоев до 0,9 м) иногда заторфован- ного, песками пылеватыми и слоборазложившимся торфом. Отложения имеют характерные зеленовато-серые, серые, голубовато-зеленые цвета. Вскрытая мощность их - до 14,6 м.

Делювиально-пролювиальные (dpIIIpz) и делювиальные (dIIIpz) от­ложения плащом неравномерной мощности выстилают склоны гряд, воз­вышенностей, долин, заполняют овраги и представлены слабоотсортиро- ванными песками, лессовидными отложениями, нередко содержащими примесь псефитового материала. Их литологические особенности опреде­ляются составом материнских пород, расчлененностью и крутизной скло­нов, интенсивностью склоновых процессов. Во многих случаях рассматри­ваемые отложения характеризуются ритмично-слоистой текстурой, обу­словленной чередованием материала различного гранулометрического со­става. Толщина отдельных слоечков составляет около 1-3 см, изредка больше.

Эоловые отложения (vIII-IV) возникли в процессе преобразования ветром песчаных прирусловых валов, озерно-ледниковых, аллювиальных и флювиогляциальных отложений. Эти процессы отчасти захватили конец поозерского времени и в основном проявились в голоцене. Пески характе­ризуются повышенной однородностью. Эоловые пески, являясь заключи­тельным звеном в цепи седиментационного преобразования четвертичных отложений, наиболее отсортированы и содержат наибольшее количество устойчивых минералов. Они распространены в южной и восточной частях города и приурочены к долине реки Сож.

Голоцен (Н1). В течение голоцена на территории г. Гомеля продол­жали накапливаться эоловые, делювиальные, делювиально- пролювиальные, озерно-аллювиальные, озерно-болотные и аллювиальные отложения, накапливающиеся по древним ложбинам стока, описание кото­рых приведено выше, а так же формировались искусственные (техноген­ные) (tHI или tIV ) грунты.

Аллювиальные отложения залегают с поверхности, редко перекры­ваются болотными образованиями; подстилаются разновозрастными чет­вертичными, иногда палеогеновыми отложениями. Они представлены ал­лювием русловых, пойменных и старичных фаций. На территории города русловые отложения представлены разнозернистыми песками - пылева- тыми, мелко-, среднезернистыми изредка с прослоями супесей или песча- но-гравийного материала. Пойменные и старичные отложения представле­ны супесями заторфованными; суглинками с растительными остатками, заторфованными с маломощными прослоями песка; торфом, иногда с про­слоями песка; глинистыми мергелями, заторфованными с прослоями пес­ка. Общая вскрытая мощность отложений может достигать 16,0 м.

3.1.4 Разрывные нарушения

Современный инженерно-геологический облик территории в значи­тельной мере определяется тектоническими факторами. Особенно большое значение имеют активные геологические разломы, по которым происходи­ли и происходят в настоящее время горизонтальное и вертикальное пере­мещения блоков. Эти движения создают неустойчивые зоны в геологиче­ской среде, являющиеся неблагоприятными для строительства инженер­ных сооружений [93, 126].

Выявление активных тектонических разрывов сопряжено с наличи­ем теоретических, методических и практических трудностей [93]. Теорети­ческие трудности обусловлены неоднозначностью понимания термина «активный» разлом или разрыв. Методические трудности связаны с недос­таточной разработкой нормативно-правовой базы, в частности с отсутстви­ем количественных критериев выделения активных разрывов. Наконец, практические трудности заключаются в необходимости проведения разно­образных (геолого-геоморфологических, геодезических, иногда специфи­ческих геофизических) трудоемких исследований для надежной количест­венной оценки современной подвижности разрывных структур и опреде­ления степени опасности для ответственных инженерных сооружений.

Актуальность задачи установления местоположения разломов и их активности определяется тем, что региональные разломы картируются в пределах Гомеля, т.е. территории интенсивной застройки. Для исследуе­мой территории планомерная геолого-геофизическая информация отсутст­вует. Для проведения структурного анализа нами были использованы гео­логические разрезы глубоких скважин, пробуренных ПО «Белгеология» в пределах г. Гомеля и его окрестностей в разные годы [156]. В результате прямого дешифрирования аэрокосмических снимков в стационарных усло­виях и компьютерного линеаментного анализа были выделены области аномальных значений плотности линеаментов, совпадающие с закономер­но ориентированными оперяющими разрывными нарушениями платфор­менного чехла. Пространственное положение разрывных нарушений опре­делено путем анализа результатов электроразведочных работ методом тел­лурических токов на Костюковской площади (м-б 1:50000), проведенных электроразведочной партией №11 Центральной геофизической экспедиции (ЦГФЭ) Управления геологии БССР в 1986 г.; региональных сейсмических профилей XII-XII и ХШ-ХШ (рисунок 3.1), полученных ПО «Западнефте- геофизика» в 1986 г.; региональных сейсморазведочных работ в пределах восточной части Северо-Припятского плеча (1:100000), проведенных Цен­тральной геологической экспедицией (ЦГЭ) ПО «Белорусгеология» в 1992­93 гг.; региональных сейсморазведочных работ в глубоких скважинах Припятского прогиба (1:100000), проведенных ПО «Западнефтегеофизика» в 1994 г. и петрофизической карты фундамента Белоруссии листа №-36- XXXI (Гомель), подготовленной к изданию ЦГФЭ ПО «Белорусгеология». В рамках полевых геофизических работ с целью уточнения местоположе­ния разрывных нарушений была выполнена площадная гравиметрическая съемка северной и западной частей города (1:25000) [156]. С учетом ре­зультатов газогеохимических и водно-гелиевых исследований, проведен­ных на территории юго-западного склона Воронежской антеклизы [30], ус­тановивших проявления современной геодинамической активности, про­ведено повторное высокоточное нивелирование, что дало возможность изучить современные вертикальные движения земной коры в пределах блоковых структур на территории города. Анализ влияния тектонических (в т.ч. и неотектонических) факторов на орографические условия террито­рии г. Гомеля позволил определить пространственное положение ряда со­временных инженерно-геологических и природных процессов и явлений, так или иначе связанных с зонами разрывных нарушений.

В результате выполненных исследований в пределах г. Гомеля и его окрестностей нами установлена серия тектонически активных зон различ­ного ранга [156]. Система разрывных нарушений фундамента и осадочного чехла формирует блоковую структуру земной коры (рисунок 3.6, 3.7). По­верхность фундамента и нижняя часть осадочного чехла разделена на Го­мельский и Урицкий блоки. Гомельский блок, занимающий восточную часть территории, отделяется от Урицкого блока субмеридиональным ре­гиональным разломом - Урицким [21]. Судя по разрезу (рисунок 3.7), раз­лом имеет допозднепермский возраст (P₂t). Положение Урицкого разлома в северной части города уточнено нами на основании амплитуд перемеще­ния реперов 1610 и 7666, которые составляют +3,5 мм за 20 лет и -4,8 мм за 10 лет соответственно. Кроме того, проводимые в 1994-1997 гг. газогео­химические исследования [29, 30] установили наличие в скв. 1-К значи­тельной водородной аномалии (10^37х10^-4 об.% Н₂), обусловленной пото­ком глубинного водорода по разуплотненным зонам к земной поверхности, что также позволило уточнить положение Урицкого разлома.

Лоевским региональным разломом допермского возраста, имеющим по поверхности фундамента амплитуду 72 м, поверхность фундамента Го­мельского блока разделена на две части - южную и северную. Разлом опи­сан в геологической литературе [21, 131, 132]. Его положение уточнено на основании анализа геологического строения территории и космических снимков, по данным гравиразведки [157]. Установленная разница в интен­сивности однонаправленных движений реперов 1610 (+3,5 мм за 20 лет) и 7887 (+4 мм за 10 лет) по результатам высокоточного нивелирования, про­веденного О.К. Абрамович, служит косвенным подтверждением положе­ния в пределах города Лоевского разлома. Зоне Лоевского разлома, со­гласно результатам площадной гравиметрической съемки [157], соответст­вует ориентация изолиний силы тяжести в направлении юго-запад - севе­ро-восток, что отражает его направление с повышенным градиентом силы тяжести (около 15 мГал/км). Кроме того, Гомельский блок осложнен суб­региональным разломом I, имеющим характер сброса и субмеридиональ­ное простирание, с амплитудой по поверхности фундамента 14 м (рисунок 3.7). Поверхность фундамента северной части блока находится практиче­ски в горизонтальном положении со средней глубиной залегания 0,6 км.

Рисунок 3.6 - Тектоническая карта территории Гомеля [156].

1 - скважина, ее номер; 2 - региональный сейсмический профиль; 3 - линии геологических разрезов; 4 - линии геодезических профилей; 5 - геодезический репер, вверху номер; 6 - направление движений дневной поверхности структурного блока: в числителе - скорость (мм/год), в знаменателе - общая амплитуда перемещений (мм), в скобках - период наблюдейний (годы); 7 - зоны потенциального расположения раз­рывных нарушений по данным высокоточного нивелирования; 8 - стратоизогипсы по­верхности фундамента; 9 - установленные тектонические разломы; 10 - площадь рас­пространения плотных и немагнитных пород фундамента; 11 - площадь распростране­ния легких магнитных пород фундамента.

Рисунок 3.7 - Геологические разрезы зоны сочленения Гомельской ступени и Воронежской антеклизы [156].

Она осложнена локальным разломом IV субмеридионального про­стирания. Расположение разломов I и IV установлено на основании геоло­го-геофизических данных (по различию в глубине залегания одновозраст- ных отложений, увеличению мощности отдельных частей разреза на опу­щенных крыльях сброса, контакту разновозрастных отложений вдоль сброса). По результатам электроразведочных работ, проведенных ЦГФЭ в 1986 г., в зонах разрывных нарушений наблюдается повышенное (180-210 Ом*м и более), по сравнению с сопредельными участками (90-120 Ом*м), удельное сопротивление мергельно-меловых пород, что свидетельствует о разуплотнении пород осадочного чехла.

Южная часть блока, ограниченная разломом I, в направлении с се­вера на юг представляет собой сложнопостроенную систему с локальными малоамплитудными разрывными нарушениями глубокого заложения, об­разующие более мелкие структурные элементы (рисунок 3.6). Внутри по фундаменту структура системы осложнена пятью разрывными наруше­ниями сбросового характера (VI-IX), образующими ступени. Наличие в юго-восточной части города разломов I, VI и VII косвенно подтверждают однонаправленные, но разные по амплитуде перемещения реперов 8251, 4074 и 396 соответственно равные +3,0 мм за 10 лет, +1,2 мм за 10 лет и +12,1 мм за 10 лет (рисунок 3.6). Существование и местоположение ло­кальных разломов VII, VIII, IX, X подтверждено также региональным сейсморазведочным профилем XIII-XIII - по поверхности фундамента, геологическими данными - по увеличению мощности отдельных частей разреза на опущенных мелкоблоковых структурах.

Система блоков ограничена Лоевским региональным разломом и локальным разломом X, расположенным за пределами территории города. По данным региональных сейсморазведочных работ - профиль XIII-XIII, амплитуда блокового смещения фундамента по разлому X составляет око­ло 100 м. Амплитуда смещения блоков фундамента по разлому V состав­ляет 58 м; по разломам VI, VII - около 14 м; VIII разлом имеет амплитуду смещения по поверхности фундамента около 57 м; разрывное нарушение IX - около 29 м (рисунок 3.7). Возраст локального разлома V нами уста­новлен как допозднепермский (P₂t), разломов VI-IX - среднедевонский (D₂ pr+nr), X - дораннетриасовый (Т₁). Глубина залегания фундамента в пре­делах системы блоков составляет 0,4-0,5 км.

Поверхность фундамента Урицкого блока в пределах г. Гомеля также разделяется Лоевским региональным разломом на северную и юж­ную части. Северная часть Урицкого блока осложнена локальным разло­мом II, имеющим субмеридиональное простирание. Его существование подтверждается высокоточным нивелированием: амплитуда перемещения реперов 7766 и 2450 составляет соответственно - 4,8 мм за 10 лет и 0 мм за 50 лет (рисунок 3.6). Положение разлома II и оперяющего его локального разрывного нарушения III уверенно картируется по материалам электро­разведочных работ, проведенных ЦГФЭ в 1986 г. (смещение изогипс, про­веденных по поверхности опорного теллурического горизонта, отождеств­ляемого с фундаментом, соответствует смещению фундамента по разлому II на 500-700 м). Южная часть Урицкого блока занимает небольшую пло­щадь в юго-западной части города. Глубина залегания фундамента в обеих частях около 0,6 км.

3.2. Неотектонические факторы

Новейшие движения определяют важнейшие черты геоморфологи­ческих условий; развитие и строение новейших континентальных отложе­ний; особенности режима и глубины залегания грунтовых и верхних гори­зонтов подземных вод; распространение и интенсивность развития многих геологических процессов; существенно сказывается на геологическом строении территории [133].

К неотектоническому этапу геологического развития территории Беларуси большинство специалистов относят интервал времени с позднего олигоцена до настоящих дней продолжительностью около 30-32 млн. лет. Начало неотектонического этапа совпадает с важным палеогеографиче­ским рубежом - исчезновением на площади региона последнего (позднеэ- оценового-раннеолигоценового харьковского - P₃hr) морского водоема и окончательным установлением здесь в позднем олигоцене (хатт - P₃h) кон­тинентальных условий [21, 69, 71, 72, 81, 92 и др.].

Среди наиболее крупных новейших структур на западе Восточно­Европейской платформы, испытавших наиболее существенное воздымание (свыше 100 м), выделяется Воронежско-Тверская антеклиза, к которой от­носится изучаемая территория [21, 71].

К числу главных факторов, обусловивших ход неотектонических процессов, относятся: воздействие плейстоценовых ледниковых покровов в т.ч. периодическое появление и последующее снятие значительной гра­витационной нагрузки на площади распространения ледников; поднятие крупных неотектонических структур по периферии области плейстоцено­вых древнематериковых оледенений (Воронежско-Тверской антеклизы); динамическое воздействие на прилегающие районы Альпийско- Карпатского орогена.

Трудность в идентификации активных разрывных нарушений свя­зана с тем, что в характерных для территории древних платформ условиях такие разломы, как правило, не имеют заметных вертикальных или гори­зонтальных смещений. Они проявляются в широкой полосе. Поэтому при­нимается во внимание комплекс косвенных признаков, указывающих на существование «живого» разлома. В качестве таких признаков учитыва­лось отражение подобных дизъюнктивов в рельефе, гидросети, ландшафте, строении платформенного чехла и поверхности фундамента, повышенной трещиноватости пород, аномалиях геофизических полей [154]. Так, напри­мер, наибольшая степень трещиноватости отложения верхнего мела (K₂t- m) отмечается в верхней части толщи до глубины порядка 80 м, а по пло­щади - вблизи рек Сож и Ипуть [48].

Анализ особенностей размещения геоактивных зон показал, что на исследуемой территории достаточно уверенно трассируются две регио­нальные линейные структуры [17]. Одна - юго-запад - северо-восточного простирания, согласующаяся с направлением долины р. Сож у г. Гомеля (Сожская зона). По всей вероятности, она контролируется глубинным Бра­гинским нарушением, активизированным ледником и контролирующим гипсометрию рельефа подошвы верхнеолигоцен-четвертичных отложений. Зона по своему простиранию имеет различную ширину 3-5 км (рисунок 3.8).

Другая геоактивная зона юго-восток - северо-западного направле­ния прослеживается к юго-западу от г. Гомеля, на значительном отрезке подчеркивается долиной р. Уза и прямо или с некоторым смещением со­гласуется с дизъюнктивным нарушением того же простирания в фунда­менте. Кроме того, в ландшафте явно выражена зона динамического влия­ния Лоевского разлома. Наряду с выше названными крупными структура­ми, выделено ряд локальных систем тектонической трещиноватости (разу­плотнение пород), отражением которых на территории г. Гомеля служит сеть линеаментов, дешифрируемая по топокартам.

Новейшие тектонические движения положительного знака, нашед­шие выражение в распространении овражно-балочного рельефа, эрозион- но-аккумулятивных процессов в речных системах, склоновых явлениях и др., позволили установить на территории исследований несколько локаль­ных участков относительных поднятий (район Новобелицы, к востоку от д. Уза) и частично оконтурить одну кольцевую структуру (рисунок 3.8). По данным повторного высокоточного нивелирования, проведенного О.К. Абрамович, дифференцированные вертикальные движения регистрируют­ся и в настоящее время. При этом, восточная часть территории исследова­ний поднимается интенсивнее (до 1,5 мм/год), чем западная (около 1 мм/год). Амплитуда движений, отразившихся в современном рельефе, со­ставляет до 10 м.

Колебания дневной поверхности земли в пределах города связаны не только с естественными факторами, но и техногенными. Из техноген­ных причин оседания можно выделить три основные: 1) статические на­грузки от гражданских и промышленных зданий и сооружений, отвалов пустой породы, намывных грунтов и динамические нагрузки от транспорта и технологического оборудования промышленных предприятий; 2) строи­тельство подземных сооружений (коллекторы, подземные переходы); 3) образование депрессионных воронок в результате эксплуатации безнапор­ных и напорных водоносных горизонтов.

Выявленные тектонически-активные зоны в пределах г. Гомеля по­служили основой для крупномасштабного инженерно-геологического рай­онирования по устойчивости геологической среды к техногенным нагруз­кам, а также для прогноза развития инженерно-геологических процессов и явлений с целью выбора защитных мероприятий, обоснования оптималь­ных вариантов проектов новой застройки и реконструкции инженерных сооружений. Полученные данные указывают на необходимость обязатель­ного учета тектонических особенностей территорий при комплексной оценке устойчивости геологической среды городских агломераций к тех­ногенным нагрузкам.

Рисунок 3.8 - Карта-схема современных геологических процессов на территории Гомеля [17].

1 - региональные геоактивные зоны; локальные геоактивные зоны; 2 - на уча­стках повышенной трещиноватости горных пород, 3 - над погребенными долинами; 4 - участки относительных поднятий; 5 - выраженная в рельефе (активная на новейшем этапе) кольцевая структура; 6 - гравитационные процессы и площадь распространения наиболее активной овражно-балочной эрозии; 7 - дефляция (реальная и потенциаль­ная); 8 - затопление и подтопление территории при экстремальных наводнениях и па­водках; 9 - биогенные процессы; 10 - участки интенсивного преобразования земной поверхности; 11 - гидросеть.

3.3. Геоморфологические факторы

Рельефообразующие отложения и рельеф сформировался в основ­ном в результате аккумулятивной деятельности днепровского ледника и его талых вод. Значительные площади образовались под влиянием озерно- аллювиальных и аллювиальных процессов, поозерско-голоценового воз­раста.

В результате геоморфологического анализа, проведенного совмест­но с А.И. Павловским, было установлено, что в целом территория имеет слабовсхолмленную, местами волнистую или плоскую поверхность. В пределах города развита сильно размытая моренная равнина, приурочен­ная к правому борту долины р. Сож с абсолютными отметками 138-142 м (рисунок 3.9). Относительные превышения составляют в среднем 5-10 м, увеличиваясь по правому борту долины Сожа до 15-20 м в результате ов- ражно-балочного расчленения. Превышения моренной равнины над урезом воды р. Сож составляют 25-30 м. Рельеф моренной равнины мелкохолми­сто-волнистый, осложненный термокарстовыми и суффозионными запади­нами глубиной 1,5-5 м и диаметром 150-600 м. Иногда они заболочены или на их месте выкопаны пруды и искусственные озера. Их образование, ви­димо, связано с вытаиванием погребенных массивов «мертвого» льда, а образовавшиеся озера были дренированы открывающейся на восток в сто­рону р. Сож овражно-балочной сетью. Моренная равнина сильно размыта последующими водными потоками отступающего днепровского ледника, которые в отдельных местах перекрывают моренные отложения. Кроме то­го, рельеф в значительной мере сглажен плащеобразно залегающими с по­верхности лессовидными отложениями неравномерной мощности (от 0,5 до 1,5 м) комплексного генезиса.

С запада к моренной равнине примыкает флювиогляциальная (зан- дровая) равнина сформированная талыми ледниковыми водами позднед- непровского возраста. Рельефообразующие отложения представлены раз- нозернистыми песками с преобладанием средне- и крупнозернистых, часто песчано-гравийно-галечными породами. Часто наблюдается косая и волни­стая слоистость, свидетельствующая о значительной мощности водных по­токов.

Флювиогляциальная равнина занимает абсолютные высоты в ин­тервале 132-138 м. Осложнена останцами моренной равнины, возвышаю­щимися до абсолютных отметок 139-141 м и представляющими собой холмообразные возвышения неправильной формы в плане. Относительные превышения в пределах флювиогляциальной равнины составляют 3-7 м, а в местах останцов моренной равнины достигают почти 10 м. Флювиогля- циальная равнина осложнена термокарстовыми западинами и участками озерно-аллювиальной равнины поозерско-голоценового возраста, интен­сивно заболоченными и заторфованными.

Рисунок 3.9 - Геоморфологическая карта-схема территории Гомеля (составили Павловский А.И., Трацевская Е.Ю.).

Условные обозначения

I. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ РЕЛЬЕФА 1. Ледниково-седиментационный рельеф (gild) Моренная равнина, сложенная моренными супесями и суглинками, полого-увалистая, с абсолютными высотами 138-142 м над уровнем моря, относительные превышения составляют 5-10 м.

2. Водно-ледниковый (флювиогляциальный) рельеф (flld-sz) Флювиогляциальная (зандровая) рав песками, полого-волнистая, уровнем моря,относительно карстовыми и суффозионными западинами (диаметр 50-200 м); Участки долинного зандра, сложенного разнозернистыми песками с гра­вием и галькой, плоско-волнистые, абсолютные высоты 132-134 м, отно­сительные превышения составляют 2-4 м;

Ложбины стока талых ледниковых вод (денудационные), сложенные разнозернистыми песками, плоские, плоско-волнистые. Абсолютные отметки 128-134 м, относительные превышения составляют 1-2 м.

Ж

ОШПЕ птп

^^^^ Полого-волнистый рельеф;

| Плоский рельеф;

| Плоско-бугристая пойма; | 11 II | Параллельно-гривистая пойма; Сегментно-гривистая пойма; Области денудации; Области транзита; Области аккумуляции;

Направление движения основных потоков вещества и энергии.

Ш. ОТДЕЛЬНЫЕ ФОРМЫ И ЭЛЕМЕНТЫ РЕЛЬЕФА Выраженные в рельефе поймы заболоченные и заторфованные

3. Флювиальный рельеф поозерско-голоценового возраста (l,aIII-IV) Вторая надпойменная терраса, плоская и плосковолнистая, осложненная эоловыми массивами и заторфованными и заболоченными понижениями, сложенная разнозернистыми песками. Абсолютные высоты 126-130 м, от­носительные превышения составляют 2-4 м;

| ' .' . | Полузакреп лея | * _t ^т | Закрепленные

аккумулятивный рельеф

ЕЗ

F++1 ЕЕ]

ЕЭ ЕЕЗ 1ЛА1

Эоловые гряды Конусы выноса Овраги и балки

Первая надпойменная терраса, плоско-волнистая, осложненная эоловыми массивами, буграми и заторфованными и заболоченными понижениями. Сложена разнозернистыми песками. Абсолютные отметки 120-126 м, отно- г превышения составляют 1-3 м;

^ Русла рек, старицы, пойменные озера;

Пойма, плоско-бугристая, сегментно-гривистая,параллельно-гривистая, сложенная разнозернистыми песками. Абсолютные высоты 116-120 м над уровнем моря, относительные превышения составляют 2-4 м.

4. Эоловый дефляционн | Развеваемые пески;

массивы (котловинно-бугристые).

5. Биогенный рельеф	И	Обрывы и береговые уступы;
Заболоченные и заторфованные территории (внемасштабный знак);	И	Уступ первой надпойменной террасы;
Озерпые котловины 6. Техногенный рельеф Карьеры (внемасштабный знак);	И И	Уступ второй надпойменной террасы; Тальвеги
Пруды;	ЕЗ	Водоразделы;
Каналы;	ш	Суффозионные и термокарстовые западины.
Намывные пески; Насыпи, дамбы (внемасштабный знак), П. МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ	и	IV. ПРОЧИЕ ЗНАКИ Границы генетических типов рельефа четкие
Полого-увалистый рельеф;		не выраженные

Кроме того, флювиогляциальная поверхность расчленена ложбина­ми стока талых ледниковых вод, слабо выраженными в рельефе и имею­щими субмеридиональное направление. Глубина вреза ложбин составляет 5-10 м, ширина от 300 м до 1000 м, борта пологие. Часто современные по­стоянные водные потоки (р. Рандовка) унаследуют ложбины стока талых ледниковых вод, формируя современные (голоценовые) аллювиальные от­ложения.

Широкое распространение в пределах городской территории имеет флювиальный рельеф поозерско-голоценового возраста. Здесь выделяются озерно-аллювиальные низины с уровнями абсолютных высот 128-130 м (параметры указаны выше), которые имеют плоский, реже плоскозападин- ный, рельеф, осложненный термокарстовыми и суффозионными западина­ми. Он занимает уровни абсолютных высот от 116 до 130 м.

Вторая надпойменная терраса позднепоозерского возраста распо­ложена в юго-восточной и южной частях района исследования и занимает уровни абсолютных высот 126-130 м. Она аккумулятивная по левобере­жью и эрозионно-аккумулятивная на правом борту долины. Высота - 12-17 м. Поверхность террасы имеет плоский или плосковолнистый рельеф, ос­ложненный эоловыми массивами и заторфованными и заболоченными по­нижениями. Эоловые массивы представляют собой развеваемые древние береговые валы Пра-Сожа, а понижения - старицы. Терраса сложена пес­чаными отложениями, которые представлены песками светло-серого цвета, разнозернистыми, часто косой и крутоволнистой слоистости. Относитель­ные превышения составляют 2-4 м, что связано с тем, что поверхность террасы была подвергнута интенсивным процессам перевевания берего­вых валов и межгрядовому заболачиванию отмирающих стариц. Бровка и тыловой шов особенно четко выделяются по правому берегу долины.

Первая надпойменная терраса занимает абсолютные отметки 120­126 м; в основном, аккумулятивная, ее высота 6-9 м. Рельеф плосковолни­стый, реже - волнистый, осложненный эоловыми массивами, буграми и за- торфованными, заболоченными старичными понижениями, сложенными разнозернистыми песками, реже гиттиями при отсутствии торфа. Относи­тельные превышения, сформированные интенсивно сработанными приру­словыми валами и межгрядовыми понижениями, составляют 1-3 м. Тыло­вой шов и бровка террасы часто слабо выражены в рельефе. Ширина тер­расы составляет от первых сотен метров до 1-1,2 км. Максимальной шири­ны она достигает на левобережье.

Мощность аллювиальных отложений первой надпойменной терра­сы составляет от 2-3 до 10-15 м, второй надпойменной террасы от 1-3 до 7­8 м.

Пойма р. Сож сформирована в голоцене и представляет собой ком­плекс полигенетически сложного состава, сформированного на протяже­нии позднепоозерско-голоценового времени при поэтапном формировании разных типов пойм, зависящих от экзтектонического развития регионов. Мощность аллювия составляет 8-10 до 16м, высота поймы - 1,5-4,0 м над урезом воды. Представлено три типа поймы: сегментно-гривистая, парал­лельно-гривистая и плоско-бугристая.

Русло р. Сож в пределах городской черты имеет ширину 200-300 м, средняя глубина 1-3 м.

Уклон в пределах городской черты изменяется сверху вниз. Коэф­фициент меандрирования составляет 1,03-2,22.

Почти повсеместно в пределах зандровой равнины, озерно- аллювиальной низины, террас и поймы развит дефляционно- аккумулятивный эоловый рельеф, представленный перигляциальными за­крепленными дюнами, закрепленными и полузакрепленными дефляцион­но-аккумулятивными грядами и полями холмов. На участках прирусловых отмелей и пляжей в период межени песчаные отложения интенсивно раз­виваются.

Практически вся территория подверглась интенсивной техногенной переработке, широко распространены массивы намывных песков, каналы, пруды, карьеры, отвалы, в районе химзавода - терриконы, и другие формы техногенного рельефа.

3.4. Современные геологические процессы и явления

К числу важнейших факторов формирования инженерно- геологических условий относятся современные геологические процессы, представляющие собой наиболее быстро развивающийся компонент при- родно-техногенной системы, во многом обуславливающий динамичность инженерно-геологической обстановки. Закономерности развития совре­менных геологических процессов и сопутствующих им явлений на терри­тории юго-востока Беларуси и города Гомеля, в частности, неоднократно рассматривались в литературе [5, 17, 31, 43, 46, 47, 60, 61, 62, 63, 74, 78, 82, 83, 84, 85, 88, 135 и др.].

Несмотря на относительно выровненный характер, земная поверх­ность в пределах г. Гомеля и его окрестностей испытывает разнообразное и интенсивное воздействие различных природных и техногенных геологи­ческих процессов. По основному источнику энергии эти процессы подраз­делены на три класса: эндогенный, экзогенный и техногенный. Как показа­ли проведенные работы, характер их проявления и интенсивность значи­тельно варьируют по площади. При этом особенности эндогенных процес­сов согласуются со структурой фундамента и нижних горизонтов чехла; экзогенные контролируются преимущественно строением рельефа, по­кровных отложений и хозяйственной деятельностью, а техногенные - раз­мещением общественного производства.

Эндогенные процессы рассмотрены в разделе 3.2.

Среди экзогенных геологических процессов наиболее распростра­ненными на рассматриваемой территории являются аквальные (водная ли­нейная эрозия, плоскостной смыв, термокарстовые и суффозионные про­садки), гравитационные (оползневые, обвально-осыпные, крип), эоловые и биогенные (торфонакопление) процессы (рисунок 3.8). Причины развития их обусловлены не только природными факторами, но и инженерной дея­тельностью человека.

Эрозионные процессы широко развиты на изучаемой территории и проявляется как в виде боковой эрозии в долине р. Сож, так и на участках распространения временных водотоков.

Длина р. Сож на территории города равняется 14,42 км, ширина го- лоценового вреза варьирует в пределах 1-2 до 3-4 км, а глубина - от 12 до 25 м, мощность аллювия 8-10 м [84]. Практически на всем протяжении русло реки подвержено донной эрозии. Наиболее интенсивное ее проявле­ние приурочено к территориям, испытывающим современные тектониче­ские поднятия, а также в местах, где речная долина пересекается геоактив­ными зонами.

Речная боковая эрозия проявляется в подмыве и разрушении бере­гов, т.е. в расширении долины. В долине р. Сож боковая эрозия преимуще­ственно развита у правого коренного берега, иногда в этот процесс вовле­каются уступы второй надпойменной террасы. Русловые процессы дейст­вуют круглогодично, но наибольшая их интенсивность отмечается в пе­риоды половодий и паводков, когда наблюдается увеличение расходов и скоростей течения рек. Уровни реки поднимаются на 3,5-5,5 м, в результа­те чего пойма затапливается, происходит разрушение и подмыв уступов террас и склонов коренных берегов [17]. Важными факторами боковой эрозии служат геоморфологическое строение речной долины, состав и свойства горных пород, слагающих русло и берега, а также хозяйственная деятельность человека.

Весенние половодья и паводки являются характерной фазой режима реки и каждая крупная водная артерия характеризуется своими отличи­тельными чертами гидрологического режима. В бассейне Сожа ширина разливов в основном составляет 2-3 км, глубина затопления поймы 0,5-1,0 м и более. Однако следует учитывать, что не исключены такие фазы гид­рологического режима, при которых может происходить резкий подъем уровней воды до 5 м и более. На картосхеме (рисунок 3.8) оконтурены гра­ницы максимально возможного затопления и подтопления района исследо­ваний при экстремальных половодьях и паводках, во время которых резко увеличивается деструктивная (углубление русел, подмыв берегов, спрям­ление меандров) и конструктивная (отложение аллювиальных наносов на пойме, рост прирусловых валов) деятельность рек.

В целом же для территории исследований на основании получен­ных данных и информации, содержащейся в многочисленных опублико­ванных картографических работах, можно сделать следующие основные выводы о внутригодовом режиме процесса речной боковой эрозии в доли­не р. Сож. Особенности разрушения берега прямо связаны с гидрологиче­ским режимом реки. Основным периодом активизации боковой эрозии яв­ляется весеннее половодье (апрель-май месяцы), на некоторых участках наблюдается также активизация процесса в осенний паводок (октябрь- ноябрь месяцы). Наибольшие скорости размыва берегов зафиксированы в апреле и составляют в среднем 0,1-0,5 м/год. В летние месяцы проявлений боковой эрозии практически не наблюдается. Наиболее активно подмыва­ются и разрушаются берега, сложенные песчаными отложениями, затем берега, которые построены переслаиванием песчаных и связных пород; более устойчивыми являются склоны из моренных супесей и суглинков. В пределах какого-либо одного наблюдаемого участка скорость развития боковой эрозии разная за счет морфологии, геологического строения бере­гов и гидродинамических особенностей речного потока.

Огромную работу по преобразованию рельефа, а следовательно, и осложнению инженерно-геологической обстановки территории, наряду с речной эрозией, проводят временные водотоки. С их деятельностью связа­но образование промоин, а также мелких и глубоких ветвящихся и нередко энергично растущих оврагов на склонах гряд, холмов, речных долин, карь­еров, а также плоскостной смыв продуктов выветривания на склонах.

В поозерское время на возвышенностях и по бортам долин нача­лось развитие оврагов и балок, которые существуют до настоящего време­ни [70]. На территории г. Гомеля на площадях, подверженных линейной эрозии, можно выделить три типа оврагов: донные, береговые и техноген- но обусловленные [43]. Овраги первого типа развиваются в результате по­вторного цикла эрозии. Они врезаются в ложбины стока ледниковых вод и днища древних балок. Обычно эти овраги имеют разветвленную, иногда линейно-вытянутую форму с многочисленными зарождающимися отверш- ками как в вершинах, так и вдоль стенок оврагов. Длина этих оврагов дос­тигает 0,4 км; глубина вреза 0,3-0,8 м; крутизна стенок варьирует от 50 ⁰ до 90 ⁰.

Овраги второго типа приурочены к склонам речных долин. Они по­лучили широкое развитие в районах крутых уступов надпойменных террас, а также на участках пересечения долинами рек возвышенностей. Попереч­ный профиль оврагов чаще U-образный, реже V-образный, по форме явно преобладают линейно-вытянутые и булавовидные разновидности. Разви­тие многих из них к настоящему времени прекратилось и по сути дела они превратились в балки, по дну которых дренируется подморенный водонос­ный горизонт. Глубина балок достигает 18-20 м и более. Склоны их кру­тые, чаще всего задернованные. По некоторым балкам проложены грунто­вые дороги, вдоль обочин которых зарождаются рытвины, обуславливаю­щие под влиянием антропогенных нагрузок возвратно-поступательное раз­витие овражно-балочного рельефа. Почти все боковые отвершки в балках также задернованы, что фактически свидетельствует о затухании эрозион­ных процессов. Присклоновые участки балок чаще всего закреплены рас­тительностью или изменены техногенным вмешательством. Поверхност­ный сток в этих условиях переходит в подземный. Преобладание поверх­ностного стока наблюдается только в некоторых боковых отвершках древ­них балок и в прибортовой части второй надпойменной террасы, где появ­ляются повторные врезы на глубину до 0,6-1,0 м и более. Анализ сущест­вующей литературы [117], позволяет предположить, что протяженность некоторых оврагов на территории города достигает более 2 км; чаще же длина их не превышает 500 м, ширина до 300 м. Такие овраги развиты по ул. Фрунзе, Билецкого, Ланге, Сожской, К. Маркса, Хатаевича, Чехова, в районе Дворца спорта «Динамо», около кинотеатра «Юбилейный»; неко­торые из них пересекают ул. Советскую, Барыкина, пр-т Ленина. Многие овраги засыпаны в результате техногенной деятельности человека, поэто­му их строение и развитие в рамках данной работы проследить не пред­ставляется возможным.

Техногенно обусловленные овраги возникают в результате хозяйст­венной деятельности человека. К их числу относятся придорожные формы линейной эрозии. Кроме того, в связи с нарушением дернового покрова, процесс формирования промоин и рытвин интенсивно происходит на пра­вобережном склоне долины р. Сож (рисунок 3.10). Возникающие при этом формы обычно молодые и очень активные.

На территории города распространены широкие балки разветвлен­ной или линейно-вытянутой формы с выположеными задернованными склонами. Длина их достигает 3 км при ширине до 600 м. Они распростра­нены от микрорайона Прудок в сторону ул. Федюнинского и ул. Советская до северной границы города. Зачастую по дну балок проложены железные и автомобильные дороги.

В результате плоскостного смыва на поверхности склонов происхо­дят размыв, транзит и аккумуляция материала, а также вынос его в эрози­онную сеть. Основной морфологический эффект плоскостного смыва вы­ражается в выполаживании территории (медленная денудация повышен­ных участков и заполнение котловин) и формировании значительных де­лювиальных шлейфов у подножия склонов. Плоскостной смыв отмечается преимущественно на распаханных поверхностях моренных и водно- ледниковых равнин при крутизне от 1⁰ и более. Наиболее активному пло­скостному смыву подвергаются крутые части склонов, откуда рыхлый ма­териал перемещается к подножью, в ложбины, балки и овраги, что приво­дит к накоплению делювиально-пролювиальных отложений. Согласно «Карты динамики рельефа Белоруссии», для территории Гомельского рай­она характерны незначительные (0,1 мм/год) величины плоскостного смыва, увеличивающиеся на востоке и юго-востоке района до 1,0 мм/год [82]. На отдельных участках, преимущественно на юго-западе, плоскост­ной смыв практически отсутствует. Интенсивность этих процессов зависит преимущественно от климатических и морфометрических особенностей, а также вида сельскохозяйственных угодий, предшествующей агротехниче­ской обработки и др.

Рис 3.10 - Образование промоины в районе улицы Садовая.

В пределах изучаемого района довольно широко распространены также суффозионные и термокарстовые просадочные явления. Просадки выражены в виде западин с пологими склонами, ровными днищами, часто заболоченными, размерами 150-600 м в диаметре. Термокарстовые запа­дины приурочены, в основном, к участкам водно-ледниковой и моренной равнин (северо-запад территории) [17, 155]. В настоящее время термокар­стовые явления не развиваются.

Суффозионные процессы на исследуемой территории тяготеют преимущественно к участкам развития лессовидных отложений, располо­женных в северо-западной ее части. Естественные проявления суффозии на изучаемой территории развиты незначительно. Но, следует иметь в ви­ду, что эти процессы могут протекать и в насыпных грунтах, например, вдоль трасс подземных коммуникаций, вызывая образование воронок на поверхности земли, что широко развито на территории города (рисунок 3.11).

Рисунок 3.11 - Суффозионный провал по улице Трудовая.

Суффозия отмечается также в пределах засыпанных больших овра­гов, поскольку они продолжают служить, правда, в меньшей мере естест­венными дренами (рисунок 3.12).

Строительство на сравнительно крутых склонах, в частности созда­ние котлованов и длительная работа по нулевому циклу, может способст­вовать активизации суффозии как в смысле создания условий для разгруз­ки, так и при формировании больших напорных градиентов фильтрацион­ного потока из-за беспрепятственного поступления в толщу атмосферных осадков.

Почти также широко, как и аквальные процессы, на рассматривае­мой территории протекает гравитационная денудация, подразделяющаяся на природную и инженерно-геологическую. Природные формы гравитаци­онной денудации обусловлены подмывом берегов рек и вековой перера­боткой склонов и развиты преимущественно в речных долинах, оврагах и балках [43, 82]. Участки интенсивных обвально-осыпных и оползневых процессов на исследуемой территории связаны, в основном, с деятельно­стью р. Сож.

Инженерно-геологические гравитационные процессы проявляются особенно интенсивно на вскрышных уступах карьеров, насыпях и выемках шоссейных и железных дорог, откосах каналов, дамб, плотин, техногенных отвалах, складируемых на поверхности земли [60, 61, 62, 63].

Рис. 3.12 - Развитие суффозионного процесса по трассе коллектора дождевых вод, ул. Хатаевича (сентябрь 2003 г.).

К группе гравитационных процессов, развитых на территории г. Гомеля относится и крип или медленное перемещение материала на скло­нах под влиянием силы тяжести в результате периодического изменения температур и влажности. Крип приурочен, как и плоскостной смыв, к уча­сткам пологоволнистой и пологоувалистой водно-ледниковой равнины. Для рассматриваемого процесса характерна частая смена знака движения по профилю склона и во времени; кроме того, интенсивность перемещения материала на одном и том же месте в разные годы может быть разная. Обычно же эта величина не превышает 2 мм/год [82]. Крип может оказы­вать влияние на покровные отложения на глубину не более 0,5 м. Морфо­логически он наиболее заметно выражается в виде террасет, которые фор­мируются в результате неравномерного движения грунтов и возникающих при этом зон сжатия и растяжения.

Эоловые процессы, объединяющие дефляцию, перенос и аккумуля­цию материала, в районе исследований проявляются в образовании дюн и песчаных гряд, высотой 2-3 м, иногда до 10 м, различной ориентировки и размеров. Дефляционные процессы (реальные и потенциальные) охваты­вают, главным образом, прилегающую к г. Гомелю пойму Сожа и терраси­рованные поверхности. Интенсивному развитию ветровой эрозии способ­ствуют механический состав поверхностных отложений, состояние поч- венно-растительного покрова, значительные скорости ветра, сочетаний термических условий и увлажнения. Как показали ранее проведенные ра­боты, г. Гомель и прилегающая к нему территория, относится к районам со средней вероятностью проявления экстремальной ветровой эрозии (пыль­ных бурь).

Еще одна группа современных геологических процессов в пределах и вблизи городской территории, как и на всем юго-востоке Беларуси, свя­зана с формированием болот и торфяников. Эти процессы начались в по- озерское позднеледниковье и продолжались в течение всего голоцена, ко­гда определялся основной облик ландшафтов территории. На этом общем фоне выделяется несколько этапов, связанных обычно с изменениями кли­мата и тектоническими процессами, когда заболачивание территории про­текало особенно активно. Выделяются две фазы интенсивного развития болот в Полесье: позднебореальная (преимущественно заторфование водо­разделов) и атлантическая (заторфование речных долин) [17].

На территории исследований болота и заболоченные земли зани­мают 20-30 % территории. Они тяготеют к поймам рек, пониженным уча­сткам террас, водно-ледниковой равнины, озерных котловин, денудацион­ных ложбин, термокарстовых и суффозионных западин.

Факторы заболачивания территории разнообразны, однако в основе их лежат две причины. Во-первых, превышение увлажнения земной по­верхности над испарением. Заболачивание происходит при избыточном увлажнении верхнего слоя атмосферными осадками или водами поверхно­стного стока при высоком стоянии уровня грунтовых вод, а также в ре­зультате затопления или подтопления речными водами и, в отдельных слу­чаях, за счет выхода на поверхность напорных вод. Во-вторых, заболачи­вание развивается на выровненных поверхностях и при небольших укло­нах террас. Воды могут задерживаться на таких участках продолжительное время, в результате чего и возникают болота. Основная часть торфяных массивов района по типу питания, характеру растительности, составу тор­фа относится к низинному типу и, лишь малая часть, преимущественно на водоразделах, - к переходному. Мощность торфа составляет в среднем 1-2 м. Вместе с тем отмечаются массивы, приуроченные к площадям наиболее пониженного рельефа, где мощность слоя торфа увеличивается до 4-5 м.

В целом для описываемой территории можно отметить, что почти на всех болотах болотообразовательные процессы в основном находятся в стадии регрессии - наблюдается уплотнение торфа. Однако в поймах рек Сож и Ипуть образование болот продолжается и в настоящее время. Боль­шое количество стариц и весенние разливы благоприятствуют развитию болотообразовательных процессов.

Благодаря хорошей дренированности территории, процессы торфо- накопления протекают медленно.

Довольно активно на территории г. Гомеля протекают современные техногенные процессы, которые обуславливают преобразование земной поверхности, формирование своеобразных грунтов и форм рельефа. Уро­вень техногенной трансформации рельефа в районе г. Гомеля за последние 200 лет соответствует 45-65 тыс.т/км [85].

Одним из наиболее характерных проявлений техногенных процес­сов являются осадки оснований инженерных сооружений. Они формиру­ются за счет статических нагрузок от гражданских и промышленных зда­ний и сооружений, отвалов пустой породы, намывных грунтов; динамиче­ских нагрузок от транспорта и технологического оборудования промыш­ленных предприятий; а также возникают при строительстве подземных со­оружений (коллекторы, подземные переходы), эксплуатации безнапорных и напорных водоносных горизонтов. Осадки под действием статических нагрузок происходят в результате уплотнения грунтов оснований около каждого здания, где образуются осадочные воронки. Край воронки выхо­дит за контуры здания, ее размеры определяются характером эпюры на­пряжений в сжимаемой толще грунтов, мощность которой зависит от со­става, состояния, свойств отложений и величины нагрузки. В условиях плотной застройки осадочные воронки смыкаются, образуя достаточно обширные понижения поверхности [86].

Динамические нагрузки по-разному воздействуют на породы, в за­висимости от особенностей их состава и структуры, в результате чего про­исходит уплотнение рыхлых недоуплотненных пород (при степени плот­ности менее 0,6) и нарушение структуры тиксотропных грунтов [86].

Подземное строительство вызывает изменение напряженного со­стояния, возникновение различных деформаций в толще пород и образова­ние мульд оседания.

При искусственном водопонижении (эксплуатационных и строи­тельных откачках) снижаются уровни подземных вод, падают напоры, что ведет к гидростатическому и дегидратационному уплотнению пород, в ре­зультате чего также наблюдается оседание земной поверхности. На изме­нение инженерно-геологических условий влияет и создание мелиоратив­ных систем. Отдельно необходимо упомянуть об оседании поверхности земли над засыпанными оврагами, ручьями, речками. Это явление может отмечаться повсеместно, поскольку грунты, заполнившие отрицательную форму рельефа, находятся в разуплотненном состоянии.

Для территории г. Гомеля, как и для многих других городов, харак­терен процесс повышения уровня грунтовых вод, вплоть до подтопления жилых зданий и промышленных объектов. Причины подтопления разно­образны. Здесь и создание водоемов, вызывающих подпор грунтовых вод; и засыпка естественных дрен - оврагов; искусственное дождевание; огра­ничение участков, на которых выпадавшие атмосферные осадки могут проникать в грунт (уплотнение грунтов, асфальтирование); «барражный» эффект фундаментов сооружений, и утечка из водонесущих коммуникаций и отсыпка техногенных грунтов, имеющих водонепроницаемые (слабопро­ницаемые) прослои [24].

И еще одна особенность подтопления городских территорий - с ним практически всегда связаны химическое и бактериальное загрязнения, рост температуры и агрессивности грунтовых вод. Степень загрязнения подземных вод территории г. Гомеля изменяется от средней, т.е. выше фо­на, но ниже ПДК; до очень высокой, т.е. выше ПДК. Загрязнено два или более водоносных горизонта [14, 15, 16].

Загрязнение геологической среды различными веществами влечет за собой не только экологические последствия, но и оказывает влияние на изменение физико-механических свойств грунтов, а, следовательно, на ус­тойчивость зданий и сооружений.

В заключение рассмотренных особенностей проявления техноген­ного фактора на исследованной территории нельзя не упомянуть о горных выработках, связанных с добычей песка и глин, которые разбросаны по всей площади города. В земной поверхности на этих участках возникают карьеры, которые нередко рекультивированы в водоемы. В отдельных слу­чаях карьеры спланированы и заняты под постройки.