Особенности геоэкологического мониторинга территории горнодобывающего предприятия -Сокольско-Ситовского месторождения известняков

Краткое описание

Введение. 3

Глава 1 .Анализ изученности проблемы. 7

1.1 .Развитие учения о мониторинге. 7

1.2. Состояние изученности исследуемой территории. 9

1.3. Общие сведения о геолого-географическом строении Липецкого промрайона. 12 1.3.1 .Климат и орогидрография. 12 1.3.2.Стратиграфия и литология. 14 1.3.3.Гидрогеологические условия. 20 1.3 АГеоморфология и неотектоника 30 Глава 2. Характеристика геоэкологической обстановки территорий, окружающих Сокольско-Ситовское месторождение 32 2.1. Функциональное зонирование территории правобережья Липецкого промрайона. 32 2.2.Экологические последствия техногенных воздействий 44 Глава 3. Особенности формирования геоэкосистемы Сокольско-Ситовского месторождения известняков. 58 3.1.Основные элементы геоэкосистемы Сокольско-Ситовского месторождения известняков. ' 58 3.1.1 .Преобразование элементов ландшафта 5 8 3.1.2.Техноструктура и функциональное зонирование территории Сокольско-Ситовского месторождения. 70 3.2.Адсорбционные свойства грунтов территории как геоэкологический фактор формирования системы 85 Глава 4.Методические основы геоэкологологического мониторинга района горнодобывающих предприятий. 94 4.1.Особенности геоэкомониторинга зон влияния горнодобывающих предприятий. 94 4.2.Геоэкологический мониторинг района Сокольско-Ситовского месторождения известняков. 99 4.3.Управленческие мероприятия в системе геоэкологического мониторинга Сокольско-Ситовского месторождения 108 Заключение 120 Список литературы 122 Приложения 131
Введение

ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность работы. Одной из важнейших задач современности является рациональное использование человеком природных ресурсов. При хозяйственном освоении различных территорий формируются геоэкологические системы (ГЭС), включающие в себя элементы техносферы, а так же географическую среду и биоту в пределах зоны влияния. Для рационального использования, а так же сохранения равновесного состояния ГЭС необходима разработка системы эффективного управления, в основе которой лежит геоэкологический мониторинг. В пределах крупных городских агломераций изменяются почти все компоненты природной среды. Это обусловлено тем, что в современных городах сосредоточены наиболее интенсивные и концентрированные источники воздействия человека на природу. Как правило, крупные городские агломерации имеют сложную структуру и включают селитебный, промышленный, транспортный, водохозяйственный, реже - горнодобывающий и агропромышленный классы техногенных систем. Воздействие каждого из них в значительной мере преобразует естественное состояние компонентов приповерхностной части литосферы. В результате суммарного наложения этих воздействий создается уникальный тип геоэкосистемы, характерный только для крупных городов, где все природные элементы ГЭС подвергается весьма интенсивной техногенной трансформации, что определяет необходимость изучения этих изменений под воздействием внешних факторов среды. Примером крупной ГЭС является промышленный район г.Липецка (ЛПР), включающий в себя множество подсистем, в том числе и горнодобывающего типа. В пределах ЛПР ведутся наблюдения мониторинговыми службами различного уровня, но единой системы мониторинга не существует. Так же до настоящего времени не проведено функциональное зонирование территории ЛПР, не классифицирована техногенная нагрузка на природные элементы геоэкологических систем разного уровня. Геоэкологические системы горнодобывающего класса являются примером максимально преобразованных систем. Их особенность формируется в зависимости от следующих факторов:

-вещественного состава добываемого сырья, -характера отработки месторожления, -мощности и состава вскрышных пород, -метеоклиматичесих условий района, -рельефа и геолого-гидрогеологического строением, -техногенной нагрузки территории.

В настоящей работе сделана попытка систематизации путей решения геоэкологических проблем, возникающих при отработке месторождений нерудного сырья открытым способом.

Объект исследования - геоэкологическое состояние окружающей природной среды на территории, занятой горнодобывающей промышленностью.

Предмет исследования - геоэкологическая оценка состояния природных компонентов геоэкосистемы Сокольско-Ситовского месторождения флюсовых известняков (ССМИ), характера их трансформации в результате техногенных воздействий, взаимовлияния ГЭС детального и локального уровней.

Цель работы - теоретическое обоснование и разработка эффективной системы геоэкологического мониторинга для территории Сокольско-Ситовского месторождения известняков и предприятий по их переработке.

Для достижения цели решены следующие задачи:

1. Проанализированы существующие подходы решения геоэкологических проблем при горнодобывающей деятельности.

2. Изучено геологическое, гидрогеологическое, ландшафтное строение территории Липецкого промышленного района.

3. На основании классификации хозяйственной деятельности проведено функциональное зонирование территории ЛПР.

4. Изучены условия формирования ГЭС ССМИ, установлены экологические последствия техногенных воздействий.

5. Определены взаимовлияния различных геоэкосистем Липецкого промрайона и иерархия их систем мониторинга.

6. Разработана и обоснована система мониторинга ССМИ, его структура и содержательное наполнение.

Методологическую основу диссертации составили комплекс существующих государственных, научных и авторских методик: методика, разработанная ЦРГЦ (1998), методики эколого-геологического картирования, разработанные школой В.Т. Трофимова (МГУ), авторские методики, апробированные на различных промышленных районах (1998-2002). Методы исследования включают: полевые исследования, аналитические, методы математической статистики, методы компьютерной картографии.

Исходными данными для написания диссертационной работы послужили результаты эколого-геологических работ, проведенных ВГУ (с участием автора), совместно с ОАО «Липецкгеология» на территории ССМИ в 2001-2002 г.г. и сформулированные в отчете «о результатах работ по изучению гидрогеологических и инженерно-геологических условий подтопления на площадке Ситовского карьера ОАО «Стагдок»» [139], результаты исследований, проведенных ОАО «ЛИПЕЦКГЕОЛОГИЯ» [145] и АООТ «Липецкводопроект» [144], а так же опубликованные источники, посвященные данной тематике.

Достоверность полученных результатов обеспечивается применением в расчетах ранее апробированных методик и показателей геоэкологического состояния природной среды, объективным анализом экспериментальных данных в специализированных лабораториях и удовлетворительным согласованием их с результатами других исследований по отдельным параметрам состояния географической среды.

Научная новизна работы:

-Определены основные направления преобразования компонентов природной среды территории Липецкого промрайона, выделена тенденция формирования кризисной ситуации по загрязнению основных водоносных горизонтов соединениями азота,

-Выполнено функциональное зонирование территории Липецкого промрайона с учетом техногенной нагрузки на окружающую природную среду. Обоснована целесообразность применения элементов функционального зонирования для построения наблюдательной сети геоэкомониторинга.

-Дана геоэкологическая оценка состояния компонентов природной среды в зоне влияния Ситовского участка Сокольско-Ситовского месторождения известняков. Построена постоянно действующая картографическая модель данной геоэкологической системы.

-Разработана методика геоэкологического мониторинга территории горнодобывающих предприятий, в том числе его иерархическая структура определено его содержательное наполнение.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1) Метод функционального зонирования территории как основа оценки и прогноза состояния правобережной части Липецкого промрайона.

2) Особенности формирования и трансформации геоэкологической системы Сокольско-Ситовского месторождения известняков.

3) Структура геоэкологического мониторинга геоэкосистемы Сокольско-Ситовского месторождения известняков.

Теоретическая значимость работы. В данной работе разработана методика функционального зонирования как основы для обоснования наблюдательной сети мониторинга локального уровня геоэкологических систем горнодобывающего класса.

Практическое значение заключается в разработке системы геоэкологического мониторинга ССМИ. Предложен перечень мероприятий по оценке геоэкологического состояния и инженерной защите природных и техногенных объектов ГЭС. Обеспечено получение достоверной и оперативной информации о компонентах природной среды.

Реализация результатов исследования:

- Материалы и результаты исследования используются в работе ОАО «СТАГДОК», ведущего разработку Сокольско-Ситовского месторождения известняков, а так же в работе Комитета природных ресурсов Липецкой области.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались: на конференции «Совершенствование структуры управления и экономики природноресурсного комплекса Липецкой области» (г.Липецк, авг. 2001г.), на Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов «Геологи XXI века» (г.Саратов, 25-27 марта 2002г.),

на Всероссийской научно-практической конференции «Совершенствование наземного обеспечения авиации» (Воронеж, ВВАИИ, 22-23 октября 2003 г.), на межвузовских научных конференциях в Воронежском ВАИИ (2002-2003 гг.), на научно-методических семинарах кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии Воронежского госуниверситета (2001 -2004 гг.).

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 146 источников и пяти приложений. Основное содержание изложено на 144 страницах. Диссертация содержит 25 карт, 27 рисунков, 2 таблицы.

Диссертационная работа выполнена в период с 2000 по 2003 гг. на кафедре гидрогеологии,- инженерной геологии и геоэкологии геологического факультета Воронежского Государственного Университета под научным руководством д.г.-м.н., профессора Косиновой И.И., которой автор выражает свою искреннюю благодарность. За разносторонние консультации и помощь при выполнении полевых, аналитических исследований, компьютерную обработку полученных результатов автор выражает глубокую благодарность Ильяшу В.В., Петрову И.В., а также всем сотрудникам кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии ВГУ.

1 .Анализ изученности проблемы. Ы.Развитие учения о мониторинге.

Термин мониторинг вошел в научный оборот из англоязычной литературы и происходит от английского слова monitoring — контрольное наблюдение.

Понятие мониторинга окружающей среды было впервые введено Р.Мэнном в 1972г. на Стокгольмской конференции ООН. Мониторингом окружающей среды было предложено называть систему повторных наблюдений одного и более элементов окружающей природной среды в пространстве и во времени с определенными целями в соответствии с заранее подготовленной программой.

Общая теория мониторинга окружающей среды, обоснование и определение основных принципов и связанных с ним понятий развиты в нашей стране в основополагающих работах И.П.Герасимова [15], Ю.А.Израэля [35,36] и других исследователей. Одним из первых теорию мониторинга стал разрабатывать Ю.А.Израэль. Он уточнил определение мониторинга окружающей среды, сделав акцент не только на наблюдении, но и на прогнозе изменений состояния окружающей среды, введя антропогенный фактор как основную причину этих изменений. Ю.А.Израэль мониторингом окружающей среды называет систему наблюдений, оценки и прогноза антропогенных изменений состояния окружающей природной среды. Им же была составлена одна из первых обзорных классификаций систем и подсистем мониторинга разных типов, которые подразделяются по разным признакам: комплексу решаемых задач, объектам наблюдений, пространственному уровню, методам реализации и т.д. Более полные классификации впоследствии были предложены многими авторами. В основу типизации видов мониторинга В.Д. Минченко (1990г.) принято отношение к изучаемому объекту. Им выделено пять основных типов мониторинга: окружающей среды, атмосферы, биосферы, подземных и поверхностных вод, литомониторинг. Следует сказать, что до настоящего времени не существует строгой и всеобъемлющей классификации видов мониторинга. Так, согласно В.А.Королеву [42], в зависимости от широты охвата объектов наблюдений, можно говорить о простых и сложных (комплексных) системах мониторинга. В простых системах наблюдают за какими-либо отдельными элементами окружающей среды, в сложных - за всеми элементами. По масштабному уровню наблюдений определяются различные уровни организации мониторинга [36]. Низшим иерархическим уровнем является уровень детального мониторинга, реализуемого в пределах территорий и масштабов отдельных предприятий, заводов, хозяйственных комплексов, месторождений, карьеров и т.д. Их объединение в более крупную сеть (в пределах города, района) образует систему мониторинга локального уровня. Локальные системы, в свою очередь, объединяются в еще более крупные -системы регионального мониторинга окружающей среды, охватывающие территории в пределах края или области, или в пределах нескольких краев и областей. Системы регионального мониторинга объединяются в пределах

8

одного государства в единую национальную сеть и образуют национальный уровень. В рамках экологической программы ООН поставлена задача объединения национальных систем мониторинга в единую межгосударственную сеть - «Глобальную систему мониторинга окружающей среды»(ГСМОС). Это высший глобальный уровень организации системы мониторинга. Ее назначение — осуществление мониторинга за изменениями в окружающей среде на Земле в целом, в глобальном масштабе [42].

Теория и методология литомониторинга и мониторинга геологической среды изложены в работах Г.К.Бондарика [6], Г.А.Голодковской [23], В.Т.Трофимова [113]. Сам термин литомониторинг был введен в 80-е годы и в качестве объекта наблюдения рассматривал только литосферу. Согласно В.К.Епишину и В.Т.Трофимову литомониторинг это система, включающая блок контроля (режимные наблюдения) и блок управления (автоматизированная информационная система и система защитных мероприятий) [29]. Здесь подчеркивается целевая направленность литомониторинга не только на фиксирование параметров, но и на управление. По Г.К.Бондарику, литомониторинг - система оценки состояния приповерхностной области литосферы, взаимодействующей с орудиями и продуктами труда, и прогноза ее функционирования, «это подсистема мониторинга среды обитания человека, включающей техносферу» [6]. Понятие мониторинга геологической среды не тождественно понятию литомониторинга, поскольку не тождественны друг другу понятия литосфера и геологическая среда, являющиеся объектами их наблюдения (геологическая среда является частью литосферы, находящейся под воздействием хозяйственной деятельности человека). Обобщая имеющиеся на этот счет определения, В.А.Королев заключил, что мониторингом геологической среды называется система постоянных наблюдений, оценки, прогноза и управления геологической средой или какой-либо ее частью, проводимой по заранее намеченной программе в целях обеспечения оптимальных экологических условий для человека в пределах рассматриваемой природно-технической системы [42]. Им же дано определение и экогеологического мониторинга как «системы постоянных наблюдений, оценки, прогноза состояния и изменения эколого-геологической обстановки-системы, проводимых по заранее намеченной программе с целью разработки рекомендации и управляющих решений, направленных на обеспечение ее оптимального экологического функционирования и устойчивого развития» [113]. И.И.Косиновой экогеомониторинг рассматривается как стадия крупномасштабных экогеологических исследований и как методическая основа построения постоянно действующей модели экогеосистем [59]. Ею же разработана методика построения наблюдательной сети экогеомониторинга, причем одним из основных принципов выдвигается принцип ключевых участков, который предполагает привязку выборочной детализации наблюдений к участкам, определяющим и формирующим состояние экогеорайона. Данный принцип лежит в основе пространственного расположения стационарной сети ЭГМ,

позволяет накопить необходимый объем информации о наиболее сложных узловых элементах экогеосистем [59].

Методика функционального зонирования территории и построения карт функционального зонирования изложена в легенде воронежской серии листов государственной геол. карты под ред В.В.Петрухина [142].

1.2. Состояние изученности исследуемой территории

Липецкий промышленный район характеризуется весьма разноплановым и плотным уровнем техногенной нагрузки. Необходимость в постановке комплексного мониторинга всей территории, основанного на уровне локального мониторинга отдельных предприятий, обусловлена значительной трансформацией всех компонентов природной среды. Качественные и количественные характеристики этих преобразований изучались начиная с 60-х годов в различном объеме.

Геологическое картирование территории ЛПР было начато в 50-х годах прошлого века (Мамонтов К.В. 1952г. масштаба 1:200000, Хожанков Н.П. 1958г., Волочаев Ф.Я. 1959г. - масштабе 1:50000). В 1967-1971г.г. проводилось глубинное геологическое картирование масштаба 1:500000 (Леоненко Н.Ч. 1971г.) Материалы этих работ и другие исследования были обобщены при проведении гидрогеологических и инженерно-геологических съемок с геологическим доизучением площадей масштаба 1:200000 (Осколков В.Н. и др. 1973г.; Алехин СВ. и др. 1976). В результате этих работ был составлен и издан комплект карт и схем, отражающих основные черты геологического строения и размещения полезных ископаемых ЛПР.

При проведения гидрогеологических и инженерно-геологических съемок масштаба 1:500000 для целей мелиорации (Ляпин и др. 1987г.) были детализированы отдельные элементы геологического строения западной части ЛПР.

Значительные территории, прилегающие к крупным населенным пунктам, были закартированы в м-бе 1:50000. Крупномасштабные геологосъемочные работы были проведены для решения вопросов водоснабжения г.г. Липецка и Ельца (Сычев Г.В. и др. 1971г.; Черепнев С.Ф. и др. 1967г.) и для целей мелиоративного строительства (Ляпин В.А. и др. 1987г., 1990г., 1993г., 1994г.; Маслюков Г.Д. и др. 1974г.) в 60-80 годах и сопровождались буровыми и опытными работами. По их материалам составлен набор гидрогеологических и специальных карт, в том числе карты засоленности пород зоны аэрации, минерализации и химического состава вод первых от поверхности водоносных горизонтов. Переоценка эксплуатационных запасов на действующих водозаборах г. Липецка с применением моделирования выполнена Плотниковым И.А. на Замартыновском и Студеновском участках. Подсчет запасов на 1.08.1986г. выполнен в 1987г. Зининым Г.М.

10

Состояние запасов Липецкого железорудного района, отраженные в ряде отчетов по отдельным площадям, были обобщены в отчете Осокина А.В.

(1961г.).

Специализированные работы геоэкологического характера, связанные с изучением загрязнения подземных вод фенолами, цианидами и роданидами, проводились в промышленной зоне г. Липецка в 1971 — 73 г.г. Московской гидрорежимной экспедицией и были продолжены в 1976- 78 г.г. Липецкой ГРП Придонской КГРЭ и частично Воронежским Госуниверситетом (1983-85 г.г.). Проблемы охраны и рационального использования геологической среды зон воздействия черной металлургии изложены в работах Косиновой И.И. [139,59] Материалы по нитратному загрязнению подземных вод г. Липецка от сельскохозяйственных предприятий, животноводческих и птицеводческих хозяйств отражены в работах: Старкова М.Я (1982 г.), Ткаченко Н.С. (1983 г.) Орадовской А.Е. (1984г.).

Влияние хозяйственной деятельности человека на окружающую среду и особенно воздействие катастрофы на Чернобыльской АЭС в 1986 г. привело к необходимости планомерного изучения современного состояния всех компонентов среды при региональных работах. Исследования по загрязнению почв и атмосферы были проведены в 1990-92 г.г. различными организациями: Комплексной аэросъемочной экспедицией ПГО «Аэрогеология» в 1991 г. (радиоактивное загрязнение местности по цезию 137 в масштабе 1:200000); Центром радиологических исследований, Институтом прикладной геофизики имени академика Федорова в 1992 г. (радиоактивное загрязнение почв по цезию-137, загрязнение почв тяжелыми металлами и бенз(а)пиреном в масштабе 1:20000); Региональным геоэкологическим центром ГГП «Невскгеология» в 1992 г. (аэроатмохимическая съемка масштаба 1:10000).

Работы по изучению техногенного загрязнения почв тяжелыми металлами масштаба 1:100000 на территории Липецкого промрайона были выполнены Воронежским НПЦ «Геокомплекс» в 1989 г. Сводные работы по оценке возможностей загрязнения подземных вод и ущерба подземному стоку были выполнены в 1996 г. (Лехов А.В. и др.) и в 2000 г. (Дюнин В.И. и

ДР-)-

Частично геоэкологические работы были выполнены при гидрогеологической и инженерно-геологической съемке, геологическом доизучении масштаба 1:50000 с общими поисками и геоэкологическом картографировании в пределах Липецкого промрайона (Ляпин В.А. и др.). Этими исследованиями отмечено прогрессирующее загрязнение окружающей среды в Липецком промрайоне тяжелыми металлами (марганец, серебро, никель, кобальт, ванадий, местами хром, свинец), ПАУ, фенолами. Все эти работы были использованы при составлении геоэкологической карты масштаба 1:500000 (Ляпин В.А. и др. 1998 г.) [145].

В период с апреля 2000 года по декабрь 2001 года ОАО «ГРАНТ» (г. Воронеж) совместно с ОАО «Липецкгеология» проводились работы по научно-исследовательской теме «Исследование гидрогеологических и

11

инженерно-геологических особенностей подтопления на промплощадке Ситовского участка Сокольско-Ситовского месторождения известняков» Проведено детальное исследование структурного строения кровли известняков и разреза надрудной толщи. По комплексу признаков проведено обоснование наличия разломной зоны в пределах промплощадки ССМИ. Выявлены причины формирования его пространственного распределения, приуроченность к палеодолине р. Воронеж. Исследованы адсорбционные свойства фунтов четвертичного возраста, определены их роль в защищенности водоносных горизонтов. Изучены инженерно-геологические условия территории промзоны, определена степень загрязнения четвертичного водоносного комплекса. Обозначены виды техногенной деятельности, влияющие на формирование и загрязнение подземных вод.

С 1997 по 2002 гг. ОАО «ЛИПЕЦКГЕОЛОГИЯ» были проведены работы по изучению причин ухудшения качества подземных вод на действующих водозаборах г. Липецка и обосновании нагрузок на скважины по результатам их эксплуатации [145]. В рамках этого проекта было доизучено геологическое, гидрогеологическое, геоморфологическое строение района, проведены гидрохимческое опробование и геофизические исследования (для; этого использовался комплекс ГИС, состоящий из: метода кажущегося электрического сопротивления (КС), гамма-каротажа (ГК), кавернометрии, резистивиметрии, локатора муфт). В результате было оценено нитратное загрязнение поверхностных и подземных вод, выявлены его источники.

Однако, несмотря на развитие проводимых исследований, методика геоэкологического мониторинга горнодобывающих ГЭС до настоящего времени достаточно не разработана. Функционального зонирования территории Липецкого промрайона так же не проводилось, не разработана легенда к карте функционального зонирования.

12

1.3. Общие сведения о геолого-географическом строении Липецкого

промрайона.

Исследуемый район расположен на правобережье р.Воронеж и охватывает территорию областного центра - г. Липецк и прилегающего Липецкого района.

1.3.1. Климат и орогидрография

Климат района умеренно-континентальный с теплым летом и умеренно холодной зимой. Теплый период года начинается с апреля месяца и продолжается по октябрь. Продолжительность периода с устойчивыми морозами составляет около ПО дней. Минимальные температуры воздуха отмечаются в январе-феврале и декабре, максимальные - в июле - августе. Абсолютный максимум температур по Липецку +36.1 °С, абсолютный минимум -41.3 °С. Среднегодовая многолетняя температура воздуха изменяется в пределах от +2.9 до +7.1 °С .

Относительная влажность воздуха характеризуется значениями от 48% до 90%. Максимум относительной влажности приходится на ноябрь -декабрь, минимум - на май-июнь.

Годовое количество осадков в районе изменяется за многолетний период в пределах 457.1мм.-788.1 мм, за период с 1991-2000 г.г.—517-644 мм. Максимальное их количество выпадает в июне-июле, октябре - декабре, минимальное - в январе - марте. Около 40% годового количества осадков приходится на холодный период года.

Величина годового слоя испарения за многолетний период составляет в среднем 250-450 мм или порядка 70% от общей суммы выпавших осадков. Максимальное испарение наблюдается с мая по сентябрь, минимальное - в зимние месяцы.

Промерзание почв начинается с конца ноября и достигает своего максимума в начале марта. В малоснежные зимы глубина промерзания почвы достигает 150 см, за многолетний период: 23-150 см.

Территория работ представляет собой в различной степени расчлененную эрозионную равнину. Гипсометрическое положение дневной поверхности определяется абсолютными отметками от 100,6 м.(пойма р. Воронеж) до 223,2 м. (Воронежско-Донской водораздел).

Относительные превышения водоразделов над днищами долин рек варьируют в пределах 90- 115 м., над днищами балок - 40 - 70 м. Отмечается общее понижение абсолютных отметок рельефа дневной поверхности в восточном направлении от 220 м. до 120м. В этом же направлении уменьшается расчлененность территории эрозионной сетью. Так если расчлененность Воронежско-Донского междуречья составляет 0,6 - 1,5 км/км , то расчлененность левобережья и поймы р. Воронеж не превышает 0,5 км/км . Как правило, нерасчлененными остаются лишь незначительные по площади участки водоразделов, не затронутые процессами линейной эрозии.

13

Крутизна водораздельных склонов варьирует в пределах 3 — 7 , крутизна же бортов долин рек и оврагов достигает 20° - 35° , а иногда и более.

Речная сеть в пределах района работ хорошо развита. Основной водной артерией является р. Воронеж, определяющая, в значительной мере, гидрогеологические условия района. В нее впадают реки Кузьминка, Матыра, водотоки крупных балок Студеный, Моховой и Каменный лога, и временные водотоки более мелких, безымянных оврагов.

Ледостав на реках наступает в конце ноября - начале декабря.

Весеннее половодье обычно проходит одним пиком при резком подъеме и более медленном спаде. Продолжительность половодья составляет 35-40 дней. Максимальный подъем уровня достигает 4-5 м; средний - 2-2.5 м. За последние 10-15 лет подъем паводкового уровня составлял 1.5 м. за счет водорегулирования Матырского водохранилища, построенного в 1976 г. Подъем паводковых вод в 2000 г. составил 0.8 м.

Река Воронеж с крутым правым и пологим левым берегами в пределах города течет в юго-западном направлении. Ширина реки составляет 50-70 м. Между первым и вторым мостовыми переходами на реке в 1969 г. построен фиксирующий порог с отметкой 103.0 м. Таким образом, выше порога создано Липецкое озеро, имеющее протяженность около 4.5 км и ширину от 500 м. до 1км с абсолютными отметками 103.3 м. в меженный период. Уклон водной поверхности составляет 0.8*10"4, течение медленное - до 0.1 м/сек., во время половодья скорости достигают 1-2 м/сек.

Река Кузьминка берет начало с разветвленной, параллельно-перистой овражно-балочной системы (балка Олыпань, Федоровский лог, Суркин лог, и др.) преимущественно северо-восточного направления. В районе с. Тюшевка долина меняет ориентировку на субширотное направление. В верховьях реки поверхностный сток имеет прерывистый характер. Ширина русла от 0,5 до 1.5 м., глубина 0,2 — 0,5 м. В районе левого притока балки Ольшань (берущим начало от с. Новая Деревня) поверхностный сток имеет техногенную природу за счет сброса хозбытовых и промышленных стоков. В районе п. Кузьминские Отвержки, Северная Шахта и ОГУП «Рудничный» в р. Кузьминку вновь поступают хозбытовые и промышленные стоки.

Каменный лог (р. Липовка) начинается у села Новониколаевка и до средней части имеет юго-восточное направление, затем меняет его на широтное. Длина лога 19 км. Река Липовка брала начало от Липовских ключей, выходящих в русле Каменного лога, в 2.5 км от его устья. В настоящее время в связи с интенсивным водоотбором Липецкие ключи иссякли, и разгрузка вод задонско-елецкого горизонта происходит в русле р. Липовка, на несколько сот метров выше Комсомольского пруда. Водоток, существующий в русле Каменного лога и берущий начало в средней его части, имеет явно техногенное происхождение, т.е. питается сбросами предприятий и канализационными стоками. Ширина русла р. Липовки 6-15 м, глубина 0.2-0.3 м.

14

Студеный лог берет свое начало севернее г. Липецка, с разветвленной овражной сети северо-восточной ориентировки и имеет в основном северозападное направление, длина лога 14-15 км. Естественные выходы вод задонско-елецкого водоносного горизонта имеются лишь в нижнем течении, их разгрузка происходит непосредственно в аллювий. Водоток в низовьях лога имеет техногенную природу.

Ширина русла Студеного лога изменяется от 5-7 м до 10-15 м, в нижнем течении до 30-40 м.

1.3.2.Стратиграфия и литология.

Исследуемый район расположен на северо-восточном склоне Воронежского кристаллического массива (ВКМ), который представляет собой крупную положительную структуру эпипротерозойской Восточно-Европейской (Русской) платформы. Фундамент ВКМ представлен в различной степени метаморфизованными и гранитизированными осадочными и вулканогенно-осадочными породами архейского и протерозойского возрастов. Породы дислоцированы в различной степени и прорваны интрузивами ультраосновного и кислого составов преимущественно протерозойского возраста[91].

Породы кристаллического фундамента залегают на глубине 250 - 780 м., образуя слабо наклонную к северо-западу поверхность, на которой с несогласием залегают отложения осадочного чехла.

Породы чехла представлены палеозойскими (девон), мезозойскими (юра, мел) и кайнозойскими (неогеновые и четвертичные) отложениями (рис. 1.1 .и 1.2.). Особенности геологического строения района представлены по материалам ОАО «ЛИПЕЦКГЕОЛОГИЯ» [145]

Девонская система. Верхний отдел Франский ярус(О3?г)

Отложения этого возраста распространены повсеместно, а на юге территории в эрозионном врезе долины р. Воронеж перекрыты четвертичными аллювиальными отложениями. По вещественному составу и ископаемым остаткам в отложениях этого возраста выделяются евлановская (D3ev) ливенская (D3lv) свиты.

Отложения евлановской свиты распространены на абсолютных отметках от 70 до 20 м. Погружение подошвы горизонта происходит в северном и северо-восточном направлениях. Мощность отложений колеблется от 30,6 до 44,0 м, составляет в среднем 35-40 м. Кровля евлановских отложений сложена пачкой тонкого переслаивания мергелей и известняков мощностью 5-7 м. В целом горизонт представлен переслаиванием известняков, мергелей и глин. Мощность прослоев мергеля не превышает 1,5-2,0 м.

Отложения ливенской свиты распространены также повсеместно. Отметки подошвы горизонта изменяются от 110 до 60 м, мощность от 17,2 до

Масштаб 1 : 500000

Условные обозначения

? N

2

о ас 3

? 4

о с С

5

Миоцен M*gr

Неогеновая сиситема 1____

Неотен нерасчлененный

Неогеновые элювиальные образования

Глины, сушин «и, супеси

Кривоборские слои. Горянская, Белоторская,

Урызские секты объединенные

П©с*я, тины

УЬиашжая серия Лесжя, тины

Горелкинская свита

Лески

Меловая система в___

Агтгский ярус Пески, глины

К, а

Юрская система б

Средний отдел Рудяый горизонт

Девонская система э

Фэм»нс*яй ярус нврэсцпененчый Известняки, мергели

10

Франский яруо нерасчлененный Известняки, мергели, тины

Территория работ

Неоноисжяй надьярус

Пески, леемзкики, алевриты, шины

Рис. 1 Обзорная геологическая карта дочетвертичных отложений.

16

23,4 м. По литологическим особенностям в разрезе выделяется две пачки: нижняя - известияково-мергелистая и верхняя - известняковая.

Фаменский ярус (D3fm)

Отложения фаменского яруса с размывом залегают на франских. В нижней части яруса выделяются задонская (D3zd) и елецкая (D3el) свиты, представляющие нижнефаменский этап осадконакопления. Задонские отложения являются базальной частью и трансгрессивно налегают на разные уровни ливенских отложений. Верхняя часть нижнефаменского цикла представлена однообразной карбонатной толщей елецкой свиты [81].

Среднефаменские отложения в объеме лебедянской (D3ID) свиты представляют регрессивную фазу лебедянско-оптуховского этапа осадконакопления.

Задонская свита распространена на большей части района работ и выклинивается только на юго-востоке. Подошва задонских отложений залегает на абсолютных отметках 108-85 м. Мощность горизонта изменяется от 10,4 до 20,9 м. В разрезе горизонта прослеживается три литологических пачки: нижняя мергелисто-известняковая; средняя — глинисто-мергелистая и верхняя - известняково-глинистая.

Отложения елецкой свиты распространены в правобережной части р. Воронеж. Абсолютные отметки подошвы изменяются от 130 до 150 м. Мощность отложений 30-43 м. Представлены однородными известняками. Известняки доломитизированные, толстоплитчатые, сильно кавернозные, трещиноватые, закарстованные. Кавернозность в породах неравномерная, обычно возрастает снизу вверх по разрезу.

Отложения лебедянской свиты развиты на севере территории. Мощность отложений не превышает нескольких метров. Они представлены кавернозными известняками с редкими прослоями мергелей.

Юрская система. Средний отдел (J2)

К отложениям, предположительно юрского возраста, относятся широко распространенные в районе железные руды и ожелезненные пески и глины, залегающие на карбонатных породах девона. Они представляют собой раннемезозойскую кору выветривания карстово-площадного типа. Горизонт распространен в западной и центральных частях района. Мощность рудного горизонта изменчива и колеблется от 7-9 м до полного выклинивания, составляя в среднем 1-2 м.

Меловая система. Нижний отдел (Ki)

Отложения меловой системы развиты в виде фрагментов, сохранившихся от размыва, на площадях меж овражных и речных водоразделов. В нижнем отделе с разной степенью достоверности выделяются отложения неокомского надъяруса (Kinc) и аптского яруса (Вча). Неокомские отложения представлены преимущественно темно-серыми и пепельно-серыми глинами с различной степенью запесоченности. Прослои песка отмечаются в нижней части разреза. Мощность отложений 15-30 м. Они залегают на размытой поверхности девона и рудного горизонта.

17

Отложения аптского яруса распространены на водораздельных пространствах правобережного склона долины р. Воронеж. Мощность их непостоянная и колеблется в пределах от нескольких метров до 35-40 м., в среднем составляя 10-15 м. Представлены отложения в подошве яруса песками с прослоями глин. Большая часть аптских отложений сложена неоднородными средне- и мелкозернистыми песками. В кровле яруса встречаются песчаники в виде линз среди песков.

Неогеновая система (N) Средний миоцен. Горелкинская свита (Nj gr)

Горелкинская свита среднего миоцена сохранилась в виде эрозионных останцов в центральной части территории, на водоразделах и верхних частях пологих склонов. В ее составе преобладают кварцевые пески с различной степенью глинистости и небольшой примесью глауконита. В верхних частях разреза пески ожелезнены, встречаются прослои пестроцветных глин. Мощность горелкинских отложений достигает 20 м.

Верхний миоцен. Усманская свита (Njus)

Отложения усманской свиты распространены в виде фрагментов, фиксирующих сравнительно неглубокие долины в пределах СРВ с абсолютными отметками днища 100-110 м. Отложения представлены аллювиальными разнозернистыми, часто ожелезненными песками с прослоями красноцветных глин. Максимальная мощность отложений достигает 50 м.

Плиоцен. Кривоборские слои (N2 kr)

Отложения кривоборских слоев развиты на востоке площади и приурочены к древней долине р. Воронеж. В кривоборских слоях по литологическому составу и положению в разрезе выделяются:: урывская свита (N