Геоморфологическая и ландшафтная характеристики
Территория г. Новочеркасска расположена на стыке трех орографических районов: Приазовской равнины, Донецкого кряжа и Нижнедонской равнины [11].
Южная часть города приурочена к восточному окончанию языковидного выступа понтического плато правобережья поймы р. Дон (Новочеркасский холм). Максимальные высотные отметки холма 102–104 м и относительное превышение около 100 м над поймами рек, имеющими высотные отметки 2,2–3,7 м над уровнем Азовского моря. Склоны Новочеркасского холма достаточно крутые, изрезаны короткими балками и оврагами, по периферии переходят в обрывы высотой 3–8 м в местах выхода на поверхность понтических известняков. С севера плато ограничено долиной р. Тузлов, восточное окончание плато срезается поймой рр. Тузлов – Аксай. Водораздельная линия холма лежит ближе к долине р. Тузлов. Водораздельные склоны имеют уклоны поверхности 3–8о, редко до 12о и являются основными областями формирования поверхностного и подземного стока территории. Северные склоны водораздела холма изрезаны короткими (0,2–0,5 км) оврагами, южные склоны прорезаются крупной (6,8 км) Западенской балкой с ее ответвлением Куричьей балкой (1,2 км). Формирование оврагов и балок в значительной степени замедлено хозяйственной деятельностью. По периферии с севера, востока и юга Новочеркасского холма отчетливо прослеживается терраса, образованная понтическими известняками-ракушечниками. Ширина террасы до 200–300 м, высота 40–43 м над уровнем р. Тузлов, наиболее выдержана она в северной части холма. Переход от плато к речным долинам осуществляется путем сноса по склонам лессовидных суглинков и скифских глин и формированием делювиальных шлейфов протяженностью до 200–600 м.
Континентальная аккумуляционно-денудационная равнина, развитая в северной части Промышленного района, на юге и западе переходит в террасированную равнину рр. Тузлов и Грушевка. Промышленная часть города с поселками городского типа занимает Тузлово-Грушевско-Кадамовский водораздел, полого понижающийся с уклоном 1–3о к западу и югу, в сторону пойм рек Грушевки и Тузлова. С юга на север этот водораздел поднимается от поймы (отметки 3,5–8,0 м) до 62–65 м так, что превышения рельефа составляют 52–55 м.
Первая надпойменная терраса имеет отметки 8–10 м, распространена неравномерно. Вторая надпойменная терраса с отметками 16–26 м наиболее распространена и сложена просадочными лессовидными суглинками. С северо-востока на юго-запад центральная часть промышленного района пересечена пологой балкой Тангаши.
Террасы долин рр. Тузлова и Грушевки представлены практически ровными поверхностями, иногда с небольшими уклонами в сторону коренных склонов. Южный и Северный городские массивы разделены поймой реки Тузлов шириной 2–3,5 км с высотными отметками на западе 3,5–3,7 м (ст. Грушевская), на юго-востоке ниже по течению 10 км отметки 2,2–2,4 м над уровнем Азовского моря. По левому берегу р. Тузлов сохранились участки 1-й (отметки 8–10 м) и 2-й (отметки 16–26 м) надпойменных террас. В пределах поймы р. Тузлов, скорость течения которой не превышает 0,1–0,2 м/с, довольно активно меандрирует, образуя петли, старицы, протоки. Наиболее низкие отметки территории приурочены к пойменным террасам рек, где они редко превышают 3,0 м. Пойма р. Тузлов, хотя и входит в городскую территорию, не затронута промышленным и гражданским строительством, ее прирусловые участки заняты дачными массивами и огородами.
Характеристика геологической среды
Геологическое строение
В тектоническом отношении территория города Новочеркасска располагается на стыке двух крупных региональных структур герцинского возраста – Ростовского выступа Украинского щита и южной границы герцинского складчатого сооружения Большого Донбасса. На геологическое строение городской территории оказывают влияние три региональные структуры: Ростовский выступ, Тузлово-Манычский прогиб, складчатая зона Восточного Донбасса. Пойма р. Тузлов в городской черте совпадает и орографически обусловлена положением одного из тектонических швов погребенного Тузлов-Манычского прогиба мел-палеоценового структурного яруса [3]. В палеоцен-нижнемиоценовое время Тузлов-Манычский прогиб полностью закрылся. В среднемиоцен-четвертичный этап Донецкое складчатое сооружение испытывало и продолжает испытывать воздымание, скорости которого по данным повторных нивелирований составляют от 0,6 до 13,1 мм в год и возрастают с юга на север и с востока на запад. Различные части города имеют разную тенденцию неотектонического развития. Старый город, расположенный на неогеновом плато, повышается, поселки, расположенные на неогеновом плато р. Тузлов, имеют тенденцию к опусканию.
В геологическом строении города Новочеркасска принимают участие стратифицированные отложения мелового, палеогенового, неогенового и четвертичного возраста (прил. 5, 6) [3]. Первостепенное значение для современных геоэкологических процессов имеют отложения неогенового и четвертичного возраста, выходящие на дневную поверхность и подстилаемые отложениями олигоцена.
Палеоген
Олигоцен (Р3). Рюпельский ярус. Хадумская свита (Р3hd). Свита развита на юге Тузлов-Манычского прогиба севернее Новочеркасского холма и представлена алевролитами, алевритистыми глинами, в основании глауконитовые песчаники. Мощность 12–60 м.
Хаттский ярус. Калмыцкая свита (Р3kl). К свите отнесена толща алевритистых и песчанистых глин с прослоями песков мощностью 12–60 м. Калмыцкая свита залегает с размывом выше хадумской свиты. В пойме р. Тузлов и р. Аксай примыкают к Новочеркасскому холму.
Неоген
Неогеновые отложения представлены морскими и континентальными (в большей мере) осадками и выходят на поверхность на склонах Новочеркасского холма и долин рр. Тузлова, Грушевки, Аксая и Аюты.
В разрезе снизу вверх выделяются конкские морские осадки, нижнесарматские глины, аллювиальная яновская свита, известняки-ракушечники понтического горизонта (региоподъяруса).
Миоцен. Серравальский ярус.Конкский горизонт (N1kn).Отложения горизонта являются наиболее древними обнажающимися породами, слагающими основание Новочеркасского холма. Несогласно перекрывают отложения палеогена и скрыты под делювиальным шлейфом. Их разрез прослежен узкой полосой 0,5–2,0 км и представлен белыми кварцевыми и глауконит-кварцевыми песками с прослоями зеленовато-серых глин. Мощность разреза 5,9 м.
Сарматский горизонт (региоярус). Нижнесарматский подгоризонт (N1sr1). Отложения горизонта залегают согласно на конкских осадках и литологически представлены темно-серыми до черных глинами с прослоями мелкозернистых песков. Выходят на поверхность в основании северного склона Новочеркасского холма и в Промышленном районе. Мощность не выдержана 5–14 м.
Торнтонский ярус. Меотический горизонт. Яновская свита (N1jan). Отложения обнажаются по склонам холма со всех сторон, по правому берегу р. Грушевки, вскрыты скважинами и карьерами. Залегают с размывом на отложениях нижнего сармата. Отложения яновской свиты представлены белыми, реже желтыми кварцевыми разнозернистыми песками с прослоями глинистых песков и глин. Кровля отложений яновской свиты располагается на отметке 34–35 м над уровнем р. Тузлов и имеет мощность 10–18 м.
Мессинский ярус. Понтический горизонт, нижнепонтический подгоризонт (региоподъярус) (N1pn1). Породы распространены по всем склонам Новочеркасского холма и перекрывают осадки яновской свиты. Литологически разрез однообразен и сложен известняками-ракушечниками ржаво-бурой и желтой окраски, пористыми, с прослоями крепких перекристаллизованных разностей и белых мергелей. Мощность разреза до 8,5 м. Благодаря эрозионной устойчивости породы дают уступы в рельефе и, как правило, всегда обнажены. Отметки кровли изменяются в значительных пределах от 33 до 43 м над уровнем р. Тузлов, что обусловлено наклоном пачки известняков на юг, их размывом и разной скоростью вертикальных движений тектонических блоков в постпонтическое время.
Четвертичная система
Эоплейстоцен. Скифская свита (d, eEsk, la, a, Esk). Отложения свиты слагают ядра водоразделов. Пестроцветные глины скифской свиты перекрывают понтические известняки и являются водоупором для четвертичных отложений. В пределах Новочеркасского холма глины залегают куполообразно, в центре холма их мощность достигает 35–47 м, а ближе к склонам холма глины могут совсем отсутствовать. Кровля и подошва глин – неровные, с углублениями, выступами и карманами. Контакт с перекрывающими суглинками может быть как резким, так и постепенным. Глины красно-бурые, местами зеленовато-серые, часто трещиноватые, содержат редкие прослои песчаного материала, кристаллы и стяжения гипса, пластичные, неслоистые с присутствием марганцевых оолитовых включений. Скифские глины в значительной степени карбонатны, известковистое вещество содержится как в рассеянном состоянии, обогащая отдельные горизонты («белоглазки»), так и в виде конкреций.
Неоплейстоцен (Q1-1II) представлен на площади всеми тремя разделами.По генезису и условиям залегания выделяются покровные и аллювиальные образования, пользующиеся повсеместным распространением по всей территории города и его окрестностям.
Покровные нижне-верхнеплейстоценовые отложения водоразделов и склонов пользуются наибольшим распространением в зоне влияния инженерных сооружений и представлены преимущественно делювиальными (на водораздельных пространствах переходящие в эолово-делювиальные, реже эоловые) и элювиально-делювиальными лессовидными суглинками, реже супесями и легкими глинами (в эпизодических случаях – песками), которые залегают плащеобразно на породах различного состава и возраста, чаще на скифских глинах. По периферии Новочеркасского холма они залегают на понтических известняках, на террасах рр. Тузлов и Грушевка – на аллювиальных и аллювиально-делювиальных песчано-глинистых отложениях. Мощность покровных суглинков изменяется от долей метра на крутых склонах и до 15–20 м и более (до 30 м) на водоразделах, мощность их зависит от гипсометрического положения, а также характера кровли скифских глин или других подстилающих пород. По гранулометрическому составу лессовидные суглинки содержат более 50 % пылеватой фракции и 35–45 % глинистой. В верхней части толщи суглинки легкие, пористые с известковыми включениями, ниже – средние и тяжелые, менее пористые и более плотные. В нижней части толщи, на контакте со скифскими глинами, суглинки приобретают красноватый оттенок, иногда содержат прослои глин и местами примесь песчаного материала. В основании толщи в суглинках заметно возрастает количество известковых и гипсовых стяжений. По данным бурения на глубинах 5, 7 и 18 м в толще суглинков выделяются три горизонта погребенных почв. Подошва суглинков волнистая, неровная. Образование суглинков относится к фазам максимального оледенения, а образование почвенных горизонтов – к межледниковым фазам.
По периферии Новочеркасского холма распространены серые и серовато-бурые грубослоистые легкие суглинки, часто переходящие в супеси или даже в глинистые пески. Делювиальные лессовидные суглинки не отличаются от суглинков водоразделов. В этих суглинках встречается один, редко – два погребенных почвенных горизонта.
Аллювиально-делювиальные отложения балок состоят из суглинков, песка, валунов и гальки разрушенных коренных пород, представленных известняками и песками сарматского и понтического горизонтов. Мощность аллювиально-балочных отложений до 5–7 м.
Аллювиальные отложения первой надпойменной террасы (а1III3–4) р. Тузлов в основном выражены русловой фацией, представленной желто-серыми, преимущественно темной окраски, тонко-мелкозернистыми песками, плохой сортированности (глины, пески, опесчаненные глины) с преобладанием тяжелых фракций, преходящими в разнозернистые с гравием и галькой. Пойменные и старичные отложения представлены черными иловатыми глинами с большим количеством растительных остатков мощностью 4–6 м. Общая мощность аллювиальных отложений I надпойменной террасы составляет 5,6–14 м.
К делювиально-аллювиальным отложениям первой надпойменной террасы (da1III4) относятся суглинистые образования, залегающие в верхней части разреза этой террасы. Отложения представлены суглинками и глинами светло-коричневого, коричнево-серого и буро-желтого цвета, сильно опесчаненными с прослоями тонкозернистых песков. Мощность разреза от 2–4 до 12 м.
Голоцен.Голоценовые аллювиальные отложения пойменной, русловой, старичной фаций наиболее разнообразны по литологическому составу, представлены переслаиванием серых и темно-серых глин, суглинков, иловатых песков, супесей, илов, которые сменяются как в вертикальном, так и горизонтальном направлениях, нередко имеют закисную среду (черный, темно-серый, иногда зеленовато-серый цвет, запах сероводорода). Вскрытая мощность аллювиальных и делювиально-аллювиальных отложений – от 2–5 до 15–22 м, подстилаются эти отложения неогеновыми песками, глинами, на верхних террасах перекрыты преимущественно эолово-делювиальными суглинками.
В низовьях р. Грушевки аллювиальные отложения пойменной террасы (aIV) залегают на дочетвертичных породах. Пойменные отложения сложены переслаивающимися глинами и суглинками, супесями буровато-серого цвета с прослоями коричнево-серых песков общей мощностью от 3 до 18 м. Старичная фация представлена глинами от темно-коричневого до черного цвета, содержащими остатки болотных растений и лимнофильные моллюски. Мощность старичных глин 0,5–5 м.
Рассмотренные выше отложения покрыты почвенно-растительным слоем и техногенными (насыпными) грунтами. Почвенно-растительный слой представлен преимущественно суглинком темно-бурым до черного с корнями растений, гумусированным, мощностью от 0,2 до 1 м, редко более. Техногенные грунты развиты эпизодически и представлены преимущественно глинистым материалом с включениями строительного мусора, щебня, обломков арматуры, кирпича и т.п. Включения часто обильные, вплоть до линз и прослоев мощностью 0,5 и более метров.