Особенности геологического развития территории Санкт-Петербургского региона: тектоника, геоморфология, гидрография

Содержание:

 

Введение

 

Передо мной была поставлена цель: ознакомиться с особенностями геологического развития и строения территории Санкт-Петербурга, также узнать какие тектонические процессы происходили на данной территории, насколько развита гидрогеологическая сеть региона и как все эти условия влияют на формирование и накопление исследуемой мною толщи, а именно вендских глин.

Знать геологические особенности вендских глин для инженер-геологов очень важно, ведь именно в этих толщах проложены глубокие канализационные коллекторы, пройдены и функционируют основные части перегонных тоннелей и подземных станций Петербургского метрополитена.

 

 

 

1. Особенности геологического развития территории Санкт-Петербургского региона

 

Тектоника

 

Описываемая территория приурочена к двум крупным структурно тектоническим областям: к области погруженной части южного и юго-восточного склона Балтийского кристаллического щита и к борту Московской синеклизы. Поверхность фундамента имеет общее пологое погружение на юго-восток под углом 12-15’. Только на участке между Старой Руссой и Крестцами фиксируется уступ (сброс) с уклоном в фундаменте около 38’.(1)

 

Также в пределах рассматриваемой территории выделяются две складчатые нижнепротерозойские системы свекофенская и Карельская зоны нарушенной архейской складчатости нижнепротерозойскими складчатыми движениями. Свекофенская система складчатости протягивается из Финляндии через Карельский перешеек в район г.Санкт-Петербурга протягивается в близширотном направлении на Таллин и далее на запад.

В целом Свекофенская система складчатости представляет собой крупную синклиальную область, сложенную разнообразными по составу породами. Разломы свекофенской системы, по-видимому долгоживущие, на что указывает приуроченность к ним уступов в современном рельефе фундамента.

Карельская система складчатости отчетливо прослеживается по простиранию линейных магнитных и гравитационных аномалий с Балтийского щита в юго-восточном направлении двумя поясами - западным и восточным. Западный пояс карелид протягивается из Финляндии через восточную часть акватории Ладожского озера и далее в близмеридиальном направлении на г.Осташков.

Среди структурных форм 1-го порядка, обладающих северо-западным простиранием следует выделить:

 

1. Центральное поднятие  Карельского перешейка.

2. Восточно-Балтийская ступень.

3. Западно-Ладожская впадина.

 

Центральное поднятие Карельского перешейка является крупным приподнятым блоком кристаллического основания - горстом, поверхность которого ступенчато погружается в юго-восточном направлении. Оно состоит из четырех структурных форм 2-го порядка: Каменогорского, Лемболовского, Тосненско-Мшинского поднятия и Колтушской ступени. Все они представляют собой довольно значительные по размерам блоковые структуры, разделенные широтными и субширотными разломами.

Восточно-Балтийская ступень расположена западней от Центрального поднятия Карельского перешейка. Она сложена породами архея и нижнего протерозоя, а так же характеризуется более низким положением поверхности. Эта структура состоит из трех структурных форм 2-го порядка: Рощинской ступени, впадины Финского залива и Ижорской ступени.

Западно-Ладожская впадина расположена по западному побережью Ладожского озера и в его акватории. Она представляет собой грабен, ограниченный со стороны Центрального поднятия Карельского перешейка уступом высотой 50м, восточнее которого развиты осадочные образования верхнего протерозоя.

 

Крупной резко выраженной тектонической структурой 2-го порядка является Локновское поднятие с амплитудой (по фундаменту) около 400 м. В своде этой структуры вскрываются отложения среднего девона, трансгрессивно залегающие на нижних горизонтах кембрия.

 

Кроме Локновской тектонической структуры, имеются значительные, но более мелкие локальные поднятия в фундаменте, не превышающие нескольких десятков метров. Это Гатчинская, Лопатовская, Волосовская, Костцовская и другие структуры.

 

Среди отрицательных форм кристаллического фундамента можно выделить впадину Финского залива. В нижнем течении р.Невы кристаллическое основание разбито на серию мелких блоков, здесь можно выделить следующие поднятия - Василеостровское, Кировское, Выборгское, Смоленское. Все они образуют уступы, чередующиеся со впадинами, которые имеют выход к Финскому заливу. (2)

Все описанные структуры разделены разломами. В основном северо-западного, широтного, а также северо-восточного направлений. Основные разрывные нарушения сопровождаются многочисленными нарушениями более мелкого масштаба.

По имеющимся материалам поисковых, геолого-съемочных, инженерно-изыскательных и геофизических работ, выполненных в черте г.Санкт-Петербурга, так и в прилегающих к нему районах, можно сделать вывод о том, что геологическое строение территории района определяется его расположением в тектонически - напряженной области сочленения Балтийского щита и Русской плиты.

Территория самого города “пересекается” системой разнонаправленных региональных разломов, субширотного, северо-западного, направления. Именно эта сеть разломов и предопределила элементы береговой линии Финского залива в дельте р.Невы, а так же современной и погребенной гидросети предледникового и межледникового времени, кроме того, пространственное распределение уранового рудопроявления, локализующихся в базальных песчаниках венда на глубине 200 - 300 м от дневной поверхности.

 

Поверхность верхникотлинской подсвиты в северной части территории эродирована и перекрыта четвертичнными образованиями. Вместе с тем, все локальные поднятия в районе довольно хорошо вырисовываются в рельефе поверхности котлинского горизонта, хотя и несколько изменена денудационными процессами. Различные формы и горизонты четвертичного покрова залегают с общим уклоном в сторону впадины Финского залива, где устанавливается их наибольшие мощности 100 - 120м. Кроме того четвертичные отложения заполняют различные впадины, древние долины рек, переуглубленные части в рельефе кровли кристаллического фундамента. Залегание четвертичных пород зависит от структурной формы подстилающих пород.

В течении всего четвертичного времени происходят колебательные движения, обусловившие многократную пелену различных литологических осадков. Молодые движения не внесли каких-либо существенных изменений в ранее сформировавшейся рельеф.(3)

 

 

 

 

 

 

 Геоморфология

 

Современный рельеф Ленинградской области является результатом длительной континентальной денудации в течение мезозоя-неогена (Р) и последующей мощной ледниковой аккумуляции, связанной с оледенениями антропогена.

 

Рельеф, сформировавшийся к началу ледникового периода (условно называемый «поверхностью дочетвертичных пород»), оказал существенное влияние на распределение четвертичных отложений, а следовательно, и на характер современного рельефа. Поэтому, прежде чем перейти к анализу геоморфологического строения района, следует остановиться на основных элементах поверхности дочетвертичных пород.

 

Для района развития кристаллических пород архейско-протерозойского комплекса (северная часть Карельского перешейка и незначительные площади на Онежско-Ладожском перешейке) характерен своеобразный грядовый (сельговый) рельеф с относительными колебаниями поверхности 10-40 м, выработанный тектоническими и денудационными процессами. Абсолютные высоты этого района возрастают с юго-запада

на северо-восток от 10-20 м в районе г. Выборга на границе с Финляндией и Карелией.

 

К югу поверхность кристаллических пород постепенно погружается под мощную толщу палеозойских отложений Русской платформы, в которых процессами длительной континентальной денудации был выработан ступенчатый (куэстовый) структурно-денудационный рельеф.

 

Полого-моноклинальное падение пластов на юго-восток и чередование пород различной устойчивости обусловили образование следующих крупных элементов дочетвертичной поверхности: Кембрийской низины, Девонской низины (равнины), а также Силурийского и Карбонового плато с уступами. Кембрийская низина, сложенная нижнекембрийскими песчаниками и глинами, располагается к югу от Балтийского щита.Южнее расположено Силурийское плато, представляющее собой плоскую возвышенность, бронированную мощной толщей известняков.

К югу Силурийское плато, плавно понижаясь, переходит В девонскую равнину. Равнина сложена средне- и верхнедевонскими песками, песчаниками и глинами, ее поверхность представляет собой ряд обширных впадин и возвышений, выраженных отчасти и в современном рельефе.

 

Карбоновое плато занимает восточную окраину описываемой территории. Сложено оно мощной толщей известняков каменноугольного возраста. Западная граница Карбонового плато неровная, фестончатая, с крупными заливами типа Мстинской впадины, Что является результатом эрозионного размыва и плоскостного смыва, вызвавшего некоторый уклон поверхности плато к юго-западу. Кроме того, вследствие общего моноклинального падения пород его поверхность понижается в юго-восточном направлении. Поверхность дочетвертичных пород усложняется наличием древней, частично погребенной, эрозионной сети.

Морфология древних долин существенно отличается от долин современных: так, глубина последних составляет обычно 20-30 м, в то время как древние долины врезаны в дочетвертичные породы (в большинстве случаев, пески и глины) на 200-300 м.

 

Характер древней эрозионной сети свидетельствует об интенсивном врезе, связанном со значительным и кратковременным падением базиса эрозии предположительно в конце неогена-начале четвертичного времени.

 

Поверхность коренных пород явилась субстратом, на котором образовался ледниковый и водно-ледниковый рельеф, претерпевший в общих чертах мало изменений до настоящего времени. Современный рельеф района может быть подразделен на две крупные области с резко различной геоморфологией: область ледниковой экзарации (выпахивания) и незначительной, прерывистой ледниковой аккумуляции и область мощной, неравномерной ледниковой аккумуляции (рис. 1).

Рис. . Схематическая геоморфологическая карта (составил Д. Б. Малаховский,

1964 г.)

1-долины рек; 2-озерные равнины; 3-озерно-ледннковые равнинны; 4-моренные равнинны; 5 холмисто-моренный рельеф; 6-прибрежно-морскне равнины; 7-конечно-моренные гряды. 8 -камы; 9-области развития столообразных возвышенностей (звонцев); 10-зандры,11-озы;12 -выходы кристаллических пород Балтийского щита; 13- абразионный скат озерно-ледниковых бассейнов; 14-денудацнонные уступы (карбоновый и ордовикский); 15-границы между Силурийским плато и Девонской низиной; 16-южная граница поверхностного развития кристаллических пород; структурные плато- 1а -Силурийское (ордовикское), 1б - Карбоновое; денудационные низины 2а-Кембрнйская, 2б-Девонская 
Первая приурочена к выходам на поверхность кристаллических скальных пород Балтийского щита. Рельефообразующая роль ледника на этой территории сводилась в основном к экзарации и сглаживанию поверхности и склонов скал.

Своеобразна северная часть Карельского перешейка, расположенного на южной оконечности Балтийского щита. Здесь сформирован грядово-холмистый рельеф. На скальных выступах можно наблюдать следы экзарации - это ледниковые шрамы, «бараньи лбы» и курчавые скалы. Поверхность кристаллического фундамента осложнена древней долиной реки Вуоксы, которая частично совпадает с контактом докембрийских гнейсов и гранитов рапакиви Выборгского массива.

В средней и южной частях Карельского перешейка ледник оставил после себя моренные холмы, камы.

Из аккумулятивных форм рельефа широко распространены озы, имеющие длину до нескольких (а иногда и десятков) километров, друмлины (на Онежско-Ладожском перешейке), озерно-ледниковые равнины (на ленточных глинах). В целом для области, особенно для Карельского перешейка, характерна резкая пересеченность и отчетливо выраженная северо-западная ориентировка рельефа. Речные долины обладают невыработанным продольным профилем и прямолинейными очертаниями.

 

Большая часть территории области расположена в пределах северо-западной окраины Русской плиты. Кристаллические породы фундамента перекрыты здесь субгоризонтально залегающими осадочными образованиями рифея, венда палеозоя и кайнозоя. В общем виде поверхность представляет собой ступенчатую равнину куэстового типа. Наиболее низкой ступенью является предглинтовая низменность, поверхность которой сложена морскими послеледниковыми отложениями. Ее цоколь состоит из пород венда и кембрия. Дочетвертичная поверхность Предглинтовой низменности изрезана древними долинами.

 

Рельеф второй области сформировался в результате аккумулятивной деятельности последнего (валдайского) оледенения. Для этой обширной территории характерно зональное распределение основных комплексов ледниковых и водно-ледниковых форм в зависимости от приуроченности их к тем или иным крупным элементам рельефа поверхности дочетвертичных пород. В пределах этого региона можно выделить две основные зоны:

1) зона преимущественного распространения абразионных и аккумулятивных озерно-ледниковых равнин, развитых на донно-моренной равнине (внутренняя зона), и

2) зона краевых образований последнего оледенения (основная краевая зона).

 

Первая зона занимает обширные низменные площади, окаймленные с востока, юго-востока и юга Валдайской и Бежаницкой возвышенностями, и включает Карельский и Онежско-Ладожский перешейки (за исключением их северных частей), а также восточную часть. Поверхность низин сформировалась под влиянием последовательного отступания приледникового водоема в последние этапы валдайского оледенения и представляет собой серию абразионных и аккумулятивных поверхностей, сложенных разнообразными ледниковыми и водно-ледниковыми осадками. От окружающих возвышенностей равнина обычно отделяется скатом, иногда террасированным, выработанным в результате абразии позднеледниковых бассейнов. Прилегающие к абразионному скату окраинные -наиболее возвышенные, участки низин представляют собой плоские или слабо волнистые моренные равнины, на поверхности которых лежат пятнами озерно-ледниковые пески небольшой мощности. На более низких абсолютных отметках, ближе к центральной части низин, располагаются аккумулятивные озерно-ледниковые равнины, сложенные песками, супесями или ленточными глинами.