Министерство сельского хозяйства
Российской федерации
ФГОУ ВПО Воронежский государственный аграрный
университет им. К. Д. Глинки
Факультет агрохимии, почвоведения и экологии
Кафедра почвоведения
Методические указания
к полевой практике по геологии с основами гидрологии
по курсу: «Геология с основами гидрологии»
для студентов первого курса факультета агрохимии, почвоведения и экологии
и студентов первого курса профессионально-педагогического факультета
по курсу «Почвоведение с основами геологии».
Воронеж – 2006
Составители: Тарасенко Н. М. и Буданцевым П. Б.
Рецензент: доцент Семёнов О. П.
Рекомендована к изданию кафедрой почвоведения (протокол № 6 от 10.05.06 г.), одобрена методической комиссией факультета агрохимии, почвоведения и экологии (протокол № 7 от 07.06.06 г.) и методической комиссией профессионально-педагогического факультета.
Общие указания
Целью практики по геологии является закрепление теоретических знаний и ознакомление студентов с методами полевых геологических и геоморфологических наблюдений, изучение форм рельефа, геологического строения местности, а также экзогенных процессов, имеющих место на данной территории, горных пород, являющимися здесь материнскими, подстилающими и коренными.
В камеральный период монтируются геохронологическая колонка исследуемой территории, оформляются рисунки и составляется отчет о полевой практике.
Места проведения и содержание учебной полевой практики по геологии.
Территория и маршруты практики располагаются на территории Воронежской области в окрестностях г. Воронежа, г. Семилуки, п. Дивногорье (Лискинский р-он), посёлка Подгорного (Подгоренского района) и Павловска.
Практика по геологии проходит в 3 этапа: подготовительный, полевой и камеральный.
Подготовительный этап. Подготовительный этап включает: предварительное теоретическое изучение геологии и геоморфологии маршрутов по литературным источникам; выделение студенческих бригад (7-10 чел.) и обеспечение их необходимыми материалами. . Для полевых работ каждая бригада должна иметь: планшет или твёрдую папку, полевой дневник (тетрадь) для записи наблюдений в поле, цветные и простые карандаши, резинку, геологический молоток, почвенный нож, лопату, капельницу с 10% раствором HCl, клеёнчатый метр или мерную ленту, мешочки для образцов, этикетки, рюкзак.
Полевой период (этап). Он включает: изучение геологического строения и геологической истории данной территории на естественных обнажений рек, оврагов, балок или по шурфам и скважинам. В полевой период студенты изучают: формы макро-, мезо- , и микрорельефа, проводят их описание, зарисовки и фотографирование; знакомятся с геологической работой атмосферных, речных, и подземных вод; изучают геологическое строение местности на примере имеющихся обнажений, описывают, зарисовывают и фотографируют их; собирают образцы горных пород и составляют свободный геологический профиль местности.
Камеральный период. В этот период проводят: составление стратигрофической колонки, геоморфологического и геологического профилей, оформление рисунков, фото, таблиц; составление отчёта (введение, описание форм рельефа, экзогенных процессов, геологического строения, общая оценка геологических условий территории, описание горных пород, возможность их использования) отмечается значимость осадочных пород как подстилающих и почвообразующих пород для почв.
Описание маршрутов.
Программа полевого этапа учебной практики по геологии по нижеописанным маршрутам выполняется с остановками для работы и наблюдений в характерных точках, называемых точками наблюдения.
Практика в окрестностях города Семилуки.
Маршрут №1. Правобережье Дона
Точка наблюдения №1 – изучение профиля р. Дон.
Точка наблюдения №2 – отложение девонского периода (овраги: Козий, Семилукский и др. геологическое строение правобережья Дона).
Точка наблюдения №3 – грунтовые воды правобережья р. Дон (основные источники и водоносные горизонты, дебит, физические свойства воды, качество, вкус, температура и др.)
Точка наблюдения№4 – пролювиальные образования конуса выноса оврага «Семилукский» - известняки, песчаники, суглинки и глины.
Маршрут №2. Долина реки Ведуги
Точка наблюдения №1 – характеристика долины р. Ведуга (ширина и глубина русла реки, ширина поймы, характеристика берегов, террасы, овраги, аллювий и его роль в почвообразовании).
Точка наблюдения №2 – геологическое строение обнажений в овраге «Пятиглавый» (геологический разрез междуречья Дон-Ведуга)
Точка наблюдения №3 – отложения четвертичного периода в верховьях оврага «Пятиглавый» - моренные суглинки, их роль в почвообразовании. Типы почв, сформировавшиеся на таких породах.
Маршрут №3. Полезные ископаемые окрестностей г. Семилуки.
Знакомство с геологией месторождения, условиями залегания, качеством, добычей и транспортировкой огнеупорных глин для производства огнеупорного кирпича. Преобразование ландшафта после добычи глин.
Практика в окрестностях п. Дивногорье, п. Подгорное, г. Павловска.
Маршрут №1. Изучение геоморфологического строения долины р.Тихая Сосна и меловых отложений в районе п. Дивногорье.
Экскурсия в посёлок Подгорное. Цель экскурсии ознакомиться с геологией месторождения мергеля, с работой карьера и технологией производства цемента на Подгоренском цементном заводе союзного значения.
Экскурсия в г. Павловск на гранитный карьер.
- знакомство с четвертичными отложениями – самыми молодыми песчано-глинистыми отложениями этого периода;
- посещение крупнейшего месторождения гранитов в России – Павловского, где создано механизированное и автоматизированное предприятие по переработке гранита в щебень с дроблением на фракции от 4 мм до 40 мм;
- посетить места соприкосновения двух крайне противоположных по возрасту и составу пород – древних докембрийских гранитов и самых молодых четвертичных песков и глин, с остатками вымерших животных – мамонтов.
Программа (содержание) наблюдений на маршрутах.
- изучение рельефа на данной территории и показ влияния рельефа на формирование различных почв;
- описание обнажений с оформлением документации (описание слоёв по морфологическим признакам и сбор образцов), характер их залегания, простирание, падение, угол наклона слоёв. Особо остановиться на знакомстве с четвертичными отложениями;
- изучить строение речных долин, состав аллювия, его мощность, отсортированность, микрорельеф террас. Показать особенности формирования почв речных долин;
- познакомится с геологической деятельностью поверхностных и подземных вод; наличие и выраженность эрозии, оврагов, оползней и др. явлений. Причины этих явлений, связанные с хозяйственной деятельностью человека (подземная добыча полезных ископаемых);
- познакомиться с поверхностными отложениями различного состава, возраста и генезиса, выявить их составные особенности и условия залегания, взять пробы для анализа;
- изучить гидрологические особенности территории (условия залегания и места выхода грунтовых вод, отбор проб воды и определение дебита источников для водоснабжения). Отрицательные последствия горных выработок на циркуляцию и химический состав грунтовых вод;
- изучить характер залегания и природу подстилающих и почвообразующих пород. Показать приуроченность к последним различных почв;
составить полевую карту-схему четвертичных отложений и показать геоморфологические особенности территории с маршрутами, точками наблюдений, обнажений, выработок.
Изучение форм рельефа
По геоморфологическому значению все неровности суши делятся на макро-, мезо- и микрорельеф. Макрорельефом называется крупные участки земной поверхности как положительные, так и отрицательные. Они обычно легко устанавливаются при общем обзоре местности. К макроформам рельефа относятся: горы, плоскогорья, водоразделы, крупные склоны, плато, равнины, низменности, впадины, котловины, морские террасы и другие.
Мезорельефом называется более мелкие формы с колебаниями высот от 0,5 м до нескольких десятков метров. Они могут быть скульптурными (отрицательными) и аккумулятивными (положительными). Скульптурные формы образуются при разрушении поверхности суши льдом, водой, ветром. К ним относятся речные и ледниковые долины, овраги, балки, лощины, впадины, воронки и т.д. Аккумулятивные формы образуются за счет наносов, откладывающихся на поверхности земли при геологической работе льда, воды и ветра. Наиболее распространёнными аккумулятивными формами мезорельефа являются холмы, гряды, бугры, камы, озы, барханы, дюны, увалы, гривы и т.п.
Микрорельефом называются мелкие и мельчайшие, небольшие по площади, неровности (от нескольких квадратных метров до сотен квадратных метров) с колебаниями высот от нескольких сантиметров до 0,5 м. микрорельеф накладывается на элементы макро- или мезорельефа. Он может быть отрицательным, и представлен мелкими и мельчайшими понижениями – западинами, блюдцами, подами, просадочными чашами, котловинами выдувания и положительным – представленным бугорками, мелкими валами или гривками, кочками различного происхождения.
Описание форм рельефа начинают с макрорельефа. Сначала устанавливают общий характер макрорельефа, указывая его форму. Например: равнина, плоскогорье, водораздельное плато и т.д. После общей характеристики макрорельефа переходят к описанию мезо- и макрорельефа. Особенно детально следует ознакомиться с формами рельефа речных долин.
Для этого составляется поперечный профиль речной долины. При составлении профиля долины следует сначала ознакомиться с формами рельефа речных долин.
Для этого составляется поперечный профиль речной долины. При составлении профиля долины следует сначала ознакомиться с долиной в общем плане, пройдя вдоль течения реки 1,5-2 км. При этом визуально отмечают глубину и ширину долины, направление и скорость течения воды, ширину русла реки, наличие меандр, стариц и водопадов.
На отведённом участке долины студенты изучают пойменную и надпойменные террасы. В пределах пойменной террасы следует установить степень выраженности прируслов, центральной и притеррасной частей поймы, измерить их ширину и превышение над руслом реки по обоим берегам.
Затем необходимо определить количество надпойменных террас и их генезис (аккумулятивные, эрозионные). Аккумулятивные террасы сложены речными насосами и имеют вид горизонтальных площадок, представляющих собой прежние днища реки. Эрозионные террасы сложены наиболее устойчивыми породами, в них часто наблюдаются выходы различных по генезису пород, подвергающихся размыву.
В пределах поймы и надпойменных террас для изучения аллювиальных отложений (их механического состава, сортировки, слоистости) закладываются разрезы.
Изучение геологического строения района практики
Студенты в полевых условиях в естественных разрезах и обнажениях пород знакомятся с основными генетическими типами напластований горных пород, соответствующими им формами современного рельефа, уясняют тесную взаимосвязь геологического строения и морфологии рельефа, учатся выделять горизонты и описывать стратиграфические колонки. Оценивают ведущие геологические процессы и определяют их роль в осадконакоплении и формировании рельефа, при этом обращают особое внимание на развитие оползней, процессов водной и ветровой эрозии и других неблагоприятных явлений для земледелия.
Студенты знакомятся с местными залежами агроруд, характером почвообразующих пород, оценивают значение геологического строения в генезисе почв.
При изучении рельефа местности оцениваются и усваиваются закономерности пространственного распределения почв, пестроты растительности и почв.
В каждом разрезе, карьере или обнажении выполняются следующие наблюдения: описывается геоморфологическое строение и рисуется профиль с нанесением элементов рельефа, речных долин, особенностей гидрогеологии, выходов и залегания полезных ископаемых; описывается стратиграфия;
В полевых условиях исследуются и оцениваются физические свойства горных и особенно, почвообразующих пород: влажность, твёрдость, плотность, агрегированность.
На основе маршрутных съёмок составляется схематическая полевая карта четвертичных обложений и почвообразующих пород.
Изучение геологического обнажения и его описание проводят от более древних пород к более молодых, т.е. снизу вверх. Каждая порода описывается отдельно. При описании обнажения необходимо указать его местонахождение относительно каких-либо ориентиров, а при описании слоёв – их мощность, цвет, структуру, текстуру, характер слоистости, включения, конкреции, окаменелости, минералогический состав, водоносность.
На основании данных, полученных после изучения конкретного обнажения, составляется сводный геологический профиль, который характеризует геологическое строение изучаемого района.
Для этого, напластования пород в различных обнажениях, полученные всеми бригадами, сопоставляются и устанавливается общая последовательность залегания всех горных пород на данной территерии. Следует отметить, что некоторые непластования могут отсутствовать в тех или иных обнажениях или могут иметь обратную последовательность залегания. После изучения и зарисовки геологического профиля проводится отбор и этикатировка образцов горных пород.
В камеральный период на листе ватмана вычерчивается стратиграфическая колонка. Стратиграфическая колонка отображает схематическое строение вертикаланой толщи пород без учёта масштаба в соответствии с возрастной последовательностью горных пород.
Для обозначения горных пород применяют условные штриховые знаки (рис.1). Кроме того, стратиграфическая колонка дополняется данными по характеристике пород: слева от колонки индексами указывается возраст (группа, система, отдел, ярус); справа – штриховкой состав пород и их мощность (м).
Р
ис.1.Условные
обозначения.
1 – Кембрийская глина
2 – Ленточная глина;
3 – Глина с новообразованиями
(чечевичный слой);
4 – Моренный суглинок;
5 – Моренный валунный суглинок;
6 – Пески;
7 – Слоистые пески;
8 – Косослоистые пески;
9 –Моренные валунные пески;
10 – Оболовый песчаник;
11 – Диктионемовый сланец;
12 – Глуаконитовый известняк;
13 – Ортоцератитовый известняк;
14 – Эхиносферитовый известняк;
15 - Мергель
Окрестности города Воронежа и Семилуки.
Большой интерес с ландшафтной точки зрения представляют окрестности города Семилуки, раскинувшиеся по крутому правобережью Дона, и его правого притока реки Ведуги и по Ендовищенским оврагам между городом Семилуки и сёлами Семилуки и Ендовище.
Если мы вначале познакомимся с окрестностями Семилук, то убедимся в сложности этой относительно небольшой территории. Здесь выделяются, прежде всего, три вида местности: пойменный, склоновый и плакорный.
Пойменный тип местности – хорошо известный природный комплекс, в свои границы почти совпадающий с поймами речных долин, периодически заливаемых в период половодий. Здесь выделяются три резко отличающиеся друг от друга участка: два на побережье Дона и один на побережье р. Ведуге.
Склонный тип местности всюду отличается резкими перепадами высот, ярко выраженной динамичностью и агрессивностью, пёстрым литологическим составом горных пород, почвенных разностей и растительных группировок.
В структуре склонного типа местности окрестностей Семилук выделяются урочища оврагов, вскрывающих девонские отложения. Примером урочищ этого типа может служить овраг Семилукский. Он протянулся с запада на восток и имеет длину 300 м. Его прямые склоны, имеющие крутизну 30-35 градусов, хорошо задернованы. Только в устьевой части на левом склоне южной экспозиции прекрасно выражено обнажение всех слоёв девонского периода – семилукских, петинских и воронежских, представленных в этом районе. В окрестностях Семилук оно единственное. Обнажения других урочищ вскрывают только отдельные слои.
Девонские отложения давно привлекли внимание исследователей.
Чтобы познакомиться со всеми девонскими слоями окрестностей Семилук, нужно осмотреть обнажение по частям. Семилукские слои, относящиеся к верхнему девону, вскрываются в самой нижней части обнажения. Их легко узнать по зеленовато-серым, тонким, пластичным глинам, вскипающим от соляной кислоты. Глины чередуются с серыми, зеленовато-серыми, плотными органическими известняками. Плиты известняка имеют толщину от 1 до 6 см. Общая видимая мощность семилукских слоёв достигает 4 м.
В этом же овраге на несколько метров в глубь и выше по обнажению заметен довольно чёткий переход от зеленовато-серых глин к горным породам иного состава.
Начинается чередование рыхлых слабосцементированных серых кварцевых песчаников с разнозернистыми песками и глинами. Это петинский слой, или горизонт, названный по расположенному ниже по течению реки селу Петино. Они хорошо представлены по обнажениям на левых склонах в устьевых частях оврагов Больничного и Козьего.
Над петинским горизонтом залегают породы воронежского возраста. Контакт между ними резкий. Он обозначен буровато-серой глиной, которая выше сменяется песчаными известняками, содержащими железные оолиты. Общая мощность достигает нескольких метров.
Урочища оврагов Козьего и Больничного во многом похожи на овраг Семилукский, но сходство их значительнее, нежели различия, и обусловлено оно, прежде всего присутствием грунтовых вод.
Иная картина наблюдается при рассмотрении урочища оврагов, развивающихся в горных породах мелового периода. К ним относятся знаменитые Ендовищенские овраги Волчий, Пятиглавый, Свиная голова и ряд других, разместившихся по крутому склону долины Ведуги. Они получили общее название по близлежащему селу Ендовище.
Ендовищенские овраги формируются в различных по составу горных породах, по возрасту относящихся к нескольким геологическим периодам. Найти обнажение, которое бы выявило сразу все отложения, невозможно. Поэтому мы предлагаем краткое описание вскрытых оврагами горных пород.
НА правом берегу реки Ведуги, рядом с конусом выноса оврага Пятиглавого, можно познакомиться с зеленовато-серыми, жирными глинами, относящимися к воронежскому горизонту девонского периода.
Над девонскими отложениями располагается сидерит зеленовато-серой окраски. Сидериты прикрываются темно-серыми слюдистыми глинами мощностью до 5 м.
Многометровая толщина (более 20 м) разнообразных по цвету и зернистости песков, лежащих на слюдистых глинах, относится к нижнему мелу (аптский ярус). В этой толщине можно встретить прослои огнеупорных глин и песчаников. Залегающие выше глауконитовые зеленоватые пески образуют толщину до 20 м.
Интересен небольшой по мощности (всего около 1.5 м) слой с фосфоритными желваками и фосфоритной плитой. Он содержит много различных моллюсков, чертовых пальцев. В нем можно найти зубы акул и кости морских ящеров.
По коренному правому склону долины Дона, севернее оврага Больничного, вплоть до с. Семилуки и на территории села сформировался тип урочищ оврагов в четвертичных суглинках и моренных отложениях. Эти урочища отличаются крутыми склонами.
Значительную площадь рассматриваемого типа местности занимают урочища крутых (свыше 10 градусов) коренных склонов речных долин Дона и Ведуги. Наряду с четвертичными делювиальными и элювиальными отложениями в их формировании определенную роль играют коренные горные породы.
Плакорный тип местности рассматриваемого участка отличается плоской поверхностью. Его геологической основой служат четвертичные суглинки. Грунтовые воды залегают на глубине более 10 м. В почвенном покрове преобладают серые лесные почвы, оподзоленные и выщелоченные черноземы. Естественные растительные группировки отсутствуют.
В заключение следует сказать, что окрестности Семилук – прекрасное место для проведения не только геологической и ландшафтной, но и географической и биологических учебных практик для студентов г. Воронежа.
Задания для самостоятельной работы.
Начертить типографический план территории участка, на котором находится обнажение правобережья р. Дон.
Вычертить поперечный профиль и дать характеристику долины р. Дон (ширина и глубина русла реки, ширина поймы, характеристика берегов, террасы, овраги, аллювий и его роль в почвообразовании).
Описать и зарисовать обнажение на правобережье р. Дон (выделить горизонты, измерить мощность слоев, описать характер слоистости, определить минералогический состав, горные породы, собрать образцы горных пород и этикировать).
Описать и зарисовать отложения девонского периода: слои семилукские, петинские и воронежские (овраги: Семилукский, Козий, Больничный), четверичные суглинки и моренные отложения и их роль в почвообразовании (овраг Пятиглавый).
Составить свободный геологический профиль и стратиграфическую колонку территории р. Дон.
Вычертить поперечный профиль и дать характеристику долины р. Ведуги (ширина и глубина русла реки, ширина поймы, характеристика берегов, террасы, овраги, аллювий и его роль в почвообразовании).
Описать и зарисовать отложения мелового периода (овраги: Волчий и Пятиглавый на склонах долины р. Ведуги).
Составить свободный геологический профиль междуречья рек Дон и Ведуги.
Дон-Воронежский водораздел.
Междуречье рек Дон и Воронеж достаточно очерчено в пределах северного Подворонежья. Исходя из условий учебной практики, междуречье понимается достаточно широко, что позволяет глубже познать не только геологическое строение северного Подворонежья, но также получить достаточно ясное представление о характере почвенного покрова и его расположении.
Старая, наиболее значительная часть города Воронежа размещается на юге Доно-Воронежского водораздела. От с. Хлевное водораздел этот имеет небольшую ширину – 10-15 км в среднем. Абсолютная высота его достигает 150-170 м, заметно снижаясь к югу от Воронежа.
Естественных геологических обнажений на междуречье Дон-Воронж нет, поэтому для познания геологического строения большое значение имеют буровые скважины. На отметках около 54 м ниже уровня моря или около 145 м ниже уровня реки Воронежа бурением вскрыт кристаллический фундамент, сложенный древнейшими породами (розовый гранит и гранит-гнейс). Сверху кристаллические породы прикрыты осадочной толщей девонского возраста: мергелистые глины, известняки, песчаники и др. На водоразделе Дон- Воронеж девонские отложения очень размыты, поэтому поверхность их опускается ниже уровня реки Воронеж и местами достигает 40-50 м абсолютной отметки. Размытые девонские породы покрыты неогеновыми и четвертичными песчано-глинистыми осадками, мощность которых достигает почти 100 м.
Характер залегания песчано-глинистых пород хорошо представлен гидрогеологической скважиной 79, заложенной в 0.5 км от Задонского шоссе по дороге на турбазу. Эта мощная песочно-глинистая толща по литологическим признакам распадается на ряд свит. В обнажениях у Белой горы, у лысой горы у дома отдыха им. М. Горького, у сёл Кривоборье, Чертовицкое, Ивница и др. глины и пески некоторых свит выступают на дневную поверхность.
По генезису верхняя толща четвертичных осадков представлена флюгиоклянциальными, древнеаллювиальными и частично эоловыми отложениями.
Неогеновая песчано-глинистая толща, залегающая на девонских отложениях, является богатым водоносным горизонтом и широко используется для водоснабжения г. Воронежа. Другой водоносный горизонт приурочен к основанию флювиогляциальных песков правобережья р. Воронежа и левобережья Дона. Водоупором для него служат темноцветные глины с лигнитами. Рельеф водораздела имеет характер слабоволнистой равнины. Значительная часть этой территории представляет, по-видимому, высокую четвертную террасу Дона.
Над уровнем Дона и Воронежа междуречье поднято на 60-70 м. На запад к долине Дона водораздел опускается относительно полого, а на восток к долине Воронежа – обрывается крутым уступом высотой 40-50 м. Водораздельная линия между Доном и Воронежем смещена к востоку и местами почти к самой долине Воронежа, к ее крутому правому склону.
Ложбины и балки (Ботаническая, Ржавец, Лесная и др.) расчленяют водораздел и придают его поверхности незначительную волнистость. Склоны балок прикрыты делювиальными суглинками, мощность которых достигает 3-5 м, а местами увеличивается до 10 и более метров. Дно балок сложено современными аллювиально-делювиальными наносами в виде серых и темно окрашенных супесей и суглинков. Мощность их около 1.5-2 м, подстилаются они древними делювиальными суглинками, спускающимися со склонов.
На севере Подворонежья, у с. Кривоборье, р. Дон имеет излучину, проникшую в глубь Доно-Воронежского водораздела. Здесь на крутых живописных обрывах высотой более 50 м легко прослеживается геологическое строение водораздела: серые плиоценовые глины в основании, линзы лигнита, толщи водно-ледниковых песков, ископаемая оподзоленная почва, снова пески, затем лессовидные суглинки и современная черноземная почва.
Почвенный покров Доно-Ворнежского водораздела в пределах Воронежской области характеризуется неоднородным строением. Между с. Березово Рамонского района и северной границей области распространены черноземы типичные, среднемощные, среднегумусные, занимающие плакорные участки водораздела. Приводораздельный склон к долине р. Воронежа покрыт выщелоченными, малогумусными черноземами, чередующимися с крупными массивами темно-серых лесных почв под сохранившимися дубравами. На приводораздельном склоне долине Дона отмечаются те же почвенные сочетания, но более легкого механического состава.
Участок между р. п. Рамонью и с. Березово отличается однородным почвенным покровом и покрыт слабовыщелоченными, среднегумусными черноземами.
Значительной пестротой почв характеризуется крайняя южная часть Доно-Воронежского водораздела. Здесь распространены сочетания выщелоченных черноземов, темно-серых, серых и светло-серых лесных почв тяжелосуглинистого, среднесуглинистого, легкосуглинистого и супесчаного механического состава. На центральных участках водораздела обычны выщелоченные малогумусные черноземы суглинистого механического состава.
Леса – дубравы и сосновые боры – покрывали большую часть водораздела Дон-Воронеж.
Дубравы приурочены к правобережью Воронежа сего суглинистыми грунтами. На западе, на левобережных террасах Дона, сейчас широко распространены сосновые боры.
Разнотравно-луговые степи, встречавшиеся ранее на водоразделе в виде обширных полян, сплошь распаханы и не сохранились сейчас даже в измененном виде.