И.И. Силин
Экология и экономика природных ресурсов бассейна р. Протва
(Калужская и Московская области)
Обнинск, 2003. - 302 с.

1. Географический очерк

Геологическая история и строение территории

Характеризуемая территория  находится в пределах Русской платформы, которая  сложена мощной толщей осадочных пород, залегающих на кристаллическом фундаменте [16]. 

Фундамент земной коры имеет сложный рельеф: он изобилует крупными прогибами и поднятиями и относительно мелкими неровностями. Бассейн р. Протвы расположен на склонах Воронежской антеклизы, которые, примерно за р. Нарой переходят в  Московскую синеклизу.  Господствующими здесь являются  каменноугольные отложения; встречаются отложения юры. 

Отложения пермского и триасового возраста отсутствуют. Можно предположить, что в эти эпохи был континентальный климат, сопровождавшийся процессами интенсивного размыва отложенных ранее осадочных толщ. Подтверждением являются данные о наличии  в понижениях доюрского рельефа большого скопления продуктов размыва осадочных пород/ песка, галек, глины/.

Характер каменноугольных отложений  и юры дает основание считать, что в эти эпохи было чередование морских и континентальных условий.    Каменноугольные отложения  представлены известняками  белыми, серыми, сланцеватой глиной, красной глиной и мергелями. Юрские отложения состоят из темных алевритовых глин, песчано-глинистых отложений. Глины содержат много  пирита, фосфорита, гипса, серного колчедана. 

В меловой период море окончательно  покинуло пределы Русской платформы и с этого времени решающую роль в формировании поверхности приобрели процессы денудации, благодаря которым были снесены значительные толщи осадочных пород и сильно изменено строение поверхности.

Все описанные выше  породы погребены под толщей четвертичных отложений. Наиболее крупными событиями четвертичного периода явились эпохи оледенения, резко изменившие весь облик характеризуемой и окружающей территорий. Выделяют три периода оледенения: Лихвинский, Днепровский, Московский. Отложения наиболее древнего Лихвинского оледенения на нашей территории не сохранились. 

Мощные ледяные покровы Днепровского оледенения продвинулись далеко на юг. Движущиеся массы льда значительно  переработали рельеф  палеоповерхности, а при таянии покрыли ее толщей моренных отложений, состоящих  в основном из серовато-коричнево-бурых неоднородных суглинков с большим количеством гравия, гальки, щебня, валунов/ обычно резко преобладает обломочный материал/. Мощность днепровской морены неоднородна, колеблется от 5 до 20 м.

 На поверхность эта морена выходит только на сильно эродированных участках. Обычно же она покрыта наносами последующего Московского оледенения или отложениями водно-ледниковых  потоков, а также лессовидных суглинков.

 Третье Московское оледенение  захватило меньшую территорию, чем Днепровское. Его граница проходит чуть восточнее впадения р. Лужи в р. Протву, далее идет на Калугу. Таким образом, северо-западная часть бассейна р. Протвы (верхнее и среднее течение) находится в пределах Днепровского и Московского оледенений, а нижнее течение - на территории  только Днепровского оледенения.

 Мощность наносов Московского оледенения  в бассейне р. Протвы, за исключением единичных  случаев, не превышает 10-17 м.  Морена представлена в основном красновато- или коричневато-бурыми  валунными суглинками и супесями, в целом более песчанистыми и грубыми, чем породы , слагающие днепровскую морену. В ней значительно больше (чем в днепровской) содержится валунов и кристаллических пород, хотя, в целом, осадочные породы преобладают. Морена часто содержит гнезда, линзы и прослои песков различной мощности; часто встречаются отторженцы ленточных глин.

 Моренные аккумуляции изменили строение поверхности: сгладили старые и создали новые формы рельефа, частично сохранившиеся на водоразделах и до настоящего времени.

Моренный покров Московского и Днепровского оледенений довольно сильно размыт талыми водами оледенений. Обводнение приледниковой  зоны в период таяния ледников было так велико, что низины превратились в крупные озера или грязевые потоки, оставившие после себя мощную толщу песчаных наносов.

Не избежали в этот период сильного переувлажнения и водораздельные территории. Широкие, не имеющие русел потоки талых вод покрыли обширные равнинные пространства. Воды их постепенно стекали в низины, оставляя после себя толщу осевших из них взвесей, покрывших морену плащом суглинистых и супесчаных отложений.

Московская и днепровская морены повсюду покрыты толщей пылеватых суглинков, а на отдельных ограниченных участках нижнего течения реки - флювиогляциальными песками. На дневную поверхность морены выходят только на  сильно эродированных склонах рек.   

На схематической геологической карте  севера Калужской области без показа покровных образований четвертичного периода отчетливо прорисовывается древняя долина, по которой двигался ледник и протекали его талые воды.

В современном рельефе она наследуется долинами рек Протвы, Истьи, Суходрев и др. Наиболее древними отложениями, выходящими на нашей территории под  чехол рыхлых четвертичных образований, являются карбонатные породы окско-тарусского комплекса, как правило, обильно водоносные. Воды заключены в трещиноватых и кавернозных известняках с редкими прослоями глин. В нижней части толщи  выделяется прослой глины мощностью 2 - 4 м. Глубина залегания карбонатных пород от 4 - 5 м в долинах рек и до 50 - 70 м на водоразделах Окско-тарусский водоносный комплекс является основным источником водоснабжения нашей территории. Перекрывается водоносный комплекс плотными слабо проницаемыми глинами стешевской свиты.

Стешевская свита распространена на водоразделах и бортах долин. Представлена глинами мощностью 10-12 м. В верхней части свиты имеются прослои известняков. Выше по разрезу залегают водоносные известняки протвинской сваты.

Протвинская свита  состоит из светлых водоносных известняков с прослоями глин, общей мощностью 5-15 м. Распространена почти повсеместно, отсутствует лишь в древнечетвертичных долинах. Незначительные по мощности выходы протвинских известняков наблюдаются по р. Луже и Протве.

Юрская система Представлена глинами с прослоями мергелей общей мощностью 17-34 м.

Неогеновая система представлена в бассейне р. Протвы миоценовыми песками и алевритами мощностью 2-5 м, приуроченными к Отложения протвинской свиты на большей части территории перекрыты верейскими, иногда четвертичными образованиями, а на ограниченных площадях – неогеновыми и мезозойскими породами (район г. Белоусово, д. Макарово). 

Верейская свита отсутствует лишь в речных долинах. По правобережью р. Протвы и Лужи она сохранилась в виде отдельных «останцов». Мощность свиты 13-25 м.  Сложена свита песчано-глинистыми породами с подчиненными прослоями карбонатных пород.

Каширские отложения встречаются в виде изолированных пятен. Представлены в основном карбонатными породами, мощность отложений 15-25 м.

Четвертичные отложения (на карте не показаны) представляют собой мощную (до70-80 м), сложно построенную толщу, в составе которой преобладают породы ледникового и озёрно-аллювиального генезиса.

1.Неогеновые отложения нерасчлененные. Пески с прослоями песчаников и глин.

2.Юрская система нерасчлененная. Пески, глины.

Каменноугольная система:

3. Средний отдел. Каширская свита. Известняки.

4. Средний отдел. Верейская свита. Глины.

5. Нижний отдел. Протвинская свита. Известняки.

6. Нижний отдел. Стешевская свита. Глины.

7. Нижний отдел. Окско-тарусский комплекс. Известняки.

8. Древняя погребенная долина.

Геоморфология  района определяется  наличием  древних долин, глубоковрезанных в нижнекаменноугольные отложения [9,10,16]. Одна из них прослеживается вдоль современной долины р. Протвы, другая – вдоль р. Городнянки. Среди осадков древних долин выделяют окско-днепровский, нижне-днепровско-московский горизонты.

Нижне-среднечетвертичные отложения. Водно-ледниковые, аллювиальные, озёрные отложения нерасчленённые распространены только в палеодолинах. Представлены разнозернистыми песками и гравием, галькой и валунами. Мощность древнего аллювия колеблется от 7-14 до 22 м. Глубокие участки палеодолины заполнены озёрно-ледниковыми суглинками мощностью 5-35 м. Суммарная мощность отложений достигает 48 м.

Среднечетвертичные отложения. Представлены комплексом ледниковых, водно-ледниковых, озерных и болотных аллювиальных осадков, моренами днепровского, ранне - и верхнемосковского оледенения, межморенными толщами различных фаз оледенения, отложениями третьей и четвертой надпойменной террас.

Моренные отложения. Представлены суглинками, распространены на водоразделах и имеют мощность 3-5, редко 10 м.

Межморенные отложения. Состоят из песков, супесей и суглинков с преобладанием легких фракций. Мощность отложений составляет 5-10м, иногда - 18 м.

Аллювиальные и флювиогляциальные отложения третьей и четвертой надпойменных террас. Развиты вдоль рек Протвы, Истьи, Лужи. Представлены разнозернистыми песками с прослоями суглинков. Мощность отложений 2-10 м.

Верхнечетвертичные отложения слагают II - I надпойменные террасы, представлены озёрными, аллювиальными песками и супесями и покровными суглинками Отложения развиты по всем основным рекам района. Общая мощность отложений от 5 до 16 м.

Покровные отложения московского оледенения его краевой зоны представлены суглинками мощностью 1-3, редко 4-5 м.

Озёрные и аллювиальные отложения встречаются участками в долинах рек (р. Городнянка) и сложены суглинками мощностью до 3 м.

Современные аллювиальные отложения представлены пойменной и русловой фракциями. Пойменная фракция сложена суглинками мощностью от 4 до 11 м и песками мощностью 4-15 м. Общая мощность современного аллювия на крупных реках изменяется от 10 до 25 м, составляя в среднем 16–20 м.

Болотные отложения встречаются в виде залежей торфа низинного и верхового типа.

Тектоническое строение территории определяется двумя структурными мегакомплексами: геосинклинальным-архейским (породы кристаллического фундамента) и платформенным фанерозойским (породы осадочного чехла). По строению поверхности кристаллического фундамента наша территория расположена в пределах Московской впадины. В структуре осадочного чехла территория находится на юго-западном крыле московской синеклизы, в пределах тульской моноклинали (16).

По данным региональных работ, поверхность кристаллического фундамента погружается в северо-восточном направлении от отметок

 (–)1100 м – (–) 1300 м абсолютной высоты.

Севернее г. Обнинска в кристаллическом фундаменте установлен глубинный разлом близширотного направления (Тарутино - Ермолино – Боровск), разделяющий два блока земной коры. Этот участок осложнен Обнинским прогибом.

В развитии платформенного чехла можно выделить следующие основные этапы, проявившиеся в накоплении осадков: валдайско - нижнекембрийский (интенсивное погружение и накопление мелководных терригенных отложений); девонско - триасовый (накопление морских осадков); юрско-мезозойский (накопление озерно-болотных углефицированных и морских осадков).

Анализ геологических материалов указывает на интенсивное проявление на Обнинском участке экзогенных нарушений: участков интенсивного карстования, суффозионных западин, боковых подмывов, растущих оврагов, оползней, оплывин, цокольных террас и пойм, интенсивного заболачивания, разгрузки подземных вод, площадей развития конечно - моренных образований и др.

Выделяются блоки интенсивного опускания, поднятия и инертные. Границами блоков служат неотектонические швы. Один из таких неотектонических швов проходит вдоль меридионального участка долины р. Протвы непосредственно через г. Обнинск, другой крупный субширотный шов проходит вдоль погребенной субширотной дочетвертичной долины р. Протвы, шириной 1,5 -3 км. Этот шов дешифрируется на космических снимках и прослежен геофизическими методами в породах фундамента. Шов сопровождается интенсивной линейной трещиноватостью пород, повышенной разгрузкой подземных вод с аномальными концентрациями  гелия с содержанием от 0,00013 мл/л до 0,0023 мл/л и сульфат-иона (до 240 мг/л).

Зоны тектонических швов характеризуются также целым рядом специфических геоморфологических признаков: резким расширением пойм и террас, наличием интенсивно меандрирующих русел, развитием стариц, резким увеличением мощности четвертичных отложений до 30 - 50 м по сравнению с 10 – 20 м на водоразделах, центробежным рисунком водотоков, развитием перекатов по малым рекам, висячих балок и растущих оврагов.