Стратиграфия
В геологическом строении район работ располагается на северо-восточном крыле Воронежской антеклизы - надпорядковой структуры Восточно-Европейской платформы.
В строении этой структуры принимают участие два крупных структурно-формационных мегакомплекса: нижний - доплитный (доплатформенный) мегакомплекс сложен сильно дислоцированными образованиями кристаллического фундамента и верхний – плитный, отделенный от плитного резким угловым несогласием и сложенный пологозалегающими осадочными и осадочно-вулканогенными породами девонской, каменноугольной, юрской, меловой, палеогеновой, неогеновой и четвертичной систем.
Плитный, палеозойско-кайнозойский, структурно-формационный мегакомплекс имеет на территории работ повсеместное распространение. Мощность мегакомплекса 600 м. В составе его выделяются два структурных комплекса: палеозойский и мезо-кайнозойский.
Палеозойский комплекс представлен морскими терригенно-карбонатными породами среднего и верхнего девона и турнейского визейского и башкирского ярусов нижнего и верхнего карбона.
Залегает палеозойский комплекс на эродированной поверхности кристаллического фундамента, перекрыт трансгрессивно залегающим на нем мезо-кайнозойским комплексом.
Девонская система D
Верхний отдел D3
Фаменский ярус D3fm
Верхнефаменский подъярус D3fm3
Ранее в исследуемом районе отложения подъяруса не расчленялись на более дробные стратиграфические единицы. На данном этапе работ было решено разделить отложения подъяруса на следующие подразделения, которые будут максимально соответствовать практическим задачам (снизу вверх по разрезу): задонско-елецкая подтолща мамонской толщи (D3zd-el), лебедянско-плавская подтолща мамонской толщи (D3lb-pl), озерская и хованская свиты нерасчлененные (D3os+D3hv). В составе верхнефаменского подъяруса также выделяются еще более дробные гидрогеологические подразделения.
Отложения верхнефаменского подъяруса, залегая повсеместно на породах олецкого горизонта, на дневную поверхность не выходят. Глубина залегания кровли составляет 90-170м. Сложен подъярус внизу неравномерно глинистыми известняками, в верхней части неоднократно чередующимися микрозернистыми однородными и конгломератовидными известняками и доломитами. Известняки трещиноватые, прослоями кавернозные, мощность 75 м.
Меловая система K
Нижний отдел K1
Валанжинский ярус K1v
Валанжинские отложения имеют повсеместное развитие и залегают с размывом на девонских и каменноугольных породах. Перекрываются аптскими и неогеновыми образованиями. Глубина залегания кровли валанжинского яруса 70-150 м в погребенных долинах. Литологический состав довольно хорошо выдержан по площади и представлен мелкозернистыми песками с прослоями глин. Мощность отложений составляет 10-25 м.
Аптский ярус K1a
Отложения залегают на валанжинских породах и развиты хорошо, за исключением центральной части описываемого района. Здесь они уничтожены эрозионным врезом переуглубленной части неогеновой палеодолины. Глубина залегания кровли аптского яруса изменяется от 65 до 95м. Отложения представлены песками, содержащими прослои алевритов, реже глин и песчаников. В основании толщи преобладают алевриты и глины, а прослои песков и песчаников имеют подчиненное значение. Пески серые с зеленоватым оттенком, мелко- и тонкозернистые, кварцевые, слюдистые. Алевриты зеленовато-серые с линзовидными прослоями кварцево-глауконитовых песков. Глины темно-серые до черных довольно плотные алевритистые. Общая мощность 30-45м.
Альбский ярус K1al
Отложения альбского яруса распространены в восточной части изучаемого района и залегают на породах аптского возраста. Представлены толщей переслаивающихся песков и алевритов. В верхней части разреза встречаются прослои песчаников мощностью до 1,5 – 3м. Пески серые, грязно-серые, со слабым зеленоватым оттенком, мелкозернистые, кварцевые, слабослюдистые. Алевриты темно-серые, серые, слюдистые, глинистые. Песчаники темно-серые, серые, мелко-среднезернистые, плотные, на отдельных участках окремненные. Общая мощность альбских отложений до 35м.
Неогеновая система N
Отложения неогенового возраста распространены только в пределах развития погребенной палеодолины, пересекающей район работ в субмеридианальном направлении. Ширина палеодолины в районе работ изменяется от 11,5 до 16 км, переуглубленной части 2,7 – 7,2 км.
Миоцен N1
Средний подъярус N21
Ламкинская свита N21lm
Терновская подсвита N21tr
Представлена отложениями уваровских и тамбовских слоев. Уваровские слои заполняют осевую наиболее интенсивно врезанную часть погребенной палеодолины. Тамбовские слои заполняют погребенную ложбину шире. Залегают они с размывом на меловых отложениях.
Глубина залегания днища долины изменяется от 60 м на бортах до 110 м в переуглубленной части, что соответствует абсолютным отметкам +45- +7 м. Литологически терновские отложения представлены песками с прослоями глин и глинистых алевритов. Пески от серых до угольно-черных, иногда с зеленоватым оттенком, среднезернистые. В основании тамбовских и уваровских слоев нередко залегают прослои гравия и гальки, пород мезозоя (сидерита, кварца, кремня) мощностью от 1 до 7 м. Глины темно-серые, темно-коричневые. Мощность глин незначительна: 2-3 м. В верхней части тамбовских отложений располагается мощная пачка глин темно-коричневых, темно-серых, с прослоями глинистых песков. Глины распространены не повсеместно. Мощность глин 2-10 м.
Характерной особенностью терновских отложений является наличие многочисленных углефицированных растительных остатков.
Общая мощность ламкинских отложений достигает 70 м в осевой части палеодолины и уменьшается к бортам от 20-30 до полного выклинивания.
Горелкинская свита N31gr
Представлена отложениями дегтянских (N31dg) и комсомольских (N31km) слоев. Распространены ограничено и залегают на альбских отложениях. Литологически представлены в нижней части песками, в верхней части переслаиванием песков и глин. Пески кварцевые с желтоватым, коричневатым и зеленоватым оттенком. В верхней части пески тонкие, а внизу средне- и крупнозернистые с маломощными прослоями грубого песчаного и гравийного материала, представленного кварцем, известняком, кремнем. Глины серые, редко коричневатые, жирные, грубо сланцеватые, ожелезненные. Глубина залегания подошвы отложений составляет 32-35 м. Абсолютная отметка 117-119 м. Общая мощность горелкинских отложений не превышает 16,5 м.
Плиоцен N2
Верхний подъярус N32
Белогорская свита N32bg
Отложения белогорской свиты выполняют верхнюю часть разреза неогеновой палеодолины и перекрываются нижнечетвертичными аллювиальными отложениями.
В разрезе белогорских отложений выделяются несколько наложенных друг на друга эрозионно-аккумулятивных ритмов, каждый из которых начинается пачкой песков мощностью до 10 м, часто с галькой кварца и кремния в основании, вверх по разрезу сменяющийся пачкой суглинков и глин, иногда с растительными остатками. Мощность белогорских отложений изменяется от 8 до 20-30 м.
Верхнеплиоценовые элювиальные образования eN32
Элювиальные образования развиты ограниченно в южной части района работ. Залегают на белогорских отложениях, перекрываются нижнечетвертичными отложениями. Характерной чертой элювиальных образований является яркая окраска пород: розовато-желтая, мясо-красная, оранжево-красная. Литологически они представлены переслаиванием супесей, суглинков сильно запесоченных и песков плохо сортированных, мелко-среднезернистых.
Глубина залегания подошвы верхнеплиоценовых отложений составляет 19-28 м, мощность отложений – 5,5 – 6 м.
Четвертичная система Q
Плейстоцен I-II
Нижнечетвертичные отложения QI
Донской горизонт. Ледниковые отложения морены gIdns
Отложения представлены разнозернистыми песками с небольшим количеством обломков осадочных и изверженных пород. Распространены в северной и южной частях описываемой территории. Подошва отложений залегает на глубине 4,5 – 15 м. Литологически морена представлена тяжелыми суглинками, глинами с незначительными прослоями супесей.
Общая мощность 8-15 м.
Южноворонежская серия нерасчлененная. Аллювиальные и озерные отложения aIlju
Отложения широко распространены на описываемой территории, отсутствуя в местах глубоких эрозионных врезов. Южноворонежские отложения вложены в уже разработанные плиоценовые долины с наложением на белогорские слои. Серия представлена песками, супесями и глинами. Пески серые, иногда с зеленоватым оттенком, мелко- и среднезернистые с прослоями грубозернистых песков, с мелкой галькой кварца, песчаника, кремня. Глины серые до черных.
Общая мощность отложений составляет в среднем около 12-20 м.
Среднечетвертичные отложения QII
Московский горизонт
Аллювиальные отложения третьей (a3IIms) и четвертой (a4IIm) надпойменных террас
Аллювиальные отложения развиты на значительной части района и отсутствуют в долинах рек Ворона и Хопер. Залегают на неогеновых и южно-воронежских породах. Аллювий представлен песчано-глинистой толщей. Пески серые, среднезернистые, с включениями гравия кварца, с прослоями суглинков в верхней части разреза. Суглинки коричневые и серые, в различной степени песчанистые, переходящие в глины песчанистые. Мощность аллювия составляет от 5 до 20 м.
Верхнечетвертичные отложения QIII
Микулинский горизонт
Аллювиальные отложения aIIImk
Микулинские отложения развиты в долинах рек Хопер и Ворона и литологически представлены аллювиальными фациями. Разрез начинается базальным горизонтом, представленным песками разнозернистыми с гравием и галькой осадочных пород, реже суглинков. Выше по разрезу – переслаивания песков мелкозернистых с суглинками. Общая мощность микулинских отложений 10-36 м.
Валдайский надгоризонт
Нижневалдайский горизонт
Аллювиальные отложения второй надпойменной террасы (высокий уровень) a12IIIv1
Аллювиальные отложения второй надпойменной террасы развиты в западной части района (долина реки Ворона) и юго-восточной (долина реки Хопер). Отложения представлены песками, глинами и суглинками и отличаются повышенной глинистостью. Мощность аллювия достигает 16 м.
Средневалдайский и верхневалдайский горизонты
Аллювиальные отложения первой надпойменной террасы a1IIIv2-3
Аллювиальные отложения первой надпойменной террасы развиты отдельными участками в долинах рек Ворона, Хопер и Чигорак. Представлены песками серыми, буровато-серыми, мелко- и среднезернистые, кварцевые, глинистые. Мощность составляет 13-14 м.
Голоцен QIV
Cовременные аллювиальные отложения aIV
Аллювий слагает поймы всех рек, ручьев и крупных балок. Он имеет двучленное строение – верхняя часть его сложена суглинками, глинами, нижняя сложена песками. Суглинки, слагающие поймы, серые до черных, рыхловатые с прослоями песков. Пески русловой фации серые до белых, местами с обильным содержанием гумуса, разнозернистые.
Мощность современного аллювия изменяется в пределах первых метров в верховьях рек до 10-14 м в долине р. Ворона.
Тектоника
Район работ находится в пределах северо-восточного склона Воронежской антиклизы. В строении антиклизы различается два основных структурных этажа. Нижний сложен резко дислоцированными метаморфизированными породами архея, нижнего и среднего протерозоя. Верхний сложен спокойно залегающими осадочными породами девонского, каменноугольного, мелового, неогенового и четвертичного возраста.
По данным электроразведки, сейсмопрофилирований и материалами структурного бурения установлено, что поверхность докембрийского фундамента погружается в северо-восточном и восточном направлениях. Средняя величина погружений составляет 8-10м/км.
Девонские отложения в связи с общим падением на восток и северо-восток последовательно сменяют друг друга в том же направлении от древних к более молодым. Их средний уклон составляет 7м/км.
Каменноугольные отложения имеют такой же наклон слоев. Их мощность наращивается в направлении падения, то есть к северо-востоку.
Нижнемеловые отложения имеют моноклинальные залегания. Отсутствие верхнемеловых отложений свидетельствует о наличии здесь поднятия в верхнемеловую эпоху.
В неотектонической структуре территория является районом мощной неогеновой и четвертичной аккумуляции и находится в пределах Окско-Донской впадины. Границы этой впадины совпадают с разломами в кристаллическом основании и флексурными перегибами в осадочном чехле.