Средний отдел каменноугольной системы Тверской области

В описанном разрезе  немые слои чередуются со слоями, богатыми фауной. 

Выходы пород известняково-мергелистой толщи, помимо Ржевско-Старицкого Поволжья, известны по рекам Тьме, Осуге, Поведи, Тверце.

Под четверичной толщей они прослеживаются в Старицком, Высоковском, Новоторжском, Каменском и других районах (см. геологическую карту).

Общая мощность среднекаменноугольных  отложений достигает 90-105 м.

Для общего представления  о соотношении пород среднего карбона приведем разрез долины реки Волги выше города Старицы, изображенный на рис.7 [2].

 

                 300      0     500      1000 м.  

 Масштаб     

 

 Четверичные  отложения       Каширский горизонт

               Мячковский горизонт            Верейский горизонт

  

                    Подольский горизонт               Серпуховская свита

                               

Рис 7. Схема соотношения пород  карбона выше г. Старица (см. Маевский В.И. Геологическое строение Калининской области. Природа и хозяйство Калининской области, 1960).

 

Водоносный горизонт, содержащийся в среднекаменноугольных слоях, широко распространен в Вышневолоцком, Лихославльском, Новоторжском, Спировском, Старицком районах. Водоносными породами являются трещиноватые известняки, водоупорными слоями – верейские глины. С качественной стороны воды удовлетворительны; минерализация их умеренная. Это дает возможность широко использовать воды для орошения и водоснабжения.

 

1.2. История  исследований среднего отдела  каменноугольной системы Тверской  области в 19-20 вв.

Интерес к среднему отделу каменноугольной системы Тверской области возник ещё в середине 19-го – начале 20-го века. Вероятно, главным образом это было обусловлено практической выгодой – в Старицком, Ржевском и некоторых других районах велась добыча ряда пород (известняка, торфа и прочих), характерных именно для среднего отдела каменноугольной системы. Строились шахты, понадобились карты, планы, а также информация о предполагаемых местах, богатых полезными ископаемыми.

В первую очередь этой темой занимались тверские ученые. Самая ранняя статья (начало 20-го века), которая была изучена при написании данной курсовой работы – труд В. Хименкова, датированный 1909 годом. Следует отметить, что эта работа предназначалась не только для тверских, и даже не только для русских ученых. Исследователь сам перевёл статью на французский язык, который в 19-м – нач. 20-го века был «международным» научным языком (то есть, употреблялся так, как сейчас английский).

Кроме того, в своей статье Хименков неоднократно ссылается на более ранние работы (как мы уже сказали, сер. 19-го века), посвященные геологическому строению Тверской области, например на труд Оливьери «Геогностическое обозрение губ. Тверской и Новгородской по р. Волге и Волхову» (Горный Журнал, №6, 1841 г., стр. 341)¹ или работу П. Алексеева «Каменный уголь, бурый уголь и торф в Тверской губ.» (Мат. для Геол. России, т. III 1871 г.)². Также Хименков упоминает научные статьи, переведенные на немецкий язык (например, труд Струве)³.

В советский период интерес  к данному вопросу не ослабевал. Нами был рассмотрен «Геологический очерк берегов р. Волги от с. Селижарово до г. Твери» (1930 г.), а также работы Савиной (1925 г.), Маевского (вторая половина 20-го века, 1958 и 1960 гг.) и Шика (1971 г). Для этих работ в большей степени характерно особое внимание к точному и подробному описанию цветов, оттенков, толщины и консистенции ярусов, подъярусов и слоев среднего отдела каменноугольной системы. Оно основано, прежде всего, на более обширном материале (более новых картах) – результате практических исследований, а не на предположениях и оспаривании точек зрения других ученых, исследующих геологическое строение Калужской, Московской и Тверской области (это свойственно Хименкову и более ранним работам других исследователей, им упомянутых). Кроме того, приведенные нами работы сопровождаются картографическим материалом, изображением слоев почвы в разрезе и фотографиями.

К тому же, начиная с исследовательских работ второй половины 20-го века, мы прослеживаем особый интерес учёных к Тверской области как к живому свидетельству изменения земной коры, слоев почв, изменений животного и растительного мира на данной территории и, в целом, развития Земли⁴.

Наряду с этим самые поздние работы (например, статья Парфенова) характеризуются очень подробным (подневным) описание экспедиции (т.е. акцентирование важности практического опыта, мелочей, нюансов), которая является главной составляющей современных исследований этой темы.

         

Глава 2. Современные практические исследования

каменноугольной системы  Тверской области.

В этой части нами будут  представлены результаты последних исследований среднего отдела каменноугольной системы Тверской области в отдельных её районах.

Информация, использованная в данной главе, была получена через виртуальную  сеть Интернет. В частности нами использовались сайт города Старицы и несколько археологических сайтов.

 

2.1. Очерк современных  практический исследований среднего  отдела каменноугольной системы  Тверской области в Ржевском  и Старицком районах.

Старицкий район административно  входит в состав Тверской области. Район расположен в центре Русской равнины, имеет полого-всхолмленный рельеф. Высотные отметки изменяются от 230 м на водоразделах до 130 м вдоль русла Волги. Главной водной артерией района является р. Волга и ее притоки: Черемошня, Старченка, Нижняя Старица, Холохольня и др. Р. Волга судоходна до д. Чупруново, однако водный транспорт поднимается до этого места крайне редко. Волга на территории Старицкого района типично равнинная река. Скорость течения лежит в пределах 0.2 - 0.5 м/с, ширина изменяется от 45 до 120 м. Дно чаще всего каменистое, редко на плесах песчаное. Долина реки Волги имеет хорошо проработанную долину, крутые скалистые берега поднимаются в высоту до 30 м. Ширина долины от 70-80 м в узких местах, до 1.5-2.0 км в широких. Волга и ее притоки имеют весенний паводок продолжительностью 2-3 недели, приуроченный к таянию снегов и устойчивый летний межень, характеризующейся минимальным уровнем воды. Климат района умеренно-континентальный. По данным многолетних наблюдений средняя температура самого холодного месяца (января) -9 - -10 гр. С, самого жаркого (июля) +17 - +18 гр. С. Начало зимы приходится на середину ноября, окончание на середину марта. До первой декады июня на почве бывают заморозки, первые осенние заморозки отмечаются в конце августа. Осадков выпадает от 540 до 750 мм в год, причем основное количество приходится на осенне-зимний период. Почвы района дерново-подзолистые и подзолистые, в пониженных местах встречаются болотные и аллювиальные. Растительность на территории района представлена смешанными лесами с преобладанием хвойных и мелколиственных пород деревьев. Наиболее распространенными видами являются ель, сосна, береза и осина. По долинам рек встречаются черемуха, ольха, ива. Геологическое строение района определяется его расположением в центральной части русской платформы. Характерной особенностью платформ является наличие двух структурных этажей - складчатого кристаллического фундамента и осадочного чехла. Южная часть Тверской области расположена в Московской синеклизе, наиболее пониженной части кристаллического фундамента, вскрытого при бурении структурных скважин на глубине 1200-1500 м. Фундамент сложен магматическими и метаморфическими породами архея и нижнего протерозоя (граниты, сиениты, гнейсы). Поверхность кристаллических пород видоизменена древним выветриванием. Древняя кора выветривания достигает мощности до 20 м. Осадочный чехол представлен отложениями верхнего протерозоя и кембрийской, девонской, каменноугольной, юрской и четвертичной систем. Породы верхнего протерозоя лежат в основании разреза осадочной толщи и представлены конгломератами, песчаниками с гравием, слюдисто-глинистыми сланцами и окаменевшими глинами (отложения мелкого моря). Общая мощность отложений на территории Старицкого района лежит в пределах 400-500 м. Кембрийские отложения представлены нижним и средним отделами. Толща сложена красно-коричневыми и зеленовато-серыми глинами, формировавшимися в мелководном морском бассейне. Поверхность глин сильно размыта и имеет следы древнего выветривания. Мощность увеличивается с юга на север от 70 до 90 м. После отложения морских толщ кембрия на территории Тверской области происходил устойчивый подъем земной коры, и в морском осадконакоплении произошел перерыв. Формирование осадочной толщи возобновилось только в девонском периоде. Девонские отложения распространены практически повсеместно и залегают на размытой поверхности кембрия. Для девонского времени на территории Тверской области характерно чередование мелководных морских и континентальных отложений, что говорит о частых колебательных движениях земной коры. Девонские толщи представлены доломитами, ангидритами, гипсами и известняками переслаивающимися с мергелями, глинами, песчаниками и песками. Отложения девона на территории Старицкого района на поверхность нигде не выходят. Суммарная мощность толщь лежит в пределах 350-800 м. Каменноугольные отложения в целом являются наиболее распространенными в пределах Старицкого района. Именно к этим толщам приурочены подземные разработки известняков. На протяжении каменноугольного периода территория Тверской области то поднималась, то вновь опускалась. Все это привело к частой смене характера осадков ( мелководные, прибрежные, континентальные). В основании разреза каменноугольных отложений залегают угленосные толщи, на отдельных участках разрабатываемые (Нелидовоуголь). Они сменяются чередованием толщ известняков, доломитов, песков и глин. Особо следует отметить прослои плотных известняков с ровным мелкозернистым изломом являвшихся обьектом подземной добычи. Эти известняки относят к Старицкому горизонту среднего отдела каменноугольной системы. Данные отложения формировались в условиях теплого, чистого и соленого моря с богатой фауной (кораллы, брахиоподы, гастроподы, морские ежи и морские лилии. Общая мощность каменноугольных отложений достигает 300-350 м. В последующие геологические эпохи начались мощные поднятия Русской платформы и на территории Тверской области вплоть до середины юрского периода господствовал континентальный режим. К этому времени сформировался рельеф в основных чертах близкий к современному. Юрские отложения сохранились лишь на востоке Старицкого района в виде небольших останцов на водоразделах и представлены темными глинами и песками. Четвертичный период, образования которого плащеобразно перекрывают все более древние породы характеризуются большой изменчивостью условий осадконакопления, вызванной неоднократными оледенениями Тверской области (Днепровское, Окское, Валдайское). По возрасту отложения четвертичной системы подразделяются на древнечетвертичные-доледниковые, среднечетвертичные-ледниковые, позднечетвертичные-послеледниковые и современные. По составу среди четвертичных образований можно выделить валунные супеси и суглинки, безвалунные суглинки и глины, галечники, валунники, пески. На территории Старицкого района выделяется несколько водоносных горизонтов различного возраста. К четвертичным породам приурочены надморенные (верховодка), межморенные, аллювиальные и подморенные водоносные горизонты. С каменноугольными отложениями связаны воды циркулирующие по системе трещин в известняках и доломитах. На глубине каменноугольные воды сильно минерализованы, причем содержание солей достигает 1-2 г на литр. Выход минерального источника отмечен в деревне Холохольня в восьми километрах вниз по течению от г. Старица. Воды девонских отложений, залегающие на большой глубине, представляют собой рассолы, содержание солей в которых больше чем в морской воде (более 50 г на литр). Разработка каменноугольных известняков подземным способом велась на протяжении нескольких столетий. В результате по берегам Волги и ее притоков сформировалось значительное количество различных по объему и протяженности горных выработок. Изучение существующих и вскрытие неизвестных подземных каменоломен требует определенного районирования территории на основании выделения крупных блоков, развитие каменоломен за пределы которых было невозможно. Такие блоки следует ограничивать эрозионными врезами глубоких оврагов и ручьев, тальвеги которых располагаются ниже, чем велась подземная разработка. Подобное разграничение позволит говорить о наличии независимых друг от друга системах горных выработок.

 

2.2. Отчет о  результатах экспедиции в окрестности деревни Толпино Старицкого района (апрель-май 1998 г).

Данная глава составлена по сведениям Парфёнова А.А. «О результатах экспедиции в окрестности деревни Толпино Старицкого района (апрель-май 1998 г.)» [1a.].

Подземные выработки  в районе д. Толпино на левом берегу р. Волги достаточно широко известны. В настоящее время доступны для посещения шесть подземных полостей протяженностью от нескольких метров до 4-5 км. В течении ряда лет спелеологи г. Москвы проводили обследование и картирование подземных каменоломен этого района. В результате этих работ были составлены планы и описания на большую часть выработок. Целями первой экспедиции РОСС в мае 1998 года являлось дальнейшее изучение подземных полостей района, их взаимного расположения и положения относительно р. Волги, описание морфологии и особенностей строения выработок. Первая экспедиция РОСС проводилась с 30.04.1998 по 05.05.1998 силами трех групп спелеологов г. Москвы, с участием спелеологов г. Твери и г. Калуги. В работах участвовало 27 человек. Участок работ административно входит в состав Старицкого района Тверской области. Город Старица расположен в 12 км вверх по течению р. Волги. Ближайшими населенными пунктами являются д. Толпино, в 1,5 км к северу, д. Подвязье и с. Чукавино на противоположном берегу р. Волги. Местность характеризуется пологоволнистым рельефом, расчлененным глубокой долиной р. Волга и ее притоком руч. Огороховица. Превышение берегов над уровнем реки достигает 20-30 м. Наряду с руч. Огороховца к р. Волге спускается несколько глубоких оврагов, крупнейшим из которых является овр. Железовский. Тальвеги оврагов обводнены лишь в период таяния снегов и затяжных дождей. При спелестологическом районировании территории долины оврагов с проработанным тальвегом принимались за границы выделяемых блоков. В геологическом разрезе района работ принимают участие породы среднего отдела каменноугольной системы и четвертичные образования. Каменноугольные отложения выходят на поверхность по берегам р. Волги, ее притока руч. Огороховица, а также вдоль балок и оврагов, расчленяющих склон. Они представлены подольским и мячковским горизонтами Московского яруса. Породы Каширского горизонта залегают ниже уровня р. Волги и на поверхность не выходят. Подольский горизонт представлен криноидными известняками мощностью до 23 м, частично доломитизированными и слабоокремненными. Для него характерно включение конкреций кремня, в основном в кровле горизонта, и прослои мергелей. Литологический состав горизонта довольно изменчив, породы частично закарстованы. Отложения мячковского горизонта согласно перекрывают подольскую толщу. В основании разреза залегают доломиты с прослоями известняков и мергелей, с линзами и конкрециями кремня. Мощность отдельных слоев доломита лежит в пределах 0,4...4,6 м. В верхней части разреза мячковского горизонта залегает толща известняков. Известняки кавернозные, различной плотности и крепости, с прослоями мергелей, линзами и стяжениями кремня. Мощность мячковских отложений лежит в пределах от 10 до 30 м. Четвертичные отложения, плащеобразно перекрывающие каменноугольные породы, представлены ледниковыми и водно-ледниковыми образованиями, а также аллювиальными отложениями р. Волги. По составу это валунные глины, косослоистые пески, супеси и суглинки. Мощность этих отложений весьма изменчива. Подземные разработки строительного камня велись на территории Старицкого района на протяжении многих веков. За это время были пройдены сотни километров горных выработок. Из летописей известно, что уже в XIV - XV в.в. здесь добывали камень для строительства в г. Твери и церквей Спасо-Каменского монастыря на Кубенском озере. К древнейшим сооружениям г. Старицы относится Успенский собор, построенный в 1550 году. Его стены и опорные столбы сложены из блоков и плит известняка на известковом растворе. Из каменоломен Старицкого района в XV - XVI веках белый камень доставлялся водным путем (вниз по Волге до устья р. Ламы, а затем вверх по ней) для строительства церквей в г. Волоколамске, в Иосифо-Волоколамском монастыре и в других районах северо-западного Подмосковья. В г. Смоленске, в 1596 г. была заложена крепостная стена, фундамент которой также был сложен из "старицкого камня". Основная масса каменоломен была закрыта в 20-х годах XX века. Второй этап разработок в этих каменоломнях пришелся на послевоенные годы. Тогда из привходовых участков выбирался щебень забутовки. Этот камень, выбираемый в небольших количествах, шел на производство извести для местного населения. Ниже г. Старица, у деревень Змиевы Горы и Верхний Спас, разработка камня продолжалась вплоть до 1953 года. Добычу вела артель из 6-8 человек, жителей окрестных деревень. Летом камень добывали карьером, взрывным способом, зимой - подземным способом. Камень сплавляли на баржах на цементный завод г. Калинина. Разработки были прекращены в связи с обмелением р. Волги. Уже в XIX в. берега р. Волги у г. Старицы, были изрыты до такой степени, что верхние береговые уступы проявляются только в виде отдельных холмов. Работа производилась крестьянами прибрежных селений, артелями от 4 до 8 человек на каменоломню. Добытый камень сортировался в зависимости от величины и применения. Так, например "кабаны" или параллепипедальные блоки до 2-х метров длины шли на памятники, "полуторники" (в 1,5 аршина длины и ³/₄ аршина ширины) шли также и на фундаменты, "аршинники" и "третники" (т. е. 1 аршин и ³/₄ аршина длины) исключительно на фундамент, а некондиция и щебень - на приготовление извести. Выезд участников экспедиции к месту работ проходил в два этапа. Утром 30 апреля с целью подготовки места для базового лагеря выехала группа М. Сохина. Заброска осуществлялась рейсовым автобусом Тверь-Старица до остановки "Поворот на Чукавино", с переправой через р. Волгу на резиновой лодке. Основной состав экспедиции отправился в район Толпино вечером того же дня. Чтобы избежать переправы через р. Волгу, решено было добираться к базовому лагерю через д. Пентурово. Для этой цели был предварительно заказан автобус. В связи с ремонтом моста в г. Старица транспортное движение на противоположенный берег р. Волги было закрыто. Для проезда к месту работ пришлось воспользоваться шоссейными дорогами местного значения на левом берегу р. Волги. К часу ночи 1 мая весь состав экспедиции прибыл к месту работ.

План проведения экспедиционных работ:

30 апреля. Группой М.  Сохина перед переправой через  р. Волгу была обследована восточная часть Верхнечукавинского блока. В результате подтвердилась информация О. Савиной (г. Тверь) об обнаружении зимой 1988 г. пяти входов в ранее неизвестные выработки. В связи с недостатком времени обследование подземных полостей было отложено до приезда основного состава экспедиции. Первая группа под руководством С. Качалкина осматривала каменоломни Среднетолпинская-1 (Лисичка) и Нижнетолпинская-1 (Ледяная). Группой П. Мелешкина проводился поиск полостей в пределах Террасного блока. В результате были найдены и обследованы каменоломни Террасная-1 (200 м) и Террасная-2 (8 м). В тальвеге небольшого оврага обнаружен понор, поглощающий воды ручья.

 
Рис 1. Схема центральной части  района работ первой экспедиции РОСС.

 
Рис 2. План Верхнечукавинских пещер.    

1 мая. Экспедиция работала  тремя группами: группа О. Савиной  и Т. Кругловой обследовала  каменоломни на правом берегу  р. Волги у с. Чукавино. В  результате работ было выполнено  картирование сохранившихся фрагментов  подземной полости Чукавино-1, с увязкой между собой отдельных частей - Верхнечукавинская-1а (15 м), Верхнечукавинская-1б (7 м), Верхнечукавинская-1в (2 м). В каменоломнях Верхнечукавинская-2 (2 м), Верхнечукавинская-3 (7 м) и Верхнечукавинская-4 проведена рекогносцировка. Для проникновения в полости Чукавино-1б и Чукавино-1в потребовались раскопки. При обследовании выработок проводилась фотосъемка (О. Савина) и осуществлялся сбор биологического материала (Т. Круглова). Каменоломня Верхнечукавинская-1 расположена в центральной части Верхнечукавинского блока. К настоящему времени сохранились три не связанных между собой фрагмента подземной горной выработки, на расстоянии 13 и 15 м друг от друга. При обследовании полостям были присвоены индексы "А", "Б" и "В". Большое количество провальных воронок говорит о том, что подземные каменоломни были достаточно велики и охватывали значительный по протяженности участок. Был составлен план на основании съемки, выполненной 01.05.1998. Каменоломня Верхнечукавинская-2 находится в 30 м к востоку от входа в полость Верхнечукавинская-1, в центральной части Верхнечукавинского блока. Вход расположен в конце короткого точильного рва с пологими, оплывшими бортами. Полость представляет собой грот длиной около 1,5 м и шириной 1,7 м, почти под свод забитый глиной и растительными остатками. До экспедиции РОСС выработка была неизвестна. Не исключено, что настоящий грот образовался в результате гравитационного роста более крупной полости. Картирования полости не производилось. Каменоломня Верхнечукавинская-3 находится в центральной части Верхнечукавинского блока, в 50 м к западу от полости Верхнечукавинская-1в. Вход находится на дне большой провальной воронки глубиной более 3 м. Размеры воронки 5,5х6,0 м. Борта крутые с выходами скальных пород. На 01.05.1998 г. на дне воронки находился снежник мощностью до 1,5 м. В северо-западной части воронки открывается обнажение каменноугольных пород, в основании которого расположен вход в полость, представленную небольшим гротом почти прямоугольной формы, размерами 2,5х4,0 м. Картирование полости не производилось. Каменоломня Верхнечукавинская-4 расположена в пределах центральной части Верхнечукавинского блока, в 75-100 м к западу от полости Верхнечукавинская-3. Вход находится в борту сильно вытянутой провальной воронки, глубиной около 2 м. Узкий проход выводит в полость изометричной формы, из которой расходятся несколько тупиковых ходов. Каменоломни обвалоопасны, кровля повсеместно ненадежна. Судя по многочисленным воронкам на поверхности, выработка является небольшим сохранившимся фрагментом крупных подземных разработок. Зона провалов продолжается в западном направлении более чем на 100 метров. Знакомство с полостью ограничилось рекогносцировочным посещением. Во второй половине дня М. Сохиным проводились раскопки в подземных каменоломнях Среднетолпинская-2а,б (Парабеллум-1, -2). В результате работ удалось раскопать проход, соединяющий полости. Далее по тексту подземные каменоломни Среднетолпинская-2а (Парабеллум-1) и Среднетолпинская-2б (Парабеллум-2) будут упоминаться как одна выработка Среднетолпинская-2 (Парабеллум). Каменоломня Среднетолпинская-2 (Парабеллум) расположена в восточной части Среднетолпинского блока. Четыре входа ориентированы в сторону р. Волги. К каждому из входов ведут откаточные траншеи. Выработки протянулись вдоль берега реки Волги на 110 м, углубляясь в отдельных местах под склон на 40 - 50 м. Система разработки - камерно-столбовая с закладкой. Проемы между колоннами, как правило, почти под свод заложены бутом. Значительная часть штреков проходит в монолите, и лишь в нескольких местах вдоль стен наблюдается кладка из каменного лома. Картирование полости производилась М. Сохиным в 1978 г., и группой И. Прокофьева в 1980, однако наиболее достоверным является план составленный А. Парфеновым в 1995 - 1998 г. на основании полуинструментальной съемки.