книги из ГПНТБ / Мавлянов, Г. А. Инженерно-геологические свойства лессовых пород орошаемых территорий Узбекистана

Р а в н и н н а я з о н а является районом орошаемых темных ти­ пичных и светлых сероземов, орошаемых и неорошаемых луговых, болотно-луговых и болотных почв сероземного пояса, распростра­ ненного в Самаркандском оазисе, где большая площадь приходится на долю орошаемых типичных сероземов и орошаемых луговых почв. Орошаемые и неорошаемые гидроморфные почвы сероземного пояса развиты в основном на II и III террасах р. Зеравшана.

Луговые почвы занимают большие площади нижних речных террас, нижних частей подгорных покатостей и конусов выноса. Отличительной особенностью их является наличие дернового гори­ зонта, окрашенного то в светло-серые, то в темно-серые тона, ясно рыраженная и прочная мелкокомковатая структура. Эти почвы со­ держат от 1,5—2,5% (светло-луговые) до 5% (темно-луговые) пе­ регноя, богаты азотом, бедны фосфором, не имеют ясно выражен­ ных карбонатных горизонтов, насыщены поглощенным магнием.

Различные природные условия (рельеф, климат), почвы и ги­ дрогеологические условия и воздействие человека способствовали развитию многообразного растительного покрова. Причем по мере движения от гор к низовьям, а также от современной долины к горам наблюдается закономерная смена основных растительных покровов.

Предгорный пояс (адырный) занимает значительную площадь, примыкающую к орошаемым районам Зеравшанской долины. Вы­ сота этих территорий 500—1200 м. В этом поясе преобладают эфе­ мерные крупнотравяные группировки полупустынного характера на типичных сероземах.

Пояс среднегорной растительности характеризуется большой увлажненностью, разнообразием и обилием растительных видов, распространен на высоте от 120 до 2500 м. Здесь развиты главным образом своеобразные разнотравные пырейные типы на темных сероземах и дерново-буроземных поч,вах.

Высокогорный пояс растительности занимает верхние части (выше 2500 м) Туркестанского, Мальгузарского и Зеравшанского хребтов. Для них свойственна луговостепная растительность на дерново-буроземных и луговых почвах, обеспеченная влагой (осад­ ками). В растительном покрове преобладают пичак, пырей, арчевник и др.

ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ РАЙОНА

шим на протяжении неоген-четвертичного периода и продолжаю­ щимся до сего времени. В результате территория была разделена на горные области и межгорные впадины (депрессии), первые являлись областями разрушения горных пород, размыва д оноса обломочного материала, вторые, кроме того, — областями, рщ ак-^ кумуляции.

£20

Тектонические движения в описываемом районе происходили прерывисто, поэтому в истории развития современных форм релье­

ную часть котловины, долина ее переместилась к северу. В резуль­ тате слабых тектонических движений в последующее время эрозия почти повсеместно сменялась аккумуляцией, образовались мощные накопления галечников на Рават-Ходжикентской террасе, пролю­ виального лессового покрова — в восточной части котловины, мелкоземистого пролщвия — в ее средней части.

Т р е т ь я ф а з а отличается усилением эрозионной деятель­ ности, способствующей глубокому врезанию р. Зеравшана и ее при­ токов в более ранние отложения долин. В дальнейшем эрозионные процессы ослабевали и сменялись процессами накопления мощных толщ галечников и мелкоземов верхнечетвертичного возраста (Qm). В эту фазу в восточной части Самаркандской котловины образовался конус выноса р. Зеравшана, в средней ее части сфор­ мировалась' верхняя аллювиальная терраса, в западной зоне аккумуляция передвигается ниже по течению реки и выходит за пределы котловины.

Ч е т в е р т а я ф а з а соответствует возобновлению эрозион­ ной деятельности после врезания р. Зеравшана в отложения пред­ шествовавшей фазы накопления. В восточной части продолжают накапливаться отложения конуса выноса, что приводит к полному заполнению долины и прорыву р. Зеравшана в Булунгурскую де­ прессию; по южным склонам котловины формируется предгорный шлейф.

П я т а я ф а з а характеризуется повсеместным усилением тек­ тонических движений в горной части. В результате образуются новые врезы, углубляются долины существующих саев и уменьша­ ются площади древних выровненных денудационных поверхностей. В наиболее позднее время вода забирается в ирригационную сеть и создаются современные формы микрорельефа.

Период возникновения четвертой и пятой фаз соответствует современному этапу антропогена.

В формировании отдельных элементов рельефа бассейна р. Зе­ равшана важная роль принадлежала эрозионным гравитационным (оползням, обвалам) карстово-суффозионным и другим процес­ сам. В результате сформировался облик поверхности с ярко выра­ женной геоморфологической зональностью, что послужило основа­ нием для выделения трех зон: горной, предгорной и равнинной. Каждая выделенная зона обладает характерной только для нее геологической историей развития и комплексом генетических типов рельефа в зональном разрезе.

21

Горная зон а занимает большую территорию бассейна р. Зеравшана. Ею занята вся верхняя часть бассейна и горы, обрамляю­ щие с юга и севера территорию среднего течения реки. В преде­ лы района входят отроги Туркестанского, Зеравшанского и Гиссарского хребтов. Эта зона характеризуется эрозионно-тектониче­ ским генетическим типом рельефа с абсолютными высотами от 2500 — до 5000 м, относительные превышения 1000—2500 м. Из ве­ дущих физико-геологических процессов в этой зоне господствуют денудация и глубинная эрозия. В горной зоне выделяется четыре типа рельефа.

В ы с о к о г о р н ы й р е з к о р а с ч л е н е н н ы й с к а л и с т ы й р е л ь е ф сформирован в олигоцен-миоценовое время, характери­ зуется высокими гипсометрическими отметками, резко очерченными гребнями, высокими пиками, малодоступными перевалами, густой гидрографической сетью. Этот тип рельефа характерен для Турке­ станского и Зеравшанского хребтов, абсолютные отметки 2500— 4500 м.

Резко континентальный климат здесь с большими суточными и годовыми амплитудами колебания температуры воздуха влияет на степень интенсивности эрозионных процессов. В частности про­ исходит сильное морозное выветривание горных пород и образова­ ние обломочного щебнистого материала.

Сильным развитием эрозионных процессов, обилием каменистых осыпей и селевых потоков отличается западное окончание Турке­ станского хребта (горы Чумкартау), особенно' сильно здесь раз­ вито оврагообразование в лессовых породах.

Зеравшанский хребет сложен в основном карбонатной и слан­ цевой толщами силура, абсолютные отметки здесь достигают 4500 м. Реки Фандарья, Кштут, Магиандарья и др., пропиливая из­ вестняки, протекают в очень глубоких скалистых ущельях. Здесь развиты главным образом эрозионные процессы, роль аккумуляции незначительна.

В ы с о к о г о р н ы й и с р е д н е г о р н ы й р е л ь е ф со скали­ стыми формами, образованный в олигоцен-миоценовое время, раз­ вит в Туркестанском и Зеравшанском хребтах, в горах Чакылкалян, Бахилтау, Актау, Акташ, Листали, Джультау, Каратау, Габдунтау в пределах абсолютных высот 1000—2500 м. Этот тип рельефа отличается относительной мягкостью по сравнению с опи­ санным выше, для него характерны увалообразные водоразделы, ветвистые овраги.

С р е д н е г о р н ы й р е л ь е ф с мягкими формами развит в Туркестанском и Зеравшанском хребтах, горах Каратюбе, Бахил­ тау, Листали, Мальгузар, Актау, р основном сложенных магмати­ ческими породами. Склоны гор, обращенные к долине р. Зеравшана, изрезаны множеством маловодных и временных водотоков. Абсолютные отметки — 500—1500 м, рельеф расчлененный, с ува­ листыми мягкими формами. Гидрографическая сеть слабо развита.

22

Склоны водоразделов и гор часто покрыты толщей элювиальноделщвиального мелкоземистого материала.

Н и з к о г о р н ы й р е л ь е ф сильно расчленен эрозией, характе­ рен для областей развития силурийских, меловых и палеогеновых пород, слагающих тектонические поднятия и размытые ядра анти­ клинальных складок. Этот тип рельефа развит у подножья гор Чумкартау, Листали, Каракчатау, Каратау, Актау и ЗирабулакЗиаэтдинских.

П р едгор н ая зо н а хорошо развита в межгорных котловинах бас­ сейна р. Зеравшана и обрамляет дно котловины с севера и юга. Граница ее с горной зоной идет очень извилистой линией, так как межгорные впадины входят наподобие бухт в горную зону. Абсо­ лютная высота здесь 500—1500 м. Ширина этой зоны на востоке незначительная (5—30 км), в Самаркандской и Каттакурганской котловинах увеличивается до 40 км.

Поверхность предгорной зоны характеризуется сложным геомор­ фологическим строением, обусловленным неоднократными подня­ тиями обрамляющих ее гор, а также складчатыми деформациями внутри самой зоны. Строение рельефа осложнено деятельностью многочисленных горных саев и беспорядочно ветвящейся системой оврагов. Немаловажное значение имеют современные рельефообра­ зующие процессы, среди которых характерными для этой зоны яв­ ляются биохимическое выветривание, эрозия и аккумуляция водотоков и селевых потоков, плоскостной и линейный смыв, псев­ докарст и ветровая эрозия, часто сопровождающаяся пыльными бурями. В результате взаимодействия этих факторов в зоне обра­ зовалось два типа рельефа.

Си л ь н о р а с ч л е н е н н ы е в о л н и с т о у в а л и с т ы е и г р я ­ д о в ы е а д ы р ы представлены высокими предгорьями и развиты в основном в восточной части зоны — в предгорьях левобережья Пенджикентской котловины. Поверхность адыра сложена рыхлы­ ми четвертичными, в основном лессовыми отложениями карнаб- -ского комплекса. Абсолютная высота колеблется от 750 до 1500 м, ■относительная—75—300 м. Склоны саев пологие (3—10°), задерно­ ванные. Водоразделы представляют собой параллельно идущие увалы и плоскогрядовые возвышенности. Поверхность сложена в

.основном четвертичными лессовыми породами.

С л а б о р а с ч л е н е н н ы е в о л н и с т ы е а д ыр ы и п р е д ­

равшана. Этот тип рельефа хорошо развит в предгорной полосе Габдунтау, Актау, Каратау, Каратепинских и других гор. Поверх­ ность сложена лессовыми суглинками, местами щебнем. Рельеф от­ личается слабой расчлененностью, обилием оврагов и балок. Отно­ сительная высота вреза долин доходит до 25 м. Имеются конусы выносов и селевые отложения саев.

Равнинная зона распространена ограниченно. Она тянется уз­ кой полосой в центральной части Пенджикентской, Самарканд­

23

ской и Каттакурганской котловин. В пределах последних двух ши­ рина равнинной зоны увеличивается до 50 км, абсолютная высота колеблется от 300 до 1000 м. Рельеф равнинной зоны целиком

сформирован эрозионно-аккумулятивной деятельностью р. Зеравшана.

В Пенджикентской котловине происходит интенсивная глубин­ ная эрозия; боковая эрозия и аккумуляция играют подчиненную роль. В Самаркандской котловине развиты аккумуляция и боковая эрозия, а в пределах Каттакурганской впадины преобладает ак­ кумуляция. В формировании рельефа имеют большое значение ра­

ригации). В результате действия всех этих факторов современный рельеф представляет собой типичную аккумулятивную террасиро­ ванную равнину. В пределах равнинной зоны выделяются два подтипа рельефа.

Поверхность аллювиально-пролювиальных высоких террас (IV— VI) с конусами выносов, саев во многих местах размыта потоками рек и горных саев. Террасы хорошо выражены на левобережье Пенджикентской и Самаркандской котловин. Они сложены лессо­ видными породами, галечниками и песками. В Пенджикентской котловине уступы террас достигают высоты 20—40 м, в пределах Самаркандской котловины не превышают 10—20 м.

Низкие террасы (III—I) и поймы рек хорошо развиты в преде­ лах равнинной зоны. Ширина этих террас на востоке составляет

3—4 км, а на западе — 25—35 км.

В пределах Пенджикентской котловины пойма имеет ширину 1—3 км. Рельеф плоский, слабоизрезанный старыми руслами рек.

В пределах Самаркандской впадины террасы расширяются, усту­ пы сильно сглажены. Ширина поймы 2—4 км. Она сложена галеч­ никами, гравием и песками. Ширина I надпойменной террасы составляет 2—3 км, высота уступов 1—2 м, II—7—15 км, высота уступов 7—20 м. Поверхность низких террас сложена лессами, лес­ совидными породами, песками. Рельеф расчленен ирригационной сетью.

Таким образом, современный многообразный облик рельефа бассейна р. Зеравшана — это результат длительных и взаимосвя­ занных тектонических (неотектонических), климатических эрозион­ ных, аккумулятивных и других процессов, происходивших в чет­ вертичное время.

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ

Бассейн р. Зеравшана представляет собой межгорную впадину, заполненную толщей четвертичных отложений; более древние обра­ зования распространены в горной и предгорной областях.

24

Мы изучали лессовые породы четвертичных отложений; дочетвертичные геологические образования в данном случае рассматри­ вались лишь как источник для накопления четвертичных отло­ жений.

Дочетвертичное геологическое строение описЫ|Вается по мате­ риалам В. А. Железнова, М. М. Посоховой и др.

Верхнюю и среднюю части бассейна р. Зеравшана слагают раз­ нообразные по составу и возрасту горные породы. Наиболее древ­ ними из них являются палеозойские образования (кембрийские, силурийские, девонские, каменноугольные и др.), широко развитые в горной области; в равнинной части они скрыты под толщей более молодых отложений.

Кембрийские отложения прослеживаются вдоль северного и южного склонов Туркестанского хребта, представлены метаморфи­ ческими сланцами и песчаниками с линзами и прослоями изве­ стняка.

Образования силура наиболее распространены. Они слагают южный и большую часть северного склона Туркестанского хребта, возвышенность Чупаната, Габдунтау, южный склон гор Нуратау, горы Каратепа и Зирабулак-Зиаэтдинские. Повсеместно представ­ лены сланцами, известняками, песчаниками, конгломератами и ос­ новными эффузивами.

Отложения девона распространены незначительно (верховья р. Зеравшана в пределах Туркестанского и Зеравшанского хреб­ тов, горы Акташ, Актау и Пистали). Состоят они из мраморизованных известняков, редко — песчаников, гравелитов, сланцев.

Образования каменноугольной системы обнажаются широкой полосой в верховьях Туркестанского хребта и на северном склоне Зеравшанского, сложены терригенными, вулканогенными и грубо­ обломочными породами.

Интрузивные горные породы широко развиты в средней части бассейна р. Зеравшана, представлены преимущественно гранита­ ми, гранодиоритами, диоритами, в верхнем течении на небольших участках — щелочными граносиенитами.

Мезо-кайнозойский комплекс начинается с отложений юры, которые обнажаются небольшими пятнами у южных предгорий Туркестанского хребта и северных Зеравшанского, а также на северном склоне Зирабулакских гор и на южном Нуратау. Состоят из различных конгломератов, вверх по разрезу сменяющихся пе­ счаниками, глинами и углисто-глинистыми сланцами.

Меловые отложения отдельными участками или узкой полосой прослеживаются под более молодыми в западной оконечности Туркестанского хребта, Амандара и Фармантепе, около кишл. Айни, Ходжа-Музгуль, на северном склоне Зирабулак-Зиаэтдинских гор. В верхней части их преобладают известняки и мергели, а так­ же .красноцветные песчаники, пески, глины, конгломераты.

Палеогеновые образования развиты в Зиаэтдинских горах и на других участках, представлены преимущественно глинами и изре-

2S

конгломерата. Мощные толщи лессовых пород слагают значитель­ ную часть горной и предгорной равнин, а также террасу р. Зеравшана.

Отложения сукайтинского комплекса развиты в верхнем и сред­ нем течении р. Зеравшана, отражают более молодую эпоху и зани­ мают меньшую площадь. Литологический состав: конгломераты, галечники, лессовидные суглинки, гравий, песок. Мощность лессо­ вых пород в родораздельных частях колеблется от 60 до 100 м.

Осадки зеравшанского комплекса представлены самыми моло­ дыми лессовидными породами, развитыми в пролювиальных шлей­ фах, сухих дельтах, эрозионных врезах и современных речных до­ линах. Слагают самые низкие— I (пойменную), II и III — террасы р. Зеравшана. Наиболее развиты на острове Мианкаль.

Среди четвертичных отложений, согласно генетической класси­ фикации Г. А. Мавлянова (1958), выделены: пролювиальные и де­ лювиальные лессы, пролювиально-делювиальные, элювиальные, аллювиальные и смешанные лессовидные породы (рис. 1).

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

Сложное геоморфологическое и геологическое строение района, пестрота литолого-петрографического состава многочисленных ком­ плексов пород, особенности климата и современной гидрографии определили условия питания, циркуляции, расходования, а также значительные изменения степени и типов минерализации подзем­ ных вод различных участков верхней и средней частей бассейна р. Зеравшана.

Подземные воды района по условиям формирования, циркуля­ ции и стока, а также залеганию вмещающих их горных пород раз­ деляются на: а) трещинные воды в породах палеозойского ком­ плекса; б) межпластовые и грунтовые поровые воды в породах мезо-кайнозоя; в) грунтовые воды в отложениях четвертичного пе­ риода.

Т р е щ и н н ы е в о д ы в отложениях палеозоя имеют практиче­ ское значение в общем водном балансе горной области; они сосредо­ точены преимущественно в тех частях района, где породы разбиты многочисленными тектоническими нарушениями — трещинами раз­ личных направлений.

В геологических формациях горной зоны особое положение за­ нимают известняки с хорошо развитой трещиноватостью, доходя­ щей до значительных глубин и ниже базиса эрозионного расчле­ нения, к тому же они часто закарстованы. Степень и характер трещиноватости, закарстованности и тектонической нарушенное™ известняков, гранитоидов и в меньшей степени сланцев определяют условия для накопления подземных вод, их проникновения на зна­ чительную глубину.

В горной зоне наблюдается обилие постоянно действующих род­

27

ников, питающихся трещинными и трещинно-карстовыми водами с расходами 50—70 л/сек, малоизменяющимися в течение года.

В низкогорных участках Туркестанского хребта расходы род­ ников достигают 20—30 л/сек. В районе гор Каратюбе в известня­ ках палеозоя находятся родники с расходами до нескольких сотен литров воды в секунду, дающие начало ручьям и рекам. Наиболее мощные родники отмечаются на участках тектонических разломов в известняках и на их контактах с другими породами.

Наибольшие расходы всех родников бывают весной, к концу лета расходы уменьшаются или родники совсем пересыхают. Каче­ ство перечисленных подземных вод хорошее, плотный остаток со­ ставляет 0,3—0,5 г/л. По минерализации воды относятся к гидро­ карбонатному типу.

Обильность питания вод в палеозойских породах зависит от степени и характера атмосферного увлажения отдельных участков, при этом большое значение имеет ориентация склонов гор по отно­ шению к воздушным течениям, несущим влагу.

М е ж п л а с т о в ы е и г р у н т о в ы е ( трещи нн о-п о р о- вые) в о д ы в породах мезо-кайнозоя района связаны с песчани­ ками, известняками, конгломератами, часто чередующимися с гли­ нами и мергелями. Такая перемежаемость пластов складчатой структуры дает основание предполагать наличие в толще меловых и третичных отложений нескольких водоносных горизонтов меж­ пластового типа с областями питания, расположенными в основ­ ном в окаймлении горных массивов.

Родники, приуроченные к меловым и третичным отложениям,

возраста в зависимости от геологического строения и состава от­ ложений, условий питания, залегания, циркуляции и минерализа­ ции могут быть разделены на три подгруппы: 1) воды в отложе­ ниях зеравшанского комплекса (Qiy), залегающие на глубине от 0—2 до 2—10 м; 2) в отложениях сукайтинского комплекса (Qm), от 10 до 15 м; 3) в отложениях карнабского комплекса (Qn), бо­ лее 15 м.

Воды в отложениях зеравшанского 'комплекса. Эти отложения часто представлены мощным галечником и песком, перекрытыми лессовым суглинком, поэтому они характеризуются обилием грунтовых вод и близким их расположением к дневной поверх­ ности.

28

с

Большая мощность галечников, хорошая их водопроницаемость дают основание предполагать, что в галечниковой толще содер­ жатся большие запасы грунтовых вод, образующих общий под­ земный поток, параллельный течению р. Зеравшана. Минерализа­ ция этих вод преимущественно карбонатная, плотный остаток из­ меняется от 0,3 до 5 г/л.

Питание грунтовых вод в пределах аллювиальных террас в ос­ новном связано с фильтрацией из рек, каналов и полей орошения, частичное пополнение запасов их происходит за счет атмосферных осадков.

Режим источников питания грунтовых вод в общих чертах ха­ рактеризуется следующими элементами: 1) высокое стояние зер­ кала грунтовых вод отмечается во второй половине мая по июль

зуются для водоснабжения населенных пунктов.

Глубина залегания грунтовых вод весьма различна: на I и II террасах — от 0,5 до 5,0 м, на IV — от 5—10 до 20—30 м, в вершин­ ной части конуса выноса—более этого. К периферии конуса выно­ са р. Зеравшана глубина залегания грунтовых вод постепенно уменьшается, воды приближаются к поверхности земли и в кон­ цевой части выклиниваются в виде источников.

Воды в отложениях сукайтинского комплекса. Пролювиальные отложения, слагающие предгорные покатые волнистые равнины, имеют хотя и маломощный, но сплошной водоносный горизонт, сток которого направлен от предгорий к современной долине р. Зе­ равшана. В районах, прилегающих к предгорным массивам, где пролювиальные отложения представлены крупнообломочным ма­ териалом, существуют благоприятные условия для подземного сто­ ка. Кроме того, значительная часть грунтовых вод формируется за счет поверхностных водотоков, стекающих с горных массивов. По качеству эти воды несколько отличны от вод вмещающих отложе­ ний зеравшанского комплекса, среди них выделяются пресные и слабосолоноватые. Плотный остаток достигает 2 г/л, минерализа­ ция карбонатная.

Воды в отложениях карнабского комплекса развиты в районах,

прилегающих к предгорным массивам, где пролювиальные отложе­ ния представлены главным образом крупнообломочным материа­ лом, создающим благоприятные условия для подземного стока, обусловливающего до некоторой степени большие глубины залега­ ния грунтовых вод (до 30 ж и более).

С удалением от предгорий к долинной части р. Зеравшана бла­ годаря изменению гранулометрического состава пород создаются условия, затрудняющие подземный сток, что на некоторых участ­

29