В соответствии с почвенно-географическим районированием описываемая территория относится к Приазово-Предкавказской провинции, для которой характерно широкое развитие в естественных условиях карбонатных и сверхмощных предкавказских черноземов. Мощность гумусовых горизонтов достигает 70–100 см, содержание гумуса до 5 %. По гранулометрическому составу почвы относятся к средне-, тяжелосуглинистым и легкоглинистым черноземам, сформировавшимся на карбонатных лессовидных породах. Достаточное количество тепла и осадков сформировали весьма плодородные черноземы, а обогащение карбонатами за счет материнских пород способствовало созданию высоких буферных свойств. В настоящее время черноземы сохранились лишь в пределах рекреационных зон, на садово-огородных и приусадебных участках. На остальной территории почвенный покров представлен техногенно преобразованными грунтами, частично затронутыми процессами почвообразования, менее нарушенные почвы сохранились по периферии бывших Первомайского и Промышленного районов города.
Пойменные аллювиально-луговые почвы, иногда солонцеватые и солончаковые, к осени покрываются белым налетом солей, развиты в пределах пойм рр. Дона, Тузлова и Грушевки.
Естественный растительный покров развит в краевых частях территории, в пределах крутых склонов Новочеркасского холма и левого коренного борта долины р. Тузлов. Он представлен ксерофитными злаками: ковыль, типчак, пырей, степной костер. Пойменные луга и подтопленные территории характеризуются развитием типчака, кермека, осота и тростника. На отдельных пятнах солончаков развиты солянки. На остальной части территории, занятой рекреационными зонами, садово-огородными участками, растительность представлена различными сельскохозяйственными культурами. Участки интенсивного подтопления (поселки Новоселовка, Хотунок, Рабочий городок и др.) имеют кустарниковую и древесную растительность угнетенного типа с сухими верхушками.
Почвы, а точнее их гумусовые горизонты, и растительность являются основными сорбентами загрязнителей, которые поступают из воздуха за счет пылегазовых выбросов промышленности и обычно накапливаются в течение летнего периода. Наибольшее количество загрязняющих компонентов обнаруживается после снеготаяния и скопления опавших листьев. Эти поллютанты из листьев и биосубстрата почв при инфильтрации поверхностного стока, паводковых вод и осадков являются источниками загрязнения подземных вод. Поверхностный сток с загрязненных территорий и разгружающийся в реки загрязненный подземный сток вызывают резкое снижение качества воды поверхностных водотоков.
Палеогеография
Единственным источником информации о событиях прошедших геологических эпох являются горные породы, слагающие земную кору. Они являются ее каменной летописью, в которой запечатлены все события, происходившие на нашей планете. Поэтому судить о геологической истории территории г. Новочеркасска и его окрестностей мы можем на основании изучения геологических разрезов и слагающих их горных пород.
Доступными для непосредственного наблюдения в нашем районе являются отложения неогенового и четвертичного возраста.
История накопления осадочных толщ, обнажающихся в районе г. Новочеркасска и его окрестностях, может быть представлена следующим образом [3].
На протяжении серравальского века (14,7–11,5 млн лет назад) территория г. Новочеркасска была опущена ниже уровня океана, и здесь плескалось сравнительно неглубокое эпиконтинентальное море. Об этом свидетельствуют самые древние отложения, ранее обнажавшиеся в пределах Новочеркасского холма по его южному и юго-восточному склонам (до антропогенного воздействия на его геологическую среду), относящиеся к конкскому горизонту (региоярусу) N1kn. Мощность их составляет 5,9 м. Состав данных отложений (кварцевые пески с прослоями мергеля и глин; глауконит), а также палеонтологические остатки (Barnea sinzovi Ossip., Tapes vitalianus d, Orb., Cardium praeplicatum Hilb и др.) указывают на сравнительно неглубоководные морские условия образования.
В сарматское время море не покидает данную территорию, о чем свидетельствует согласный контакт между конкским и сарматским горизонтами. Отложения сарматского горизонта представлены глинами темно-серыми до черных, иногда с зеленоватым оттенком, с прослоями песков темно-зеленых мелкозернистых глауконит-кварцевых с типично морской фауной (Ervilia praepodolica Andrus., Cardium sociale Krauss, Abra refleksa (Eichw.)).
Позднее, в тортонский век (11,5–7,1 млн лет назад), в яновское время (N1 jan) море отступает на юг, а его место на территории Новочеркасска занимает обширная речная долина Палео-Дона. Об этом свидетельствуют широко распространенные здесь белые, местами желтовато-бурые разнозернистые пески с отчетливо выраженной косой слоистостью и с прослоями глин. В районе Новочеркасска они вскрыты многочисленными карьерами, а их разрез на северо-западной окраине х. Яново-Грушевский принят за стратотип данной свиты.
В основании пески содержат гравий и гальку более древних пород (от карбона до мела включительно). Это является ярким свидетельством того, что в начале яновского времени р. Палео-Дон была достаточно мощной, т. к. галька такого размера (до 20 мм в диаметре) может транспортироваться водным потоком, имеющим скорость течения не ниже 2,4 м/с [18].
Результаты исследований слоя галечников, вскрытого в основании толщи песков яновской свиты Грушевским карьером, показали, что среди галечников преобладают гальки серых и черных кремней (59,2 %), и в меньшей степени распространены песчаники (19,7 %) и гальки кварца (15,3 %) [6]. Следует отметить, что одна из галек мелкозернистого песчаника содержала отпечаток каменноугольного трилобита. Результаты исследований позволяют сделать вывод, что основным источником питания р. Палео-Дон являлись северные районы Ростовской области, Воронежская область и, вероятно, еще более северные территории. На это указывает обилие галек кремней, широко распространенных среди меловых отложений данных территорий. В тоже время, обломочный материал в долину Палео-Дона в обилии поступал и с Донецкого кряжа. Общая мощность песков яновской свиты в районе Новочеркасска достигает 16 – 18 м. Примерно до середины разреза они отчетливо косослоистые (рис. 8), участками содержат глиняные окатыши (рис. 9), что указывает на формирование данных отложений в водном потоке, реке.
Рис. 8. Косая слоистость в песках яновской свиты, возникшая при их накоплении в водном потоке р. Палео-Дон (карьер х. Татарского)
Рис. 9. Пески яновской свиты с глиняными окатышами, образовавшимися при размыве глинистого прослоя при изменении направления русла р. Палео-Дон (карьер х. Татарского)
Во второй половине разреза пески становятся более мелкозернистыми, параллельнослоистыми и в них появляются прослои глин (рис. 10). Это указывает на понижение базиса эрозии Палео-Дона, что, вероятнее всего, связано с общим тектоническим опусканием территории Предкавказья, Ростовской обл. и более северных районов. Это, в конечном счете, приводит к превращению русла Палео-Дона в дельту, временами заливаемую морем. На это указывает не только характер слоистости верхней части разреза горизонта песков, их структура, наличие глинистых прослоев, но и минеральный состав самих глин. По данным рентгенофазового анализа, глины состоят в основном из монтмориллонита и гидрослюд [6]. Данный состав указывает на формирование глинистых прослоев в щелочной обстановке, возникающей при кратковременных трансгрессиях (ингрессиях моря) в долину Палео-Дона.
Рис. 10. Глинистые прослои в верхней части разреза песков яновской свиты (карьер ст. Грушевской)
В конце яновского времени произошло полное осушение поймы Палео-Дона в районе Новочеркасска. Вероятно, это связано с миграцией его русла. На осушение долины Палео-Дона указывают также установленные признаки древнего (предпонтического) засоления верхней части разреза песков карбонатными новообразованиями (рис. 11), которые обнаруживаются практически во всех обследованных нами обнажениях. Кроме того представляют интерес глобулярные образования из песка, иногда очень причудливой формы (рис. 12), встречающиеся на въездных дорогах в карьеры, проложенных по пескам. В тоже время, непосредственно в уступах карьеров, вскрывающих пески, данные образования отсутствуют. Как оказалось, они представляют собой практически современные эпигенетические песчаные глобули на карбонатном цементе, возникающие при проникновении в песок высокоминерализованных поверхностных вод.
Рис. 11. Карбонатные конкреционные образования в верхней части разреза песков яновской свиты, возникшие в результате засоления отложений поймы р. Палео-Дон в предпонтическое время
(заброшенный карьер в районе х. Яново-Грушевский)
Глобулярные образования в изобилии были встречены в Яновском карьре на участке, где перекрывающие пески породы полностью эродированы (склон р. Грушевка). Вследствие этого на них непосредственно залегает почвенно-растительный слой и пески, таким образом, оказываются доступны для проникновения в них поверхностных вод.
Рис. 12. Глобулярные эпигенетические образования, состоящие из кварцевых зерен песков яновской свиты, сцементированных карбонатом кальция и образовавшиеся в местах просачивания в пески минерализованных поверхностных вод
В верхней части разреза стратотипа песчаной толщи найдены кости судака Lucioperka santi-demetri Bog. и сома Silurus glanis atavus Bog., диатомовые водоросли, куски окремневшей древесины (рис. 13) и зубы мастодонтов Mastodon borsoni Hays, M. cf. tapiroides Cuv.
Рис. 13. Фрагмент окаменевшего дерева из песков яновской свиты (восточная окраина ст. Грушевской, левый борт б. Дусинка)
Наметившееся тектоническое опускание рассматриваемой территории, в конечном счете, приводит к наступлению на нее моря, получившего название Понтического (по древнегреческому названию Черного моря, Понт – Эвксинский) (мессинский век, 7,1–5,3 млн лет назад, раннепонтическое время, (N1 pn1). Происходит объединение Черноморского и Каспийского бассейнов, Кавказ превращается в громадный остров, а вся территория перед ним становится дном неглубокого эпиконтинентального солоноватоводного моря.
О медленном вторжении моря на данную территорию (прежде всего, по долине Палео-Дона) указывает базальный конгломерат мощностью около 0,2 м, залегающий в основании толщи известняков (рис. 14). Петрографический состав гальки из данного конгломерата представлен органогенным известняком с примесью кварцевого песка, что указывает на интенсивное размывание сарматских известняков, обнажающихся по берегам глубокого вреза долины Палео-Дона, проникающими в реку водами Понтического моря.
Рис. 14. Поверхность скола по напластованию базального конгломерата, залегающего в основании известняков-ракушечников понтического яруса и образовавшегося в пляжевой зоне во время наступления (трансгрессии) на данную территорию Понтического моря.
При углублении моря оно последовательно заселялось моллюсками, преимущественно двустворчатыми и в меньшей степени брюхоногими (рис. 15). Фауна понтического бассейна характеризуется обилием различных форм. Среди них наиболее распространены такие формы моллюсков: Prosodakna l itoralis Eihw., Limnocardium odessae Bard., Congeria novorosika Sinz. и др., а также остракоды и др. ископаемые. В частности, в них найдены остатки рыб, черепах, птиц и редко млекопитающих.
Рис. 15. Известняк-ракушечник понтического яруса. Вид скола по поверхности напластования (на фото отчетливо видны отпечатки двустворчатых моллюсков и ядра карбонатного состава, оставшиеся после растворения раковин моллюсков)
Воды этого бассейна были слабосолоноватыми, типа Каспийских, а местами были сильно опреснены впадающими реками, на что указывает местами обильное распространение таких брюхоногих моллюсков, как Vivipara achatinoides Desh [1].
Климат в это время на данной территории был достаточно суровым, что находит свое отражение в находках в районе г. Одессы среди известняков экзотических остроугольных обломков кристаллических пород и железистых кварцитов, тождественных криворожским, т.е. обнаруженных на значительном удалении от береговой линии Понтического моря [1]. При одном из посещений карьера х. Татарского нами в известняках также был обнаружен остроугольный обломок Донбасского песчаника (рис. 16). Условия залегания данных экзотических включений в известняках и их местоположение не может быть объяснено иначе, чем при помощи плавающего льда [1], причем льдины, вероятно, выносились из рек, либо бассейн замерзал у берегов так же, как теперь Азовское море.
Рис. 16. Экзотический обломок донбасского песчаника в известняках-ракушечниках понтического яруса, вынесенный льдом в Понтическое море (карьер в районе х. Татарского)
Вполне возможно, что в понтическое время рассматриваемая территория подвергалась и сотрясениям в результате имевших место мощных землетрясений на Кавказе. Такого рода предположения нами сделаны на основании следов подводного оползания известняков ракушечников (рис. 17), обнаруженных в их разрезе в карьере х. Татарского. След оползания рыхлого осадка на дне морского бассейна, в котором он формировался, зафиксирован в 1,5 м от подошвы известняков и, без всякого сомнения, на значительном удалении от берегов понтического моря, в пределах, вероятно, очень выровненного (практически горизонтального) морского дна. Что заставило прийти в движение в этих условиях некоторый объём осадка? Ответ найти трудно. Поэтому остаётся более или менее правдоподобным ранее высказанное предположение.
Рис. 17. Следы подводного оползания известняков-ракушечников
В конце раннепонтического времени в результате восходящих тектонических движений море достаточно быстро покидает данную территорию, и она превращается в гигантскую плоскую равнину (бывшее морское дно). С этого момента на территорию Новочеркасска море уже больше не возвращается, и в дальнейшем, на протяжении более 5 млн лет (по настоящее время) она остается сушей.
С конца плиоцена (с верхнего понта [15]) и на протяжении всего эоплейстоцена [3] (до 0,8 млн лет назад) на территории г. Новочеркасска и прилегающих территориях формируются глины скифской свиты. Скифские глины имеют преимущественно красно-бурые тона, а в виде прослоев, линз и пятен встречаются серые, зеленоватые и желтоватые разности. Глины содержат твердые и мучнистые включения белых карбонатов, мелкие конкреции окислов марганца и конкреции гипса (рис. 18).
Отсутствие в них слоистости, покровное залегание, наличие гумуса, погребенных почв, пыльцы и спор растений – все это указывает на делювиально-аллювильное происхождение красноцветной части скифских глин. Пески и зеленовато-серые их разности представляют собой погребенные озерно-аллювиальные и аллювиальные отложения.
Рис. 18. Конкреции гипса, вымытые дождевыми и талыми водами из глин скифского яруса (южный склон Новочеркасского холма, район завода силикатного кирпича)
В четвертичное время климат становится холодным. Великое оледенение (Днепровское) дошло по древней долине Дона до Цимлянского водохранилища. Затем ледник отступил на север (170 тыс. лет назад). Началось потепление. С тающего ледника ветром и водой приносилась тончайшая желтоватая пыль – лесс.
В дальнейшем на протяжении всего неоплейстоцена, на фоне формирования современного рельефа на территории г. Новочеркасска, происходит образование покровных отложений, представленных лессовидными породами.
После короткой эпохи потепления наступило последнее, валдайское оледенение, начавшееся около 70 тыс. лет назад. К концу оледенения Дон уже выработал свою широкую долину. Возникли массивы лессовидных суглинков (верхушка Новочеркасского холма).
В четвертичный период стали накапливаться (особенно в настоящее время) так называемые техногенные отложения (t), образуемые отходами жизнедеятельности человека.
Полезные ископаемые
Недра Ростовской области богаты горючими и нерудными полезными ископаемыми.
В пределах Новочеркасска имеются несколько карьеров по разработке глин, суглинков, известняков и песков (Грушевский, Татарский, Мишкинский, Кадамовский, Яновский, Красюковский).
Глины. Запасы глин скифского яруса в пределах Новочеркасска значительны. Они используются для получения керамзита.
Суглинки. В окрестностях Новочеркасска известны месторождения суглинков четвертичного возраста – Грушевское и Новочеркасское. Суглинки имеют следующий химический состав: SiО2 – 60–70 %; Al2О3 – 14–18 %; Fe2O3 – 3–5 %; CaO – 3–6 %. Температура обжига 900–1000 ºС, а плавления – 1200–1300 ºС. После обжига из них получают кирпич, предел прочности которого равен 100–200 кг/см2, водопоглощение – 10–16 %. Марка кирпича 100–150, он морозоустойчив.
Пески. Разрабатываются пески преимущественно торнтонского яруса яновской свиты. Пески мелко- и среднезернистые. Мощность песчаного слоя 16–20 м. Химический состав песков: SiО2 -89–99 %; Al2О3 – 0,1–3,2 %; Fe2O3 – 0,97 %; CaO – 0,90 %; MgO – 0,90 %; K2O+Na2O – 0,6–3,1 %; SO3 – 1,94 %.
Известняки. Разрабатываются известняки-ракушечники понтического горизонта. Они легко пилятся и режутся и поэтому представляют собой прекрасное сырье для получения штучного строительного камня, в частности фасонного, для внешней отделки сооружений. В Новочеркасске почти два века стоят воздвигнутые из местных ракушняков двое триумфальных ворот. Известняки используются также для получения щебня. Тем не менее добыча известняков крайне ничтожна.
Лечебные грязи. В качестве лечебных используются грязи Тузловского месторождения. Это илово-сероводородные накопления соленых и солоноватых старичных водоемов. Запасы лечебной грязи здесь превышают 100 000 т и используются профилакториями для внекурортного лечения.
Подземные воды. На территории Новочеркасского санатория выявлена минеральная вода типа ижевской или старорусской.
ЭКОЛОГИЯ НОВОЧЕРКАССКА
Источники загрязнения
Территория г. Новочеркасска представляет собой сложный агломерат жилых массивов с различной архитектурно-планировочной структурой промышленных предприятий, транспортных магистралей, карьеров, свалок с фрагментами и массивами рекреационных участков, органически сочетающимися с естественными ландшафтами.
Город Новочеркасск входит в первую десятку крупных городов страны с высокой концентрацией промышленности и населения на единицу площади. Это создает серьезные предпосылки для экологической напряженности в городе.
На территории города и его окрестностей расположено свыше 60 промышленных предприятий и производственных объектов различной ведомственной принадлежности и форм собственности.
В соответствии с СН 245–71 промышленные предприятия города относятся к классам химических, машиностроительных, строительных, легкой промышленности, производствам по обработке пищевых продуктов, к тепловым электростанциям и котельным, санитарно-техническим сооружениям и установкам коммунального назначения.
Наиболее крупными градообразующими предприятиями, определившими основные черты развития города, являются заводы АО «НЭВЗ» (электровозостроительный), АО «НЭЗ» (электродный), НЗСП (синтетических продуктов), ПТО «Магнит» и Новочеркасская ГРЭС. Последняя расположена в 7 км к юго-востоку от центра города, в результате чего часть городской территории и поймы обрамляющих ее рек попадают в ее санитарно-защитную зону (10 км). Наиболее крупные промышленные предприятия размещены в северной части города (Промышленный район), где формируют северо-западную и северо-восточную промышленные зоны, разделенные между собой линией железной дороги, парковым массивом и жилой застройкой. Северо-западная промышленная зона образована, по сути, одним АО «НЭВЗ» с испытательным полигоном (кольцом), вблизи которого расположена крупная свалка промышленных и бытовых отходов. В северо-восточной зоне сосредоточен целый ряд предприятий, включая НЗСП, НЭЗ, завод керамических издёелий, «Нефтемаш», железобетонных изделий и строительных материалов, АО «Коллак», комбинаты строительных материалов № 4 и № 6, керамзитовый цех завода легких заполнителей и ряд других. В непосредственной близости к северо-восточной зоне в п. Хотунок размещены топливные склады, хлебоприемный пункт и др.
В старой части города (Первомайский район) предприятия размещены в двух небольших промышленных зонах на северо-западной и юго-западной окраинах города, вдоль линии железной дороги, а также рассредоточены среди жилой застройки. В селитебной зоне находятся площадки заводов «Спецэлеватормельмаш» и металлических изделий, станкостроительного и машиностроительного заводов, краскотерочных цехов химического завода, городского промышленного комбината, горпищекомбината, хлебокомбината, ликероводочного, винодельческого, пивоваренного заводов и ряда других объектов. Вдоль железной дороги расположена головная площадка комбината хлебопродуктов, химический цех химзавода, литейный, деревообрабатывающий, механический и механосборочный цеха машиностроительного завода. Северо-западная промышленная зона сформирована площадками завода постоянных магнитов (ПТО «Магнит») и городского молочного завода. К северу от них на склоне Новочеркасского холма расположена городская свалка бытовых отходов. В юго-западной зоне, вдоль балки Западенской, расположен экспериментальный завод силикатных строительных материалов, кирпичный завод и мясокомбинат.
Внутригородские пассажирские и грузовые перевозки в городе осуществляются автомобильным транспортом, 65 % которого движется по дорогам с твердым покрытием. Процентное содержание таких дорог от их общего количества составляет не более 25 %. Наибольшая загруженность автотранспортом наблюдается на проспектах Баклановском, Платова, Ермака, улицам Пушкинской, Просвещения, спуску Герцена, на автомобильной дороге Новочеркасск–Шахты.
Кроме того, к числу важных загрязнителей города относятся: автотранспортные и железнодорожные магистрали; золоотвалы Новочеркасской ГРЭС, свалки промышленных и бытовых отходов, несанкционированные свалки бытовых и промышленных отходов селитебных и рекреационных зон городской территории; отстойники и накопители жидких отходов; мелкие предприятия и кооперативы; лечебные и оздоровительные предприятия (больницы, санатории, профилактории и др.); временные и непрогнозируемые, нестандартные источники преимущественно эпизодического загрязнения.
Существенную роль в загрязнении территории города играют полигоны промышленных и бытовых отходов. Таких полигонов два: в Промышленном районе – полигон промышленных отходов (ППО), в Первомайском районе – полигон твердых бытовых отходов (ТБО). Кроме того, оборудованы места складирования и захоронения отходов на ГРЭС и НЗСП.
ППО протяженностью около 3 км и шириной 500–800 м расположен в юго-восточной части санитарно-защитной зоны (СЗЗ) АО «НЭВЗ», частично захватывает водоохранную зону р. Тузлов (500 м) и не имеет СЗЗ. Нарушение требований СНиП, санитарных правил при устройстве полигона, длительный срок эксплуатации, высокая загруженность отходами, неудовлетворительное его обслуживание сделали ППО источником загрязнения окружающей среды.
Полигон ТБО расположен на северном склоне Новочеркасского холма. Под складирование используется участок полого наклонного склона и отработанный карьер общей площадью 6 га, СЗЗ – 500 м. На полигон принимаются твердые бытовые отходы, а также промышленные отходы в виде нетоксичных инертных и изолирующих материалов, отработанные формовочные смеси, строительный мусор и т.п. Полигон ТБО практически постоянно выделяет в воздушную среду продукты самовозгорания, несмотря на периодическое подавление огня.
