Подмосковный угольный бассейн расположен в центральной части Русской (Восточно-европейской) платформы. Докембрийский кристаллический фундамент вскрыт глубокими скважинами на глубине 900 м (в южных районах) до 1100 м (в северных). В составе осадочного комплекса выделяются отложения верхнего протерозоя (до 100 м), среднего и верхнего девона (750 м), нижнего и среднего карбона (около 200 м). На водоразделах сохранились, кроме того, останки мезозойских отложений. Повсеместно все эти отложения перекрыты четвертичными образованиями мощностью от нескольких метров до 30 - 40 м.
При геологических изысканиях изучение геологического строения на глубину обычно ограничивается нижнекарбоновыми отложениями. Нижний карбон по общепринятой в настоящее время стратиграфической схеме подразделяется на три яруса: турнейский, визейский и серпуховские, имеющие повсеместное распространение в районе Ярусы, кроме того, подразделяются на горизонты, которые отличаются по составу, условиям осадкообразования и палеонтологическим остаткам.
В составе турнейского яруса выделяются заволжский, малевский и упинский горизонты.
Заволжский горизонт (Clzv) представлен гипсо-доломитовой озерской толщей мощностью 30 - 50 м, хованскими слоями, которые сложены известняками мощностью 8 - 10 м. В озерской толще выделяется гачка чистых гипсов мощностью 10 - 20 м.
Малевский горизонт (С1mb) отличаются преобладанием голубовато-серых глин, переслаивающихся органогенными и мергелистыми известняками. Мощность этого горизонта, являющегося хорошим водоупором, обычно не превышает 10 м.
Упинский горизонт (Chip) из мелкозернистых известняков с прослоями зеленоватых глин (до 0,3 м). Мощность горизонта 20 - 30 м. В южных районах он отличается сильной трещиноватостью и высокой водообильностью. В северных районах известняки имеют незначительную трещиноватость и слабую водопроницаемость.
Визейский ярус состоит из двух надгоризонтов: яснополянского и окского. Яснополянский надгоризонт объединяет бобриковский и тульский горизонты.
Бобриковский горизонт (Clbb) представляет угленосную толщу Подмосковного угольного бассейна. Он сложен песчано-глинистыми породами, в которых залегают пласты бурого гумусового угля. Глины темно-серые, в разной степени песчанистые и углистые. Пески светло-серые и серые мелкозернистые и тонкозернистые. Выдержанным распространением пользуются два угольных пласта (II и 1У), достигающих рабочей мощности (более 1,3 м). В углях и песчаноглинистых породах отмечается много включений серного колчедана (пирит). Общая мощность бобриковского горизонта 10-25 м.
Тульский горизонт (СШ) делится на две толщи. Нижняя представлена в основном светлым мелкозернистым песком. Верхняя толща состоит из глин мореного происхождения, в которых отмечается несколько пластов известняка мощностью 1 - 2 м. Общая мощность горизонта 15-30 м. Породы тульского возраста часто обнажаются по склонам долин в песчаных карьерах.
Окский надгоризонт представлен мощной толщей светло-серых фораминиферовых известняков (около 35 м). Они обнажены по склонам долин в северной половине территории. В основании толщи известняков залегает пачка мелкозернистых песков мощностью 3 - 4 м. Окские известняки характерны высокой трещиноватостью и закарстованностью. По литологическим признакам и изменению фаунистических остатков они подразделяются на три горизонта: алексинский (Clal), Михайловский (Clmh) и веневский (Clvn), имеющие примерно одинаковую мощность (10 - 12 м). В Михайловском горизонте характерны прослои сажистых глин и связанные с ними коричневатые мелкозернистые фарфоровидные известняки со следами корней растений (ризоидные известняки). Для веневского горизонта типичными являются пятнистые известняки. Окские известняки разрабатываются в карьерах Алексинского, Ленинского и Веневского районов.
Серпуховский ярус, выделенный недавно в самостоятельную стратиграфическую единицу, объединяет тарусский, стешевский и протвинский горизонты, распространенные только в северных районах. Тарусский горизонт (Citz) представлен пачкой известняков (5-7 м), которая является продолжением окской толщи, Тарусские известняки отличаются высокой прочностью и более четкой равномерной плитчатостью.
Стешевский горизонт (Cist) - это толща характерных красно-черных глин прослоями содержащих обильные остатки раковин. Полная мощность горизонта 15-18 м.
Протвинский горизонт (Cipz) сложен крепкими светло-серыми известняками мощностью 3 -10 м.
Средний карбон представлен останцами. На севере это пестроцветные еврейские (C2vz) песчано-глинистые отложения, залегающие на водоразделах над породами нижнего карбона со стратиграфическим перерывом.
Мезозойские отложения, относящиеся к юрской и меловой системам. Это морские по происхождению глины и пески, которые также расчленяются на ярусы. Мощность их обычно не более 10 - 15м.
Четвертичные отложения (Q) на водоразделах представлены покровными суглинками и образованиями ледникового ряда, а в долинах - аллювиальными осадками террас. Ледниковые мореные отложения обычно плотные тяжелые красно-бурые суглинки с полуокатанными облоками кремня, гранита и других пород.
Реже они представлены валунно-галечниковыми горизонтами, в которых преобладают местные породы: известняки и кремень, но обязательно присутствуют галька и валуны гранита, шокшинского кварцита, кристаллических сланцев и других пород, принесенных с Кольского полуострова.
Ниже моренных суглинков широко распространены озерно-ледниковые иловатые суглинки зеленовато-серого цвета. Мощность ледниковых отложений достигает 20 - 25 м. В глубоких древне-четвертичных долинах под ними участками встречаются мощные (до 50 м) слоистые озерно-аллювиальные мергелистые глины и пески.
По склонам современных долин распространены аллювиальные преимущественно песчаные осадки террас, мощность которых достигает 20-30 м. Современная пойма Оки также сложена в основном песками. Пески разнозернистые с гравием кремня, кварца и гранита. Они отличаются большим содержанием полевого шпата и других сравнительно мало устойчивых минералов. Образование этих песков явно связано с перемывом ледниковых отложений.
По тектоническому строению бассейн характеризуется спокойным почти горизонтальным залеганием слоев. Он расположен на сочленении южного крыла Московской синеклизы и северного склона Воронежской антеклизы. Это является причиной пологого наклона слоев (1 - 2 м на расстоянии в 1 км) в северо-восточном направлении. На этом фоне выделяются более мелкие структуры (прогибы и поднятия), где наклон слоев возрастает до 4 - 10 м/км и даже больше.
Самой крупной из таких структур является Тульско-Калужская зона, состоящая из многочисленных линейно расположенных более мелких структур. Локальные поднятия, прогибы и флексурообразные перегибы отличаются к северу и югу от этой зоны, включая территорию проведения практики.
С тектоническими нарушениями связана закономерно ориентированная вертикальная трещиноватость в карбоновых известняках, по которой развиваются карстовые процессы. Наиболее благоприятны условия для наблюдения трещиноватости на каменных карьерах. Выделение зон повышенной трещиноватости является полезным не только для прогноза карстонарушенности, но и при оценке водообилъности водоносных горизонтов.
Полезные ископаемые довольно многочисленны и разнообразны. Главными из них является бурый уголь. Здесь имеются крупные месторождения. Глубина залегания угля 50 - 120 м, мощность пласта около 2 -3 м. Уголь имеет сравнительно высокую зольность (20 - 30 %). Важное значение имеют известняки при неглубоком залегании. Они используются для производства строительного щебня. Попутно добываются стешевские глины для производства керамзитового гравия. Много хороших строительных песков. На большой глубине (около 900 - 1000 м) имеется пласт соли мощностью до 30 - 40 м. Выявлены минеральные воды. Широко распространена толща гипса (10 - 20 м), разрабатываемая в Новомосковске. Есть железные руды, огнеупорные глины.
4.1 Рождественский каменный карьер.
Рождественский карьер относится к Хомяковскому карьероуправлению, которое включает в себя также Байдиковский, Пореченский и Хомяковский карьеры. Рождественский каменный карьер расположен примерно в 10 км северней г. Тулы на склоне водораздела и левом склоне долины реки Волоть. На карьере производится разработка известняков для производства строительного щебня.
Продуктивная толща представлена известняками нижнего карбона мощностью до 30-40 м. Толщи известняков относятся к окскому надгоризонту и включают алексинский, Михайловский и веневский горизонты. Верхняя часть известняков относится к тарусскому горизонту серпуховского яруса.
Разработка известняков производилась буровзрывным способом тремя добычными уступами по 10-12 м каждый. Дробление известняков производилось на дробильно-сортировочной фабрике. Щебень марки 300-500 поставлялся в основном в Москву. Производительность карьера достигала 500-600 тыс. Куб метров щебня в год. Выход камня составлял 60%, вскрытая толща в основном представлена четвертичными отложениями мощностью до 10-15 м, в составе которых основное значение имеет ледниковые отложения.
Сейчас карьер не функционирует.
На юго-восточной части карьера в нарушенном оползнями борту вскрыты следующие отложения: 1-дерновые слой мощностью 0,2 м; 2-суглинок бурый, пылеватый, с вертикальной трещиноватостью, с редкими обломками кремня и многочисленными корнями растений (покровный суглинок). Мощность 1,5 м; 3-суглинок - бурый неоднородный довольно плотный, с многочисленными угловатыми обломками кремня. Этот суглинок представляет собой моренные (ледниковые) отложения. Мощность до 4-5 м; 4- суглинок желтовато и зеленовато-серый, иловатый, легко разрушающийся на открытой поверхности. По этому слою происходит образование оползней, которым покрыт весь борт карьера. Наблюдаются отдельные четкие оползневые блоки. Суглинок представляет озерно-ледниковые отложения, мощностью до 5-6 м; 5-в наименее обрушенной части бортов карьера ниже четвертичных отложений в карстовой зоне отмечаются зеленовато-желтые и буровато-красные пески верейского горизонта среднего карбона; 6-в стороне этого нарушения в нормальном залегании над продуктивной толщей отмечается слой темно-серой глины мощностью около 2 м. Эти глины представляют собой останец стешенского горизонта нижнего карбона; 7- ниже глин по бортам четко выделяется пачка известняков с очень ценной слоеностью. Слои мощностью от 10 до 20 см различаются по крепости. В известняках отличаются глинистые прослои. Мощность этой пачки 3-4 м и она соответствует тарусскому горизонту нижнего карбона; 8-известняк более крепкий и с более толстой слоистостью, с четко выраженной вертикальной трещиноватостью. Видимая мощность толщи до 6 м, ниже осыпь 4-5 м. Эта часть продуктивной толщи относится к веневскому горизонту окской толщи; 9-в следующем добычном уступе у самой кромки четко выделяются два слоя мощностью по 0,6-0,8 м серого микрозернистого известняка со следами корней растений. Эти слои характерны для верхней части Михайловского горизонта.
На юго-западном фланге карьера, где производилась завершающая стадия отработки известняков вскрытый уступ сильно нарушен оползнями. В свежих стенках срыва и в обрушенном состоянии виден красновато-бурый суглинок из-под которого проступает зеленовато-желтый суглинок. В ледниковых отложениях наряду с многочисленными отмечаются угловатые обломки кремня, галька известняка, кварца.
Во втором добычном уступе карьера отмечается много крупных глыб известняка, размер которых превышает 1,5-2 м. В крупных глыбах преобладает известняк массивный, коричневато-серый, фораминифоровый. На границы толстых слоев отмечаются слоевые швы или тонкие прослои до 10-15 см более рыхлого известняка. В этом втором добычном уступе на его середине по высоте выделяются те же два слоя темно-серого резойдного известняка Михайловского горизонта. Отличается сильной каверзностью, сильная трещиноватость и крупные полости зополненые песком. Это горизонт представляющий собой основные очаги карстовых нарушений. Карстовые нарушения отмечены здесь в верхнем добычном уступе где крупные глыбы известняка залегают в нарушенном состоянии. По стенкам трещин наблюдается сильное ожелезнение. В глыбах известняка встречаются корочки мелкокристаллического кальция (СаСОз). В отдельных глыбах известняка наблюдаются крупные раковины сиганто-продуктусов и скелеты кораллов. В одной из глыб отмечен отпечаток корневища. Вертикальная трещиноватость известняка имеет определенную ориентировку. С направлением трещин связаны многие начальные формы карстовых нарушений.
В зонах карстовых нарушений отмечаются остатки стешенских глин. Поверхность над карстовыми зонами не имеет следов нарушения. Однако в окрестностях карьера встречаются и современные карстовые провалы. На карьере выполнены частичная рекультивация пластов, выполалеивание восточного борта карьера. Во внутренней части карьера проводилась рекультивация вскрытых пород.
На поверхности юго-западного борта карьера в лесу обнаружена большая ложбина глубиной около 10 м. С правого края и у центра обнаружены воронки, глубиной более 10 м и диаметром 20 м. В центре отмечено два понора.
Геологический разрез Рождественского карьера.
3. Горный компас.
Горный компас используется для ориентирования на местности для глазомерной съемки, для замера элементов залегания слоев и трещин.
Горный компас имеет следующие особенности: он спроектирован с прямоугольным основанием, что позволяет визировать (направлять на определенный объект), основной лимб компаса, разгрудуирован против часовой стрелки, что позволяет определить непосредственно азимут направления по северному концу стрелки. Цена деления лимба 1 градус. Компас снабжен отвесом и шкалой для замера вертикальных углов (эксиметром). Цена деления шкалы 2 градуса. Горный компас состоит из магнитной стрелки и большого (круглого) лимба, необходимых для замера азимутов, а также из клинометра и полулимба для замера угла падения слоя. Горный компас монтируется на прямоугольной пластинке имеющей длину 9-11 см и ширину 7-8 см, в середине пластинки прикреплен лимб, разделенный на 360. Градуировка лимба произведена против часовой стрелки.