Оценка геоэкологической устойчивости морфолитогенной основы направлена на выявление закономерностей геолого-геоморфологического строения приустьевого участка долины р. Сухоны и установление площади распространения и направленности негативных явлений, вызванных как природными, так и антропогенными процессами. К факторам нестабильности геологической обстановки в районе города В. Устюг относятся: неглубокое залегание карстующихся коренных пород перми, приуроченность района к глубинному тектоническому разлому, неравномерное распределение по площади ледниковых отложений, являющихся поставщиком материала для всех прочих производных по составу осадков. В условиях городской застройки в пределах долинного комплекса при определении геоэкологической устойчивости первостепенное значение приобретает крупномасштабное геоморфологическое картографирование, включающее анализ геоморфологического положения террасовых уровней, мезо- и микрорельефа, строения разрезов, соотношение русловых и пойменных фаций, их литологического состава (рис. 1).
Антропогенные нагрузки, возрастающие с каждым годом, проникая на различную глубину, в специфической геолого-геоморфологической обстановке города способствуют оживлению таких процессов, как: карстово-суффозионные, оползневые, просадочные. Вместе с тем природные факторы, в первую очередь, периодические подъемы паводковых вод (особенно катастрофически высокие) и связанные с этим колебания уровня и режима грунтовых вод год от года усугубляют неблагоприятные явления, связанные с интенсивным хозяйственным освоением территории при недостаточно рациональном землепользовании. Это, в конечном счете, ведет к дисбалансу природных и антропогенных нагрузок, к нарушению сложившегося равновесия между геологическими процессами, а затем к неблагоприятным последствиям – деформациям земной поверхности и находящихся на ней сооружений.
На основе комплексного литолого-палеогеографического анализа составлена карта оценки устойчивости морфолитогенной основы окрестностей г. Великий Устюг (в масштабе 1:25000), на которой выделены устойчивые (благоприятные для городской застройки) и неустойчивые (нестабильные) территории (рис.2).
Характеристика геолого-геоморфологического строения территории г. В. Устюг и его ближайших окрестностей основывается на рассмотрении строения долинного комплекса р. Сухоны в районе устьевого расширения ее долины при слиянии с рекой Юг. Здесь, в месте образования р. Малой Северной Двины, отмечается почти двукратное (с 4 – 5 до 7 – 8 км) увеличение ширины речной долины, в пределах которой картируется лестница из четырех надпойменных террас, три уровня поймы и широкое (от 500 до 800 м) многорукавное русло со сложной системой островов и проток (рис. 1).
Положение современных долин М. Сев. Двины и Юга совпадает с древним долинообразным понижением в кровле коренных пород перми, прослеживающимся в субмеридиональном направлении в сторону устья р. Вычегды и оказывающим существенное влияние на гидрогеологию района. Наиболее мощные по амплитуде врезания (до 30 м и более) происходили: в конце среднего – начале позднего плейстоцена, когда собственно закладывалась современная долина; на рубеже нижнего и среднего валдая – после образования уступов IV и III террас. В то время переуглубление достигло абсолютной отметки (абс. отм.) 40 м на (на 10 м ниже современного уреза), а в раннем голоцене до абс. отм. 45 м. Эпохи значительных аккумуляций совпали по времени с микулинским межледни- ковьем – ранним валдаем (последним подпрудным водоемом). Активное заполнение долины аллювием в среднем валдае, вероятно, было обусловлено подъемом базиса эрозии.
Террасовый комплекс рек Сухоны, Юга, Мал. Сев. Двины подразделен на комплекс высоких и низких террас, различающихся друг от друга как по особенностям строения и состава слагающих отложений, так и по характеру рельефа. Если высокие (IV и III) террасы имеют цокольное строение и образованы в связи с эволюцией подпрудного, а затем и проточного долинного водоема, то низкие уровни (II, I) и пойменные поверхности являются аккумулятивными образованиями типичного флювиального генезиса, сформировавшимися в процессе многократного блуждания многорукавных русел в пределах днища долинного расширения в зоне слияния р. Сухоны и р. Юга.
Самая высокая в пределах рассматриваемого участка IV терраса, достигающая высоты 44 – 50 м над урезом и имеющая ровную или слабо наклоненную поверхность, представлена рядом фрагментов как на правом, так и на левом берегу реки, шириной от 100 – 200 м до 0,7 км. Строение этой террасы показывает наличие в ее основании цоколя из более древних четвертичных и коренных пород, выше которого залегает небольшая толща песчаных и песчано-галечных аллювия. Поверхности IV террасы, подмываемые современным руслом, имеют четкие бровки. Другие же их фрагменты, обращенные к более низким террасам, плавно переходят в более длинные и пологие склоны, нередко образующие плавные делювиальные шлейфы в тыловых частях нижележащих террас.
Третья надпойменная терраса рек Сухоны и М. Сев. Двины с относительной высотой 18 – 25 м (местами до 30 м) занимает наиболее значительные площади в пределах рассматриваемой территории. Поверхность террасы довольно ровная, местами слабо волнистая, без следов флювиального микрорельефа. В центральной части она заболочена, сложена с поверхности 1-3-х метровым слоем суглинков, а ниже песчаными осадками. На глубине около 5 м от поверхности скважины и расчистки вскрывают ее цоколь – плотные озерные глины. Полученные данные позволяют считать возраст озерных глин, слагающих цоколь террасы, микулинским-ранневалдайским, а сами осадки третьей террасы относить к концу ранневалдайского времени, к одной из более поздних стадий снижения уровня проточного придолинного водоема.
Вторая терраса, высотой 10 – 15 м над урезом, отмечается на обоих берегах р. Сухоны в виде ограниченных фрагментов шириной от 200 до 500 м. В отличие от более высоких террас она является аккумулятивной, сложенной целиком песчано-галечным аллювием с отдельными прослоями суглинка. Поверхность ее осложнена ложбинами и гривами – типичными формами флювиального микрорельефа, выраженность которых здесь, однако, менее яркая по сравнению с более молодыми поверхностями речной аккумуляции. Для микрорельефа II надпойменной террасы в пределах центральной части города характерны наличие долин ручьев, освоивших межгрядовые понижения, а также небольших озер. Размах высот этих форм составляет 1,5 – 2,5 м при ширине ложбин – до 100 – 150 м, длина которых измеряется сотнями метров – первыми километрами. В пределах городской черты многие детали микрорельефа террасы практически утрачены за счет нивелирующего влияния значительной (до 2 – 3 м) мощности культурного слоя. Вторая терраса имеет сглаженные нечеткие бровки и пологие уступы там, где она обращена к I террасе, тогда как на участках, обращенных к пойме или непосредственно к современному руслу, ее бровки четкие, а эрозионные уступы крутые.
В тыловых частях поверхность террасы часто перекрыта склоновыми делювиальными шлейфами, спускающимися с прилегающих эрозионных склонов. Здесь мощности склонового чехла могут достигать 3 – 5 м. Аналитическое изучение аллювия и его соотношение с осадками других аллювиальных серий позволяет говорить о его позднеплейстоценовом средневалдайском возрасте. На окончание этой эпохи приходится время врезания реки, в результате которого оформился уступ террасы, и началось формирование аллювия более низкого аккумулятивного уровня I террасы.