Москва расположена в пределах Восточно-Европейской платформы - стабильном, жестком участке земной коры, который имеет двухэтажное строение: нижний этаж - сильно измененные (метаморфизованные), разбитые разломами и трещинами, гнейсы, гранитогнейсы и кристаллические сланцы архея (возраст около 3 млрд. лет) и протерозоя (около 1 млрд. лет). Он называется кристаллическим фундаментом и залегает на глубине около 1600 метров. Кроме того в районе Москвы фундамент образует глубокий провал (до 2000 метров) -московский грабен.

Земная кора в пределах Москвы многократно испытывала опускания и поднятия, и море то наступало, то отступало вновь, образуя различные осадки - глины, известняки, доломиты, пески и песчаники. На территории, где в настоящее время располагается Москва море было в девонском периоде, или в девоне (400 - 345 млн. лет назад), в следующим за девоном периодом - каменноугольном, или карбоне (345 - 280 млн. лет назад). Отложения девонского периода находятся на большой глубине (несколько сот метров) и вскрыты скважинами. Отложения карбона в отдельных местах выходят на поверхность. Это в основном глины, известняки и доломиты, которые широко использовались древнерусскими зодчими для строительства стен московского Кремля и храмов. Для Москвы характерны отложения так называемого московского яруса среднего карбона, с которыми связаны многочисленные подмосковные древние каменоломни (Съяново, Никитские и др.). На поверхность известняки выходят по долинам Москва - реки в районе сел Верхнее и Нижнее Мячково, по долине реки Пахры около Подольска, реки Рожаи.

Следующие периоды пермский (280 - 235 млн. лет ) и триасовый (235 -185 млн. лет) не оставили следов каких-либо осадков - в это время на территории Москвы была суша. Вновь наступление моря началось в юрском периоде (185 - 132 млн. лет). Для Москвы характерны отложения верхней юры - пески, темно-серые и черные глины с большим количеством аммонитов - моллюсков со спирально загнутой раковиной, белемнитов - головоногих моллюсков (предков современных кальмаров). Мощность отложений юрского периода - около 80 метров. Их можно видеть в обрывах оврагов в Кунцево и в Коломенском.

Отложения следующего, мелового периода (132 -66 млн. лет назад), белые кварцевые пески и песчаники, можно наблюдать в районе Воробьевых гор и в Коломенском. Что интересно, в песках мелового периода практически полностью отсутствуют ископаемые остатки, и эти толщи называют “геологически немыми”.

От следующих геологических периодов - палеогена (66 - 25 млн. лет) и неогена (25 - 1.8 млн. лет) осадков не сохранилось, они были полностью размыты во время последнего периода в истории Земли - четвертичного или плейстоцена, который часто называют ледниковым периодом. Для этой геологической эпохи характерно образование, развитие, наступление и таяние ледников, которые двигались со стороны Скандинавии, Кольского полуострова, Полярного Урала и островов Северного Ледовитого океана. Практически все геологические отложения которые мы видим на территории Москвы - моренные суглинки, пески различного происхождения (водно-ледниковые, озерные, речные), огромные валуны - все это свидетельство мощного воздействия ледника. В настоящее время на территории Москвы можно выделить следы трех оледенений (насчитывается же их гораздо больше - разные исследователи выделяют от 5 до нескольких десятков периодов наступлений и отступлений льда) - окское (около 1 млн. лет назад), днепровское (около 300 тыс. лет назад), московское (примерно 150 тыс. лет назад). Валдайский ледник (10 тыс. лет назад) до Москвы не дошел, и для отложения этого периода характерны водно-ледниковые (флювио-гляциальные) отложения - в основном пески Мещерской низменности (юго-восток Москвы). Мощность ледников достигала 3 - 4 км и можно себе представить какую колоссальную работу он совершал! Некоторые возвышенности и холмы на территории Москвы и Московской области - это мощные (до 100 метров) отложения, которые принес ледник. Наиболее известны, например Клинско-Дмитровская моренная гряда, отдельные возвышенности на территории Москвы (Воробьевы горы, Теплостанская возвышенность). Огромные валуны, весом до нескольких тонн (например Девичий камень в Коломенском) тоже результат работы ледника.

Именно на ледниковых отложениях (песках, глинах, суглинках) и формировались почвы нынешней территории Москвы. Территория г.Москвы согласно почвенно-геграфическому районированию относится к Среднерусской провинции дерново-подзолистых среднегумусированных почв подзоны дерново-подзолистых почв южной тайги бореального пояса. Долгое время ученые-почвоведы не считали нужным изучать почвы городов, считая что они слишком обезображены человеком, но когда на первый план вышли экологические проблемы городского хозяйства и потребовалось обеспечить стабильность функционирования городских экосистем возник вопрос:”Что же происходит с базисом любой экосистемы -почвой в городе? Какая она городская почва?”

Оказалось, что почва старой части города совсем непохожа на то, что мы видим у себя на дачном участке в Подмосковье. Основным отличием городских почв от почв характерных для данной природной зоны является наличие почвенного горизонта “урбик” (от латинских слов urbus, urbanus — город). Это поверхностный насыпной, перемешанный горизонт, часть культурного слоя с примесью урбоантропогенных включений (строительно-бытового мусора, промышленных отходов). Его верхняя часть более или менее прогумусирована в зависимости от функциональной принадлежности территории (промзона, селитебная зона, парки и скверы) и возраста. К отличительным характеристикам такого антропогенно созданного горизонта относятся: повышенное содержание фосфора и других питательных элементов, присутствие большого количества карбонатов, местами признаки засоления, высокое содержание микроэлементов, иначе называемых тяжелые металлы, повышенная уплотненность. В горизонт урбик вошел также материал природных почв.

Состав, скорость и свойства почвенно-геохимических процессов, происходящих в городских ландшафтах, отличаются от процессов в естественных условиях. В природных ландшафтах эволюция и развитие процессов протекает медленно и постепенно, и почва успевает к ним приспособиться, перестроиться и сформировать облик соответствующий природной среде. Городские системы принципиально отличаются от природных тем, что они подвергаются катастрофическим воздействиям с высокой степенью интенсивности процессов, что часто приводит к гибели самой системы и образованию новой, а соответственно и формированию нового почвенного покрова. Таким образом, основной формой существования городских почв являются постоянные нарушения, перемешивание, срезание, омоложение почвенного профиля и привнесение в него инородного материала.

Кроме того, на территории Москвы, как и любого города, можно увидеть специфическое образование, характерное для мест поселений человека - культурный слой.

Если посмотреть на археологический раскоп или строительный котлован, расположенный в центральной части Москвы, то под слоем современного асфальта, можно увидеть темный, часто почти черный грунт. В нем видны остатки дерева, обломки кирпича или строительного камня, иногда кости, обломки посуды. Культурный слой является литогенно-почвенным образованием, отличным от естественных почв и горных пород. Главное и основное его отличие - это присутствие так называемых артефактов, т.е. различных антропогенных включений, остатков человеческого воздействия на почву или горную породу. Это могут быть и отдельные предметы и сооружения (фундаменты, очаги, печи, погреба), могут быть и какие-то бытовые предметы, как целые, так и их обломки (посуда, предметы быта), кости животных, отпечатки, и многое другое. Культурный слой, таким образом, является особым природно-историческим телом и несет в себе важную информацию. В настоящее время изучение культурных слоев ведется не только историками и археологами, но почвоведами, палеогеографами, геологами, микробиологами.

Культурный слой возникают с первых лет существования поселения или города, и в зависимости от силы и длительности антропогенного воздействия могут достигать мощности от нескольких сантиметров до десятков, а иногда сотни метров, а по площади охватывать десятки квадратных километров. Именно культурные слои являются главными источником как археологических и исторических находок, так и источником информации о древних почвах, климате и географической обстановке в древности.

Для Москвы мощность культурного слое может колебаться от нескольких десятков сантиметров (на окраинах города) до почти 20 метров (в центре). Какие же особенности можно обнаружить в культурных слоях Москвы, если проводить комплексные археологические, почвенные, географические, геологические, геохимические, инженер-геологические исследования? Формирование культурного слоя происходило как почвах, так и на рыхлых горных породах - морене и песках. Наличие слоистости и нахождение в культурном слое слаборазвитых почв, свидетельствует о перерывах в формировании. В отдельных местах слои могут состоять целиком из углей - это свидетельство многочисленных пожаров. Могут встречаться и засыпанные овраги, ямы, русла речек и ручьев, болота и пруды. Высокое содержание отдельных металлов - меди, свинца, мышьяка, говорит о развитии ремесел, а также о том, что человек и в те времена не очень-то заботился об окружающей среде, и многие отходы токсичных производств, таких например как ювелирного или плавильного, попадали в землю, и накапливались из года в год. Для инженер-геологов и строителей очень важно знать различные физические характеристики культурного слоя - плотность, влажность, следует ли их улучшать, возможно ли на них строительство. Почвоведы по остаткам почвенных горизонтов могут судить о том, какая была почва, как она трансформировалась под воздействием человека, происходят ли современные процессы почвообразования. Изучая остатки погребенных почв в культурном слое можно сделать вывод и климате прошлого. Для геолога и минералога интересны минеральные составляющие - унаследованные, привнесенные человеком (антропогенные) и новообразованные компоненты. Унаследованный и привнесенный минеральные компоненты (горные породы), их соотношение, могут нести информацию о том, какие горные породы использовались для строительства, в бытовых целях. А новообразование минералы часто могут служить индикаторами превышения того или иного химического элемента, специфических геохимических условий, как древних, так и современных, гидрологических условий (уровень грунтовых вод, подтопление). Иногда новообразованные (аутигенные) минералы совершенно несвойственны почвенным или литологическим образованиям, характерным для данного района. Но в первую очередь культурный слой Москвы, свидетельствует о развитии Москвы, о занятиях ее жителей, о природных или антропогенные катаклизмах, которые происходили за время существования города. Таким образом культурный слой Москвы, его комплексное изучение археологами, географами, почвоведами, геологами, дает возможность заглянуть в прошлое, восстановить природную обстановку, исследовать не только историческое, но географическое развитие территории и сделать выводы о воздействии человека на ландшафт.