Тектоника и геологическое строение Волгоградской области

Тектоника

Тектоника Волгоградского области изучена слабо из-за недостаточного объема разведочных работ, большой глубины залегания кристаллического фундамента и сложного соотношения структурных форм различных частей разреза осадочного чехла.

Ранее составленные тектонические схемы Волгоградской области (Н.М. Музыченко, Г.А. Бражников, Я.С. Эвентов, С.П. Козленко и др.) базировались на небольшом фактическом материале и не было единого взгляда на существование тех или иных структур второго порядка. Так, например, не всеми выделялись Чирско-Бузулукский прогиб, Чирско-Приволжская моноклиналь, Волгоградский прогиб, Мачешанский выступ и т. д. Границы структур второго порядка проводились различными исследователями неодинаково (Доно-Медведицкий вал). Терминология, принятая при составлении этих тектонических схем, была неоднозначной. Наименования, присвоенные тектоническим элементам, не отражали морфологических признаков структур. Так, например, Прикаспийская впадина приравнивалась по своему определению к Терсинской впадине. Укоренилось неопределенное название «Доно-Медведицкие дислокации» и т. д. Все это затрудняло поиски нефти и газа.

Для верного направления геологоразведочных работ, а также для установления единообразия в наименованиях тектонических районов и в терминологии возникла необходимость создать тектоническую схему, основанную на всех имеющихся фактических материалах геологической съемки, бурения и геофизики. Усилиями ведущих геологов Волгоградской области была составлена схема, которая затем при обсуждении уточнялась и дополнялась широким коллективом геологов-нефтяников. Данных о поверхности кристаллического фундамента и отложениях терригенного девона было недостаточно. Детальные структурные карты по горизонтам франского и живетского ярусов можно было составить лишь для отдельных небольших площадей и районов. Поэтому практически пришлось ориентироваться на структурный план по каменноугольным отложениям, причем наиболее изученными оказались верхние горизонты карбона и поверхность карбонатного палеозоя. По некоторым районам были использованы сводные структурные карты по реперам в мезозойских отложениях.

На тектонической схеме выделены: границы тектонических районов; флексуры, установленные по различным структурным этажам, возможно отображающие разломы кристаллического фундамента и нижней части осадочной толщи; гравитационные ступени - зоны больших градиентов силы тяжести, вероятно, также отражающие глубинные разломы фундамента; разрывные нарушения в палеозойских отложениях и в верхних слоях осадочного чехла.

В большинстве случаев положение зон повышенных градиентов силы тяжести в плане совпало с простиранием флексур. К этим же зонам флексур оказались приуроченными разрывные нарушения в осадочной толще. Флексуры переносились со структурных карт по различным горизонтам. Последние затем корректировались по картам мощностей, на которых флексурам соответствовали полосы резких изменений мощности. Эти изменения подчеркивают развитие флексур во время отложения данных осадков.

В соответствие с принятой большинством геологов-нефтяников системой классификации структур нами на рассматриваемой территории, как и в других районах Волго-Уральской области, выделяются структурные формы трех порядков: первого порядка - своды и впадины, второго порядка - валы и депрессии, положительные структуры третьего порядка - локальные поднятия; а также линейные формы - флексуры, к приподнятым крыльям которых приурочены цепочки локальных поднятий.

К наиболее крупным структурам в Волгоградской области относятся: юго-восточный склон Воронежского свода, занимающий большую часть рассматриваемой территории; Прикаспийская впадина, детально еще не изученная; юго-восточная часть складчатого Донбасса (погребенная), расположенная за границами области.

В пределах обширного юго-восточного склона. Воронежского свода может быть выделено несколько структур второго порядка. На западе отмечаются Хоперская моноклиналь, затем погруженная зона, состоящая из ряда последовательно расположенных депрессий - Михайловской, Терсинской и Карамышской (последняя - в Саратовской области), которые отделяют Хоперскую моноклиналь от приподнятой зоны Доно-Медведицкого вала. К востоку от него до границ с Прикаспийской впадиной прослеживается Приволжская моноклиналь. На юге области выделяются Чирская моноклиналь, соответствующая юго-западному склону Воронежского свода, и небольшая Преддонбасская депрессия.

Хоперская моноклиналь характеризуется региональным сокращением мощностей каменноугольных и девонских отложений в западном направлении, что связано с условиями осадконакопления на фоне непрерывного более интенсивного погружения восточных районов, а также с последующей предъюрской трансгрессией. Моноклиналь слабо изучена редкими скважинами и возможно, что она осложнена флексурами и локальными поднятиями.

На юге, по данным отдельных скважин и сейсмических профилей, наблюдается изменение простирания пластов на северо-западное. Этот район с юго-западным падением пород в сторону погребенного Донбасса выделен нами как Чирская моноклиналь.

К югу от нее располагается неширокая депрессия, установленная по данным сейсморазведки и опорной скважины в районе Тормосина. Северная граница депрессии, которая названа нами Преддонбасской, проводится по небольшому уступу (флексуре), намечаемому по осадочной толще, а южная - по главному Донецкому надвигу. Депрессия характеризуется увеличенными мощностями каменноугольных и пермо-триасовых отложений.

К западу от Хоперской моноклинали располагаются Терсинская и Михайловская депрессии, отделяющие ее от Доно-Медведицкого вала.

Наиболее погружена Терсинская депрессия, в северной части которой поверхность каменноугольных отложений залегает на отметках -600 м. В южном направлении отложения постепенно воздымаются и на широте ст. Клетская в Михайловской депрессии достигают отметки-100 м, а еще дальше на юг осадки вновь погружаются. На юге Михайловская депрессия, постепенно раскрываясь, сливается с Чирской моноклиналью.

Западная граница Терсинской депрессии проведена по четкой флексуре, зафиксированной по мезозойским, каменноугольным и девонским отложениям. В южной части Терсинской депрессии флексура выполаживается, переходя в пологий склон.

Граница между Хоперской моноклиналью и Михайловской депрессией проведена условно на том же гипсометрическом уровне, что и на восточном борту, выраженном довольно четкой флексурой. Восточная граница Терсинской и Михайловской депрессий проведена по флексурам западного склона Доно-Медведицкого вала.

Доно-Медведицкий вал выделяется по мезозойским и каменноугольным горизонтам. С востока он ограничен флексурой, четко выраженной в мезозое. Наиболее приподняты северная часть вала (Жирновско-Линевская группа поднятий) и южная (Арчединско-Донская группа поднятий), где на поверхность выходят каменноугольные отложения. Северную группу поднятий оконтуривает полоса гравитационной ступени, в плане совпадающая с флексурами и, очевидно, соответствующая глубинным разломам.

По данным бурения установлено, что флексурам по каменноугольным отложениям, наклоненным в сторону общего регионального подъема, по девону соответствуют флексуры с противоположным наклоном. Таким образом, Доно-Медведицкий вал по девонским отложениям не будет прослеживаться в границах, установленных по каменноугольным отложениям.

Территория между Доно-Медведицким валом и Прикаспийской впадиной названа Приволжской моноклиналью. Здесь в отличие от западных районов области широко развиты пермо-триасовые и пермские отложения, причем кунгурский ярус на Чухонастовской, Липовской, Качалинской и Мариновской площадях содержит пласт каменной соли мощностью до 500 м.

Поверхность карбонатного палеозоя (казанский ярус) погружается от склона Доно-Медведицкого вала до борта Прикаспийской впадины на 900-1100 м.

В Волгоградскую область заходит северо-западная часть Прикаспийской впадины. Она представляет собой обширную область накопления мощных пермских и мезо-кайнозойских отложений, осложненную соляной тектоникой.

Отделяется Прикаспийская впадина от Приволжской моноклинали тектоническим уступом, выявленным гравиметрическими методами и подтвержденным сейсморазведкой. Этот уступ назван Волгоградской флексурой. К зоне флексуры могут быть приурочены локальные поднятия, возможно осложненные пластическими деформациями соли. На отдельных участках опущенного крыла флексуры сейсморазведкой установлены узкие прогибы, отделяющие флексуру от приподнятой зоны соляных структур.

По соотношению локальных структур различных горизонтов устанавливается несколько структурных этажей; внутри каждого из них структурные планы совпадают и сохраняются формы локальных поднятий. Между структурными этажами иногда наблюдается несоответствие, заключающееся в основном в полном выполаживании выявленных локальных поднятий с глубиной или реже в верхних горизонтах.

В изученной части разреза самый нижний структурный этаж охватывает отложения среднего девона и франского яруса верхнего девона. Во второй структурный этаж включается толща осадков фаменского яруса верхнего девона и всего карбона. Выше следует мезозойский структурный этаж.

Кроме трех основных структурных этажей, в районах, расположенных к востоку от р. Иловля и нижнего течения р. Дон, можно выделить еще пермский структурный этаж, обусловленный пластическими деформациями соли и размывом поверхности нижнепермских отложений.

В соответствие со структурными этажами были намечены следующие основные морфологические типы локальных положительных структур, отображающие особенности их развития.

1. Предполагаемые структуры по отложениям терригенного девона, неотраженные по вышележащим отложениям.

2. Структуры, установленные по фаменским, каменноугольным и вышележащим отложениям, не отраженные по нижележащим горизонтам.

3. Структуры, установленные по среднему карбону и вышележащим отложениям, не отраженные по нижележащим горизонтам.

4. Структуры, установленные по мезозойскому комплексу осадков, не отраженные по нижележащим отложениям.

5. Соляные структуры и купола в нижнепермских отложениях.

6. Эрозионные останцы, выявляемые по поверхности нижнепермских отложений.

Описанная тектоническая схема Волгоградской области положена в основу составления плана поисково-разведочных работ на нефть и газ. Она отображает тектонику области на современной стадии геологической изученности и по мере накопления фактического материала будет изменяться и дополняться. Схема тектонического строения показана в приложении 1, тектоническая карта региона – приложение 2.

(2)

Геологическое строение

Волгоградская область расположена на юго-востоке Русской платформы. Примерно 1,5-2,5 млрд. лет назад в архейскую и протерозойскую эры на ее территории располагался громадный горный массив, на формирование которого воздействовали такие грозные природные явления, как вулканическая деятельность, землетрясения. Постепенно горообразовательные процессы прекратились, внешние силы - вода, ветер, моря - уничтожили хребты, поверхность стала более ровной, сформировался жесткий фундамент платформы.

В дальнейшем (палеозой, мезозой, кайнозой) территория испытывала медленные опускания и поднятия, что приводило к наступлению и отступлению морей. В результате этого образовался осадочный чехол платформы. Его толщина колеблется от 400-800 м за р. Хопер до 10 км и более восточнее Волги.

Очевидно, в каменноугольный период территория области находилась в экваториальной зоне с жарким и влажным климатом. Прибрежные пространства были покрыты пышной растительностью, состоявшей из огромных лепидодендронов, древовидных папоротников, каламитов, достигающих высоты 30 м. Отмирая и попадая в заболоченные участки, органика разлагалась без доступа воздуха, что приводило к ее углефикации. Отпечатки растений часто встречаются в каменноугольных пластах.

Среди морских организмов преобладали плеченогие, кораллы, губки, которые обычны для известняков карбона (районы Жирновска, Фролове, Кременской). К концу палеозоя климат стал жарким и сухим, что способствовало накоплению мощных (до 3-4 км) пластов каменной соли, гипсов. В настоящее время пласты солей располагаются на глубине нескольких километров и только в зонах соляных куполов (Светлый Яр, Эльтон) поднимаются до нескольких сотен метров от поверхности.

На значительной части территории области к западу от Волги поверхность состоит из песков, песчаников, мела, являющихся осадками мезозойских морей. Примером может служить пласт белого мела, выступающий по берегам Хопра, Медведицы, Иловли, Дона. Его толщина достигает местами 50-60 м.

В мезозойскую эру появились первые хвойные деревья. Типичными из позвоночных, обживавших сушу, являлись пресмыкающиеся - рептилии, кости которых сейчас можно отыскать на Дону, в бассейне Балыклейки, в верховьях р. Иловли. Наиболее распространенными обитателями юрского моря считаются головоногие моллюски-аммониты, имевшие спирально закрученную раковину.

В меловых осадках на территории Волгоградской области встречаются окаменелости головоногих моллюсков - белемнитов, а также двустворок-устриц. Белемниты известны как «чертовы пальцы», их можно собрать по берегу Волги в районе с. Щербаковки (Камышинский р-н). Устрицы встречаются в карьере, расположенном близ с. Новый Рогачик (Калачевский р-н), в устьевой части р. Балыклейки и в других местах.

В отложениях мелового периода мезозойской эры наблюдаются пласты ожелезненных песчаников, которые выходят на поверхность в Жирновском, Котовском и Камышинском районах.

Климат мезозоя был теплым, влажным, а к началу следующей, кайнозойской, эры произошло похолодание и вторжение северных морей в пределы Волгоградской области.

На протяжении кайнозойской эры климат неоднократно менялся. Холодные воды начала палеогенового периода, оставившие после себя пласт опок (Опока - легкая серовато-желтого цвета порода, состоящая из кремнистых остатков водорослей днатомей), уступили место теплому морю, по берегам которого произрастала субтропическая (на отдельных этапах- тропическая) растительность. Ее остатки мы находим в районе г. Камышина на «горах» Уши. Здесь в пластах крепкого песчаника можно найти отпечатки листьев лавра, каштанодуба, магнолии, калины, корни мангровых растений. Это доказывает, что климат позднего палеогена на территории Волгоградской области был очень теплым и влажным.

Палеогеновые отложения довольно однообразны. Среди них преобладают зеленовато-серые пески и песчаники, темные глины. Эти породы можно наблюдать в районе г. Волгограда, а также по берегам Волги, Дона, Хопра.

В неогеновый и четвертичный периоды моря постепенно отступали на юг, климат становился более прохладным, континентальным. Примерно 15 млн лет назад образовались две древние реки-прообразы Дона и Волги. На Ергенинской возвышенности на поверхность выходят белые пески, которые являются наносами Палео-Дона. Древняя Волга находилась тогда в 50-80 км восточнее современной, а истоки ее располагались на Урале.

Около 1,5-2 млн лет назад появился человек. Первобытным людям «достались» неблагоприятные климатические условия: четыре ледниковые эпохи пережили они. Ранняя из них - Окская (Донская), судя по размерам ледника, наиболее продолжительная. Донской ледник «побывал» и на территории Волгоградской области, достиг низовьев р. Медведицы, формируя поверхностный рельеф. Мелкие реки оказались засыпанными ледниковыми осадками - мореной; на водоразделах ледник оставил валуны, достигающие двух метров в поперечнике; по мнению геологов, они из Карелии и Урала и состоят из гранитов, кварцитов, гнейсов.

Во время таяния ледников массы вод устремлялись в моря. Так как Каспийское море не сообщается с другими морями и океаном, то несколько раз его переполняли ледниковые воды, уровень моря при этом поднимался на десятки метров. Наиболее значительный подъем уровня произошел примерно 50 тыс. лет назад, когда вода поднялась до отметок «плюс 50 м». Вся Прикаспийская низменность была затоплена, морской залив - по долине Волги - занял территорию до Жигулей. Этот древний бассейн назван Хвалынским, он оставил по берегам Волги и в Прикаспийской низменности слоистые «шоколадные» глины.

В ту эпоху на берегах Волги уже обитал первобытный человек, и одна из его стоянок обнаружена в балке Сухая Мечетка. После ухода Хвалынского моря рельеф и гидрография приобрели современные черты.

сводный геологический разрез – приложение №3 (3)