А. И. Трегуб
Воронежский государственный университет
В последние годы внимание исследователей во все большей степени обращено к проблемам, связанным с внутриплитной геодинамикой. Окско-Донская впадина как крупнейшая неотектоническая структура Воронежской антеклизы в этом отношении вызывает особый интерес. Существующие геодинамические модели ее возникновения и развития часто диаметрально противоположны и в качестве ведущего фактора тектогенеза называют динамическое воздействие альпийского коллизионного пояса [1] либо подкоровые конвективные течения в литосфере [2]. С этой точки зрения, представляется важным определение особенностей исторического прошлого Окско-Донской депрессии, выделение основных этапов ее формирования, информация о которых запечатлена, прежде всего, в литологической характеристике различных составляющих новейшего структурно-вещественного комплекса. В наиболее общем плане такая характеристика дана в работах [3, 4].
Окско-Донская депрессия, представляющая обширную область неоген-четвертичной аккумуляции, является уникальным объектом для изучения особенностей отражения неотектонических движений в литологическом составе пород [5, 6].
Кайнозойский структурно-вещественный комплекс в Окско-Донской впадине представлен только неогеновыми и четвертичными отложениями. Палеогеновые образования здесь полностью размыты, но сохранились на прилегающих территориях [7]. Их анализ позволяет сделать определенные выводы о структурных условиях, предваряющих начало неотектонического этапа. В целом для разреза палеогенового структурно-вещественного комплекса характерно ритмичное строение, обусловленное эвстатическим фактором. Оно образовано трансгрессивно-регрессивными ритмами, в которых в различной степени проявлены трансгрессивная, инундационная, регрессивная и эмерсивная составляющие. Эти ритмы весьма отчетливо проявлены на всей территории современного распространения палеогеновых отложений. Вертикальные тектонические движения выделяются в основном в различиях мощностей, фациального состава отложений, в соотношениях отдельных элементов ритма. При этом области относительного прогибания выражаются увеличением мощности инундационного элемента ритма, области поднятий – трансгрессивного, регрессивного и эмерсивного.
Разрезы доверхнеэоценовых образований обособляются в два самостоятельных региона – юговосточный (Калачская возвышенность) и юго-западный, сопоставляемых с одноименными крыльями Воронежской антеклизы. На промежуточной территории в центре антеклизы (Щигровско-Воронежско-Кантемировское поднятие) доверхнеэоценовые отложения отсутствуют [7]. Область поднятий этого времени (Фролово-Тамбовский выступ [8]) располагается и к востоку от Калачской возвышенности. Такое ее расположение позволяет предполагать, что на фоне моноклинали с общим южным уклоном уже с позднего палеоцена намечается образование крупной отрицательной структуры с простиранием, близким к меридиональному.
В пределах этой структуры в разрезе верхнего палеоцена выделяется сумский трансгрессивно-регрессивный ритм. Его трансгрессивная часть представлена грубыми плохо отсортированными кварцевыми песками с гравием и галькой кварца, черного фосфорита, иногда окремнелого писчего мела. Мощность трансгрессивного элемента ритма обычно не превышает полуметра. К инундационной части относятся тонкие кварцевые с глауконитом пески и алевриты, глинистые, со значительной примесью мусковита, местами сцементированные в песчаники и алевролиты. Мощность инундационной части ритма достигает 20 м. Его регрессивная и эмерсивная части отсутствуют вследствие размыва в начале эоцена, и это позволяет предполагать их в общем незначительную мощность.
Разрезы нижнего эоцена образованы каневским трансгрессивно-регрессивным циклом. В литологическом отношении каневские отложения сходны с сумскими и представлены разнозернистыми (преимущественно мелкозернистыми), слабо глинистыми кварцевыми песками с глауконитом и слюдой [9]. В разрезе спорадически отмечаются конкреционные песчаники. Особенностью разреза является то, что в нем редуцирован трансгрессивный элемент, а основная часть образована отложениями инундационной фазы мощностью 15–20 м.
Средний эоцен содержит два отчетливо проявленных ритма: бучакский и киевский. Бучакские отложения трансгрессивно залегают на подстилающих палеогеновых и верхнемеловых породах. Их разрез имеет отчетливо выраженное двучленное строение. Нижняя пачка образована преимущественно мелкозернистыми кварцевыми песками, иногда с глауконитом. Она характеризует в основном инундационную часть ритма. Его трансгрессивная часть представлена разнозернистыми кварцевыми песками с гравием и мелкой галькой кварца, черного фосфорита, кремня. Мощность ее обычно не превышает 0, 4 м. В ритме отчетливо проявлена регрессивная фаза, образованная верхней пачкой среднезернистых кварцевых песков, мощность которых нарастает в восточном направлении, достигая 5–8 м.
Киевские отложения пользуются существенно большим распространением по площади, чем более древние породы палеогена. Их разрез образован хорошо выраженной трансгрессивной частью ритма (кварцевые с глауконитом разнозернистые глинистые пески с гравием и галькой кварца, черного фосфорита, кремней мощностью до 0, 7 м) и составляющей основную часть разреза инундационной фазой, представленной алевритистыми глинами, глинистыми мергелями и тонко отмученными бентонитоподобными глинами. Мощность киевского горизонта достигает 20 и более метров. Литологически малоотличимая от киевских отложений обуховская свита в разрезах выделяется с трудом и отнесена к верхнему эоцену, составляя, по-видимому, регрессивную и эмерсивную части ритма. Ее мощность не превосходит первых метров. На значительной части территории она размыта в начале олигоцена.
Олигоценовые отложения широко распространены на юго-восточном, восточном, юго-западном и западном крыльях антеклизы и представлены аналогами межигорского и берекского горизонтов Днепровско-Донецкой впадины. Кантемировская свита, относящаяся к верхней части межигорского горизонта рюпельского яруса [8], с размывом залегает на подстилающих отложениях. В бассейне Среднего Дона она представлена глинистыми мергелями, залегающими на размытой поверхности верхнемеловых пород. В бассейнах Хопра, верховьев Дона, Калитвы и Айдара она сложена песками и песчаниками кварцевыми с глауконитом мощностью до 10 м. В целом для кантемировской свиты характерны резкие колебания мощности при общем уменьшении ее в северном, северо-западном направлениях. В разрезе по мощности преобладает трансгрессивный элемент ритма, образованный кварцевыми с глауконитом разнозернистыми, неравномерно глинистыми песками мощностью до 6 м. Характер разреза свидетельствует о том, что в начале олигоцена территория современной Калачской возвышенности испытывает инверсию движений – в ней начинает проявляться тенденция к поднятию.
Завершает разрез палеогенового структурновещественного комплекса полтавский надгоризонт, охватывающий хаттский ярус олигоцена, аквитанский и бурдигальский ярусы нижнего миоцена. Он представлен берекской и новопетровской свитами. Берекская свита подразделяется на нижнюю (змиевскую) и верхнюю (сивашскую) подсвиты. Змиевская (муромская [7]) подсвита залегает с размывом на подстилающих отложениях и представлена глинами стально-серыми и темно-серыми с прослоями охр, песками разнозернистыми, кварцевыми с глауконитом и слюдой мощностью до 5 м.
Сивашская подсвита залегает со следами размыва на змиевской и представлена песками пестроцветными, с большой примесью преимущественно каолинитовой глины, ожелезненными. Местами пески замещаются песчаниками. В структуре полтавского трансгрессивно-регрессивного ритма наиболее отчетливо выражена регрессивная и эмерсивная части, что связано с общей регрессией палеогенового морского бассейна и переходом территории к континентальным условиям развития.
Для палеогена в целом характерно неравномерное, прерывистое развитие морской трансгрессии, максимум которой наступил в позднем эоцене, после чего наметилась общая тенденция к воздыманию территории [4, 8]. На фоне этих процессов просматривается заложение прообраза неотектонической Окско-Донской депрессии – субмеридионального прогиба, фрагменты которого сохранились в пределах Калачской возвышенности.
С переходом к континентальному этапу развития своеобразными аналогами трансгрессивнорегрессивных циклов на суше стали выступать геоморфологические циклы, со своими составляющими, характеризующими динамику развития рельефа и накопление различных генетических типов отложений. В условиях описываемой территории важнейшим генетическим типом отложений оказывается аллювий. Гидросеть является своеобразным каркасом рельефа, поскольку образующие ее долины служат базисом денудации для самого широкого спектра гипергенных процессов. С другой стороны, она связана через базисы эрозии с морскими бассейнами и способна отражать происходящие в них события через смены инстративных, перстративных и констративных динамических фаз формирования аллювиальных отложений. Существенный вклад, особенно в четвертичное время, в эту смену вносят климатические изменения, связанные с неоднократным появлением мощных покровных ледников. Вся эта цикличность отражается в ритмах осадков (эрозионно-аккумулятивных ритмах), информацию о которых несут речные террасы и их ряды на склонах долин, а также полигенетические поверхности выравнивания [10, 11]. Для территории Окско-Донской впадины это неогеновые и четвертичные террасы Дона, ряда его крупных притоков и сопряженные с ними преимущественно аккумулятивные поверхности выравнивания [12–14].
Начало неотектонического развития территории Воронежской антеклизы сопоставляется с формированием конденудационной полигенетической поверхности выравнивания, временной интервал формирования которой сопоставляется с концом олигоцена – началом миоцена [3]. В это время на обширной территории по мере регрессии морского бассейна в условиях слабо дифференцированных вертикальных тектонических движений, которые в целом компенсировались процессами денудации и аккумуляции, развивались ландшафты слабо расчлененной низменной равнины. На ее участках, испытывавших относительные поднятия, возникли благоприятные условия для формирования коры выветривания, на участках, испытывавших относительные прогибания, в процессе ближнего переотложения продуктов выветривания происходило накопление полигенетических осадков, объединенных в шапкинский горизонт [15, 16].