Неотектоника и кайнозойская эволюция гидросети Русской равнины

Палеогеновый этап развития геологических структур и речной сети. В палеогене структурный план Предкавказской (Скифской) плиты унаследовал черты верхнемеловой поверхности. Дифференциация тектонических движений проявилась лишь в олигоцене. После регрессии верхнемеловых морей на территории Московской синеклизы окончательно устанавливается континентальный режим. Залив палеоценового моря в Волжском прогибе занимал лишь восточную часть последнего, соответствуя меридионально вытянутому Ульяновско-Саратовскому прогибу. Площадь залива резко сократилась к эоцену. По сравнению с меловым залив палеоценового моря Днепровско-Донецкой впадины занимал более узкую полосу. Юго-западный склон Средне-Русской возвышенности был сушей, а море трансгрессировало на запад, в Припятский прогиб, и на юг, постепенно затопляя Украинский кристаллический щит.

Характеристика трансгрессий и направление палеостока: Таким образом, трансгрессии палеогеновых морей были однотипны с меловыми, но море занимало меньшие площади. Береговая линия палеогеновых морей в центральных частях платформы располагалась южнее, чем в позднемеловое время. Речной сток палеогена не отличался или мало отличался от позднемелового. Позднемеловую и раннепалеогеновую речную сеть, по-видимому, объединяет единый эрозионный цикл, прерванный палеогеновой трансгрессией. То же самое было установлено для границы палеозоя и мезозоя.

Палеогеновые речные долины и проблема их сохранности: К западу, северу и югу от палеогенового моря Днепровско-Донецкой впадины формировались аллювиальные равнины. Русла современных Припяти и Верхнего Днепра совпадают в плане с руслами палеогеновых рек (Д. И. Исаченко, 1963; А. М. Маринич, 1963). Остатки палеогеновых рек сохранились на северо-восточном склоне Украинского щита (В. В. Фуртес, 1972). Можно предположить существование палеогеновой реки, впадавшей в сокращающийся залив Ульяновско-Саратовского прогиба. Палеогеновые русла неизвестны в среднем и нижнем Поволжье. Возможно, они уничтожены чрезвычайно интенсивными по глубине размывами неогеновых рек. Подтверждением этого служит плохая сохранность меловых и палеогеновых отложений в Низком Заволжье, в пределах которого распространены глубоко врезанные доакчагыльские русла Волги и ее притоков. Можно лишь предполагать, что сток из бассейна Верхней Волги происходил в морской залив Ульяновско-Саратовского прогиба, северная береговая линия которого располагалась в палеоцене на широте устья Камы. В бассейне Дона в конце мела и в палеогене были континентальные условия. Поэтому нет оснований предполагать, что сток из Московской синеклизы осуществлялся через Дон. Очевидно, южный водораздел, сохранивший положение от конца палеозоя до плиоцена (см. рис. 1), существовал и в палеогене. Береговая линия палеоценового волжского залива располагалась на широте устья Камы. Поэтому трудно предположить существование водораздела в зоне Казанского перешейка.

Гидрографический план Московской синеклизы и палеогеновые водоразделы: Современные реки, дренирующие Московскую синеклизу, собираются от ее бортовых частей к центральной, осевой зоне, подчиняясь направлению очертаниям палеозойской геологической структуры, на что обратил внимание А. И. Спиридонов (1954, 1957). Учитывая древность формирования рек бассейна Волги, можно предположить, что такое же направление — от крыльев к оси синеклизы — сохранял сток и после деградации меловых морей. Подтверждением этого служит карта рельефа подошвы олигоценовых отложений бассейна верхнего течения р. Керженца (Г. И. Блом, 1960б). На этой карте на протяжении 60–70 км прослежено русло, заполненное аллювием олигоценового возраста, протягивающееся с юго-востока на северо-запад, примерно от пос. Красные Баки на Ветлуге к истокам р. Черный Лух (левый приток Унжи). Очевидно, сток с юго-восточного крыла Московской синеклизы, как и с южного и западного ее крыльев, был направлен в палеогене в сторону осевой зоны, сохранившей тенденцию к погружению. Такой радиально-центростремительный характер гидрографической сети бассейнов Верхней Волги в палеогене позволяет предположить, что сток из зоны Московской синеклизы, как и в настоящее время, находил выход на юг в виде одной крупной реки. Можно провести в этом отношении аналогию с проточными крупными озерами. Озера Байкал, Онежское, Ладожское и другие, принимая множество больших и малых притоков, дают сток лишь одной реке. Весьма возможно также существование в осевой зоне синеклизы местных приемников стока в виде озер. Так, толща описанного Г. И. Бломом олигоценового аллювия венчается озерными отложениями, сформированными в конце олигоцена — начале миоцена.

Критика гипотезы реконструкции Палео-Волги Н. А. Бочарова: Попытку реконструировать речную сеть палеогена предпринял Н. А. Бочаров (1956). Автор считал, что в этот период реки текли на юг непосредственно от Главного водораздела, соответствующего примерно современным Северным Увалам. Крупнейшими из рек были Палео-Свияга (с течением, обратным современному), Палео-Ветлуга — Сура, Палео-Унжа — Ока и река подмосковная. Истоки последней совпадали с современной р. Костромой, нижнее течение соответствовало Ергень-реке, а устье находилось в Предкавказье. Картина восстановленной речной сети кажется правдоподобной, однако структурный анализ приводит к иным выводам.

Структурно-геоморфологический анализ палеогенового стока: Явление унаследованности позволяет предположить, что в палеогене Московская синеклиза продолжала оставаться отрицательной структурой. Водораздел на широте Москвы, существовавший в мезозое, сохранялся в плиоцене (см. рис. 1) и, вероятно, существовал и в палеогене. Поэтому Ергень-река не могла иметь начало в верховьях р. Костромы. Древность Окско-Донского водораздела показал А. И. Спиридонов (1954). Также нельзя допустить обратное течение в палеогене рек Суры и Свияги. Поднятия Приволжской возвышенности, начавшиеся еще под уровнем палеогеновых морей, и миграция прогиба к востоку не допускают существования на месте Суры и Свияги рек южного направления. Подпор нижнего течения предполагаемых рек должен был бы вызвать образование озер, однако отложения их на Приволжской возвышенности не обнаружены. Поднятия в области Жигулевской и Борлинской дислокаций должны были бы вызвать углубление секущих их рек, а не изменение направления стока. Волга, пересекая поднимающуюся Жигулевскую флексуру, углубляла русло. Резкое преобладание глубинной эрозии привело к стабильности ее русла в Жигулевских воротах с неогена. Остатком палеогеновой реки Н. А. Бочаров считает имеющее уклон на север днище долин на абс. высоте 240 м, близкое по положению современной р. Ташле. Указанная ложбина врезана в плато верхнего яруса 300–310 м абс. высоты и является, по всей вероятности, участком поверхности среднего яруса рельефа (Ю. А. Мещеряков, 1959; И. В. Обедиентова, 1962). Но если это понижение признать за остаток древней реки, то, судя по уклону поверхности, река текла на север, т. е. в направлении, соответствующем современной Свияге. Наличие в нижнем течении Свияги плиоценовых отложений (Н. Н. Каштанов и Ю. В. Нелидов, 1954) свидетельствует, что к тому времени долина ее была уже хорошо разработана.

Перестройка речной сети Поволжья и геодинамика Заволжского прогиба. Нам представляется, что поднятия на границе палеогена и неогена, обусловившие инверсию структурного плана в зоне палеогенового Ульяновско-Саратовского прогиба, привели к заложению новой речной сети Приволжской возвышенности меридионального направления. Водоразделы рек, вследствие обращенного характера морфоструктуры, приурочены к наиболее прогнутым участкам Ульяновско-Саратовского прогиба. Основной водораздел рек северного и южного направлений приурочен к Петровской мульде. Реки Иловля, Медведица и др. стали притоками Ергень-реки. В южном направлении потекли притоки Палео-Волги — Терешка, Терса, Балыклейка, Камышинка. Второй крупный водораздельный узел возник в пределах испытывавшего инверсионное поднятие Борлинско-Жигулевского межструктурного понижения (И. В. Обедиентова, 1958). Здесь, на месте акчагыльского морского залива, расположены истоки центробежно направленных рек бассейнов Суры, Свияги, Усы, Сызрани. Приволжская возвышенность — неотектоническая морфоструктура — дренируется вновь созданной речной сетью, развивающейся согласно с ее воздыманием.

Унаследованное развитие Волжского транзитного стока: Волга как древняя транзитная река сохранила первоначальное направление в соответствии с уклоном палеозойского Восточно-Русского прогиба. Положение русла в плане соответствует оси Заволжского прогиба, вытянутой вдоль Приволжской геофлексуры. Переформирование палеозойского Восточно-Русского прогиба в обширный Волжский в мезозое, более узкий — Ульяновско-Саратовский в палеогене и, наконец, в плиоцен-четвертичный Заволжский прогиб свидетельствует об унаследованности последнего. Следовательно, мы вправе говорить о приуроченности Средней Волги к прогибу древнего палеозойского заложения. В пределах этого прогиба текли реки в палеозое, мезозое и кайнозое. Базис эрозии этих рек располагался в зоне Прикаспийской синеклизы.

Неотектоническая дифференциация и эволюция южных речных систем. В кайнозое Прикаспийская синеклиза перестала быть приемником вод с юго-западной части Русской равнины. Процесс этот, начавшийся в олигоцене, в неогене закончился формированием нижних отрезков Днепра и Дона и тем самым привел к отторжению от Прикаспия рек, дренирующих Днепровско-Донецкий и Рязано-Саратовский прогибы. Дифференциация движения, проявившаяся в олигоцене, в миоцене привела к инверсии структурного плана и деформации верхнемеловой аккумулятивной поверхности. К миоцену относится поднятие Ергеней и Ставрополья.

Эволюция гидросети Днепровско-Донецкого бассейна: До олигоцена в пределах Украинского кристаллического массива были континентальные условия. Реки этого континента впадали в моря, морские заливы и реки, располагавшиеся в Днепровско-Донецкой впадине (Б. Л. Личков, 1936). Трансгрессия с юго-востока со стороны Прикаспийской синеклизы в конце палеоцена распространилась на запад вдоль Днепровско-Донецкой впадины, одновременно сокращаясь на востоке, в пределаx Ульяновско-Саратовского прогиба. К концу эоцена море Днепровско-Донецкого прогиба соединилось с морем геосинклинальной Черноморской зоны, образовав пролив в районе Киева — Днепропетровска. Очевидно, погружение в этой полосе Украинского кристаллического массива, подготовившее путь Нижнему Днепру, было заложено еще в палеогене. В олигоцене море из Днепровско-Донецкой впадины трансгрессировало на юг и в миоцене впервые затопило полностью Украинский кристаллический массив (А. Б. Ронов, 1949).

· 1-й этап: В среднесарматское время была осушена западная область Днепровско-Донецкой впадины. Дренирующий ее Палео-Днепр, отступая за регрессирующим морем, пересек Украинский кристаллический массив, образовав крупный коленообразный изгиб. В месте пересечения кристаллической гряды, при последующем углублении реки, образовались пороги.

· 2-й этап: Река восточной части прогиба стала притоком будущего Дона. Отрыв реки, соответствующей современному Северскому Донцу, от участка реки, дренирующей более западную часть Днепровско-Донецкого прогиба, вследствие дифференциации движений в зоне прогиба, наметился еще в олигоцене.

· 3-й этап: Суша в междуречье Днепра и Дона в виде полуострова, выдающегося на юг, продолжала разделять эти бассейны в течение миоцена. Таким образом, произошло разделение бассейнов Днепра и Северского Донца и включение последнего в бассейн будущего Дона.

Формирование системы Ергень-реки и Нижнего Дона: В плиоцене оформилось нижнее течение Дона за счет перемещения к западу устья реки, дренировавшей Рязано-Саратовский прогиб и названной Ю. А. Петраковичем (1947) Ергень-рекой. Мощная аллювиально-дельтовая толща в Ергенях подстилается морскими нижне-среднемиоценовыми отложениями. Следы последних сохранились также в бассейне Балыклейки, в Донской излучине (М. А. Брылев, 1968) и в Окско-Донской низине (В. Р. Иосифова, 1966). Морской миоцен неизвестен к востоку от Волги. Миоценовые отложения в Заволжье представлены аллювием (А. Н. Мазарович, 1936; А. В. Востряков, 1959). Формирование на юге миоценовой суши началось с востока. В миоцене произошло полное осушение зоны Прикаспийской синеклизы (П. В. Эвентов, 1962). Образовалась обширная Волго-Каспийская суша. В Ергенях морские отложения верхней части среднего миоцена (средиземноморские слои) отсутствуют. Береговая линия мелководного средне-позднемиоценового моря (сармат — мэотис) протягивалась южнее вала Карпинского от Сальска к Каспийскому побережью между устьями Кумы и Терека (А. А. Несмеянов и др., 1963).

Динамика дельты Ергень-реки и палеогеография Понто-Каспия: Вследствие перехода Прикаспийской синеклизы на континентальный режим, устье Ергень-реки оторвалось от западного борта синеклизы, перемещаясь вместе с береговой линией миоценового моря в Предкавказье. Смещению его к западу способствовали поднятия Приволжской возвышенности и Ергеней. Удлинение Ергень-реки и перемещение ее устья носило длительный и направленный характер. Следы ее деятельности находят в морском бассейне, существовавшем на месте заложенного еще в олигоцене Терско-Каспийского краевого прогиба. В этот прогиб, возникший в связи с началом орогенного развития Большого Кавказа в олигоцене, в среднемиоценовое время поставлялось огромное количество песчаного материала с Волго-Каспийской суши (А. С. Сафронов, 1972; В. А. Потапов, 1954). Здесь, в восточном Предкавказье, была сформирована мощная терригенная толща из кварцевых песчаников и алевритов. Судя по мощности дельтовой толщи, бассейн Ергень-реки охватывал не только Волго-Каспийскую сушу, но располагался и в центре Русской платформы.

· 1-я фаза (мэотический век): Происходит осушение Терско-Каспийского бассейна. На месте его формируется суша, соответствующая Дагестану, со множеством озер и протоков. Море отступало к западу. Следуя за ним, Ергень-река образовала дельту у берегов Азовского моря севернее современной дельты Кубани (А. И. Соколов и В. А. Онищенко, 1969). К мэотическому веку относится распадение единого морского бассейна на два.

· 2-я фаза (понтический век): В понте окончательно оформились Черноморский и Каспийский бассейны. К понту относится активизация на Северном Кавказе разломов как широтного, так, особенно, и меридионального простирания. Это привело в плиоцене к осушению Ставропольской возвышенности. Поднятия Ставропольской возвышенности, вероятно, способствовали дальнейшему смещению к западу Ергень-реки. На каком-то этапе перемещения вправо эта река слилась с рекой, дренировавшей Днепровско-Донецкую впадину. Тем самым наметилось течение Нижнего Дона и его притока Северского Донца (см. рис. 1).

Новейшая орогения и гидросеть Предкавказья: Ниже коленообразных изгибов реки Днепр и Дон являются наиболее молодыми. Древнему направлению стока на юго-восток вдоль Днепровско-Донецкого прогиба соответствуют Нижняя Припять, Средний Днепр и Северский Донец. В неогене произошло заложение мелких рек Причерноморской низменности. В плиоцене закончилось формирование Ставропольского поднятия и расположенных к югу от него Кисловодского выступа, а к северу — Сальского вала. Меридиональная полоса поднятий разделила Предкавказье, и на месте единого предгорного прогиба возникли два: Азово-Кубанский на западе и Терско-Каспийский (осложненный Прикумским валом) — на востоке с максимумом погружения в крайних восточном и западном участках. Соответственно структурному плану в Предкавказье возникла речная сеть широтного направления. Реки, стекающие с северных склонов Большого Кавказа, к западу от Эльбруса сливаются, создавая широтное течение Кубани, к востоку дают начало Куме, а реки Дагестана — Тереку. Обе магистрали несут свои воды в Каспийское море.

Роль герцинских и альпийских структур в геоморфологии юга: Сальский вал делит на западный и восточный участки Манычский прогиб. Этой полосе современного погружения соответствуют озера и слабо проточные речки западного и восточного направления. По обе стороны Сальского вала сохранились в рельефе в виде поднятий Донецкого кряжа и вала Карпинского открытые участки донецкого герцинского горного сооружения. Таким образом, наряду с субширотным направлением стока, обусловленным движениями Большого Кавказа, на месте герцинских горных сооружений в плиоцене возник водораздел, меридионально вытянутый от Эльбруса до Манычского прогиба.

Амплитуда неотектонических погружений и поднятий: К неогену относится наибольшая интенсивность движений, обусловивших деформацию верхнемеловой морской аккумулятивной поверхности. В течение кайнозоя отдельные участки верхнемеловой равнины были приподняты: на Средне-Русской возвышенности до +250 м, на Приволжской возвышенности до +300 м. Большая часть поверхности погружена ниже уровня моря: в пределах Днепровско-Донецкого прогиба до -100 м, на юге Украины, в северном Крыму, в Прикаспийской синеклизе и Предкарпатском прогибе до -1000 м, в Предкавказской (Скифской) плите до -3000 м. Максимально прогнута она в Терско-Каспийском (-5000 м) и Азово-Кубанском (-6000 м) прогибах. Таким образом, наибольшее погружение испытали Прикаспийская синеклиза и Причерноморско-Предкавказская зона. В послепонтическое время резко усиливается погружение Азово-Кубанской впадины. Зона наибольшего ее опускания, являющаяся предгорным Кубанским прогибом, вмещает реку Кубань, нижнее течение которой, как и нижнее течение Терека, соответствует осевой зоне предкавказских прогибов. В пределах предгорных прогибов наблюдается погружение древних террас под аллювий поймы и верхнеплейстоценовых террас (А. С. Сафронов, 1958). В стратиграфическом разрезе осадочной толщи наблюдаются наиболее глубоководные фации.

Геоморфологические особенности Причерноморья и Волыно-Подолья: По характеру погружения Азово-Кубанскому прогибу близка Причерноморская впадина, ставшая в плиоцене зоной максимального погружения юга Русской равнины. Погружение ее Одесско-Крымского участка в течение кайнозоя в 20 раз превышает погружение Днепровско-Донецкой впадины. Причерноморская впадина была зоной трансгрессии плиоценовых морей. В наиболее погруженной ей части, образуя центробежный узел, сконцентрированы устья современных рек Днестра, Южного Буга, Днепра и более мелких рек. Обширные плавни Днепра, многочисленные прибрежные черноморские лиманы, Сиваш отражают современное погружение. В сторону прогиба в северном направлении текут реки Степного Крыма. Инверсионное развитие Волыно-Подольского плато, возникшего в плиоцене на месте миоценового прогиба, обусловило формирование речной сети на юго-западе Русской равнины. Современное поднятие его в два раза превышает поднятие Украинского кристаллического массива (Ю. А. Мещеряков, 1965). С плиоцена до настоящего времени плато испытывает поднятие, которое сменяется погружением в зоне слияния с Причерноморской низменностью. Вследствие этого перекоса реки притоки Днестра, дренирующие Волыно-Подольское плато и Бессарабскую возвышенность, текут параллельно в южном направлении.

Закономерности миграции береговых линий и новейшая гидрография: Остальная территория, покрывавшаяся миоценовыми морями, испытала в плиоцене преимущественно унаследованные движения. Поднятие характерно для древних положительных структур. Возобновила свое очертание в соответствии с Воронежской антеклизой Средне-Русская возвышенность. Современный водораздел Оки, Днепра и Дона совпадает с осевой зоной антеклизы. Левобережные притоки Днепра развивались, следуя за передвижением к югу береговой линии сарматского моря. В настоящее время все они направлены в сторону Днепровско-Донецкого прогиба. Днепр от устья Припяти до порогов течет в осевой зоне суженного в неогене Днепровско-Донецкого прогиба.

Рис. 9. Схема направления стока и миграции береговых линий Русской платформы в мезо-кайнозое. 1 — граница моря в перми и раннем триасе; 2 — береговая линия неогеновых морей: сарматского (N₁²⁻³), мэотического (N₁³), раннеплиоценового (N₂¹), балаханского озера (N₂¹), акчагыльского (N₂ak), апшеронского (N₂ap); 3 — береговая линия четвертичных морей: бакинского (Q₁b), хазарского (Q₂hz), раннехвалынского (Q₃hv₁), бореального (Q₃¹), позднехвалынского (Q₃hv₂); 4 — направление стока в поздней перми — раннем триасе; 5 — русла раннего миоцена; 6 — то же среднего плиоцена (доакчагыльская Волга); 7 — место истока Волги в плейстоцене: раннем (Q₁), днепровского века (d), московского века (ms), валдайского века (v); 8 — зона выклинивания подтопления в раннехвалынском веке.

Тектонический перекос Украинского щита и деформация палеодолин: В пределах Украинского кристаллического массива, принявшего вновь характер положительной морфоструктуры, водораздельная линия испытала смещение к северо-востоку. Основные реки потекли в направлении Причерноморской впадины, погружающейся более интенсивно, чем Днепровско-Донецкая. Перекос Украинского щита, обусловленный более быстрым поднятием его северо-восточного края, относится к послепалеогеновому периоду. Об этом свидетельствует крутизна падения погребенных раннепалеогеновых долин на южном его склоне и деформация береговой линии среднеэоценового морского бассейна, достигающего на протяжении 170 км от Кривого Рога до Кременчуга 70 м (В. В. Фуртес, 1972). С отклонением нижних отрезков Днепра и Дона на юго-запад и разобщением Черного и Каспийского морей Прикаспийская синеклиза потеряла западные и северо-западные провинции питания. В течение неогена источник питания синеклизы и зоны Каспия уменьшился. Продуктивная толща Кавказа формировалась лишь за счет сноса реками волжского бассейна (В. П. Батурин, 1937; Е. Е. Милановский, 1963).

Динамика Заволжского неотектонического прогиба: В перераспределении стока южной части Русской равнины в неогене в значительной мере сказалась перестройка структурного плана платформы в сторону усиления меридионально вытянутых прогибов и поднятий. Среди них Заволжский неотектонический прогиб обладал в течение плиоцен-четвертичного времени наибольшей по сравнению с другими прогибами Русской платформы мобильностью (см. рис. 9). Поэтому здесь хорошо выражены следы рек, сохранившихся в виде погребенных среднеплиоценовых и раннечетвертичных речных русел. Мобильность Заволжского прогиба объясняется, очевидно, тем, что он сохранил структурную связь с прогибавшейся в позднем плиоцене Прикаспийской синеклизой, а через последнюю — с геосинклинальной зоной Кавказа. «Оторванные» от Прикаспийской синеклизы поднятием Приволжской возвышенности и Ергеней Рязано-Саратовский и Днепровско-Донецкий прогибы не испытали в плиоцен-четвертичное время столь же резких тектонических колебаний.

Этапы формирования гидросети юга в плиоцен-четвертичный период: Гидрографическая сеть крайнего юга Русской равнины в среднем плиоцене была сходна с современной. С этого времени условия развития рек Азово-Черноморского и Каспийского бассейнов были различны. После восточно-кавказской фазы складчатости произошли резкий подъем уровня Каспийского моря и обширные плиоценовые (акчагыльская и апшеронская) и четвертичные трансгрессии в зонах Прикаспийской синеклизы и Заволжского прогиба.

Сведения об авторах и источниках:

Автор: Г. В. Обедиентова

Источник: Формирование речных систем Русской равнины

Публикации будут полезны широкому кругу геологов, изучающих четвертичную геологию, геоморфологов, гидрогеологов, а также всем специалистам, интересующимся историей рек и геолого-геоморфологическим развитием Русской равнины.