Тектоника Саратовского Поволжья
П. М. БЫСТРИЦКАЯ, А. И. ХРАМОЙ
Тектоника Саратовского Поволжья привлекала внимание многих исследователей. В 1911 г. А.Д. Архангельский дал первую тектоническую схему [1]. В последующем были опубликованы работы А.Г. Ржонсницкого [7], А.Н. Семихатова [8], Б.А. Можаровского [4], П.Е. Оффмана [6] и др. Современное представление о геологическом строении Саратовского Поволжья освещено в работах С.П. Козленко [2], В.Д. Наливкина и др. [5] и К.А. Машковича [3].
Много новых данных в понимание тектоники Саратовского Поволжья внесли сейсморазведочные работы, осветившие строение Марксовской, Карамышской и Корсаковской впадин, совершенно не изученных бурением. Эти и аналогичные впадины составляют чуть ли не половину Саратовского Правобережья. С учетом новых данных бурения и сейсморазведки для анализа структурных форм в их историческом развитии нами составлена серия карт изопахит, охватывающих палеозойскую группу (рис. 1).
Расчленение разреза произведено по петрографическим и фаунистическим данным М.Г. Кондратьевой и Т.И. Федотовой. Установленное расчленение согласовано с данными электрокаротажа, а затем путем послойной корреляции диаграмм каротажа Л.Л. Сусловой была произведена стратиграфическая разбивка всех глубоких скважин Саратовского Поволжья. Для скважин, пробуренных за пределами Саратовской области, приходилось предварительно приводить стратиграфию в соответствие с принятой в Саратове схемой. Наибольшие различия касаются интервала между кровлей малевского горизонта турнейского яруса и подошвой данково-лебедянских слоев фаменского яруса.
За пределами Саратовской области кровля девона проводится по пласту глинистого известняка, примерно в 10 м ниже кровли малевского горизонта. Ниже этого пласта выделяются озерско-хованские отложения и далее данково-лебедянские. В Саратове мощность малевского горизонта принимается намного больше и до последнего времени не выделялись озерско-хованские слои.
На схеме I (рис. 1) отражены данные, относящиеся к нижнему терригенному комплексу платформенного чехла. Этот комплекс расчленяют на три части: доживетские отложения, живетский ярус и нижнещигровские слои. Для доживетских и живетских отложений на схеме I показаны линии, условно отделяющие области больших и малых мощностей. Для щигровских слоев проведена изопахита «200», которая выполняет такую же роль, что и предыдущие линии.
Конфигурация указанных трех линий отличается лишь в деталях, в целом же они дают очень сходную картину: на юго-западе область малых мощностей соответствует Воронежскому массиву, на северо-востоке такая же область малых мощностей отображает Урало-Волжский свод с отдельными выступами - Токмовским и Заволжским (последний часто называют Жигулевским или Жигулевско-Пугачевским). Внутренняя область больших мощностей представляет собой юго-восточную часть древней Рязано-Саратовской впадины. О ее большой глубине говорят 1000-метровая мощность доживетских отложений и значительная мощность живетского яруса (500 м). На распределении отложений нижнего терригенного комплекса сказалось появление в живетском веке поднятия в районе Пачелмы, создавшего перемычку между Воронежским массивом и Токмовским сводом. Это поднятие, которое можно назвать Пачелмским, документируется сокращенными мощностями живетских и щигровских отложений. Следует также отметить развитие в щигровское время Заволжского выступа. В его пределах на схеме I показаны два поднятия - Покровское и Балаковское, на которых отсутствуют щигровские отложения.
На схеме II даны изопахиты семилукских слоев. Эти отложения, как и все покрывающие их осадки верхнего девона, представлены карбонатными породами. На схеме видно дальнейшее развитие Заволжского выступа, на котором можно выделить третье поднятие - Степновское. Во впадине центральной части территории область наибольшего прогибания, как можно судить по мощностям, перемещается на юг - в район Жирного. Схема III для воронежских слоев мало отличается от предыдущей; появляются лишь поднятия в районе Казанлы и Елшанки, разделенные небольшой областью прогиба.
Для евлановско-ливенского времени (схема IV) существенной особенностью является погружение под воду Покровского поднятия, а в целом - более спокойное изменение мощностей, чем в предыдущее время.
На схеме V даны изопахиты задонско-елецких и данково-лебедянских слоев. Очертания их в общем сходны между собой. На описанных схемах можно заметить перестройку структурного плана на границе щигровского и семилукского времени. Более поздний интервал отличается тем, что ось Рязано-Саратовской впадины меняет ориентировку с северо-западной на меридиональную и даже на северо-восточную. Доминирующие раньше Воронежский свод и Токмовский выступ погружаются, а воздымание испытывают Заволжье и район Пачелмы.
Схема мощностей турнейского яруса (IV) имеет совершенно иной вид, чем предыдущие. Не стало зоны малых мощностей в Заволжье, перестала существовать впадина в центральной части Правобережья. Схема VI отображает монотонное увеличение мощностей с северо-запада на юго-восток. Изменение мощности турнейских отложений происходит за счет выпадения из разреза при движении с юга на север кизеловского горизонта, затем черепетского и частично упинского. Этим устанавливается региональный перерыв в осадконакоплении в конце турнейского века вследствие общего поднятия территории и особенно ее северо-западной части.
Тенденция воздымания северо-западной части Саратовского Поволжья проявляется на протяжении всего каменноугольного и пермского периодов. Это можно проследить на схемах VII, VIII, IX и X. Не приводя их описания, отметим лишь некоторые важные моменты. Карта изопахит яснополянского подъяруса (схема VII) рисует языкообразный выступ широтного простирания между Тепловкой и Пугачевой, указывающий на поднятие этого участка. Такой же структурный элемент виден на схеме X, относящейся к верхнему карбонатному комплексу среднего карбона (каширский, подольский и мячковский горизонты). На промежуточных схемах широтный выступ не имеет столь отчетливого выражения.
Как уже упоминалось, на всех картах мощностей, начиная с турнейского яруса, отмечается поднятие в северозападной части территории. Оно фиксируется областью отсутствия соответствующих отложений.
На фоне погружения территории в юго-восточном направлении обращает на себя внимание отмеченное Г.С. Карповым увеличение размеров зерен верхнебашкирских песчаников с северо-запада на юго-восток. Можно полагать, что в условиях мелководья, характерного для верхнебашкирского и верейского времени, на юго-востоке образовалась суша, являвшаяся короткое время источником сноса.
В результате крупного добайосского размыва, а также континентального перерыва на значительной части территории Саратовского Поволжья отсутствуют отложения верхнего карбона и перми. Граница распространения верхнего карбона проходит на юге по широте Саратова, затем несколько севернее Степного поворачивает на север до Хвалынска и далее слегка отклоняется к западу. Граница пермских отложений идет почти параллельно предыдущей, но восточнее на 20-60 км.
Приведенный анализ мощностей позволил нам наметить основные палеотектонические элементы. В девонский период наиболее устойчивыми структурными элементами были следующие структуры:
1. Заволжский выступ с тремя поднятиями - Покровским, Балаковским и Степновским;
2. Пачелмское поднятие между Воронежским массивом и Токмовским выступом;
3. впадина между Пачелмским поднятием и Заволжским выступом.
На границе девона и карбона происходит перестройка структурного плана. Заволжский выступ погружается, а Пачелмское поднятие, напротив, развивается. На протяжении каменноугольного периода доминирующим является Пачелмское поднятие с широтным выступом.
Переходя к описанию современной тектоники Саратовского Поволжья, следует отметить несоответствие на многих площадях юго-востока Русской платформы в залегании разных стратиграфических горизонтов. Причиной этого является неоднократная перестройка более поздними тектоническими движениями древних структурных планов. Несоответствие тектонических форм не позволяет обрисовать современное строение территории Саратовского Поволжья при помощи одной структурной карты по какому-либо горизонту. Для этой цели нужна серия карт по стратиграфическим поверхностям, соответствующим моментам резкой перестройки структурного плана. Для Саратовского Поволжья основными такими поверхностями в пределах платформенного чехла являются поверхность палеозоя и кровля девона.
Ниже приводится описание структурных карт по этим горизонтам.
Карта рельефа поверхности палеозоя (рис. 2) составлена с использованием данных бурения, сейсморазведки, электроразведки и геологического картирования. Для той части территории, где распространены пермские отложения, на карте дана поверхность карбонатно-галогенного комплекса.
Диапазон колебания отметок достигает 1200 м. На крайнем северо-западе изолинией «-200» очерчивается периклинальное окончание Керенско-Чембарского вала. Южнее его прослеживается вытянутый в меридиональном направлении и в северной части отклоняющийся к западу Ртищевско-Баландинский вал. К востоку изолинией «-500» оконтурена Аткарская впадина, которая на юге небольшой седловиной отделена от Карамышской впадины. Сейсмическими работами в последнее время установлена серия поднятий в пределах этой впадины. С востока Карамышская впадина ограничена седловиной, за которой начинается Приволжская моноклиналь, имеющая в этой части дугообразную форму. Карамышская впадина и Приволжская моноклиналь как бы очерчивают крупный Жирново-Линевский блок, представляющий северное окончание Доно-Медведицкого вала. К западу от него находится Терсинская впадина, переходящая в северо-восточной своей части (через перемычку) в Карамышскую впадину. Жирново-Линевский блок через упоминавшуюся выше седловину соединяется с группой Саратовских дислокаций. В пределах седловины располагается цепь поднятий. Саратовские дислокации представляют собой сложное разновозрастное сооружение спиралевидной формы. Большая часть поднятий третьего порядка имеет отметки на уровне моря, кроме западной ветви, проходящей на 100-200 м ниже. В середине зоны Саратовских дислокаций располагается Корсаковская впадина. К северо-востоку от Саратовского кольца выделяется небольшой Казанлинский (Базарно-Карабулакский) вал На север от него оконтуривается Гусихинско-Кикинская группа структур, составляющая южное окончание Сурско-Мокшинского вала. В районе Кикино поверхность палеозоя поднята до уровня «-100». Непосредственно к востоку очерчивается Терешкинская впадина. Эта впадина на юге отделена седловиной от Марксовской впадины примерно такой же глубины и размеров. Марксовская впадина в свою очередь через довольно высокие перемычки связывается на юго-востоке и юго-западе с Приволжской моноклиналью. Между этими перемычками расположена Советско-Степновская группа поднятий. Приволжская моноклиналь является переходной областью к Прикаспийской впадине и следует вдоль ее границы. Большая часть Приволжской моноклинали проходит по пермскому полю, обозначающемуся на геологической карте доюрского среза, и характеризуется наличием мелких гипсовых вздутий. Северо-восточная часть карты занята протяженным поднятием северо-восточного простирания. Это Пугачевский вал или пермская ось Заволжья. Отметки в своде нулевые. К востоку и северу от Пугачева на карте показаны два прогиба безусловно эрозионного происхождения; возможно, что они являются древними руслами одной и той же реки. Восточный склон Пугачевского вала уходит в зону гипсовой тектоники.
Структуры второго порядка отличаются асимметричным строением. При этом крутые склоны-флексуры часто являются попарно сопряженными. Например, Корсаковская впадина с востока ограничена такой же флексурой, как и с запада. Карамышская имеет флексурные ограничения на юге и севере и др. Создается впечатление, что в формировании структур второго порядка важную роль играли опускания по вертикальным разломам глыб фундамента, по площади соизмеримых с впадинами второго порядка. Интересно, что размер опусканий был всюду примерно одинаков.
Структурная карта по кровле девонских отложений (рис. 3) отличается от предыдущей тем, что диапазон изменения отметок составляет 2600 м, т. е. в два раза больше, чем у поверхности палеозоя. Кроме того, вполне четко проявляется тенденция общего погружения с северо-запада на юго-восток, в то время как на карте рельефа палеозоя крайние западная и восточная точки имеют одинаковые высоты. Вследствие общего погружения на юго-восток северные борта впадин смещены к югу и размеры их резко сокращены. Это видно по Марксовской, Аткарской, Карамышской депрессиям. Наибольшее отличие от карты рельефа палеозоя состоит в том, что на рис. 3 нет Пугачевского вала. Легко показать, что причиной этого явления может быть угловое несогласие между поверхностью палеозоя и внутренними стратиграфическими границами в карбоне. Четкое оформление на карте получила антиклинальная зона между
Казанлой и Балаково. На востоке она оканчивается Балаковским поднятием(Еще до бурения на этом участке Н.Н. Форш [9] высказал мнение о наличии здесь поднятия, но местоположение его определил в районе Хвалынска и потому назвал его Хвалынским сводом.) на западе Казанлинским. В промежутке показано гипотетическое Вольское поднятие. Проверку наличия его следует рассматривать как одну из первоочередных задач сейсморазведки.
Приведенное краткое сопоставление двух карт свидетельствует о большом несоответствии между ними.
На рис. 4 сделана попытка дать тектоническую схему, на которой были бы отражены также палеоструктурные элементы. Дадим краткую характеристику указанных на схеме элементов. Для положительных структурных элементов (поднятий) приняты названия «группа поднятий» или «область поднятий». Под этим подразумеваются в большинстве случаев структурные формы промежуточного типа между структурами первого и второго порядков.
Пачелмская область поднятий (I) характеризуется малыми глубинами залегания девона и наиболее полным разрезом этих отложений. То и другое характеризуют область как благоприятный объект для разведочных работ.
Гусихинско-Кикинская группа поднятий (II) представляет южное окончание Сурско-Мокшинского вала.
Северная часть группы Саратовских поднятий (III, а) отличается от южной части (III, б) меньшей мощностью доживетских отложений. В южной части группы сосредоточены нефтяные и газовые месторождения.
В Казанлинско-Балаковском выступе (IV) показана Балаковская группа поднятий с малой мощностью терригенных палеозойских отложений. Следующим идет Вольское поднятие, в пределах которого можно ожидать большей мощности терригенных отложений девона. Этот участок является перспективным объектом для разведочных работ, которые должны начаться с сейсморазведки. Казанлинская группа поднятий находится в области большой мощности живетских и доживетских отложений.
Советско-Степновская группа поднятий (V) располагается на южной вершине древнего Заволжского выступа. В пределах ее выявлены крупные нефтяные и газовые месторождения.
Покровская группа поднятий (VI) включает несколько структур третьего порядка, часть которых нефтеносна.
Жирновско-Линевская (VII) группа поднятий представляет северную оконечность Доно-Медведицкого вала. Эта самая высокая область по поверхности палеозоя была самой погруженной в девонское время. Девонские отложения представлены полно и являются нефтегазоносными, но глубины их залегания велики.
К перспективным площадям первой очереди должен быть отнесен участок зоны моноклинального погружения (1) в пределах древнего Заволжского выступа. Расположение Марксовской впадины (2) в пределах древнего Степновского поднятия определяет ее перспективы. Структуры третьего порядка, выявленные в ее пределах, могли бы послужить объектом разведочного бурения.
Терешкинская впадина (5) представляла собой в течение большей части своей истории область прогиба. В юго-западной четверти планшета расположены следующие впадины: Карамышская (4), Аткарская (5), Корсаковская (5), Аркадакская (7) и Терсинская (8). Карамышская и Терсинская впадины отличаются наибольшими глубинами залегания отложений девона, Аркадакская - наименьшими. Опыт изучения Карамышской и Терсинской впадин, в которых на выявленных сейсморазведкой Кленовском и Урицком поднятиях открыты газонефтяные месторождения, указывает на большой интерес, который представляют такие площади для поисков залежей нефти и газа. Это обстоятельство имеет существенное значение, так как впадины составляют около одной трети территории Саратовского Поволжья.
Тектоническое районирование, без которого нельзя правильно определять направление разведочных работ, стало бы намного увереннее, если бы в Саратовском Поволжье было пробурено несколько скважин по региональным профилям, предусмотренным планом текущего пятилетия.
ЛИТЕРАТУРА
1. Архангельский А.Д. Среднее и Нижнее Поволжье. Землеведение, т. 18, кн. IV, 1911.
2. Козленко С.П. Классификация структурных поднятий по возрастным признакам. ДАН СССР, т. 108, № 4, 1956.
3. Машкович К.А. Открытие нефтяной залежи по карте схождения. Нефт.хоз., № 1, 1956.
4. Можаровский Б.А. О формировании главнейших элементов геоструктур Юго-Востока. Ученые записки СГУ, т. XVI, № 2, 1945.
5. Наливкин В.Д., Розанов Л.М., Фотиади Э.Э., Егоров С.П., Енгуразов И.И. и др. Волго-Уральская нефтеносная область. Тектоника. Гостоптехиздат, Ленинград, 1956.
6. Оффман П.Е. К вопросу о структуре и генезисе Саратовских и Доно-Медведицких дислокаций. БМОИП, отд. геологии, 1945.
7. Ржонсницкий А.Г. Геологический очерк центральной части Саратовского уезда. Сельскохозяйственный вестник Юго-Востока, 1913-1914.
8. Семихатов А.Н. Тектоника Саратовского уезда. БМОИП, отд. геологии, № 1-2, 1926.
9. Форш Н.Н. К методике структурного анализа платформенных тектонических структур. Гостоптехиздат, .1953.
Трест «Нижволгонефтегеофизика»
Рис. 1. Карты мощностей.
I-доживетские, живетские и щигровские отложения; II-семилукские; III-воронежские; IV- евлановско-ливенские; V-задонско-елецкие (жирные линии) и данково-лебедянские (тонкие линии); VI- турнейские; VII-яснополянские; VIII - окские, серпуховские и намюрские; IX - башкирские (тонкие линии) и верейские (жирные линии); X-каширские, подольские и мячковские; 1-современная граница Прикаспийской впадины; 2 - области отсутствия отложений; 3 - граница распространения намюрских отложений; 4 - граница распространения подольских отложений; 5 - граница распространения мячковских отложений; 6 - условная граница между областями большой мощности доживетских отложений и малой; 7-то же для живетских отложений.
Рис. 2. Карта рельефа поверхности палеозоя (на пермском поле дан рельеф поверхности карбонатно-галогенных отложений).
1 - палеогеологическая граница; 2 - современная граница Прикаспийской впадины.
Рис. 3. Структурная схема по кровле девонских отложений.
1 - современная граница Прикаспийской впадины.
Рис. 4. Тектоническая схема.
а - изогипсы по кровле девонских отложений; б-контуры основных структурных элементов каменноугольного периода; в- контуры основных структурных элементов верхнедевонского времени; г - осевые линии со структурами третьего порядка; д - современная граница Прикаспийской впадины. Поднятия: I - Пачелмская область поднятий; II-Гусихинско-Кикинская группа; III а, б-Северная и Южная Саратовские группы; IV-Казанлинско-Балаковский выступ: а - Балаковская группа; б-Вольская группа; в - Казанлинская группа; V-Советско-Степновская группа; VI-Покровская группа; VII-ЖирновскО-Линевская группа. Впадины: 1-зона моноклинального погружения к Прикаспийской впадине; 2 - Марксовская; 3 - Терешкинская; 4 - Карамышская; 5 - Аткарская; 6 - Корсаковская; 7 - Аркадакская; 8 - Терсинская;