Тектоника территории Волгоградской агломерации

Волгоградская агломерация расположена на юго-востоке Восточно-Европейской платформы [1; 8; 12]. Ее территория включает часть восточной оконечности Воронежской антеклизы (так называемой Приволжской «моноклинали») с типичной континентальной корой и часть краевой и вместе с тем внутриконтинентальной впадины -

Прикаспийской синеклизы с предположительно океанским типом коры, «надстроенной» осадочным чехлом толщиной (на данной территории) 7 - 8 км.

В качестве границы между антеклизой и синеклизой обычно принимается Волго-градско-Жадовская гравитационная ступень, положение которой совпадает с восточным краем Транскавказского суперлинеамента, заложенного на ранней стадии развития земной коры и имеющего отражение в фундаменте платформы [1]. Эта разломная ступень разделяет геоблоки коры, резко отличающиеся по структуре и истории развития. Ее северо-восточная ориентировка (около 30°) совпадает с траекторией современного движения литосферных плит в регионе под воздействием напряжений вдоль северного коллизионного края Аравийской плиты [13], с далеким тылом зоны субдук-ции которой, видимо, связан процесс пульсирующего воздымания Приволжской «моноклинали» в постолигоценовое время на фоне весьма слабо выраженного монотонного погружения Прикаспийской синеклизы (восточнее границ агломерации). Гравитационная ступень интерпретируется как разлом в фундаменте с опущенным восточным крылом и флексурный перегиб в палеозойском комплексе [8], восточнее которого глубина залегания подошвы мезозойских отложений резко возрастает. Вдоль этой границы, пересекающей территорию агломерации, выявлены сбросы, амплитуда которых оценивалась до 200 м [1], и считалось, что это значение соответствует размаху сбросового уступа от Приволжской «моноклинали» к Прикаспийской синеклизе [3; 4; 5; 11; 12].

Однако анализ материалов многочисленных инженерно-геологических изысканий на территории агломерации позволил установить, что в кайнозойских отложениях сбросового уступа (тем более такого размаха) между «моноклиналью» и синеклизой здесь нет. Имеется плавное, возрастающее к западу воздымание как прибортовой зоны синеклизы, так и (более заметное) «моноклинали». Суммарный подъем Приволжской «моноклинали» в пределах агломерации за кайнозойское время составил около 120 м, а прибортовой зоны синеклизы - не менее 40 - 50 м.

Воздымание «моноклинали» сопровождалось заметным растяжением в верхних слоях осадочного чехла в приграничной зоне, что под действием гравитационных сил привело к сколу и погружению ряда узких вытянутых «клиньев» различной формы и образованию ряда грабенов, субпараллельных границе между структурами, с амплитудами максимального погружения их осевых частей до 200 м и более. «Клинья» грабенов не монолитные; они представляют собой наиболее раздробленные участки территории, разделенные многочисленными разрывами с погруженными на разную глубину локальными фрагментами, некоторые из которых могут быть запрокинуты в ту или иную сторону, что отмечалось при изысканиях для строительства Волжской ГЭС.

Грабены сопровождаются многочисленными обрамляющими сбросами с небольшими амплитудами. Сбросы удалены в обе стороны от осей на километры, что делает условным точное ограничение грабенов и затрудняет определение на местности границ этих структур. Поэтому для территории агломерации под термином «грабен» мы будем рассматривать только приосевые, наиболее погруженные части этих разрывно-блоковых структур, в пределах которых глины майкопской серии погружены ниже отметок залегания волжского аллювия.

В пределах территории агломерации находятся два грабена - Бекетовский и Красно-армейско-Паромненский, но имеются данные, что непосредственно восточнее территории имеется еще один - Суходольский. Детальнее других на территории агломерации бурением прослежен самый западный - Бекетовский [9] грабен - от Волго-Донского канала вдоль балки Кучерда через Веселую Балку, Краснослободск, левобережное примыкание плотины Волжской ГЭС до Рахинки и севернее. Ширина его колеблется от 400 м до 2 км. По западному сбросовому контуру этого грабена, т.е. по «Большому Сталинградскому» и его продолжению - Бекетовскому [12] сбросам (но не Отрадненскому), наиболее удобно, на наш взгляд, проводить границу между Воронежской антеклизой и Прикаспийской синеклизой, т.к. в этом случае она становится опознаваемой по данным бурения. Тем самым территория, занятая грабеном, включается в состав Прикаспийской синеклизы.

Восточная Приволжская краевая часть Воронежской антеклизы, которую принято именовать «моноклиналью», в пределах агломерации разделена многочисленными сбро- сами на отдельные блоки ступенями, поднимающимися к западу от Бекетовского грабена (см. рис.1). В качестве блоков здесь рассматриваются участки территории, разделенные сбросами или их группами с суммарной амплитудой не менее 7 м, зафиксированными в морских палеогеновых отложениях. Частота разрывных нарушений особенно высокая в полосе 2 - 4 км вдоль Бекетовского грабена, на основании чего здесь приходится выделять не блок, а Волжско-Отрадненскую дислоцированную зону, ограниченную с запада Усть-Царицынской группой сбросов с суммарной амплитудой 1620 м, а южнее - Отрадненским сбросом. С удалением от грабена частота сбросов уменьшается. Амплитуды их встречаются от долей до нескольких метров; уникален только Отрадненский (см.рис. 2) с вертикальным смещением 56 м [12].

Рис.1. Тектоническая схема территории Волгоградской агломерации: блоки: 1 -Горо-дищенский, 2 - Царицынский, 3 - Волжско-Отрадненская дислоцированная зона, 4 - Сарептский, 5 - Татьянский. Грабены: 6 - Бекетовский, 7 - Красноармейско-Па-ромненский, 8 - предполагаемый Азгирский, 9 - Шенбруннская структура, 10 - Суходольская структура; сбросы: 11 - «Большой Волгоградский» (он же «Бекетовский»), 12 - Отрадненский (он же Андреевский), 13 - Орловский, 14 - Мечеткинский, 15 - Царицынский, 16 - Сарпинский (он же Солянский), 17 - Усть-Царицынская группа сбросов; брахиантиклинали: 18 - Бекетовская, 19 - Южно-Красноармейская, 20 - Севере-Красноармейская, 21 - Южно-Паромненская, 22 - Паромненская. 23 -сбросы (стрелка направлена в сторону опущенного крыла), 24 - брахиантиклинали, 25 - граница между Приволжской «моноклиналью» и Прикаспийской синеклизой. А-А-линия разреза Татьянка - Киляковка (см. рис. 3), Б - Б-линия разреза Горная Поляна - ВДСК (через Бекетовский и Красноармейско-Паромненский грабены, см. рис 2)

В пределах блоков слои морских палеогеновых отложений залегают горизонтально. Наклонное или «моноклинальное» залегание их на этой территории нигде не установлено; оно существует только в опубликованных графических моделях (рисунках и разрезах), в которых по тем или иным причинам не отражены разрывные дислокации. «Наклонное» к востоку залегание слоев - кажущееся из-за обилия небольших сбросовых «ступеней», игнорируемых при оценке геологического строения территории, но подтвержденных материалами изысканий. Поскольку структура кайнозойского осадочного чехла в этой краевой части антеклизы ступенчато-блоковая, то выделение ее в ранге моноклинали представляется неточным по определению. Это наименование (с оговоркой) используется здесь только как дань традиции.

Убедительные данные в поддержку ступенчато-блокового строения краевой части антеклизы содержатся в графических материалах по основанию плотины Волжской ГЭС. Показанные на рисунках в опубликованных работах характерные неровности кровли палеогеновых отложений, совпадение мест перегибов кровли с границами участков с разной толщиной маркирующих слоев, пространственное совпадение углублений в кровле палеогена с участками изменения крутизны залегания слоев указывают на то, что в этих разрезах (моделях геологического строения) по створу плотины не только существенно занижено колличество разрывных нарушений, но пропущен ряд (по нашим данным - до 13) зон дробления,в пределах которых явно заметна пониженная сопротивляемость пород эрозии, что и привело к образованию упомянутых углублений.

Разрывные нарушения, сопровождаемые вертикальными смещениями, в пределах Приволжской «моноклинали» имеют преимущественно северо-восточное простирание. Однако имеются сбросы и с другой ориентировкой, в частности, два сброса с амплитудой 2,5-3 м у с. Городище [12], а также выявленные нами, поданным бурения, сброс с амплитудой около 3 м в долине р. Царицы, сбросы на Дар-горе и др. Напрашивается предположение, что и показанный на неотектонической карте [2] сброс вдоль балки Орловка на самом деле является одним из ограничивающих грабен, в котором, кстати, размещен известный Орловский песчаный карьер, прослеживающийся от Орловки к юго-востоку через северную часть территории тракторного завода, где подошва ерге-нинских песков опущена до отметок 27 - 32 м, а может, и ниже. Кроме сбросов с измеренными амплитудами в пределах «моноклинали» встречаются разрывы и даже зоны дробления («групповые аномалии» при биолокационном картировании), без заметных вертикальных смещений.

Отметим, что сбросы в современном рельефе выражены, как правило, намного слабее этих разрывов без вертикального смещения. Даже Бекетовский грабен на границе крупных структур на молодом волжском склоне обозначен только на уступе от хвалынской террасы к руслу р. Волги короткими оврагами: Козьим - с западной стороны, а с восточной - коротким безымянным, ныне засыпанным, по которому была проложена железнодорожная ветка к Сарептскому затону. Несколько заметнее этот грабен выражен на донском, более древнем склоне водораздела (балка Кучерда).

Это значит, что сейчас на Приволжской «моноклинали» более активными являются молодые, послехазарские разрывы, т.е. в верхнечетвертичное время произошла перестройка рисунка активной трещиноватости в осадочном чехле, что указывает на новейшее изменение направления главных напряжений (включая растяжение) в осадочном чехле земной коры в этом регионе. Если сбросы имеют, в основном, северо-восточную (реже - нормальную) к ней ориентировку, то молодые разрывы без смещения чаще всего - северную и восточную.

Структура и тектоника Прикаспийской синеклизы в границах агломерации разведаны менее детально, что обусловлено значительной толщиной четвертичного покрова, не имеющего четких маркирующих горизонтов. В пределах прибортовой зоны синеклизы в южной части территории агломерации Н.П. Синяков выделял Бекетовский, Сарпинский и два Татьянских сброса с амплитудами более 40 м, а пространство между Отрадненским и Сарпинским сбросами он неудачно назвал Волго-Донским грабеном [12]. Татьянские сбросы с амплитудой более 50 м были показаны с северо-западным простиранием. Обычно сбросы с такими амплитудами прослеживаются на большом протяжении, но эти два нигде больше - ни на правом, ни на левом берегах р. Волги -не были выявлены. Такому странному обстоятельству имеется следующее объяснение.

Створ Татьянка - Киляковка (см. рис.З) был проложен субпараллельно Красноар-мейско-Паромненскому грабену, ограниченному с востока Сарпинским сбросом. Ки-ляковский створ прошел вдоль восточной границы грабена, а на локальном участке, от Татьянки до пос. Великий Октябрь, зашел в грабен, при этом дважды пересек Сарпин-ский сброс, но не под прямыми, а под очень острыми углами. Следовательно, «Татьян-ские сбросы» представляют собой продолжение единого Сарпинского.

Между Бекетовским и Красноармейске-Паромненским грабенами (в «Волго-Донском грабене» [12] под хазарскими, хвалынскими и аллювиальными отложениями вскрываются песчано-алевритовые породы мечеткинского возраста, что дает основание отнести это пространство к Сарептскому блоку, явно менее приподнятому по сравнению с Царицынским и Татьянским (рис. 2).

Рис. 2. Разрез от пос. Горная Поляна до Волго-Донского канала: серым цветом показаны глины майкопской серии, черным-глины киевской свиты, точками - песчано-алевритовые породы мечеткинской свиты

Невыясненным остается геологическое строение участка Волго-Ахтубинской долины вдоль р. Ахтубы (от пос. Великий Октябрь до с. Киляковки): здесь в полосе шириной около 8 км пробурено несколько 60-метровых скважин, но ни одна из них не вскрыла подошву песчаной толщи, возраст которой может быть от современного до ергенинского.

При изысканиях для строительства Волжской ГЭС вблизи левобережного примыкания ее плотины были выявлены 2 сброса на левом берегу р. Волги с амплитудой до 25 м, ориентированные вдоль русла р. Ахтубы [12]. Г.И. Горецкий [4], описывая эти дислокации, обращал внимание на очевидное совпадение оси этой «Верхне-Ахтубин-ской структуры» с современным руслом р. Ахтубы и подчеркивал, что начало Волжской дельты и направление ее главного рукава - Ахтубы - имеют тектоническую обусловленность.

Сведения об этой структуре представляют исключительный интерес. Во-первых, сейчас есть основания утверждать, что суммарная амплитуда обрамляющих ее сбросов значительно превышает 25 м и сопоставима с размахом разрывов, ограничивающих Бекетовский грабен. Во-вторых, она представляет собой не «диапироподобную складку» [4], а грабен с «втянутыми» отложениями вплоть до ергенинских. В-третьих, ее ориентировка и местонахождение совпадают с положением предполагаемого Азгирско-го разлома [5] и материально подтверждают реальность существования последнего, по крайней мере на данном участке. Продолжением его на правом берегу р. Волги является упомянутый выше грабен вдоль балки Орловка, наличие которого указывает на то, что дифференцированные волнообразные вертикальные движения, сопровождаемые растяжением в осадочном чехле, на разных этапах геологической истории были характерны не только для восточных и западных окраин территории, но и для южных и северных. Это привело к образованию ряда грабенов юго-восточного простирания. Такими знакопеременными движениями также объясняется, с одной стороны, плавный подъем к северу стратиграфических границ, с другой - смещение влево современных русел балок на Приволжской возвышенности по сравнению с их более древними руслами.

Рис. 3. Геологический профиль по линии Татьянка - Киляковка, по А. К. Деханту, с изменениями

Бекетовский, Красноармейско-Паромненский и предполагаемый Азгирский грабены далеко не исчерпывают перечня разрывных нарушений в пределах прибортовой зоны Прикаспийской синеклизы. Кроме упомянутого грабена у с. Суходол, где под волжским аллювием вскрыты глины майкопской серии, в Красноармейском районе обнаружена простирающаяся в северо-западном направлении грабенообразная структура у Шенбруннских источников с амплитудой погружения до 24 м (см. рис. 1).

Соляная тектоника осложняет геологическое строение нижней части осадочного чехла в пределах Прикаспийской синеклизы. Здесь выделен целый ряд соляных структур, нашедших отражение на карте новейшей тектоники как соляные антиклинали [3], Бекетовская антиклиналь с Бекетовской брахиантиклиналью, Ахтубинско -Тингутинс-кая антиклиналь с Тингутинской, Южно-Красноармейской, Северно-Красноармейской, Южно-Паромненской, Паромненской и Рахинской брахиантиклиналями. Все они ориентированы вдоль Бекетовского грабена под острыми углами к нему и разделены мульдами. Западная граница распространения соляной тектоники проводится вдоль гравитационной ступени (примерно вдоль Бекетовского грабена), а восточная находится за пределами территории агломерации.

Соляно-купольные структуры скрыты под толстым чехлом мезо-кайнозойских отложений, в современном рельефе и в особенностях наслоения палеогеновых и более молодых отложений выражены весьма слабо. В строении надсолевой толщи антиклинальные соляные структуры обычно сопровождаются разрывными нарушениями в сводах, причина образования которых точно не установлена.

Происхождение соляных куполов и антиклиналей одни авторы связывают с ползучестью соли без рассмотрения ее причин и механизма «оттока соли к куполам» с образованием сквозных межкупольных депрессий, в которых соль полностью «отжа- та», другие - с глыбовыми перемещениями (по разломам) блоков докембрийского основания. И те и другие обходят проблему энергетики деформаций соли, указывая на «тектоническую природу» их происхождения, не рассматривают роли и воздействия периодически изменяющихся горизонтальных напряжений в осадочном чехле в после-олигоценовое (да и в более раннее) время, а также, что исключительно актуально в конкретных геолого-гидрогеологических условиях данной территории [10], возможного растворения соляных толщ (соляного карста) на разных этапах геологической истории вплоть до образования так называемых «мульд». Решение этой проблемы затруднено недостатком и низкой наглядностью разведочного материала, представленного редкой сетью скважин и косвенными геофизическими сведениями при отсутствии шахт, вскрывших соляные структуры.

О времени проявления разрывных нарушений на территории агломерации можно судить как по возрасту затронутых ими пород, так и по сопоставлению толщины одновозрастных отложений, например, в Бекетовском грабене и за его пределами. В южной части территории агломерации активное опускание в пределах этого грабена имело место в эоцене, о чем свидетельствует возрастание толщины мечеткинских отложений до 70м вместо нормальных 25 - 35 [12]. Толщина отложений киевской свиты в грабене составляет 20 м, майкопской серии - 55, ергенинской - около 50, а скифского горизонта - около 55 вместо «нормальных» 8 - 10, 25 - 30, 30 - 35 и максимум 4 - 10 м, соответственно, за его пределами. Такое аномальное возрастание толщины накоплений в грабене свидетельствует о том, что погружение было растянутым во времени от эоцена (а может, и раньше) до четвертичного периода включительно, причем в после-плиоценовое время относительное вертикальное перемещение в грабенах было максимальным и составило не меньше 120 м, при этом средняя скорость погружения осевой части грабена не превышала 0,2-0,3 мм в год.

В северной части территории у левобережного примыкания плотины ГЭС отмечено, что толщина «балыклейской» (киевской) свиты составляет 20 - 25 м [6] против обычных 8-10, а наиболее молодые подвижки имели место в Бекетовском грабене даже в хазарское время [4; 12], что подтверждено наблюдениями при документации котлованов ГЭС [7].

В послехазарское время тектонические процессы на территории агломерации не прекратились. Об этом свидетельствуют поворот русла р. Волги после отступления хвалын-ского моря [4], смещение влево по сравнению со среднечетвертичными предшественниками русел всех правобережных речек, балок и оврагов на территории агломерации и севернее вплоть до г. Камышина, наличие на участках пересечения русла р. Волги с линиями разрывных нарушений перекатов, давших название соседним хуторам на левом берегу Волги, — Бекетовский Перекат, Сарептский Перекат. Такие же перекаты наблюдаются при низкой воде и у Горной Поляны, а также по «рукаву» р. Волги — Куропатке.

На территории агломерации периодически отмечаются слабые - до 3,5 баллов по ГОСТ 6249 - 52 - землетрясения с дальними эпицентрами. Часть из них, возможно, вызывается продолжающимся «сползанием» блоков в грабены при их развитии, однако воздействие землетрясений на инженерные сооружения ничтожно.

Бекетовский грабен и Отрадненский сброс пересекаются целым рядом трубопроводов с солидным (несколько десятков лет) сроком эксплуатации, непосредственно на сбросах расположены плотины Волжской ГЭС (бетонная водосливная), жилые дома, другие здания и сооружения. Не установлено ни одной аварийной ситуации, вызванной влиянием этих разрывных нарушений, а тем более влиянием соляно-купольной тектоники. Таким образом, можно считать доказанным, что тектонические движения на территории агломерации продолжаются, но интенсивность их такова, что относить их к категории опасных геологических процессов, способных повлиять на устойчивость сооружений на протяжении их амортизационного периода, нет веских и серьезных оснований.