Поселок Каменный Яр

Прикаспийская впадина и ее реки, моря и океаны

Расположение поселка Каменный Яр (показано красной стрелкой) на нижнем участке течения Волги, между Волгоградом и Астраханью

Границы Донецкого кряжа

Прикаспийская впадина.(использован сервис topographic-map.com)

Каменный Яр. Поселок на севере Астраханской области, стоящий на правом берегу Волги. Правый берег Волги ниже Волгограда держит на себе ряд населенных пунктов, в названиях которых содержится слово «Яр». Это отражает то, что правый берег представляет собой практически сплошной обрыв. Степь резко, без перехода, заканчивается вертикальным многометровым обрывом, за которым лежит пойма Волго-Ахтубы. У Волгограда Волга отворачивает на 90 градусов относительно предыдущего направления, уходя на юго-восток. Покидает высокий крутой правый склон долины, сложенный палеогеновыми породами, и оказывается окончательно в пределах равнин Прикаспийской низменности, опустившись ниже уровня Мирового океана. Долина Волго-Ахтубы очень молодая, имеет ящикообразную форму профиля с одинаковой высотой местности справа и слева (вместо традиционного низкого левого берега равнинных рек с лестницей террас). Крутизна же обрыва правого берега поддерживается силой Кориолиса

Каменный Яр расположен на выступе берега, который выдаётся далеко на восток. Волга вынуждена огибать его, образуя излучину. Упомянутый в названии поселка «камень» совершенно не характерен для Волги ниже Волгограда. В обрывах выходят глины, суглинки, пески, но не камень.

Все это вызывает необходимость разобраться.

Из самого поселка открывается отличный и контрастный вид. Высокий берег. Два разных мира – сухая степь за спиной и долина реки, состоящая из песка, русла, островов, проток, кустарников и деревьев.

Сам обрыв сложен красноватым суглинком. Спусков к воде не так много. Берег вблизи воды – пляж – усыпан обломками камней. По-видимому, и вглубь уходит толща этого же камня.

Этот камень, эта горная порода называется «опока». Светлая, крепкая, кремнистая, легкая, пористая – липнет к языку. Раковистый излом, образует острые осколки. Возраст этих опок – палеогеновый период, палеоценовая эпоха, сызранский век, 61,6 – 59,5 миллионов лет назад. Опоки формировались из мельчайших скелетов диатомовых водорослей. Они выпадали на дно в осадок – будущую опоку – как целиком, так и переотложившись из морской воды после растворения в ней. Состоят они из двуокиси кремния, как песок. Двуокись кремния в избытке стал попадать в океан в верхнем мелу и в палеогене вследствие изменения растительного мира на суше. Выходы опок широко распространены по Волгоградской области, но для долины Волги ниже Волгограда уникальны. Почему так получилось?

Для понимания надо вспомнить, что мы находимся в пределах Прикаспийской низменности и немного осветить ее геологическую историю.

Прикаспийская низменность – это структура рельефа, часть огромной Восточно-Европейской равнины, ограниченной Уралом, Кавказом, Карпатами, и поднятиями Скандинавии.

Граница Прикаспийской низменности традиционно проводится по берегу Волги примерно от Саратова на Волгоград и далее вдоль подножья Ергенинской возвышенности. С севера ее ограничивает Общий Сырт, с востока Предуральское плато и плато Устюрт.

Согласно геоморфологу А.И. Спиридонову, абсолютные высоты низменности не превышают 50 метров, лишь кое-где на окраинах достигают 100 метров. Значительная часть низменности лежит ниже уровня Мирового океана, то есть нуля высоты. Уже в Волгограде поверхность Волги ниже на 4 метра уровня Мирового океана.

Прикаспийская впадина – это геологическая структура Восточно-Европейской платформы. С севера и северо-запада ограничена поднятиями на склонах Волго-Уральской и Воронежской антеклиз. На западе и юго-западе – структурами Скифской плиты (Ергенинское поднятие и вал Карпинского). На северо-востоке – Общий Сырт, на востоке – предгорный прогиб Уральского горного сооружения. В принципе границы низменности и впадины близки.

Известно, что расположенная ниже уровня моря впадина сложена осадочными породами мощностью 10-20 километров. Это очень много. Под осадочными породами расположен фундамент. Удивительно само существование низменности как формы рельефа, сам факт, что впадина до сих пор не заполнилась такой массой осадков.

В настоящее время довольно спокойная, Восточно-Европейская платформа некогда была ареной очень динамических событий.

Восточно-Европейская платформа, ее фундамент, состоит их трех крупных блоков. Это Волго-Уралия и Сарматия, соединившиеся 2,1 – 2,0 миллиарда лет назад, и Фенноскандия, соединившаяся с первыми двумя 1,8 миллиарда лет назад. Это слияние шло в рамках образования суперконтинента Колумбия, когда все блоки слились в единую континентальную массу. В зонах столкновения этих блоков формировались горные массивы, знаменуя карельскую фазу эволюции земной коры и горообразования. После распада Колумбии три спаянных блока Восточно-Европейской платформы в виде континента Балтия (или иногда Балтика) вошли в состав следующего суперконтинента, Родинии (Родиния существовала в диапазоне 1100 – 750 миллионов лет назад).

Литосферные плиты могут не только объединяться, сливаться в блоки. Но и раскалываться. Раскол континента начинается с образования рифта – узкой и глубокой щели в массиве платформы. Примером действующего рифта является красноморский рифт. Примером рифта, остановленного в развитии, служит складчатое сооружение Донбасса. Примером рифта, разросшегося в океан, служит Атлантика. Есть и другие.

Эволюция Восточно-Европейской платформы продолжалась

В позднем рифее (1050 – 670 миллионов лет назад) на юго-восточной (в современных координатах) окраине Восточно-Европейской платформы образовалась система из трех сходящихся в одной точке рифтов. Один из них не получил развития и сегодня известен как Пачелмский авлакоген – траншея в теле платформы шириной до 200 км, заполненная осадками, открывающаяся в Прикаспийскую впадину. Два других рифта расходились один на восток, другой на юго-запад. В современных координатах первый шел по линии Саратов-Уральск. Второй по линии Саратов-Волгоград. По этим линиям от платформы отделился блок – «осколок». При раздвижении рифта и отодвигании блока из поднимающихся базальтов рифта начала образовываться океаническая кора. Расширение бассейна длилось весь кембрий, ордовик, силур, начало девона (примерно до 400 миллионов лет назад).

Положение рифтовых систем (зеленые линии), раздвижение которых привело к формированию бассейна Прикаспийской впадины в рифее.

В позднем девоне-начале карбона раздвижение бассейна и отодвигание «осколка» было остановлено закрытием Уральского палеоокеана и взаимным сближением Восточно-Европейской платформы с Уральским складчатым поясом. «Осколок» - это Устюртская глыба, кристаллическое основание возвышенности Устюрт. Само плато Устюрт сложено намного более молодыми образованиями, но в основе его лежит именно отколовшийся от Восточно-Европейской платформы блок. И, наконец, окончательно бассейн замкнулся в позднем карбоне - ранней перми (к рубежу 300 миллионов лет назад), в связи со столкновением со структурами Скифской плиты и образованием кряжа Карпинского вдоль южного обрамления Восточно-Европейской платформы. Образовывался новый суперконтинент – Пангея.

Положение литосферных плит 300 миллионов лет назад, на границе карбона и перми. Зеленым отмечено положение Прикаспия

Состоящая из базальтов океаническая кора тяжела. Именно поэтому дно океана расположено ниже континентов. Но фундамент, дно Прикаспийской впадины лежит намного глубже обычных для современного океанского дна глубин.

В условиях океанической стадии Прикаспийской впадины остывание коры и вследствие этого ее уплотнение при ограниченности возможности для расширения бассейна привело к существенному погружению. Кроме этого, произошло перетекание нижнего слоя коры и астеносферного (ослабленного, менее вязкого) слоя из-под области накопления осадков в периферические области.

Так обусловлена большая глубина фундамента Прикаспийской впадины.

Огромный бессточный бассейн стал зоной накопления солей, выпадавших из вод океана, которые попадали во впадину и там испарялись. Толща солей кунгурского яруса пермского периода (283-273 миллиона лет назад) покрыла дно впадины. Отложение шло как в глубоководных условиях, так и в условиях пересыхания бассейна, подобно известному Мессинскому кризису, когда примерно 5 миллионов лет назад Средиземное море полностью высохло.

Далее котловина неизбежно стала заполняться осадками, сносимыми с окружающих массивов суши. Но окончательно полностью так и не заполнилась. По всей видимости, связано это с продолжающимся в мезозое и кайнозое погружением кряжа Карпинского (той самой горной гряды, отграничившей котловину с юга), который после коллапса его как горного сооружения продолжал погружение, затягивая за собой и Прикаспийскую впадину.

Таким образом, Прикаспийская впадина это древний бассейн с океанической (безгранитной) корой. Его северный (зона Общего Сырта) и юго-западный (линия Саратов-Волгоград) берега это рифейские пассивные континентальные окраины. Сама океаническая кора образовалась при расширении древнего рифта и отодвигании осколка Восточно-Европейской платформы – Устюртской глыбы. Бассейн «закрылся» вследствие сближения Сибири, Казахстана и Восточно-Европейской платформы (с востока) и образования Скифской плиты и ее части – кряжа Карпинского (с юга). Дно бассейна – океаническая кора – погрузилась очень глубоко, на 20 километров по причинам, связанным с плотностными свойствами базальтов. Бассейн заполнялся осадками весь фанерозой (более полумиллиарда лет), но окончательно заполнить впадину осадки так и не смогли.

Пока непосредственно до фундамента Прикаспийской впадины, до базальтов, буровые не добрались – слишком глубоко. Все данные по составу фундамента - это интерпретация дистанционных методов, в основном сейсмического зондирования. Возможно, кора окажется субокеанической, характерной для впадин внутренних морей типа Черного моря. В данном случае это не принципиально.

Солевая толща кунгурского времени Прикаспийской впадины имеет самое непосредственное отношение к тому, что мы видим здесь, у Каменного Яра. Толщина первичного слоя соли, заполнившего впадину в пермском периоде, составляла от нескольких сотен метров на окраинах до трех-четырех километров в центральной части впадины.

Более легкая относительно покрывших ее отложений соль буквально всплывает в соответствии с законом Архимеда. Всплывает медленно и неудержимо, сотни миллионов лет. Соляные купола имеют форму наковальни, цилиндра, капли. То есть выглядят как всплывающая легкая жидкость, покрытая слоем более тяжелой. Или как всплывает раскаленный газовый шар, образующийся при ядерном взрыве в атмосфере. Законы физики неизменны. Привычная нам твердая соль на больших временных интервалах и под большими напряжениями течет подобно жидкости. Кстати, так же ведут себя породы земной мантии, одним из следствий чего является движение литосферных плит.

Скрытые от глаз, но от этого не менее реальные, солевые горы высотой до 6 километров всплывают со скоростью 1-2 мм в год. Купола приподнимают над поверхностью такие структуры, как гора Богдо. Здесь, у Каменного Яра, всплывающий каменноярский купол выводит к поверхности сызранские опоки.

Сызранское море было заливом Южно-Русского моря, выдававшимся на север вдоль современного Поволжья до района Ульяновска. Само же Южно-Русское море, заливавшее площади между Кавказом, Уралом, и Русской сушей с севера, это часть океана Тетис, постепенно сокращавшегося вследствие сближения Африки и Евразии. Нормальной солености, теплое море, как и все моря в палеогене, особенно в его ранние эпохи, с моллюсками, включая крупных устриц, и с кораллами. Изобилующее жизнью во всех проявлениях, от китов и акул до мельчайшего планктона. Парадокс, но самые мелкие его обитатели оставили самые грандиозные следы в виде, например, этих опок. Такими же сызранскими опоками сложен известный памятник природы – Столбичи, большой обрыв из опок над Волгой на севере Волгоградской области.

Конечно, сызранское море не было последним морем, заполнявшим Прикаспийскую впадину. Шестьдесят последующих миллионов лет моря господствовали на месте будущего Каспия и вокруг него так же, как и прежде, оставляя многосотметровые толщи своих осадков. Даже когда окрестные равнины и возвышенности выходили из под вод морей, в Прикаспии сохранялись и возобновлялись морские бассейны, такие как уже близкий к нам по времени плиоценовый Акчагыльский или эоплейстоценовый Апшеронский. Существовал целый ряд плейстоценовых морей - бакинское, хазарское, хвалынское. Осадки большинства этих морей, однако, тут у Каменного Яра выталкивались соляным куполом вверх и постепенно срезались эрозией, поэтому здесь их нет. Но есть другие. Например, суглинок, формирующий высокий обрыв, на котором и стоит поселок Каменный Яр. Это ательский суглинок, образовавшийся тогда, когда Каспий отступил в ательскую фазу регрессии (она была после хазарского моря, примерно 80-50 тысяч лет назад). Вообще говоря, это лёсс, сформированный на осушившихся равнинах. Колебания уровня Каспия, превратившегося в четвертичном периоде в море-озеро и значительную часть времени изолированного от мирового океана, были резкими.

Последним морем, заполнявшим эти равнины, было нижнехвалынское. Следы его сложно не увидеть. Значительная часть Прикаспийской низменности, в том числе и равнина между Волгой и Ергенями – это дно хвалынского моря. И это след, можно сказать, планетарного масштаба. Это дно моря в буквальном смысле, сохранился его первичный рельеф, ложбины и неровности. А сложено дно моря конкретными хвалынскими отложениями, наиболее известные из которых – шоколадные нижнехвалынские глины. На них и из них за недавние двадцать – пятнадцать тысяч лет образовалась почва, росли степные травы, скрывающие непотревоженные хвалынские отложения. В принципе шоколадные глины выходят в волжских обрывах.

В данном случае они обнаружились в стенке одного из молодых оврагов, который пересекает автодорога Волгоград-Астрахань.

Глины плотные и тяжелые и сложены очень мелкими частицами. Внешне похожи на моренные суглинки. Видимо, это совпадение не случайно и часть размытых морен ледников, покрывавших Русскую равнину в неоплейстоцене, речным путем попадало в хвалынский Каспий. В любом случае море было солоноватым, мутным, холодным, покрывалось льдами. Поднявшееся до абсолютной высоты (над уровнем нынешнего Мирового океана) около 50 метров море покрывало всю Прикаспийскую низменность. До Жигулевской излучины продолжался эстуарий над затопленной долиной Волги. Море билось прибоем в склоны Ергеней и Общего Сырта. По манычскому проливу хвалынский Каспий переливал свои воды в черноморский бассейн.

Но, конечно, не надо представлять хвалынское море как мутную лужу под вечно пасмурным небом. Были и морозы, сковывающие льдом поверхность, в результате чего вода становилась прозрачной, были и солнечные дни, зимой и летом, когда водные обитатели ощущали хорошее настроение. Они не знали и не могли знать, что нам будут интересны их численность и модели поведения, а их кости и раковины будут интересовать профессоров ведущих университетов и простых любителей. В хвалынском море обитали осетровые, сельдевые, бычки, которые проплывали над банками моллюсков – дидакн и дрейссен. Жили каспийские тюлени.

По времени хвалынские трансгрессии примерно отвечают стадии существования валдайского ледникового щита. Возможно, похолодание, регулярное замерзание моря и резкое снижение испарения и привели к поднятию уровня воды.

В начале раннехвалынской эпохи по берегам и водоразделам западного Прикаспия росли широколиственные леса с примесью хвойных пород. К концу эпохи ландшафт стал открытым, степным с засухоустойчивыми растениями и островами березовых и хвойно-широколиственных лесов.

Быстрое таяние вечной мерзлоты во время деградации валдайского ледяного щита вызывало усиленное поступление мелкого взвешенного материала в хвалынский Каспий. Из этой взвеси образовались шоколадные хвалынские глины. Ранние исследователи полагали, что шоколадными глинами была покрыта поверхность всей части Пркиаспийской низменности, покрытой нижнехвалынским морем. Сейчас полагают, что шоколадные глины приурочены к понижениям подводного рельефа и распространены в основном по долинам современных рек.

Нижнехвалынский отрезок геологического времени расположен в диапазоне 50-20 тысяч лет назад. Встречаются также данные о 36-17 тысяч лет назад. Есть и другие датировки, схожие с приведенными.

Раннехвалынский бассейн. Реконструкция Т.А. Яниной, А.А. Макшаева.

Раннехвалынский бассейн. Реконструкция Т.А. Яниной, А.А. Макшаева. (из книги Дельта Волги. Эволюция природной среды в условиях изменений климата. Ред. Янина Т.А, 2019 – 168 с.)

Хвалынская глина создавала массу проблем строителям Волго-Донского судоходного канала, его волжской части. Экскаваторы не справлялись с массой плотной и тяжелой глины. Рвались тросы и цепи ковшей. Машины ломались.

Подведем некоторые итоги на основе увиденного и понятого. Долина Волги ниже Волгограда прорезана в молодых отложениях Каспийского моря-озера четвертичного возраста. Выходы палеогена здесь необычны. Вызван выход палеогена у Каменного Яра действием солянокупольной тектоники – всплытием огромного массива каменной соли, образовавшейся в нижней перми. Этот массив так и называется – Каменноярский купол. Это один из более чем 1300 солевых куполов впадины. В обрывах у Волги здесь выходят ательские суглинки. Это лёссовые породы, образовавшиеся на осушенных равнинах Прикаспия. Выше этих континентальных суглинков лежат морские отложения, нижнехвалынские глины. Нижнехвалынские шоколадные глины представляют собой отложения хвалынского Каспия, поднявшегося на уровень +50 метров и залившего всю Прикаспийскую низменность. В одном месте удалось увидеть и элементы планетарного масштаба, такие как Прикаспийская низменность с историей образования вместе с морями, далекими и близкими к нам, и детали строения и горные породы, такие как хвалынские глины.

От времен, когда от привычной нам стабильной Восточно-Европейской платформы откалывались куски, прошел миллиард лет. Миновали времена когда впадина Прикаспия заполнялась слоем солей, когда над ней плескались теплые моря палеогена, когда моря Прикаспия стали мутными и холодными и, в конце концов, времена, когда хвалынская равнина – дно моря, было прорезано каньоном Волго-Ахтубы. Образовалась молодая поверхность, и вид степи, когда ничто не мешает обзору, ничто не мешает движению, – один из самых завораживающих ландшафтов. Лаконичных, с одной стороны, и глубоких с другой, если понимать происхождение и естественную историю.

Подумать только, фактически мы стоим тут над окраиной океана. Вперед на восток простиралась его обширная водная поверхность, под которой было и есть почти черное базальтовое дно. Ничего здесь зрительно не напоминает об этом. Но всё здесь – и низменность, и равнина, и сухая степь, и полноводная Волга – сформировались и живут нынешней жизнью благодаря тому океану.

Использована литература:

Рихтер А.Я. Геодинамическая модель формирования Прикаспийской впадины: переход окраинных рифтогенных впадин в глубокие осадочные бассейны. 2010. Недра Поволжья и Прикаспия, 2010, вып. 64, стр 3-18. Саратов.

Палеопотамология речной системы Волги. В.А. Брылев, В.В. Мозжерин, А.В. Панин, А.Ю. Сидорчук. Стр. 116-147. Эрозионные и русловые процессы. Сборник трудов. Вып.5 2010.

Федоров П.В. История земной коры. 2006., 16 с.

Данные из работ А.А. Свиточа, Г.И. Рычагова, Т.А. Яниной, Е.Н. Бадюковой, В.Н. Коротаева, А.В. Чернова, и других/

Степной Следопыт

2023 г.

Смотрите также на этом сайте:

Нижний Чир (там рассказывается в том числе о причинах, вызвавших усиленное поступление кремнезема в океан)

Сальско-Манычская гряда (о кряже Карпинского)

Краткая история Каспийского бассейна (о морях, существовавших в Каспийском бассейне)

Волга. Великая река на реке времени. (геологическая история Волги)

А.А. Свиточ. Подземный феномен Прикаспийской впадины (о соляных куполах Прикаспия)