Каменноугольные отложения в Донецком бассейне представлены 3 отделами: нижним, средним и верхним. На территории области нижний карбон выходит лишь на границе с Украинской Советской Социалистической Республикой в бассейнах рек Крепкой и Б. Несветая.
Нижний отдел каменноугольных отложений осаждался в большой Донецкой впадине и достигает значительной мощности - около 3.000 м.
Рис. 1. Каменноугольные песчаника на Сев. Донце
Заметим, что каменноугольные отложения Донбасса имеют не только разделение на отделы, но каждый отдел подразделяется еще на свиты. Так, нижний отдел имеет 5 свит, средний - 7 и верхний-2. Осадки нижнего карбона, развитые в верховьях pp. Крепкой и Б. Несветая, представлены отложениями 5-й свиты (С15). Выражена эта свита глинистыми и песчаными сланцами, песчаниками и подчиненными, не выдерживающимися известняками, часто переходящими в известковые песчаники. Эта свита нижнего карбона подвержена интенсивным горообразовательным процессам, благодаря которым она разбита трещинами и нарушена перемещениями типа сбросо-сдвигов. Среди сланцев наблюдаются отдельные, значительной мощности, смятые горизонты. К этим смятым зонам приурочены часто трещины, выполненные гидротермальными растворами. Последние представлены кварцевыми жилами с анкеритом. К ним приурочено оруденение свинцового блеска и цинковой обманки. Эти незначительные по площади выходы верхней свиты нижнего карбона заслуживают детального изучения для выявления их рудоносности.
Средний отдел карбона имеет большое развитие на территории Ростовской обл. Этот отдел, в отличие от нижнего, содержит угольные слои и прослои. Литологически толща среднего отдела представлена глинистыми и песчано - глинистыми сланцами, песчаниками, известняками и углями. Слои известняков служат маркирующими горизонтами, помощью которых вся эта толща делится на отдельные свиты. Известняки встречаются слоистые и неслоистые, чистые или глинистые. Фауна или органические остатки, которые встречаются среди известняков, образуют ассоциации брахиопод, пелеципод, кораллов, криноидей или фораминифер (фузулиниды). Соответственно этим ассоциациям известняки приобретают названия: брахиоподовый, коралловый, фораминиферовый и т. д. Песчаники имеют крупнозернистый, среднезернистый и мелкозернистый характер. Состоят они, главным образом, из зерен кварца, полевых шпатов, рудных и редких акцессорных минералов.
Рис. 2. Правый берег р. Сев. Донец у хут. Алисюткина. Выход: а) верхне-меловых и б) нижне-третичных отложений
Частое чередование сланцев с песчаниками и известняками свидетельствует о постоянной пульсации дна бассейна, по берегам которого произрастала пышная и сочная растительность, давшая слои углей. Углеобразование было связано с погружением области суши и затоплением водой растительного покрова. После затопления наступали процессы отложения минеральных частиц, давших или сланцы или песчаники. Поэтому в геологических разрезах и наблюдаются в кровле угольных пластов или песчаники или сланцы. Особенно богаты углями следующие свиты среднего отдела: С24, С25 и С26.
Верхний отдел карбона, как было указано, содержит 2 свиты. Прежние исследования Геологического комитета присоединили к этому отделу и верхи среднего карбона (прежняя свита С31 ныне С27).
Отличительными признаками верхнего отдела карбона является отсутствие в них частых угольных прослоев и значительное преобладание известняков. Глинистые и песчаные сланцы менее уплотнены и в верхних частях разрезов напоминают уплотненные глины.
Ростовская обл. имеет сплошные выходы каменноугольных отложений от широты ст. Каменоломни до широты г. Каменска. На западе их выходы переходят на территорию УССР. Восточнее разъезда Жирново Сталинградской ж. д. сплошные выходы обрываются, и каменноугольные отложения покрыты третичными и меловыми осадками.
Островные их выходы наблюдаются по рекам Россошь и Кагаль-нику, т. е. самыми восточными из них являются Кагальницкие или Кон-даковско-Вифлянцевские по наименованию хуторов, расположенных по р. Кагальник.
Площадь видимых выходов каменноугольных отложений еще не говорит о своих размерах, Последние имеют значительно большее распространение, но скрыты от непосредственного наблюдения.
Акад. П. И. Степанов еще в 1928 г. выдвинул план геолого-разведывательных и исследовательских работ, которые в первую очередь ставили задачей вскрыть каменноугольные отложения на новых, еще неизученных, площадях. Постепенно выросла грандиозная проблема Большого Донбасса.
Геолого-разведочные работы за годы Сталинских пятилеток доказали, что Донецкий каменноугольный бассейн значительно протягивается на восток. Глубокие скважины, заложенные вдоль ж.-д. линии Сальск - Сталинград у ст. ст. Котельниково, Семичной и Баклановской, доказали наличие тех же каменноугольных отложений, какие имели место и в открытых площадях.
В юго-восточном направлении бурение показало, что Раздорский район является прямым продолжением Шахтинского угленосного участка. Далее в этом же направлении, в Топилинском районе, были встречены каменноугольные отложения, содержащие угольные слои. Еще далее, в Мартыновском районе, у ел. Мартыновки, одна из скважин вошла в каменноугольные отложения, которые здесь интенсивно дислоцированы. Таким образом, все работы дали положительные результаты, из которых видно, что площадь Донбасса в восточном и юго-восточном направлениях протягивается значительно дальше, уходя на Доно-Сальский и Сало-Манычский водоразделы.
Несколько иная картина была получена в результате разведки северного направления. Как было указано, каменноугольные отложения севернее широты г. Каменска скрыты под более молодыми образованиями. Проведенные геофизические, геолого-съемочные и буровые работы доказали, что под осадками меловой системы лежат каменноугольные породы на глубинах, не превышающих 200-250 м. Очень важным и интересным является то, что осадки карбона севернее широты хут. Ковалева по р. Глубокой имеют отличительный характер от типичных донбассовских осадков. Отличие их заключается в том, что они не имеют такого уплотненного характера, каким обладают донецкие осадки. Вместо метаморфизованных, достаточно уплотненных глинистых сланцев здесь встречены слабоуплотненные глины. Известняки часто содержат обломочную фауну. Условия накопления материала в этом районе были безусловно иные, нежели в Донбассе. Если в последнем наблюдается частая смена континента неглубоководным режимом постоянно меняющегося бассейна, то в северном районе мы имеем характер полуоткрытого морского бассейна. Естественно и то, что угленасыщенность осадков здесь незначительна. Надо отметить, что в изыскательных скважинах встречены осадки верхнего отдела карбона, что же касается среднего, то таковой лежит глубже. Граница углесодержащего карбона с неугленосным проходит севернее г. Каменска в 10-12 км .
Все отложения карбона в восточной части Донбасса, равно как и на западе, не имеют горизонтального, спокойного залегания. Они выведены из этого состояния и представляют складчатую область, когда-то горную и ныне размытую до равнинного характера. Главнейшие тектонические элементы отчетливо видны в разрезе по меридиальному направлению от ст. Каменоломни до г. Каменска.