Верховье р. Дона (р. Урванка) и Иван-озеро лежат в неглубокой широкой долине, небогатой обнажениями.

Река Урванка питается, главнейше, ключами, выходящими из трещин и промытых ходов в известняках, подстилаемых угленосными и рудоносными каменно-угольными отложениями (близ села Бобрики находятся Чулковская каменноугольная копь), немного далее Дон врезается уже в породы малевко-мураевнинского яруса, главным образом, мергелистые известняки, и еще далее — в рухляки и известняки девонской системы. 200 верст (до Воронежа) проходит он долиной в толще этих известняков, покрываемых, главным образом, меловыми песками, песчаными рухляками. Еще ниже, близ Павловска, выступают граниты, подвергшиеся сильному размыву.

Озерно-лагунный режим начала каменноугольного периода сменился режимом морским. В начале мелового периода здесь также была суша, впоследствии залитая сеноманской трансгрессией, но в конце мелового периода море опять оставило страну.

Нет никаких следов пресноводных палеозойских и мезозойских остатков, которые бы указывали на древнее зарождение реки. А. А. Дубянский открыл в бассейне Дона, в Богучарском уезде Воронежской губ., в кварцитах полтавского яруса скудную морскую фауну, именно Septifer sp.? (Modiola?), Mytilus aquitanicus, Pecten pictus Goldf, и остатки древесины. Ставя в связь с находками растительных остатков аквитанского века в центральной России, мы должны заключить, что в верхнеолигоценовое время в Южной Poccии еще сохранялись (реликтовые?) морские бассейны, а в центральной — озера, и что начало (возникновение) реки Дона как дренирующей сети, можно отнести к аквитанскому веку. Впрочем, ясных следов отступания олигоценового моря в обл. Войска Донского не сохранилось.

Начиная от границы обл. Войска Донского, правый берег долины р. Дон внизу слагается белым мелом, который покрывается палеоценовыми песками, песчаниками с отпечатками фукусов (или близких водорослей) и морских моллюсков, а выше местами залегают кварциты с растительными остатками, из коих чаще других встречаются обрывки листьев и стволы вееролистной пальмы.
Далее к востоку, близ места впадения р. Хопра, мел опускается до уровня р. Дона и наконец исчезает из обнажений, а верхний ярус меловой системы здесь представляет серыми мергелями, кремнистыми глинами и глауконитовыми песчаниками, под которыми залегают палеоценовые или эоценовые песчаники. Близ устья р. Медведицы Дон поворачивает на юго-восток; ниже поворота опять выступает белый пишущий мел, слагая почти весь правый берег у станицы Клетской. Он приподнят здесь дислокацией каменноугольных доломитов на весьма значительную высоту. Р. Дон прорезает антиклинальную складку эту под острым углом к простиранию его. Река заимствует песок из юрских и сеноманских слоев правого берега и образует ряд перекатов по соседству с устьями балок правого берега.
Громадное поле сыпучих песков на левом берегу маскирует прорыв Дона через доломитовый кряж, но детальные исследования обнаруживают его (см. статью А. Д. Архангельского «Среднее и нижнее Поволжье» в журн. Земледелие за 1912г., где есть ссылки на Лебедева и Павлова)

Ниже ст. Сиротинской опять над уровнем Дона залегает белый мел, в одном месте опускающийся ниже, но вскоре вновь появляющийся. Последний раз, уже далеко южнее, между ст. Голубинской и х. Калачем, мел опускается ниже уровня реки и более не показывается в берегах Дона. Верхний ярус представлен мергелем, кремнистой глиной, песками и песчаниками с белемнитами, устрицами и остатками Elasmozaurus, о находке которого писал П.А. Православлев, потом Б.С. Домбровский (в Ежегодн. по геологии и минерал.России), выше залегают третичные песчаники без окаменелостей.

Высоты правого берега прерываются широкими долинами pp. Чира и Цымлы. Именно от этой последней и начинается область развития неогеновых морских осадков.
Левый берег р. Дона, как сказано выше, на всем протяжении от г. Павловска до места впадения р. Донской Царицы покрыт дюнами. В некоторых местах, однако, полоса дюн прерывается луговыми пространствами.
На всем протяжении от истоков до устья р. Медведицы по левому берегу можно обнаружить присутствие эрратических валунов. На правом берегу валуны встречаются только за пределами области Войска Донского. Следы эоловой деятельности многочисленны на правом и левом берегах.
В очень многих местах в долине и в бассейне Дона разные авторы указывают пресноводные отложения, но возраст их, по-видимому, не старше плейстоцена, так как весь состав и характер фауны чрезвычайно напоминает фауну небольших озер, прудов и речек наших дней.

Н.И. Прохоров, показывая мне (в 1906 г) более интересную фауну с Paludina diluviana Kunth, говорил, что предполагает посвятить ей особую статью, но до сих пор я не встречал еще в литературе ее описание. На р. Медведице, около ст. Раздорской Малодельской, я находил тоже довольно интересные плейстоценовые или, может быть, даже плиоценовые осадки, но сам я не занимался изучением той местности, и потому представлю слово исследователям ее — А.В Павлову и другим. (См. у Семихатова 671)

На водоразделе Волги и Дона тоже встречаются слои с Paludina sp.?, у станиц Качалинской и Иловлинской, и дальше я нашел мощные толщи песков и глин с Limnaеa, Limnophysa, Planorbis, по видимому, межледникового возраста.

Мои поиски древних террас Дона не увенчались успехом. Только к западу от х. Хопра, между Медведицей и Иловлей, а также к югу от р. Есауловского Аксая, на левом берегу довольно отчетливо видны они, тогда как в прочих местах замаскированы или песками или делювием. Впоследствии Б.Б. Полынов установил древне-аллювиальное происхождение придонских песков, образующих террасу (В.А. И А. А. Дубянские считают эти пески флювио-глациальными)

В бассейне р. Медведицы, близ впадения речки Черной и ниже — близ впадения р. Арчеды, отчетливо выражена надпойменная терраса, возвышающаяся саженей на десять и более над уровнем нынешней поймы. В нижних горизонтах песков довольно многочисленны прослои глины, но также и во всей толще этой террасы, слагаемой слоистыми песками, нередки прослойки серых иловатых глин. По р. Арчеде были открыты погребенные, занесенные песком торфяники, в которых В. Н. Сукачевым определены остатки сосны.

Первая древняя терраса по Арчеде возвышается на 25 саж. над поймою, кроме нее отчетливо видны еще две, наблюдаемые по обе стороны реки. Находясь на границе оледенения, пески этой террасы могут иметь флювио-глациальное происхождение (А. и В. Дубянские), к каковому выводу приходят Полынов и Лисицын. Террасы ледникового возраста подвергались, повидимому, неоднократной переработке ветром, и в настоящее время переживают фазу дефляции.
Таковы же особенности и режим надпойменных песчаных террас по левому берегу Дона, например, близ станицы Голубинской, в низовьях Чира, по Донцу и по Калитве. Я надеюсь в специальном описании 76 листа Общей Геологической Карты Poccии рассмотреть подробно вопрос о генезисе их.
После окончания и сдачи в печать настоящей работы моей появились статьи Б. Б. Полынова, К. И. Лисицына и превосходный почвенно-флористический очерк И. В. Новопокровского. Восполняя вопиющие пробелы моего очерка, их данные, однако, не могут уже быть использованы мною для предлагаемаго труда, по совершенно независящим от меня обстоятельствам.
Я полагаю, что ледниковые воды сильно размыли плиоценовую террасу, а пост-плиоценовая подмыта разливами самого Дона. Поэтому так скудны остатки плиоценовой пресноводной фауны в бассейне его.
Поиски мои в бассейне Донца и его притоков увенчались частичным успехом, и наличность местами отчетливо сохранившихся террас высоко над уровнем теперешнего речного ложа заставляет предполагать большую древность этой речной системы. Что же касается систем Хопра, Медведицы, Иловли, — то долины этих рек, какими мы видим их теперь, сформировались под влиянием ледниковых вод.

Вот почему и трудно ожидать сохранения значительных толщ пресноводных доледниковых отложений в области, некогда занятой ледником: древняя сеть долин явилась как бы отводными трубами или дренажными каналами для подледниковых вод, которые и промыли их начисто, а потом переработали еще, сообразно новым географическим условиям.
И действительно, вне пределов ледника мы находим в обл. Войска Донского ряд местонахождений плиоценовых пресноводных раковин: на р. Чире близ х. Клиновского, на р. Быстрой у пос. Чернозубова, на р. Дон — у ст. Нагавской и Мариинской, на р.Сале у х. Траилина, у х. Янова близ Новочеркасска и у ст. Морской недалеко от Таганрога.

Проф. Павлов А.П. в двух своих докладах на 12 съезде естествоиспытателей и врачей в Москве (см. Дневник и Протоколы этого Съезда) [632], указывает также на значительное распространение палюдиновых слоев в среднем и нижнем Поволжье. Одним из них приписывая плейстоценовый, другим плиоценовый и акчагыльский (т. е. средне-плиоценовый [472]) возраст. Названные проф. Павловым пласты с палюдинами и унионидами развиты на правом и на левом берегах Волги, т. е. опять-таки вне пределов распространения ледника и, как я думаю, потому-то и сохранились. О. Н. Ширяев нашел в Самарской губ. в басс. р. Сока при впадении р. Сургута, на левом его берегу небольшую левантийскую фауну с Paludina Fuchsi в скультурированными унионидами, в террасовых глинах.

Я имел возможность пока лишь бегло осмотреть ее и заметить некоторое отличие от описанной Н.И. Андрусовым.
Пространство, заключенное между левым берегом Донца и правым – Дона, и занятое бассейнами реки Тихой, Голубой, Чира, Быстрой, Калитвы и др. притоков Донца, представляло уже в верхнее-олигоценовое время сушу, только на юг немного захваченную миоценовой и плиоценовой трансгрессиями. Реки этой страны всегда были немноговодны, есть признаки большой сухости климата в миоценовое время, поэтому то здесь не образовывалось больших пресноводных водоемов.
В среднем течении река Чира, однако, еще в недавнее геологическое время существовало довольно обширное озеро, сплошь заросшее лучицами, создавшими пласт пресноводного мергеля, очень богатого окаменелостями.