Тектоника Припятского прогиба
Г. X. ДИКЕНШТЕЙН, В.Д. КИРЕЙЧЕВ, И.П. СМИЛГА, И.Н. ШЕБУЕВА
Припятский прогиб, являющийся западным продолжением Днепровско-Донецкой впадины, вытянут в широтном направлении и обрамлен Украинским кристаллическим массивом на юге и склонами Белорусского выступа фундамента на севере и западе.
Рассматриваемый прогиб выполнен мощной толщей девонских, каменноугольных, пермских и мезозойских осадочных образований, мощность которых превышает 4000 м. Большую часть разреза составляет соленосная толща верхнего девона мощностью от 1300 м (в Наровле) до 2500 м (в Копаткевичах).
Кристаллический фундамент, судя по данным геофизических исследований, погружен в наиболее прогнутых частях впадины до 4000-5000 м. Вдоль северного и южного бортов прогиба сейсмическими работами установлены разломы с амплитудой порядка 3000 м.
На Черниговском выступе, располагающемся в восточной части прогиба, фундамент вскрыт на глубине 2747 м под мощной толщей вулканогенно-осадочных пород среднего и верхнего девона. Это дало возможность И.Ю. Лапкину и Е.М. Люткевичу (1956 г.) сделать вывод о том, что Припятский прогиб обособлен от Днепровско-Донецкой впадины. Однако наличие многих общих черт развития в девоне, карбоне и триасе, а также единство тектонического плана Припятского прогиба и Днепровско-Донецкой впадины дают основание считать их единой обширной областью прогибания.
Первая схема тектоники Припятского прогиба была предложена М.С. Закашанским (1951 -1952 гг.).
Им на основании данных гравиметрических исследований были выделены две депрессии, характеризующиеся отрицательными аномалиями силы тяжести - Шатилковская и Ельская.
Несколько позже Ж.П. Хотько и Б.В. Бондаренко (1956 г.) выделили три относительных прогиба - Шатилковский, Ельский и Туровский, а также выступы фундамента - Червонно-Слободской и Наровлянско-Злодинский. Согласно указанной схеме сочленение выступов и впадин в ряде случаев осложнено разломами фундамента.
Е.П. Брунс в пределах Припятского прогиба устанавливает наличие двух депрессий - Старобинской на севереи собственно Припятской на юге. Выделение Старобинской депрессии, в осевой части которой «поверхность кристаллического фундамента вскрыта бурением на абсолютной отметке около 1500 м ниже уровня моря» (Е.П. Брунс, 1956 г.), не является целесообразным, так как эти глубины характеризуют приподнятые, а не опущенные части прогиба. Также не оправдано выделение собственно Припятской депрессии, которую Е. П. Брунс разделяет) на две - Ельскую и Житковичскую. Последние вполне самостоятельны, разделены Злодинским выступом, и их объединение является искусственным.
В предлагаемой схеме тектоники Припятского прогиба рис. составленной коллективом геологов ВНИГНИ (Г.X. Дикенштейн и И.Н. Шебуева), Белорусской конторы бурения (И.П. Смилга), Белорусской геофизической экспедиции (В.Д. Кирейчев), учтены все новые данные и проведено более детальное тектоническое районирование.
Наиболее погруженные участки прогиба с глубинами залегания фундамента от 3000 до 5000 м выделены как депрессии. Участки с глубинами до фундамента менее 3000 м рассматриваются как относительные выступы.
Показанные на схеме склоны следует рассматривать как переходные области между относительными выступами и депрессиями фундамента. На схеме нанесены также все локальные поднятия, выявленные к настоящему времени.
Ельская депрессия представляет собой область глубокого погружения фундамента, достигающего по данным геофизических исследований 5000 м. На гравиметрической карте депрессия отчетливо выделяется в виде отрицательной аномалии силы тяжести, вытянутой в широтном направлении и характеризующейся в центральной части величинами порядка -70, -80 мгл. Размеры депрессии 120X25 км. Южный борт, являющийся одновременно северным склоном Украинского кристаллического массива, крутой и осложнен двумя разломами с общей амплитудой ступенчатого погружения фундамента порядка 3000-4000 м.
На севере Ельская депрессия ограничена приподнятой широтной зоной, включающей Злодинский и Наровлянский выступы фундамента. В пределах этой зоны кристаллические породы вскрыты на глубине 2300 м (Наровлянское поднятие). Характер сочленения Ельской депрессии с указанными выступами фундамента изучен недостаточно.
Ельское поднятие по данным сейсмических исследований вытянуто в широтном направлении на протяжении около 60 км. Ширина поднятия по кровле соли не превышает 8-10 км. Разведочным бурением оно детально изучено только по одному профилю, причем наиболее глубокая скважина остановлена в евлановско-ливенских слоях (нижняя соль), а подсолевые отложения пока не вскрыты.
В сводовой части поднятия кровля соли вскрыта на глубине 880 м, на северном и южном крыльях она резко погружается до 1965 м. Характерной чертой Ельского поднятия являются увеличение мощности соли в сводовой части и, наоборот, увеличение мощности карбона и надсолевого девона на крыльях. Каменноугольные отложения в своде поднятия отсутствуют, и надсолевой девон трансгрессивно перекрывается пермскими породами. Последние, так же, как и вышележащие мезозойские отложения, залегают почти горизонтально, не отражая структуры более древних образований.
Для межсолевых (задонско-елецких) слоев наиболее высокое положение отмечается в своде поднятия по кровле соли на абсолютной отметке -1936 м. Скважины, расположенные севернее, при абсолютных отметках забоев порядка -2170 м, межсолевых отложений не вскрыли и были остановлены в верхней соли.
Погружение межсолевых отложений отмечается и в южном направлении, где они вскрыты на отметках -2380, -2630 м.
В результате сейсмических работ, проводимых в последнее время, получены некоторые данные о строении подсолевых отложений Ельского поднятия. По ряду поперечных профилей наблюдается, что наиболее глубокие отражающие площадки (глубины 3500-4500 м) образуют пологий подъем от центральной части Ельской депрессии к северу вплоть до широты Наровлянского и Кустовницкого поднятий. На участке Ельского соляного поднятия (в районе пробуренных разведочных скважин) данные сейсмики недостаточно четкие. Однако общий характер расположения отражающих площадок позволяет предполагать, что здесь в подсолевом ложе имеет место террасообразный уступ, нарушающий спокойный подъем пород к северу.
Кроме Ельского поднятия, в пределах одноименной депрессии выявлено еще несколько локальных поднятий. Два из них - Выступовичское и Восточно-Выступовичское - располагаются на южном борту депрессии; Новорудненское и другие - в ее центральной части.
Выступовичское поднятие приурочено к первому уступу фундамента, глубина залегания которого по данным сейсмики не превышает 2500 м. Восточно-Выступовичское поднятие расположено несколько дальше от борта, предположительно на втором уступе, в иных условиях. Здесь предполагается наличие соли в разрезе девона, в то время как в пределах первого уступа соль (по данным сейсмики) отсутствует.
Ново-Рудненское поднятие выявлено при бурении профиля скважин с целью разведки на уголь. Здесь зафиксирован антиклинальный перегиб слоев нижнего карбона с амплитудой в 100 м. В этой же зоне по разрезам сейсмических профилей намечается терраса.
Выделенные на схеме Наровлянский и Злодинский выступы Б.В. Бондаренко, Ж.П. Хотько (1956 г.) рассматривают как единый выступ. На прилагаемой схеме они разделены относительно пониженным участком фундамента, к которому приурочено локальное Заозерное поднятие. Данные бурения показали, что в районе Заозерной фундамент залегает значительно глубже, чем в Наровле. На глубине 3000 м скважины остановлены в межсолевых задонско-елецких (?) отложениях, в то время как на Наровлянском выступе глубина залегания фундамента колеблется от 2336 до 2624 м. Кроме того, разрез верхнего девона, вскрытый в районе Заозерной, значительно отличается от разреза Наровли, что указывает на своеобразие истории развития данного района. Из сказанного следует, что нельзя рассматривать Наровлянский и Злодинский выступы как единое целое.
Наровлянский выступ располагается непосредственно к северу от восточной части Ельской депрессии в зоне широтного максимума силы тяжести. На севере выступ ограничивается сбросом, установленным сейсмическими исследованиями и подтвержденным бурением Мозырской (Слободкинской) опорной скважины, остановленной на глубине 2800 м в верхней соленосной толще.
Наровлянский выступ размером 45X6 км вытянут в широтном направлении, и вдоль его главной оси расположены три локальных поднятия: Наровлянское, Кустовницкое и Обуховское.
Наровлянское поднятие вытянуто в широтном направлении и по кровле соли занимает площадь 8X4 км. В сводовой части кровля соли вскрыта на глубинах от 754 до 878 м. На северном и южном крыльях поднятия она погружается на глубину до 1535 м.
Мощность надсолевых девонских отложений резко увеличивается в направлении от свода к крыльям (от 148 до 690 м), в связи с чем их поверхность наклонена значительно более полого, чем поверхность соли.
Девонские отложения в своде Наровлянского поднятия перекрываются породами триаса, а на крыльях породами карбона. Последние увеличиваются в мощности на погружениях крыльев и залегают также наклонно. Отложения триаса перекрывают более древние образования с резким угловым несогласием, срезая при этом различные горизонты карбона и девона; залегают они практически горизонтально и не отражают строение древних осадочных толщ. Мощность соленосной толщи верхнего девона достигает в своде Наровлянского поднятия 1286 м, на крыльях она или сохраняет ту же величину или уменьшается до 675 м.
В кернах соленосной толщи наблюдаются сколы, направленные под крутыми углами порядка 45-70°; в ряде случаев отчетливо видно, что кристаллы соли вытянуты в направлении сколов. В межсолевых плитчатых глинах и известняках также наблюдаются углы падения до 70°, а надсолевые девонские отложения превращены в брекчию. Приведенные факты свидетельствуют о довольно интенсивных проявлениях соляной тектоники.
Подсолевые отложения в сводовой части поднятия залегают почти горизонтально, на южном крыле углы падения не превышают 20°, а на северном - более крутые (порядка 40°).
Несмотря на различия в условиях залегания карбона, надсолевых девонских осадков, соленосной толщи, подсолевых отложений и фундамента, отмечается соответствие структурных планов перечисленных комплексов. Приведенные данные указывают на то, что явления соляной тектоники в данном случае сопровождали общие тектонические движения, проявлявшиеся на территории Припятского прогиба в течение девона и карбона, и усложняли возникшие структурные формы.
В западной части Наровлянского выступа располагается Кустовницкое поднятие, установленное по данным сейсмических работ. По кровле соли оно вытянуто в северо-восточном направлении и по отношению к однотипному с. ним Наровлянскому поднятию располагается кулисообразно. В пределах Кустовницкого поднятия глубина залегания фундамента определяется в 2400-2800 м.
Злодинский выступ фундамента изучен слабее, чем Наровлянский, и выделяется по данным геофизических исследований, позволяющим считать, что глубина залегания фундамента здесь не превышает 2200- -2500 м. Выступ расположен в зоне относительного максимума силы тяжести, ограничивающего Ельскую депрессию на северо-западе. Площадь его 40 X 12 км. Сейсмическими и электроразведочными работами в пределах выступа выявлены Буйновичское, Буда-Софиевское и Анисимовское локальные поднятия, не изученные бурением.
К северу от описанной широтной зоны, включающей два крупных выступа фундамента, располагается обширная область, охватывающая центральную и северную части Припятского прогиба и относимая ранее полностью к Шатилковской депрессии.
В рассматриваемой схеме под Шатилковской депрессией понимается значительно меньшая территория, приуроченная к северной части прогиба; в пределах остальной площади выделяется еще ряд относительных выступов и впадин.
Рассматриваемая депрессия представляет собой область глубокого погружения фундамента (не менее 3500 м по геофизическим данным), вытянутую в широтном направлении вдоль северного борта Припятского прогиба и ограниченную на юге Червонно-Слободским выступом фундамента, а на юго-востоке склонами Черниговского выступа. Размеры ее по длинной оси 170 км, по короткой до 35 км.
Центральная часть депрессии характеризуется отрицательной аномалией силы тяжести с минимальным значением, равным - 68 мгл. На восток депрессия протягивается за пределы аномалии, что подтверждается данными электроразведки, согласно которым глубина залегания соленосной толщи в районе Речицких поднятий достигает 1800 м.
Северный борт депрессии осложнен разломом, прослеженным в результате геофизических работ от Слуцка до Шатилок. При этом к северу от линии разлома в районе с. Лучки кристаллический фундамент вскрыт на глубине около 500 м, а к югу от линии разлома буровые скважины примерно на этой же глубине вскрывают соль. Сопоставление данных сейсмики и бурения позволяет считать, что амплитуда разлома или, возможно, зоны разломов (по аналогии с Ельской депрессией) достигает здесь 2000 м. Наличие соли в пределах Шатилковской депрессии доказано бурением в районе Давыдовского поднятия, где вскрытая ее мощность равна 740 м. Давыдовское поднятие изучено недостаточно. По сейсмическим данным оно имеет амплитуду примерно в 300 м.
Речицкие поднятия изучены электроразведкой летом 1956 г. По предварительным данным это удлиненные соляные антиклинали, вытянутые в юго-восточном направлении и имеющие значительную длину (свыше 30 км). Возможно, что они окажутся сходными с Ельским поднятием.
Червонно-Слободской выступ фундамента устанавливается по наличию максимума силы тяжести и по данным сейсмических исследований, проведенных в небольшом объеме, но показавших существование перегиба преломляющего горизонта со скоростью 5500 м/сек, отождествляемого с подсолевыми отложениями или с фундаментом, примерно на глубине 2000 м. Размеры выступа 75Х10 км.
К востоку на продолжении Червонно-Слободского выступа располагается Кореневское поднятие, установленное сейсморазведкой и имеющее амплитуду 300 м по кровле соли. В своде поднятия на глубине 2909 м вскрыты подсолевые отложения евлановского возраста.
Учитывая, что в 8 км южнее, Домановичская опорная скважина на глубине 2800 м не вышла из соли, можно предполагать, что по направлению от района Домановичей к Кореневской площади подсолевые отложения испытывают подъем. Возможно также, что Кореневское поднятие располагается на восточном погружении Червонно-Слободского выступа.
Центральная часть Припятского прогиба на фоне приподнятых широтных зон (Наровлянской, Злодинской и Червонно-Слободской) представляется в виде депрессии. В рассматриваемой схеме эта область подразделена на Мозырскую и Копаткевичскую депрессии, разграниченные Центральным выступом фундамента.
Центральный выступ рассматривается как погребенная часть Микашевичского поднятия фундамента, протягивающаяся в широтном направлении на расстояние 80 км до меридиана Копаткевичей. Центральный выступ выделен по относительному максимуму силы тяжести, отмеченному в районе Южно-Копаткевичского поднятия, а также по данным сейсмических исследований и бурения, свидетельствующим о подъеме межсолевых отложений, происходящем с юга и севера по направлению к данному району. Имеющиеся материалы бурения дают основание считать, что граница распространения девонской соленосной толщи к востоку от Микашевичского выступа значительно отодвигается на восток, в глубь прогиба, что также является косвенным доказательством существования в центральной его части погребенного поднятия.
Копаткевичская депрессия, занимающая площадь 75X10 км, характеризуется минимумом силы тяжести со значением -56 мгл. На востоке депрессия охватывает район Домановичей, где установлено, как уже указывалось, значительное погружение фундамента. Судя по характеру изоаномал силы тяжести, возможно, что сочленение Копаткевичской депрессии с Червонно-Слободским выступом, ограничивающим ее на севере, осложнено нарушением. На юге, в переходной области от депрессии к центральному выступу, сейсмическими работами выявлено Копаткевичское поднятие, имеющее по кровле соли куполовидную форму. Данные бурения показали, что здесь наблюдается несоответствие положения свода по кровли соли и межсолевым отложениям. Напротив, триасовые, юрские и меловые слои образуют поднятие, полностью соответствующее структуре по кровле соли. Иными словами, картина, обратная той, которая наблюдается на Наровлянской и Ельской площадях.
Солянокупольное Копаткевичское поднятие, видимо, приурочено к крылу более крупного и более древнего Южно-Копаткевичского поднятия, расположенного в пределах периферической части Центрального выступа.
Данные последних лет позволили выделить довольно обширную область глубокого залегания фундамента размером 110X45 км, названную Мозырской депрессией. Границы депрессии на севере и на востоке проведены пока условно.
В юго-восточной части этой депрессии пробурена опорная скважина, вскрывшая кровлю соленосной толщи девона на глубине 2513 м и остановленная в ней на глубине 2800 м. Если иметь в виду, что мощность осадков от кровли соли до фундамента на Наровлянском поднятии в среднем составляет 1500 м, то глубина залегания фундамента в районе Мозырской опорной скважины должна быть не менее 4000 м. В центральной части Мозырской депрессии, в районе Мозырского локального поднятия, по данным сейсмики глубина залегания фундамента определяется приблизительно в 4500 м. К западной части депрессии приурочен минимум силы тяжести со значением -50 мгл.
В пределах Мозырской депрессии выявлено сейсморазведкой восемь локальных поднятий, которые объединяются в широтные тектонические зоны.
Сейсмическими работами наиболее детально изучено Шестовичское поднятие, на котором в 1956 г. начато разведочное бурение. На структурной карте Шестовичского поднятия по условному отражающему горизонту вырисовывается узкое, вытянутое в юго-восточном направлении поднятие. Глубина залегания условного горизонта в своде равна 700 м. На северном крыле этот же горизонт погружается до глубины 1800 м, а на южном до 1300 м. Соль вскрыта в своде поднятия на глубине 300 м (т.е. на отметке -170 м), что указывает на приуроченность условного отражающего горизонта к какой-то поверхности ниже кровли соли.
На западе Шестовичское поднятие посредством неглубокой седловины сочленяется с Петриковским поднятием, расположенным за пределами Мозырской депрессии и приуроченным к небольшому по размерам выступу фундамента. По данным сейсмики для Петриковского поднятия отмечается соответствие структуры в осадочной толще строению фундамента, глубина залегания которого определена здесь в 2000-2200 м.
Существование выступа подтверждается также наличием относительного максимума силы тяжести, разделяющего две области гравитационных минимумов, соответствующих Мозырской и Туровской депрессиям.
Туровская депрессия изучена очень слабо. Судя по гравиметрическим данным, она вытянута в широтном направлении и замыкается на западе в районе Давид-Городка. На севере Туровская депрессия ограничена Микашевичским выступом фундамента, причем здесь по данным геофизики допускается существование разлома. В пределах депрессии предполагается развитие соленосных девонских отложений, но бурением они пока не вскрыты. По данным сейсмики глубины залегания до поверхности соли составляют 800-1000 м.
Предлагаемое тектоническое районирование, основанное на данных о глубине залегания фундамента, справедливо главным образом для девонского периода, в течение которого и происходило формирование выделенных выступов и впадин. Начиная с каменноугольного периода, значительному опусканию подвергались только южные и юго-восточные части Припятского прогиба; вся северо-западная часть оказалась значительно приподнятой, и накопления осадков здесь почти не происходило.
В связи с этим тектонические элементы, характерные для девона, почти не находят отражения в характере распределения мощностей каменноугольных отложений. Стираются грани между Ельской и Мозырской депрессиями и не выделяется Черниговский выступ. На юго-востоке формируется обширная область, погружающаяся в сторону Днепровско-Донецкой впадины.
В то же время большинство локальных поднятий продолжает развиваться и выделяется по отсутствию карбона (а часто и перми) в сводах, а также по увеличению мощностей карбона на крыльях.
Рассмотренные материалы по отдельным локальным поднятиям позволяют предполагать, что последевонская история их формирования в значительной мере связана с соляной тектоникой, усложнившей уже существовавшие тектонические формы и обусловившей специфические черты строения отдельных поднятий.
Данные бурения и геофизики показывают, что в Припятском прогибе имеется большое разнообразие локальных структурных форм; наиболее изученные поднятия (Ельское, Наровлянское, Копаткевичское и Заозерное) оказались различными как по морфологии, так и по истории развития.
Широкое распространение имеет несоответствие структурных планов по различным стратиграфическим поверхностям.
Среди локальных поднятий намечаются следующие разновидности.
1. Наровлянское поднятие, связанное с крупным выступом фундамента и характеризующееся соответствием положения сводов по фундаменту, подсолевым девонским отложениям, кровле соли и карбону. Пермские отложения отсутствуют, а мезозойские породы залегают резко несогласно на более древних породах, не отражая тектоники последних.
2. Ельское валообразное поднятие, на котором наблюдается резкое отличие в тектоническом строении (по сейсмическим данным) подсолевой части разреза и соленосной толщи. В то же время отмечается совпадение сводов по межсолевым отложениям, кровле соли, надсолевым девонским и каменноугольным отложениям. Пермские и более молодые образования залегают резко несогласно на породах девона и карбона и. не отражают структуры более древних отложений.
3. Копаткевичское куполовидное поднятие, характеризующееся совпадением очертаний свода по кровле соли со всеми структурными поверхностями в мезозойских осадках, по межсолевым отложениям не выражено. Последние испытывают подъем к югу, где образуют другую структуру - Южно-Копаткевичскую. Видимо, Копаткевичский соляной купол является второстепенным осложнением на склоне более крупной и более древней структуры.
4. Заозерное поднятие, расположенное между Наровлянским и Злодинскими выступами и характеризующееся смещением свода в каменноугольных отложениях по отношению к своду по кровле соли на 7-8 км.
Приведенные примеры показывают, что в пределах Припятского прогиба имеют развитие разнообразные структурные формы, что находится в прямой зависимости от времени их возникновения и истории развития.
Классификация локальных поднятий имеет большое значение для оценки перспектив нефтегазоносности и в дальнейшем позволит выделить площади, наиболее благоприятные для постановки разведочных работ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Брунс Е.П. История развития Припятского прогиба в палеозое. Материалы ВСЕГЕИ, вып. 14, нов. сер., 1956.
2. Лапкин И.Ю., Люткевич Е.М. О различиях в геологическом строении Полесской и Днепровско-Донецкой впадин. ДАН СССР, т. 108, № 5, 1956.
3. Тихомиров С.В., Пистрак Р.М. Развитие Припятского прогиба в конце франского и в фаменское время. ДАН СССР, т. 105, № 6, 1955.
4. Хотько Ж.П. и Бондаренко Б.В. Основные тектонические структурные элементы Белорусской ССР по геофизическим данным. ДАН СССР, т. 106, № 4, 1956.
Рис. 1. Основные структурные элементы Припятского прогиба (северо-западная часть Днепровско-Донецкой впадины). (Сост. Г.X. Дикенштейн, В.Д. Кирейчев, И.П. Смилга, И.Н. Шебуева по материалам бурения р геофизики.)
Выступы фундамента. А - не перекрывающиеся палеозоем: а-Белорусский выступ, б-Украинский кристаллический массив, в - Макашевичский выступ; Б - перекрывающиеся палеозоем: г - Воронежский массив; В - склоны перечисленных выступов; Г-Черниговский выступ с развитием эффузивных пород в девоне; Д-наиболее погруженные части Припятского прогиба (глубина залегания поверхности фундамента 3000-5000 м): I -Ельская депрессия, II - Шатилковская депрессия, III-Туровская депрессия, IV - Мозырская депрессия, V-Копаткевичская депрессия; Е-относительно приподнятые части Припятского прогиба (глубина залегания фундамента 2000-3000 м): VI - Наровлянский выступ, VII - Злодинский выступ, VIII-Червонно-Слободской выступ, IX - Центральный выступ; Ж- склоны выступов и депрессий Припятского прогиба; З-контуры Припятского прогиба; И-контуры распространения соленосных отложений девона; К-осевые линии локальных поднятий, объединяемые в тектонические зоны; Л-линии крупных нарушений; Ж-буровые скважины и глубина залегания фундамента; - 3000 - глубина фундамента по данным геофизики; Н-локальные поднятия: 1 - Ельское; 2- Валовское; 3- Западно-Валовское; 4 - Выступовичское; 5-Восточно-Выступовичское; 6 - Буйновичское; 7 - Буда-Софиевское; 8- Анисимовское; 9 - Заозерное; 10- Кустовницкое; 11 - Наровлянское; 12-Обуховское; 13- Сколодинское; 14 - Казимировское; 15 - Каменское; 16 - Мозырское; 17 - Петриковское; 18-Шестовичское; 19 - Скрыгаловское; 20 - Прудковское; 21 - Конковичское; 22- Южно-Копаткевичское; 23-Копаткевичское; 24 - Дудичское; 25-Кореневское; 26- Давыдовское; 27-Речицкое; 28-Южно-Речицкое; 29 - Лоевское; 30- Сенское; 31-Ново-Рудненское.