Тектоника Устюрта
Н. В. НЕВОЛИН
В последнее время на Устюрте проведены региональные геофизические исследования, которые выясняют основные черты глубинного строения этого района.
Гравитационной съемкой в Закаспии отчетливо выделяются две системы аномалий силы тяжести: линейные и мозаичные. Первые из них особенно широко развиты в районах с позднегерцинской (пермотриасовой) складчатостью, тогда как для районов с палеозойским фундаментом свойственны мозаичные и линейные аномалии.
В результате изучения плотностей пород установлено, что слабо дислоцированные и относительно однородные по плотности мезокайнозойские отложения платформенного чехла не могут создать крупные гравитационные аномалии.
Резкий плотностной раздел (s = 0,3) существует лишь на границе мезозойских и пермотриасовых отложений.
Считая в первом приближении, что в областях с большой мощностью складчатого пермотриаса наблюдаемый гравитационный эффект в основном обусловливается именно этой первой плотностной границей, И.Б. Биркган подсчитал, что максимум аномалии силы тяжести Мангышлака (рис. 1) вызван поднятием пермотриаса. В пределах областей с пермотриасовым складчатым основанием между гравитационным полем и структурно-морфологическими элементами фундамента наблюдается прямое соответствие, т. е. направление гравитационных аномалий в общем совпадает с простиранием структурно-морфологических элементов фундамента, а между глубиной залегания фундамента и значениями аномалий силы тяжести наблюдается прямая согласованность - максимумы силы тяжести отвечают поднятиям, а минимумы впадинам. Так, Каратауское и Бекебашкудукское поднятия Мангышлака выражены гравитационными максимумами, а разделяющий их Чакырганский прогиб - относительным минимумом. Туаркырский и Кумсебшенский гравитационные максимумы района Туаркыра по своему положению и простиранию соответствуют поднятиям складчатого фундамента, тогда как относительные минимумы здесь отвечают прогибам. Вместе с тем следует подчеркнуть, что простой однозначной зависимости между величиной аномалий силы тяжести и гипсометрическим положением пермотриасового складчатого фундамента не существует, а на значительной части территории имеют место и обратные соотношения. Например, Каратауское поднятие Мангышлака отмечается максимумом в 28-30 мгл, а Карашекское и Карамаинское поднятия, в сводах которых также на дневную поверхность выходит складчатый пермотриас, выражены нулевыми или слабо отрицательными значениями аномалий силы тяжести. Далее погружению поверхности складчатого пермотриаса от горного Мангышлака на юг, в сторону залива Кара-Богаз-Гола, соответствует не уменьшение, а возрастание значений аномалий силы тяжести.
Наконец, Центрально-Устюртское поднятие, где складчатое основание погружено под покров мезокайнозойских образований, выражено интенсивным гравитационным максимумом, а Карашекское и Карамаинское поднятия, в ядре которых обнажены пермотриасовые образования, отмечаются нулевыми и отрицательными гравитационными аномалиями. Эти соотношения обусловлены влиянием более глубоких плотностных границ. Так, например, возрастание значений аномалий силы тяжести к югу от Мангышлака, видимо, связано с воздыманием в этом направлении палеозойского складчатого комплекса и уменьшением мощности пермотриаса. Точно так же поднятием палеозоя можно объяснить гравитационный максимум Центрального Устюрта.
Крупные гравитационные минимумы, расположенные на севере и юге Устюрта, отображают соответственно Северо-Устюртскую и Южно-Устюртскую впадины, выполненные мощной толщей мезокайнозойских осадков. Отрицательным гравитационным полем выражены также Южно-Бузачинский и Куняургенческий прогибы. Расчеты показывают, что гравитационные депрессии Устюрта можно объяснить влиянием мощной толщи рыхлых осадочных пород, выполняющих указанные прогибы, т.е. глубоким погружением складчатого основания.
Центрально-Устюртский гравитационный максимум, как показывают сейсмические работы, связан с поднятием складчатого основания. Таким образом, в пределах Устюрта между аномалиями силы тяжести и структурно-морфологическими элементами фундамента в крупном плане имеет место также прямое соответствие.
Магнитное поле позднегерцинских складчатых областей в разных районах неодинаково: в районе Туаркыра наблюдаются относительно интенсивные магнитные аномалии, тогда как магнитное поле Мангышлака совершенно спокойное. Это явление, видимо, следует поставить в связь с приближением к дневной поверхности на Туаркыре палеозойских отложений, пронизанных основными интрузиями.
Магнитное поле Устюрта, за исключением полосы Центрально-Устюртского гравитационного максимума, является спокойным, чем оно заметно отличается от напряженного магнитного поля Мугоджар, Султан-Уиз-Дага и Туаркыра. Это указывает, что на Устюрте возмущающие магнитные массы залегают на большой глубине. На фоне спокойного магнитного поля резко выделяется лишь Центрально-Устюртский максимум, который состоит из ряда локальных максимумов, видимо, связанных с основными интрузивными породами, излившимися по разлому.
Итак, проведенные геофизические работы показывают, что фундамент Устюрта представляет собой сложное сооружение с резко расчлененным рельефом, где выделяется семь крупных структурно-морфологических поднятий и прогибов, которым в мезокайнозойском платформенном покрове соответствуют: 1) Южно-Устюртский прогиб, 2) Центрально-Устюртское поднятие, 3) Южно-Бузачинский прогиб, 4) Куняургенческий прогиб, 5) Актумсукское поднятие, 6) Северо-Устюртский прогиб и 7) Бузачинское поднятие (рис. 2 и 3).
Южно-Устюртский прогиб известен давно [5]. Складчатое основание его согласно сейсмическим данным залегает на глубине порядка 5000-6000 м.
В генетическом отношении этот прогиб, по-видимому, является юго-восточным продолжением Мангышлакского межгорного прогиба. Существование под Южным Устюртом позднегерцинской (пермотриасовой) складчатости предполагается на основании следующих данных.
1. В северо-западной части Южно-Устюртской гравитационной депрессии располагаются Карашекское и Карамаинское поднятия, сложенные в ядре складчатым пермо-триасом.
2. Гравитационные аномалии восточного Мангышлака продолжаются на юго-восток в рассматриваемый прогиб.
Южным бортом Южно-Устюртского прогиба являются районы Туаркыра и залива Кара-Богаз-Гола, где возрастание значений аномалий силы тяжести, видимо, связано с подъемом палеозойского комплекса и сокращением мощности пермотриасовых складчатых образований. Такое представление о строении Туаркыра не противоречит и геологическим данным.
С севера Мангышлакский межгорный прогиб на Устюрте ограничивается Центрально-Устюртским погребенным палеозойским поднятием, выраженным одноименным гравитационным максимумом.
На северо-западе, в районе Карашекского и Карамаинского поднятий, непосредственно к юго-востоку от которых наблюдается интенсивный гравитационный минимум, Южно-Устюртский прогиб ограничивается от поднятой части Мангышлакской складчатости системой расколов. На юго-востоке позднегерцинская складчатость затухает где-то в Кызыл-Кумах.
Стратиграфия, мощность и характер осадков, выполняющих Южно-Устюртский прогиб, за исключением самых верхних слоев, пока неизвестны. Основываясь на данных скоростного разреза, можно лишь предполагать, что до глубины 1600 м в рассматриваемом прогибе на востоке залегают мезокайнозойские образования, а глубже - до 3600 м - какие-то древние осадочные породы. Контуры прогиба на рис. 3 показаны ориентировочно.
Центрально-Устюртское поднятие по возрасту, по-видимому, является палеозойским.
Связывать гравитационный максимум Центрального Устюрта с погребенным Мангышлаком, как это делалось до последнего времени, в свете новых геофизических данных не представляется возможным. В самом деле, Карамаинское поднятие складчатого пермотриаса располагается не в своде, а на южном крыле Центрально-Устюртского гравитационного максимума, где наблюдаются отрицательные значения аномалий силы тяжести. Центрально-Устюртское поднятие выражено магнитным максимумом, тогда как магнитное поле Мангышлака спокойное. Наконец, Центрально-Устюрское поднятие не лежит на одной линии с горным Мангышлаком, а несколько сдвинут на север.
Центрально-Устюртское поднятие согласно гравиметрическим данным прослеживается приблизительно от сора Тузбаир на северо-западе до оз. Айбугир на юго-востоке, где оно отделяется от Приамударьинского палеозойского поднятия Куняургенческим прогибом.
Глубина залегания складчатого основания на юго-востоке Центрально-Устюртского поднятия (в районе Айбугирской антиклинали) по сейсмическим данным определяется в 1800- 2000 м. Свод Центрально-Устюртского поднятия, видимо, осложнен глубинным разломом, который фиксируется полосой магнитных максимумов.
На севере и северо-востоке Центрально-Устюртское поднятие ограничивается соответственно Северо-Устюртским и Куняургенческим прогибами.
Западным продолжением Центрально-Устюртского погребенного палеозойского поднятия, по-видимому, является Бузачинское поднятие. Это предположение основано на следующих данных: 1) по своей гравиметрической характеристике Бузачинское и Центрально-Устюртское поднятия являются весьма близкими (оба поднятия выражены положительным гравитационным полем); 2) структуры третьего порядка на этих поднятиях имеют субширотную ориентировку и отмечаются локальными гравитационными максимумами. Однако рассматриваемые поднятия не являются непосредственным продолжением одно другого, а, видимо, в районе сора Кайдак разграничиваются прогибом, который здесь намечается полосой пониженных значений аномалий силы тяжести. Кроме того, фундамент района сора Кайдака, нужно полагать, осложнен зоной нарушений, которая, видимо, в какой-то мере связана с расколами, ограничивающими Южно-Устюртский прогиб с запада.
Характер сочленения Центрально-Устюртского и Бузачинского палеозойских поднятий с Мангышлакским межгорным прогибом также неодинаков: Центрально-Устюртское поднятие сопрягается с опущенной частью межгорного прогиба, а Бузачинекое поднятие - с его приподнятой частью. Указанный характер сочленения крупных структур и создал весьма сложный и запутанный тектонический узел в районе восточного Мангышлака.
В платформенном мезокайнозойском покрове собственно Центрально-Устюртскому поднятию соответствует обширное щитовидное поднятие, осложненное Айбугирской и Байчагырской (Центрально-Устюртской) антиклиналями. Кроме того, в пределах Центрально-Устюртского поднятия имеется ряд других, более мелких поднятий, которые нами не рассматриваются.
Мощность платформенного покрова в юго-восточной части Центрально-Устюртского поднятия достигает 2000 м.
На описании Бузачинского поднятия мы не останавливаемся, так как его геологическое строение уже описано в литературе [1, 3].
Куняургенческий (Барса-Кельмесский) прогиб впервые установлен работами аэрогеологического треста Министерства геологии и охраны недр СССР. Согласно сейсмическим данным складчатое основание его в осевой части погружено на глубину 3000 м, что отмечается минимумом аномалий силы тяжести.
На северо-западе Куняургенческий прогиб, видимо, отделен от Северо-Устюртского прогиба поперечной перемычкой, а на юго-востоке он сливается с Южно-Устюртским прогибом.
Платформенные образования, выполняющие Куняургенческий прогиб, судя по скоростному разрезу, аналогичны в основном осадкам Южно-Устюртского прогиба. Различие в разрезах состоит лишь в том, что в первом из них третичные отложения достигают большей мощности (600 м и более), чем в последнем.
Непосредственно к востоку от Куняургенческого прогиба располагается Приамударьинское поднятие, отмечающееся положительным гравитационным полем и выходами меловых лород по линии Ходжейли - Муйнак.
Учитывая, что Нукуский гравитационный максимум непосредственно переходит в Султан-Уиздагский и к северу от Нукуса вплоть до устья Аму-Дарьи прослеживается непрерывная полоса повышенных значений аномалий силы тяжести, можно предполагать, что складки Султан-Уиздага в северном направлении протягиваются до южного берега Аральского моря, где они круто поворачивают на запад и соединяются со складками поднятия Актумсука, которое рассматривается ниже.
Актумсукский гравитационный максимум по аналогии с другими максимумами, нужно полагать, также отражает погребенное палеозойское складчатое поднятие (тяньшаниды). Это поднятие, возможно, являлось источником сноса галек палеозойских и изверженных пород, обнаруженных А.Л. Яншиным в урочище Дуане и Батурле.
Судя по гравитационным данным, на западе Актумсукское поднятие в районе песков Сам слепо заканчивается, а на восток уходит в Аральское море.
Это обстоятельство дает основание предполагать, что Актумсукское палеозойское поднятие на восток продолжается через южную часть Аральского моря (южнее о. Возрождения) и соединяется с тянынанидами. Наличие субширотных структур в южной части Аральского моря, в частности, подтверждается соответствующим простиранием платформенных отложений на полуострове Муйнак.
По осадкам платформенного покрова Актумсукское поднятие впервые установлено А.Л. Яншиным, затем подтверждено В.К. Корышевым. Мощность платформенного покрова в пределах Актумсукского поднятия остается пока неизвестной.
Северо-Устюртский прогиб впервые выявлен также А.Л. Яншиным. В настоящее время бурением и сейсмическими исследованиями установлено, что этот прогиб является молодой мезокайнозойской впадиной, приуроченной к структурно-эрозионной депрессии погребенного палеозойского рельефа.
По возрасту и составу пород доюрское ложе Северо-Устюртского прогиба неоднородно. На северном его борту, как показывают данные бурения (скв. 3, 4 и 7), юрские образования подстилаются верхнепалеозойским комплексом (карбон и верхний девон), представленным породами промежуточного типа между осадками краевых геосинклиналей и платформ. По условиям залегания верхнепалеозойские породы северного борта характеризуются моноклинальным погружением с юга на север, образуя южный борт Прикаспийской впадины.
В морфологическом отношении поверхность палеозоя на северном борту представляет собой эрозионную депрессию, углубляющуюся с севера на юг; вследствие этого в южном направлении мезокайнозойские осадки непосредственно ложатся на все более древние палеозойские слои.
Фундамент южного борта Северо-Устюртского прогиба (или северного и северо-западного склонов Центрально-Устюртского и Актумсукского поднятий) сложен палеозойскими складчатыми образованиями. Наконец, фундамент восточной части Северо-Устюртского прогиба, видимо, представлен докембрийскими породами Урало-Тобольского массива и палеозойскими образованиями Зеленокаменной зоны и Уралтауского антиклинория.
Магнитогорский синклинорий и Уралтауский антиклинорий, выраженные линейным гравитационным максимумом, в южном направлении резко суживаются и, видимо, в северной части Устюрта, где долготный гравитационный максимум резко сменяется широтной гравитационной депрессией, полностью выклиниваются, упираясь в отрицательное гравитационное поле мозаичного характера, связываемое нами с жестким Урало-Тобольским массивом.
Суммарная мощность третичных и меловых отложений в осевой части прогиба согласно сейсмическим данным достигает 3200 м (800 м третичных и 2400 м меловых). Юрские отложения в осевой части прогиба не вскрыты. По аналогии с соседними районами можно предполагать, что юрские образования здесь носят платформенный характер и мощность их не превышает 800 м. Таким образом, общая мощность мезокайнозойских платформенных осадков в осевой части Северо-Устюртского прогиба, видимо, составляет 4000 м.
Сейсмическими работами установлено, что Северо-Устюртская впадина осложнена серией локальных поднятий. При этом в западной ее части, судя по форме локальных структур, возможно, имеют развитие соляные купола.
На востоке Северо-Устюртская мезокайнозойская впадина сливается с Челкарской впадиной, а на западе выклинивается.
Южно-Бузачинский прогиб описан в литературе и поэтому в данной статье не рассматривается [3].
Изложенное выше приводит к следующим основным выводам.
1. Фундамент Закаспия сложен палеозойским и пермотриасовым складчатыми комплексами субширотного простирания. Пермотриасовые складчатые образования являются формацией межгорного прогиба герцинской складчатой области.
В современном структурном плане пермотриасовый складчатый комплекс на западе (Мангышлак) значительно приподнят, а на востоке (Южный Устюрт) глубоко погружен и перекрыт мезокайнозойским платформенным чехлом.
С юга и севера Мангышлакский межгорный прогиб ограничивается двумя палеозойскими поднятиями (Туаркыр-Кара-Богаз-Голским и Центрально-Устюртским), своды которых глубоко эродированы; третье палеозойское поднятие Актумсукское, возможно, является северо-западным окончанием Султан-Уиз-Дага.
2. Субширотная палеозойская складчатая система Закаспия на западе соединяется с герцинидами низовья Волги, а на востоке с тяньшанидами.
3. Магнитогорский синклинорий и Уралтауский антиклинорий Урала в районе северных чинков Устюрта выклиниваются, упираясь в жесткий массив Урало-Тобольского докембрийского массива.
4. Юго-восточная граница Русской платформы, в наиболее древнем (нижний палеозой+ докембрий) структурном комплексе, видимо, выраженная глубинным разломом, проходит через осевую часть Северо-Устюртского прогиба и непосредственно севернее полуострова Бузачи. Для верхнего палеозоя эта граница является условной, так как переход верхнепалеозойских геосинклинальных образований в платформенные является постепенным.
5. Наши исследования подтверждают основные представления A.Л. Яншина о тектонике Устюрта, высказанные несколько лет назад.
ЛИТЕРАТУРА
1. Васильев Ю.М. Тектоническое строение полуострова Бузачи. ДАН СССР, т. 110, № 6, 1956.
2. Гарецкий Р.Г. и Шрайбман В.И. О глубинном строении Северного Устюрта и возможном происхождении его чинков. Изв. АН СССР, сер. геоф., № 12, 1956.
3. Дьяков Б.Ф. Схема тектонического строения и перспективы нефтеносности полуострова Мангышлака. Геология нефти, 1957, № 7.
4. Шрайбман В.И. Глубинное строение Северного Устюрта. Геология нефти, 1957, № 3.
5. Яншин A.Л. Взгляды А.Д. Архангельского на тектонический характер юго-восточного обрамления Русской платформы и современные представления по этому вопросу. Сб. памяти акад. А.Д. Архангельского. Изд. АН СССР, 1951.
6. Яншин A.Л. Геология Северного Приаралья. Изд. МОИП, 1953.
7. Яншин А.Л. О погружении к югу Уральской складчатой системы и тектонической природе Южно-Эмбенского поднятия. БМОИП, отд. геол., т. XXX (5), 1955.
ВНИИГеофизика
Рис. 1. Геолого-геофизический профиль через Мангышлак.
1 -наблюденная кривая Dg; 2 - вычисленная кривая Dg (I вариант); 3 - вычисленная кривая Dg (II вариант); 4 - поверхность пермотриасового складчатого комплекса при I и II вариантах.
Рис. 2. Схема тектоники складчатого основания Устюрта. (Сост. Н.В. Неволин.)
Докембрийская складчатость: 1- область отсутствия соляных куполов в Прикаспийской впадине. 2-область глубокого погружения докембрийского складчатого основания. (Прикаспийская впадина); Долготная палеозойская, складчатость (уралиды) под покровом мезокайнозойского платформенного чехла: 3-Аятский синклинорнй; 4 - Урало-Тобольский массив; 5 - Магнитогорский синклинорий; 6-Уралотауский антикли- норий. Широтная палеозойская складчатость (тяньшаниды): 7 - участки палеозойской складчатости с поверхностным залеганием складчатого основания; 8-область широтного палеозойского складчатого комплекса под покровом мезокайнозойского платформенного чехла; 9 - предполагаемые участки глубокого эрозионного среза палеозоя; 10-участки позднегерцинской складчатости с поверхностным залеганием складчатого фундамента; 11- область позднегерцинской складчатости под покровом мезокайнозойского платформенного чехла; 12- условные границы между крупными тектоническими элементами; 13 - общие простирания в складчатых областях; 14 - разломы; 15 - юго-восточная граница развития соляных куполов.
Рис. 3. Схема тектоники мезокайнозойского платформенного покрова Устюрта. (Сост. Н. В. Неволин.)
A-положительные структуры; Б -отрицательные структуры; В-предполагаемые поперечные поднятия. Положительные структуры: I- Куландинское поднятие; II- Чушкакульское поднятие; III-Южно-Эмбенское поднятие; IV- Актумсукское поднятие; V-Приамударьинское поднятие; VI-Центрально-Устюртское поднятие; VII - Бузачинское поднятие; VIII - Туаркырское поднятие; IX - Мангышлакское поднятие. Отрицательные структуры: 1 - Челкарский прогиб; 2- Баймакский прогиб; 3 - Прикаспийская впадина; 4 - Северо-Устюртский прогиб; 5 - Куняургенческий прогиб; 6 -Южно-Бузачинский прогиб; 7 -Южно-Устюртский прогиб. Крупные локальные поднятия: а - Айбугирская антиклиналь; б-Байчагырская (Центрально-Устюртская) антиклиналь; в - Каратауская антиклиналь; г - Бекебашкудукская антиклиналь; д - Северо-Бузачинская антиклиналь; е-Кызганская антиклиналь; ж-Туаркырская антиклиналь; з - Кумсебшенская антиклиналь.