Структурная схема докембрийского фундамента северной части Волго-Уральской области (По данным аэромагнитной съемки.)
Р.А. ГАФАРОВ
Общие сведения о структуре кристаллического фундамента северной части Волго-Уральской нефтеносной области и прилежащих районов юго-западного Притиманья были получены в 1955-1956 гг. при помощи аэромагнитной съемки. Аэромагнитные исследования были выполнены Сибирским геофизическим трестом (Сибнефтегеофизика, Новосибирск) и обработаны под руководством автора настоящей статьи.
На основании материалов аэромагнитной съемки были выполнены примерно для 2000 точек вычисления глубин залегания верхней кромки намагниченных пород фундамента. Эти данные были использованы совместно с данными бурения и гравиметрии для составления схемы изогипс поверхности складчатого фундамента (см. рисунок).
Глубина залегания магнитных масс определялась по методу касательных с применением поправочных коэффициентов, предложенных В.К. Пятницким (ВСЕГЕИ). Погрешность определений, установленная сопоставлением вычисленных глубин и данных буровых скважин, вскрывших магнитные породы кристаллического фундамента, составляет в среднем ±25%. При такой оценке приходится отвлекаться от возможных систематических ошибок.
Построение схемы рельефа поверхности фундамента (см. рисунок) проводилось с учетом ориентировки полосовых зон магнитных максимумов и градиента гравитационных и магнитных аномалий.
В тектоническом отношении Волго-Уральская нефтеносная область располагается в пределах Русской платформы и Предуральского краевого прогиба [13]. Основными структурно-морфологическими элементами современной поверхности складчатого фундамента рассматриваемой территории являются крупные сводовые поднятия (своды) и впадины. Многие из структурных элементов, показанных на описываемой схеме (Татарский свод, Камский вал и др.), были выделены и описаны ранее под теми же или другими названиями [2, 3, 13] и особенно полно с учетом всех предыдущих исследований по 1954 г. включительно в крупной сводке ВНИГРИ по тектонике Волго-Уральской нефтеносной области [7]. Однако лишь в области Татарского сводового поднятия структура поверхности фундамента изучена бурением достаточно детально. Строение же фундамента крупных структур, выделенных к северу и востоку от Татарского поднятия по различным горизонтам осадочной толщи в названной выше сводке [7], известно лишь очень схематично. Данные аэромагнитной съемки совместно с материалами бурения и гравиметрии позволяют составить приближенное представление о структуре поверхности фундамента этих районов.
В крайней северной части Волго-Уральской области и в районах юго-западного Притиманья намечаются ранее неизвестные крупные структурные элементы фундамента, прямо не отражающиеся па структурно-тектоническом плане поверхностных верхнепалеозойских отложений (Опаринское и Коми-Пермяцкое сводовые поднятия, Кажимская впадина и др., см. рисунок).
Здесь в настоящее время могут быть выделены Татарское, Башкирское, Опаринское и Коми-Пермяцкое сводовые поднятия, а также Осинская, Омутнинская, Казанско-Кировская, Кажимская, Юрезано-Сылвенская и Соликамская впадины. Две последние впадины выделяются в пределах Предуральского краевого прогиба, отделяющего платформенную часть Волго-Уральской области от складчатых сооружений Урала (см. рисунок).
Ниже проводится структурно-морфологическая характеристика названных крупных тектонических элементов.
1. Татарское сводовое поднятие имеет вид обширного, пологого купола, ориентированного в северо-западном направлении. В северной части оно резко поворачивает на северо-восток, к г. Глазов, где фундамент вскрыт на абсолютной отметке -2078 м. В пределах описываемого поднятия выделяются северная и южная вершины [7], имеющие общие склоны и осложненные с севера и северо-востока обширными структурными мысами. По отложениям франского яруса и более древним образованиям структурному мысу северной вершины Татарского свода соответствует Удмуртский погребенный вал, выделенный в последнее время П.А. Софроницким и др. [8].
Южная половина Татарского сводового поднятия фундамента также обрамляется с северо-востока обширным структурным мысом, обращенным в сторону Калтасов и Бирска.
2. Башкирское сводовое поднятие. Докембрийские породы фундамента в пределах поднятия к настоящему времени еще нигде не вскрыты бурением, как и на всей территории между Татарским сводом и Уралом [5]. Оно прослеживается с близким к меридиональному простиранием от верхнего течения р. Уфа на юге примерно до широты г. Кунгур на севере на расстоянии около 150 км при ширине 50-80 км. В северной части поднятие резко поворачивает на северо-восток и глубоко вдается в пределы Предуральского краевого прогиба. В северной части Башкирского поднятия фундамент залегает на глубинах около 3-3,5 км, плавно погружаясь к югу до 4 км. Описываемая зона приподнятого залегания фундамента отмечается максимумами силы тяжести, которые соединяются широтной полосой слабо повышенных значений с обширным полем аномалий силы тяжести, развитым в области Татарского сводового поднятия. Башкирское поднятие фундамента отображается в общих чертах по различным горизонтам осадочной толщи. Оно замыкает с востока зону крупных сводовых поднятий (Токмовское, Татарское и Башкирское), прослеживающуюся в широтном направлении через центральную часть Волго-Уральской нефтеносной области. Эти поднятия входят в состав обширной Волго- Уральской антеклизы, впервые выделенной Н.С. Шатским [13] и являющейся областью развития крупнейших нефтяных месторождений в отложениях девона.
3. Осинская впадина. Между Татарским сводовым поднятием фундамента на юго-западе, Башкирским поднятием на востоке и Коми-Пермяцким поднятием на севере располагается обширная область значительного погружения кристаллического фундамента до глубин около 5-6 км (см. рисунок). Рассматриваемая впадина фундамента под названием Осинской была выделена Э.Э. Фотиади [10]. Она прослеживается от района с. Чернушка на юго-востоке через Воткинск и Осу до верховий р. Чепца на северо-западе на расстоянии около 250 км. Ширина впадины достигает 200 км. По своему местоположению Осинская впадина фундамента соответствует восточной части обширной Верхнекамской впадины, впервые выделенной А.А. Борисовым и О.П. Грациановой [3] по кровле карбона, а также северной половине Бирской впадины тех же авторов. По данным расчетов глубин до магнитных масс фундамента и гравиметрии наиболее глубокая часть Осинской впадины приурочена к району Осы, где складчатое кристаллическое основание находится на глубинах порядка 5-6 км. Скважины, пробуренные на бортах рассматриваемой впадины (Бураново, Бородулино и др.) вскрыли додевонские отложения, мощность которых, по-видимому, сильно возрастает в центральной ее части. По всей вероятности, в пределах Осинской впадины, как и на всей территории между Татарским сводовым поднятием и Уралом, широко развиты аналоги мощных древних толщ западного склона Урала [13].
4. Омутнинская впадина фундамента соответствует западной части обширной Верхнекамской впадины [3, 7]. В районе истоков р. Кама и г. Глазов Омутнинская впадина отделяется от Осинской узкой седловиной. В целом рассматриваемая впадина имеет близкую к треугольнику форму. Общая длина ее в указанных границах достигает 250 км, а ширина резко увеличивается с юга на север от 30-50 км до 170 км на широте г. Омутнинск.
По данным аэромагнитной съемки в центральной части Омутнинской впадины фундамент погружен до глубин около 2,5-2,8 км. В пределах западного борта впадины фундамент вскрыт за последнее время к северо-востоку от устья р. Чепца на абсолютной отметке минус 2330 м (см. рисунок). К юго- востоку от скважины, вскрывшей фундамент, устанавливается пологий моноклинальный склон по кровле пашийских слоев в направлении к центру Омутнинской впадины. Одновременно в том же направлении отмечается довольно резкое увеличение мощности отложений среднего и верхнего девона. Анализ особенностей строения Омутнинской и Осинской впадин показывает, что их нельзя рассматривать только как участки наибольшего погружения фундамента в пределах обширной Верхнекамской впадины [7]. Они резко отличны не только по глубине залегания фундамента в их пределах и по всей ориентировке, но и по истории развития.
5. Казанско-Кировская линейная впадина прослеживается с северо-восточным простиранием через Советск на г. Киров. На поверхности ей соответствует область развития пермских структур Вятского вала [7, 8]. А.М. Мельников [6], называющий рассматриваемую впадину Казанско-Кировской, отмечает, что она заполнена мощной толщей терригенных отложений среднего и верхнего девона. Длина Казанско-Кировской впадины достигает 250 км, ширина равна 60-70 км и увеличивается в северной ее части до 90 км. В осевой части описываемой впадины фундамент вскрыт опорной скважиной в районе г. Советск на абсолютной отметке -2263 м. В северной же части впадины, к югу от г. Киров, кристаллический фундамент погружен по аэромагнитным данным на глубину около 2,5 км. Вдоль восточного борта Казанско-Кировской впадины фундамент довольно резко приподнимается в пределах Уржумского вала (до -1785 м в Аркуле). Последний прослеживается в меридиональном направлении в виде узкой гряды фундамента шириной в 20-30 км на расстоянии около 150 км. Восточный борт Уржумского вала очень крутой и, по- видимому, ограничен разломом. В структуре осадочного чехла этот раскол фундамента отражается в виде линейной асимметричной складки с очень крутым восточным крылом [7].
6. Опаринское сводовое поднятие фундамента прослеживается к северу от г. Киров с меридиональным простиранием через верховье р. Луза и среднее течение р. Сысола примерно до г. Сыктывкар и р. Вычегда. В своей западной части оно охватывает район Опаринской скважины, вскрывшей кристаллический фундамент на абсолютной отметке минус 2068 м. В центральной и северных частях выделяемого сводового поднятия фундамент приподнят по данным аэромагнитной съемки до глубин около 1,8-1,5 км. Общая длина Опаринского свода достигает 350 км, ширина 120-150 км.
На юге это поднятие отделяется от Котельнического выступа [2] узкой, по-видимому, грабенообразной зоной погружения фундамента. На севере в районе Яренска оно ограничено широтной зоной погружения фундамента, прослеживающейся вдоль р. Вычегда. Опаринское сводовое поднятие фундамента приурочено к юго-восточному крылу обширной Московской синеклизы и не находит отражения в структурном плане поверхностных верхнепалеозойских и мезозойских отложений.
7. Кажимская впадина прослеживается через верховье р. Сысола и с. Кажим на устье р. Локчим на расстоянии около 250 км, постепенно расширяясь в северном направлении от 30 до 50-60 км. В районе низовий р. Локчим Кажимская впадина раскрывается в пределы глубокой впадины в области Притиманья. На всем своем протяжении описываемая впадина фундамента четко отображается линейным минимумом силы тяжести, сливающимся на севере с региональным Притиманским минимумом. Кажимская впадина была подтверждена за последнее время опорной скважиной в с. Кажим, вскрывшей на глубине 2063 м отложения древнего палеозоя (бавлинская свита) или рифея, по которым пройдено более 500 м (по материалам треста Татнефтегазразведка на лето 1958 г.). По данным аэромагнитной съемки в осевой части Кажимской впадины фундамент залегает на глубине около 2,7- 3 км и испытывает погружение к северу.
8. Коми-Пермяцкое сводовое поднятие выделяется в области верхнего течения р. Кама, в пределах Коми-Пермяцкого национального округа и в прилежащих районах. Рассматриваемое поднятие прослеживается с общим северо-западным простиранием на расстоянии около 400 км и характеризуется сложным строением. Ширина ее достигает 200-250 км. Следует особо отметить, что выделяемое нами Коми- Пермяцкое сводовое поднятие фундамента не является аналогом Камского свода, намеченного В.Д. Наливкиным и др. [7] по артинским отложениям к западу от г. Кудымкар вдоль границы с Предуральским прогибом.
В пределах Коми-Пермяцкого поднятия резко выделяются его сводовая (вершинная) часть, оконтуренная замкнутой изогипсой - 2 км, и обширный пологий восточный склон, окаймляющийся вдоль рек Кама и Ю. Кельтма изогипсой - 3 км. В сводовой части описываемого поднятия фундамент воздымается до глубин около 1,5-1,8 км и довольно резко погружается вдоль его крыльев, местами, по-видимому, по разломам. В пределах восточного моноклинального склона Коми-Пермяцкого поднятия, погружающегося в сторону Предуральского краевого прогиба, фундамент вскрыт скважиной в Северокамске на абсолютной отметке -2854 м. По границе с Предуральским краевым прогибом описываемый моноклинальный склон осложняется линейным Камским валом (см. рисунок), вдоль осевой части которого фундамент приподнят до глубины 2-2,5 км. Впервые этот вал был намечен по кунгурским отложениям в 1946 г. К.Р. Чепиковым [11] и назван Чермозским поднятием, а затем более подробно обоснован рядом исследователей [7, 8]. По материалам аэромагнитной съемки Камский вал прослеживается с северо-западным простиранием в виде узкой гряды фундамента шириной 20-25 км на расстоянии около 250 км. В своей северной части вал поворачивает на северо-запад, вдоль р. Ю. Кельтма. В этом районе восточный моноклинальный склон Коми-Пермяцкого поднятия резко сужается и переходит в очень крутое северо-восточное крыло, которое обрывается по границе с Тиманом крутым уступом. Этот уступ фундамента, несомненно, связан с глубинным разломом, прослеживающимся вдоль юго- западного борта поднятия Тимана и горстового поднятия Полюдова камня на огромном расстоянии. По Притиманскому глубинному разлому, вероятно, складчатый сланцевый комплекс Тимана сочленяется с фундаментом Притиманья, сложенным образованиями карельской складчатости [9].
Юрезано-Сылвенская и Соликамская впадины фундамента, выделяющегося в пределах Предуральского краевого прогиба разделяются широтной седловиной, прослеживающейся к востоку от северного окончания Башкирского поднятия. Они четко отображаются меридиональными минимумами силы тяжести.
9. Юрезано-Сылвенская впадина ограничивается на западе и северо-западе Башкирским сводовым поднятием, на юго-западе горстовым поднятием Каратау [13] и на востоке складчатыми сооружениями Урала. Длина рассматриваемой впадины около 200 км, ширина превышает 80 км. По данным расчетов фундамент залегает в центральной части Юрезано-Сылвенской впадины на глубинах около 10 км.
10. Соликамская впадина отличается своей линейной конфигурацией и протягивается вдоль Урала на расстоянии 450 км от широты г. Кунгур на юге до горстового поднятия Полюдова камня на севере. Ширина впадины достигает 70-80 км. Вдоль осевой части впадины кристаллический фундамент погружен на глубину более 7 км. На севере Соликамская впадина отделяется от Печорской впадины [9] крупным горстовым поднятием Полюдова камня, выводящим на поверхность складчатый комплекс рифейского возраста по крупному региональному надвигу [12]. Последний прослеживается вдоль края складчатых сооружений Урала и Соликамской впадины с северо-западным простиранием и приурочен к Притиманскому глубинному разлому, составляя вместе с ним единую структурную линию.
Общий характер распределения магнитных и гравитационных аномалий в пределах северной части Волго-Уральской области указывает на то, что описанные выше сводовые поднятия и впадины представляют собой приподнятые и глубоко погруженные огромные массивы (блоки) складчатого кристаллического основания, разделенные протяженными разломами, приуроченными к крутым склонам структур (см. рисунок). Как правило, крупные расколы в складчатом основании отражаются в структуре чехла в виде резко асимметричных или флексурообразных складок соответствующего простирания [4].
Выявление новых крупных структурных элементов фундамента (Опаринское и Коми-Пермяцкое сводовые поднятия, Кажимская впадина и др.) в районах севера Волго-Уральской провинции и юго-западного Притиманья, перспективных в тектоническом отношении для поисков нефти и газа, имеет большое значение. Эти крупнейшие структуры фундамента, вероятно, отражаются по девонским отложениям. Особенно перспективными для поисков нефти следует считать районы северо-восточного борта Татарского свода, северного и южного окончания Коми-Пермяцкого поднятия, Камского вала, северного и западного борта Башкирского поднятия и др.
В связи с открытием в северной части Волго-Уральской нефтеносной области и юго-западном Притиманье описанных выше крупных структурно-морфологических элементов фундамента выясняется, что существующие в настоящее время тектонические схемы указанных районов и в особенности схемы тектонического строения фундамента требуют значительного уточнения. В первую очередь это относится к районам Опаринского и Коми-Пермяцкого сводовых поднятий, Кажимской впадины и др. Названные, впервые выделенные структурно-морфологические элементы фундамента должны быть в ближайшее время изучены более детальными геолого-геофизическими исследованиями.
ЛИТЕРАТУРА
1. Андреев Б.А. Определение глубины поверхности кристаллического фундамента платформенных областей по магнитным аномалиям. Прикладная геофизика, вып. 13, Гостоптехиздат, 1955.
2. Бакиров А.А. Современные представления о геологическом строении кристаллического фундамента Русской платформы. Тр. Академии нефтян. пром., вып. 1, Гостоптехиздат, 1954.
3. Борисов А.А. и Грацианова О.П. Структура и нефтеносность Урало-Волжской территории. Восточная нефть, № 4-5, 1939.
4. Косыгин Ю.А. Тектоника нефтеносных областей, том 1, Общая тектоника, Гостоптехиздат, 1958.
5. Куликов Ф.С. Габбро-диабазовые интрузии в додевонских отложениях Башкирии. Геология нефти, 1957, № 3.
6. Мельников А.М. Древние поднятия фундамента на территории Поволжья. Геология нефти, 1957, № 1.
7. Наливкин В.Д., Розанов Л.Н., Фотиади Э.Э. и др. Волго-Уральская нефтеносная область. Тектоника. Тр. ВНИГРИ, нов. серия, вып. 100, Гостоптехиздат, 1956.
8. Софроницкий П.А., Трифонова Н.А., Мельник И.М. Изменение взглядов на геологическое строение Молотовского Прикамья. Нефтяное хозяйство, № 3, 1955.
9. Тектоническая карта СССР и сопредельных стран в масштабе 1 : 5 000 000 (объяснительная записка), Госгеологтехиздат, 1957.
10. Фотиади Э.Э. О структуре кристаллического фундамента Русской платформы. Очерки по геологии СССР (по материалам опорного бурения), том 2, Гостоптехиздат, 1957.
11. Чепиков К.Р. Некоторые особенности геологического строения Молотовского Приуралья с точки зрения поисков новых месторождений нефти. Народнохозяйственные проблемы Молотовской области. Изд. АН СССР, 1947.
12. Чочиа Н.Г. Геологическое строение Колво-Вишерского края. Тр. ВНИГРИ, новая серия, вып. 91, Гостоптехиздат, 1957.
13. Шатский Н.С. Очерки тектоники Волго-Уральской нефтеносной области и смежной части западного склона Южного Урала. Изд. МОИП, нов. сер. вып. 2(б), 1945.
14. Шатский Н.С. О глубоких дислокациях, охватывающих и платформы и складчатые области (Поволжья и Кавказ). Изв. АН СССР, сер. геол., № 5, 1948.
Геологический ин-т АН СССР
Рисунок Схема рельефа поверхности кристаллического фундамента северной части Волго-Уральской области и юго-западного Притиманья (сост. Р.А. Гафаров, 1955-1958).
1 - изогипсы поверхности кристаллического фундамента (в метрах) по данным бурения (в области Татарского поднятия по С.П. Егорову и В.Д. Наливкину); 2 - то же (в км) по данным аэромагнитной съемки; 3 - буровые скважины, вскрывшие фундамент (абсолютные отметки в метрах и километрах); 4 – буровые скважины, не достигшие поверхности фундамента (возраст отложений и абсолютная отметка глубины у забоя скважины); 5 - некоторые характерные глубины (в километрах) до верхней кромки намагниченных тел (поверхность кристаллического фундамента), вычисленные методом касательных с поправочными коэффициентами В.К. Пятницкого; 6 - выходы на поверхность метаморфических сланцев на Тимане и Урале; 7 - выходы девонских и более древних отложений на Урале; 8 - главнейшие тектонические разломы по геологическим данным; 9 - то же по данным аэромагнитной съемки; 10 - зона вероятного сочленения рифейского складчатого комплекса Тимана и карельской складчатости Притиманья (Притиманский глубинный разлом).