К оглавлению

Изучение глубинной тектоники в районах восточного края Русской платформы

Л. Н. РОЗАНОВ, Ю. Н. СЛЕПОВ

Тектоническое строение осадочной толщи этой территории изучено достаточно подробно благодаря большому объему поискового и разведочного бурения, проведенного в связи с поисками нефти.

Кристаллический фундамент вскрыт немногими скважинами, расположенными в самой западной части Башкирии и в прилегающих районах Татарской АССР. Поэтому строение поверхности кристаллического фундамента, а тем более глубинных его частей бурением изучено слабо и притом на весьма ограниченной территории. Этому вопросу до сих пор уделялось мало внимания, хотя познание глубинной тектоники имеет большое значение для изучения условий и формирования тектонических структур осадочного чехла, что необходимо учитывать при оценке перспектив их нефтеносности.

В настоящее время для территорий, недостаточно освещенных глубоким бурением, единственным методом изучения строения кристаллического фундамента являются геофизические исследования. Платформенная часть Башкирии геофизическими методами изучена достаточно.

По этим данным в тресте Башнефтегеофизика составлены сводные магнитные и другие карты, обобщившие результаты всех ранее проведенных работ. Там же накоплен и систематизирован обширный материал по определению физических свойств горных пород. Кроме того, в последние годы в Башкирии было проведено несколько сейсмических профилей КМПВ.

Все эти материалы, а также данные обобщения геологических результатов бурения были положены в основу проводимой нами обработки и интерпретации для изучения глубинной тектоники рассматриваемой территории.

Прежде всего была построена структурная карта поверхности кристаллического фундамента для самой западной части Башкирии и прилегающих районов Татарской АССР по данным бурения, а для остальной территории - по геофизическим материалам.

Для определения глубин залегания кристаллического фундамента производились количественные расчеты магнитных аномалий с учетом данных гравиметрии и КМПВ.

При количественной интерпретации магнитных аномалий были использованы главным образом положительные аномалии линейного типа, имеющие четкую конфигурацию и достаточную интенсивность. Таких аномалий выделено более пятидесяти.

Вычисление глубины залегания верхней кромки намагниченных тел производилось известными в настоящее время методами [2] в зависимости от формы, интенсивности, протяженности и ориентировки магнитной аномалии.

Для предварительной оценки глубин использовали простые графические способы и метод «касательных» в модификации с коэффициентами Пятнитского (ВСЕГЕИ). Широко использовался аналитический метод А.А. Логачева для вертикального пласта бесконечного простирания и большого распространения на глубину, интегральный метод Т.Н. Симоненко-Розе, метод А.Я. Яроша, палетки Ю.П. Тафеева и др. Как проверочный был использован метод предельных распределений Б.А. Андреева в двух модификациях [1].

После осреднения глубин, вычисленных для каждой аномалии различными методами, были определены абсолютные отметки кристаллического фундамента в каждой точке и составлена карта рельефа поверхности кристаллического фундамента (см. рисунок).

Изолинии карты для площадки, освещенной бурением, проведены через 50 м, для остальной территории - через 500 м. Сравнение полученных результатов с данными буровых скважин на хорошо разбуренных участках показало, что расхождения между ними в среднем не превышают 10-15%, т. е. в пределах допустимой погрешности и, следовательно, составленная карта в общем правильно отображает залегание поверхности кристаллического фундамента.

Основной структурой поверхности кристаллического фундамента на востоке Русской платформы является обширное поднятие Татарского свода. Оно в основном расположено в Татарии и лишь частично входит в пределы Башкирской АССР. Наиболее возвышенная плоская вершина поднятия с абсолютными отметками от минус 1500 до минус 1600 м примерно ограничивается западной границей распространения бавлинских отложений.

К востоку и к югу поверхность фундамента интенсивно погружается. На отдельных участках (например, Бавлы - Серафимовка) наклон его достигает 6-8°. Севернее Туймазинского района до северных границ Башкирии наблюдаются два обширных выступа кристаллического фундамента, между которыми намечается прогиб, погружающийся к востоку.

Погружение фундамента к востоку на севере Башкирии достигает отметок минус 5-6 км.

Наибольшее погружение, вероятно, происходит между реками Белая и Уфа. Этот прогиб переходит в Приуралье в глубокую впадину с отметками до минус 8-9 км. Отсюда зона погружения поверхности фундамента, поднимаясь, прослеживается на запад в сторону Шкапово, где фундамент залегает па отметках порядка минус 5,5- 6 км.

К югу от этой впадины устанавливается обширное сводовое поднятие (Пилюгинский свод по Э.Э. Фотиади), протягивающееся от верховьев р. Малый Кинель вдоль южных границ Башкирии и погружающееся к востоку и юго-востоку с отметками от минус 2-3 до минус 3-4 км.

В отличие от аномалий геомагнитного поля аномалии гравиметрического поля отражают плотностные изменения не только внутри кристаллического фундамента и более глубоких зон земли, но и осадочной толщи. При этом влияние силы тяжести осадочной толщи является вполне самостоятельным фактором. Поэтому для изучения глубинного тектонического строения кристаллического фундамента необходимо было из наблюденного поля силы тяжести исключить гравиметрическое влияние пород всей осадочной толщи от четвертичных образований до поверхности кристаллического фундамента. Эта операция производилась по методу, примененному Э.Э. Фотиади для районов Русской платформы [5], согласно которому значения силы тяжести осадочного чехла вычисляются по известной формуле для горизонтального бесконечного слоя.

Материалом для изучения плотностных разрезов по скважинам послужили данные более 30 тысяч определений плотности кернов пород. Средняя плотность осадочной толщи в каждой точке определялась как средневзвешенная по мощности; при этом вводилась поправка за поровую влажность. Средняя плотность пород кристаллического фундамента была принята 2,75 г/см³.

Как показали расчеты, средние суммарные значения плотности всей осадочной толщи изменяются от 2,55 г/см³ на Татарском своде до 2,70 г/см³ в Предуральской депрессии, последовательно увеличиваясь с погружением кристаллического фундамента и увеличением общей мощности осадочного чехла.

Составленная карта изоплотностей осадочной толщи в сочетании с картой рельефа поверхности кристаллического фундамента явилась исходным материалом для вычисления в каждой расчетной точке значений силы тяжести осадочной толщи, по которым составлялась карта .

Полученные результаты показали, что общее влияние осадочной толщи создает отрицательный фон, который уменьшает значение аномалий, обусловленных влиянием внутреннего строения кристаллического фундамента.

Исключение этого влияния из наблюденного аномального поля производилось путем его вычитания методом схождения. В результате произведенных построений была получена карта со снятым влиянием силы тяжести осадочной толщи, отображающая внутреннюю структуру кристаллического фундамента.

В отличие от карты наблюденного гравиметрического поля значения силы тяжести здесь оказываются выше, рельефнее выделяются положительные аномалии и большая часть территории представлена положительным полем силы тяжести. Мелкие возмущения и небольшие аномалии на редуцированной карте не отображаются, зато более отчетливо выделились и появились вытянутые полосы резкого сгущения изоаномал. Такая карта с нанесенными на нее некоторыми данными с карт магнитной и аэромагнитной съемок и явилась исходным материалом для суждения о глубинной тектонике кристаллического фундамента.

Судя по величинам силы тяжести и сравнительно спокойному гравитационному полю на большей части территории Башкирии кристаллический фундамент сложен преимущественно породами кислого состава: гнейсами и гранито-гнейсами.

Отдельные участки, характеризующиеся повышенными значениями силы тяжести, вероятно, соответствуют распространению пород увеличенной плотности типа габбро-диабазов и др. Они образуют как бы массивы внутри кристаллического фундамента на глубинах от 2 до 4 км от его поверхности, вероятно, соответствующие подъему более глубоких его частей. Эти участки оконтуриваются полосами сгущения изоаномал, создавая «гравитационные ступени». Последние прослеживаются также вдоль западного борта Предуральской депрессии и на границе платформы со складчатым комплексом Кара-Тау.

Сопоставление выделенных зон «гравитационных ступеней» с магнитными и аэромагнитными картами показало, что они совпадают с границами магнитных полей различного знака и с полосами интенсивного изменения напряженности поля ().

Такие зоны повышенных градиентов принято интерпретировать как отображения глубинных разломов в земной коре. Сопоставление зон предполагаемых разломов с известными разломами района Кара-Тау (см. рисунок) показало их совпадение по местоположению, что подтверждает правильность такого толкования.

Несовпадение их в плане, возможно, объясняется тем, что на геофизических картах трассируется лишь физическая картина, охватывающая широкую зону, и притом на какой-то глубине от поверхности кристаллического фундамента. Поэтому мы допускаем также, что не все выделенные по геофизическим данным «зоны» обязательно отвечают глубинным разломам. С другой стороны, вероятно, не все разломы отображаются на геофизических картах, а только наиболее крупные из них.

На рассматриваемой территории зоны глубинных разломов отличаются большой протяженностью и имеют в плане дугообразную форму. Расположение их на границах участков различной плотности (и магнитности) может указывать на то, что структура фундамента имеет глыбовое строение и глубинные разломы соответствуют границам разобщенных его частей.

По отношению к рельефу фундамента расположение линий глубинных разломов также закономерно, они ограничивают все основные выступы и впадины его поверхности. Система глубинных разломов оконтуривает поднятие Татарского свода, складчатый выступ Кара-Тау и западный борт Предуральской депрессии (см. рисунок).

Некоторые из выделенных разломов (в юго-западной части территории) совпадают с валами по девонским и вышележащим отложениям: Туймазинский, Серафимовско-Балтаевский, а также Больше-Кинельский, расположенные в Оренбургской области. Выделенные разломы разновозрастны и движение по ним происходило в различные геологические эпохи. Так, разломы на юго-западе Башкирии и в пограничных районах Оренбургской области были активными до современной эпохи.

В додевонское время территория, ограниченная Серафимовским и Больше-Кинельским разломами, представляла область значительного погружения, где накопилась огромная мощность додевонских отложений. В дальнейшем контрастность колебаний гипсометрии этих районов уменьшается и постепенно сглаживается.

В новейшие эпохи район юго-запада Башкирии отмечается значительными восходящими движениями, в результате которых образовался весьма высокий (до 350 м над уровнем моря) расчлененный рельеф, известный под названием Белебеевской возвышенности.

Крутые крылья флексур, ограничивающих данный район (по палеозойским отложениям), направлены в сторону от этой возвышенности; в пределах Больше-Кинельского вала - к югу, а в пределах Серафимовско-Балтаевского вала - к северу. В последнем районе ступенчатый уступ поверхности кристаллического фундамента имеет наклон в обратную сторону, т.е. к югу, в направлении древнего его погружения.

Приведенные данные показывают, что знак движения по этим разломам с течением времени меняется, погружение отдельных участков сменяется поднятием. Очевидно также, что формирование платформенных структур не только первого порядка, но и второго (во всяком случае некоторых из них) связано с глубинными разломами. Другие разломы, предполагаемые к востоку от Белебеевско-Шкаповского района, вероятно, также являлись активными в течение палеозойской эры и последующих периодов до настоящего времени, оказывая влияние на развитие соляной тектоники по восточному краю Русской платформы [4].

Возникновение разломов по бортам Предуральской депрессии и особенно предполагаемых поперечных разломов внутри нее, вероятно, следует отнести к более позднему периоду, соответствующему времени формирования Предуральской депрессии. Поскольку с этими разломами связаны нарушения в нижнепермских и более молодых (третичных) осадках, они являлись активными и в новейшие эпохи.

Приведенный в статье материал показывает возможность эффективного использования данных региональных геофизических исследований для изучения глубинной тектоники Русской платформы и других аналогичных районов.

По данным приведенной геологической интерпретации устанавливается, что в исследуемом районе кристаллический фундамент платформы в крупном плане имеет глыбовое строение. Отдельные его части длительное время испытывают вертикальные движения, которые имеют унаследованный характер, но могут при этом изменять свой знак.

Выделенные глубинные разломы земной коры в общих чертах определяют форму рельефа поверхности кристаллического фундамента (а следовательно, и распределение мощности пород нижней части осадочной толщи), а также форму структуры первого порядка (Татарский свод) и наиболее отчетливые структуры второго порядка на склонах Татарского свода (по районам Башкирского свода на северо-востоке Башкирии мы не располагали достаточным исходным материалом).

Поскольку выделение таких структур (валов) имеет практическое значение для поисков нефти, использование данных региональной геофизики с этой целью приобретает все большее значение.

ЛИТЕРАТУРА

1. Андреев Б.А. Определение глубины поверхности кристаллического фундамента платформенных областей по магнитным аномалиям. Сб. «Прикладная геофизика», № 13. Гостоптехиздат, 1955.

2. Логачев А.А. Методическое руководство по аэромагнитной съемке. Гостоптехиздат, 1955.

3. Пейве А.В. Общая характеристика, классификация и пространственное расположение глубинных разломов. Изв. АН СССР, сер. геологич., № 1, 1956.

4. Розанов Л.Н. История формирования тектонических структур Башкирии и прилегающих областей. Гостоптехиздат, 1957.

5. Фотиади Э.Э. Геологическое строение Русской платформы по данным региональных геофизических исследований и опорного бурения. Гостоптехиздат, 1958.

УфНИИ

Рисунок Схема рельефа поверхности кристаллического фундамента.

1- контуры валов по девонским отложениям. I - Шкаповский, II- Серафимовско-Балтаевский, III - Кандринский, IV - Туймазинский, V - Куедино-Гожанский, VI - Нуримановский; 2 - контуры валов по каменноугольным п нижнепермским отложениям: VII - Бишиндинский, VIII - Базинский, IX - Чекмагушевский, X - Андреевский, XI - Иванаевский, XII - Карабаевский; 3 - изогипсы поверхности фундамента по данным бурения; 4 - изогипсы поверхности фундамента по данным геофизики; 5 - тектонические разломы, установленные в осадочной толще; 6 - зоны предполагаемых тектонических разломов кристаллического фундамента по геофизическим данным; 7 - западная граница складчатого Урала.