О гипсометрии фундамента Днепровского грабена
Р. И. Андреева, М. В. Чирвинская
В 1956 г. была опубликована схема гипсометрии поверхности фундамента Днепровско-Донецкой впадины [2], построенная на основании результатов бурения, расчетов глубин залегания возмущающих масс по данным магнитной разведки и общих соображений о возможной мощности осадков в пределах Днепровского грабена.
В пределах бортов впадины, в соответствии с имеющимся фактическим материалом, гипсометрия поверхности фундамента изображалась в виде изогипс с интервалом 200 м.
Результаты бурения Крячковской, Яготинской, Муромской, Котомыжской скважин, вскрывших в настоящее время докембрийский фундамент, и профили КМПВ в районе Березовского (между Ромнами и Синевкой), Талалаевского выступов (между Дмитриевкой и Ромнами), а также в районе Березны и Ахтырки показали, что глубины поверхности фундамента в пределах погрешности 10% соответствуют действительности.
Новые данные КМПВ подтверждают неровность краевых частей бортов впадины, которые ранее предполагались по характеру гравитационного поля и частично по карте суммарной проводимости S (данные электроразведки).
В краевых зонах бортов впадины наблюдаются отдельные выступы, обращенные к области Днепровского грабена, хорошо проявляющиеся на северном (Ушнянский, Бахмачский, Смеловский, Берестовский) и менее отчетливо на южном борту впадины.
Ранее указывалось, что от Днепра к зоне краевых нарушений Днепровского грабена (рис. 1) постепенно увеличиваются глубины залегания поверхности фундамента (до 2 км на южном и до 3,7 км на северном борту) и углы наклона поверхности кристаллических пород (до 6-10° вблизи региональных разломов, отделяющих борта впадины от Днепровского грабена).
В этих областях резкого погружения кристаллических пород по данным КМПВ [6] выявлены разрывные тектонические нарушения амплитудой 100-200 м. Можно предположить, что всей зоне региональных тектонических нарушений сопутствует мобильная область борта, однако для повсеместного ее выделения материалов недостаточно.
Новые данные бурения и КМПВ подтверждают также асимметричное строение бортовых частей: на северном борту отметки глубин докембрия больше, чем на южном. Разность в отметках особенно велика вблизи зон краевых нарушений (более 1-1,5 км). Такая асимметрия обусловлена, вероятно, большей суммарной амплитудой восходящих движений Украинского кристаллического щита по сравнению с Воронежским массивом.
Значительно сложнее обстоит дело с глубинами до поверхности фундамента в Днепровском грабене. За основу прежних гипсометрических построений этой части [2,4] брались представления о возможной мощности осадков, исходя из глубин залегания и предполагаемой стратификации реальных отражающих горизонтов.
Ряд новых скважин, вскрывших в пределах Днепровского грабена отложения нижней перми и карбона (Октябрьская, Качановская, Солоховская, Бельская, Глинская, Ичнянская, Олишевская и др.), позволили существенно уточнить стратиграфическую привязку глубинных сейсмических горизонтов и более точно оценить общую мощность осадочных отложений в различных пунктах Днепровского грабена. Так, например, раньше наиболее глубокий протяженный отражающий горизонт (Vб) восточной части Днепровского грабена относили к породам карбона (предполагалось даже среднего карбона), а в результате бурения выяснилось, что этот горизонт соответствует породам нижней перми. Бурением устанавливается значительная мощность осадков галогенной перми и наличие верхнего карбона в Днепровском грабене (особенно в его восточной части).
С учетом новых данных бурения и КМПВ нами скорректирована построенная ранее схема гипсометрии поверхности и кристаллического фундамента Днепровского грабена (см. рис. 1). Опираясь на ту же идею блокового строения фундамента [2, 11], мы придали гипсометрический уровень отдельным блокам с тем, чтобы это отвечало современным представлениям об общей мощности осадочной толщи.
Для нескольких пересечений строились региональные сейсмогеологические профили (рис. 2), а для отдельных пунктов ориентировочно определялась минимально возможная мощность осадков.
Для единичных пунктов, где имеются расчеты [1] глубин залегания возмущающих масс до эффузивов верхнедевонского возраста (Лютеньки, Глинск), добавлялась возможная в этой части мощность девонских отложений.
Таким образом, на схеме гипсометрии поверхности фундамента Днепровского грабена (см. рис. 1) весьма схематично проведены изогипсы через 500 м с целью показать основные элементы тектоники и осветить порядок глубин до поверхности фундамента.
На фоне регионального погружения поверхности кристаллических пород в юго- восточном направлении отражена мелкая блокировка фундамента Днепровского грабена в его краевых частях и более крупная в центральной части. Мы предполагаем, что в период опускания Днепровского грабена по региональным разломам его краевые части были раздроблены на отдельные впадины и выступы. Во впадинах накопились большие массы хемогенных осадков, чем можно объяснить наблюдаемые над краевыми частями гравитационные минимумы силы тяжести и разделяющие их интерминимальные зоны. Согласно этому отдельным блокам приданы гипсометрические уровни поверхности докембрийских пород от 3 до 7 км. Судя по данным КМПВ, строение зон значительно сложнее, ибо в их пределах выявлено много нарушений северо-западного простирания [6], которые пока полностью не могут быть отражены на гипсометрической схеме.
В центральной части Днепровского грабена выделяются сравнительно крупные по размерам Черниговский, Лохвицкий (Глинский), Лютеньский и Октябрьский выступы фундамента и Ичнянская, Петрово-Роменская, Котельвинская и Чутовская впадины (см. рис. 1).
Наиболее приподнят Черниговский блок, центр которого располагается за пределами территории УССР, вблизи населенного пункта Брагин, где докембрийские породы вскрыты на глубине 1,2 км. На рассматриваемой части Черниговского выступа глубины залегания докембрийских пород изменяются от 2,7 до 3,5 км. В продольном сечении он имеет вид асимметричного горста, с более постепенным погружением в восточном направлении, тогда как в поперечнике, по-видимому, повсеместно он грабенообразной формы, что справедливо и для других приподнятых блоков фундамента центральной части Днепровского грабена. В Лохвицком блоке глубина до поверхности докембрийских пород составляет 6-7 км, в Лютеньском 7-7,5 км и Октябрьском 6,5 км.
В отдельных впадинах глубины поверхности докембрийских пород изменяются от 6,5 до 9 км и более (Чутово - Котельва). Амплитуда поперечных нарушений между отдельными блоками, судя по районам Белоруссии [3, 8], достигает 500-1000 м.
Новые данные показывают, что общая мощность осадков в пределах Днепровского грабена значительно больше, чем предполагалось раньше [2,4], за счет осадков нижней перми, карбона и девона. Если же выяснится, что в Днепровском грабене развиты породы эокембрия, то общая мощность осадков может оказаться еще большей.
На новой гипсометрической схеме отражена также предполагаемая асимметрия фундамента Днепровского грабена. Его поверхность имеет уклон в сторону северной бортовой части, и ось располагается не в центре, а смещена к северу. К осевой области Днепровского грабена приурочена, по-видимому, наиболее интенсивная эффузивная деятельность, обусловившая Черниговскую, Глинскую, Петрово-Роменскую, Лютеньскую и Снежковскую магнитные аномалии.
Тектоника и гипсометрия фундамента сильно влияют на формирование основных структурных элементов осадочного чехла.
Определяющая роль принадлежит глубинным региональным разломам, создавшим Днепровский грабен, который на протяжении всей геологической истории являлся областью максимальных колебательных движений и, следовательно, широко развитых дислокаций [5, 10, 11]. Для четкого определения времени этих разломов фактических материалов еще недостаточно.
Однако наличие песчаников и туфогенных образований эокембрия в западном Полесье и рифейский (?) возраст некоторых эффузивов [9] не исключает предположения о том, что основные тектонические элементы были заложены еще в раннем палеозое [7].
Присутствие девонских отложений в пределах Днепровского грабена и отсутствие их на бортах, а также несогласное залегание турнейских осадков нижнего карбона на породы докембрия в районе Павлограда - все это позволяет считать, что к началу накопления осадков карбона уже произошли разрывные тектонические нарушения, образовавшие Днепровский грабен. Последние исследования литолого-фациального состава и стратификация девонских отложений (А.С. Махнач, С.Ф. Фурсенко, Р.М. Пистрак, Е.И. Пашкевич и др.) указывают на более раннее время образования рассматриваемых региональных разломов. В этих работах наглядно показано, что осадконакопление в живетское, франское и фаменское время происходило уже в условиях расчлененного рельефа фундамента, доказательством чего является приуроченность лагунных, в первую очередь соленосных девонских образований, только к центральной части впадины, ограниченной расколами Днепровско-Припятского грабена.
Более того, одновременность накопления терригенных, эффузивно-терригенных и соленосных образований фаменского яруса в пределах различных частей самого Днепровско-Припятского грабена указывает на то, что и здесь осадки накапливались при расчлененном рельефе докембрия - при наличии выступов и впадин, контролировавших рельеф морского дна.
В то время уже существовали, по-видимому, Черниговский, Лохвицкий и Лютеньский выступы фундамента, в которых, судя по данным магнитной разведки и Черниговской опорной скважины, накапливались терригенно-эффузивные осадки. Одновременно существовали Ичнянская, Петрово-Роменская и Чутовская глубокие впадины, где судя по данным бурения, гравиметрии и сейсморазведки, сосредоточены огромные скопления хемогенных осадков. Таким образом, если региональные разломы северо-западного простирания сыграли решающую роль в распределении девонских осадков в Пределах всей Днепровско-Донецкой впадины, то сопутствующие им разрывные поперечные дислокации оказали существенное влияние на распределение хемогенных осадков внутри самого Днепровского грабена и его краевых частей, где одновременно накапливались терригенно-эффузивные толщи на выступах и скапливались соли в локальных впадинах.
Определяющая роль региональных разломов не заканчивается в девоне. Их влияние существенно сказывается на характере накопления осадков турнейского возраста. Об этом свидетельствуют последние данные (Р.М. Пистрак и Е.И. Пашкевич) о принадлежности «переходной толщи» пестроцветных грубообломочных пород в районе Зачепиловки и Михайловки к турнейскому ярусу нижнего карбона (а не к девону, как это предполагалось ранее).
Крупные нисходящие движения вдоль региональных разломов произошли также в предверхневизейское время, благодаря чему в пределах Днепровского грабена сохранились от размыва нижневизейские и турнейские образования. В то же время окончательно сформировались современные границы Днепровского грабена. Однако движения вдоль этих разломов неоднократно возобновлялись на протяжении всей геологической истории развития Днепровско-Донецкой впадины. Наиболее интенсивные из них были между нижним и средним карбоном, в предверхнепермское и в предтретичное время.
Судя по характеру проявления локальных тектонических движений и условиям залегания верхнемеловых и третичных осадков, можно полагать, что область максимального погружения Днепровского грабена постепенно сокращалась. Вследствие этого в третичное время наиболее мобильная часть грабена на юге отступила от древних краевых разломов и сместилась к северу примерно на 15-20 км. Ныне она фиксируется по линии населенных пунктов Видельцы - Олишевка на западе и Федоровка - Дубовые Гряды на востоке. Древний краевой шов к тому времени, видимо, был уже сглажен и в осадках третичного возраста он не проявился [И].
Таким образом, тектоника и гипсометрия докембрийского фундамента Днепровско-Донецкой впадины не только сыграли решающую роль в распределении осадков девонского и нижнекаменноугольного времени, но и повлияли на характер формирования структур в более поздние периоды ее развития. Особенное значение имели региональные разломы, обусловившие наибольшую дифференциацию крупных структурных блоков.
ЛИТЕРАТУРА
1. Андреева Р.И. Применение данных магнитной разведки для определения глубины залегания поверхности кристаллического фундамента Днепровско-Донецкой впадины. ННТ, № 6, 1959.
2. Андреева Р. И., Чирвинская М.В. Гипсометрия фундамента Днепровско-Донецкой впадины. «Геология нефти», 1958, № 6.
3. Балабушевич И.А. Гипсометрия кристаллического фундамента Припятского грабена и влияние ее на структуру осадочного комплекса. Тр. совещания по вопросам нефтеносности и газоносности Припятского прогиба, т. 7. 1959.
4. Бондарчук В. Г., Соллогуб В. Б., Кондрачук В.Ю., Крутиховская З.А., Лебедев Т.С., Михайлова Н.П. Рельеф поверхности докембрийского кристаллического фундамента территории УССР и МССР. «Советская геология», № 1, 1959.
5. Глушко В.Г., Клиточенко И.Ф., Попов В.С., Чирвинская М.В. Тектоника Украины. Труды XXI сессии Международного геологического конгресса. Структура земной коры и деформация горных пород. 1960.
6. Демиденко Ю.Б. Некоторые данные о тектонике поверхности кристаллического фундамента и осадочной толщи северного борта краевой части грабена Днепровско-Донецкой впадины. Геолог, журнал, т. XX, вып. 4, т. 7.
7. Новикова А.С. Некоторые особенности тектонического развития Русской платформы на ранних этапах формирования ее чехла. ДАН СССР, т. 131, № 2, I960.
8. Рынг С.И. Структура и возраст докембрийского основания территории Белоруссии в свете магнитометрических данных. Изв. АН БССР, № 5, 1958.
9. Усенко И.С., Вернадская Л.Г. О вулканизме Днепровско-Донецкой впадины. Изв. АН СССР, серия геологическая, № 2, 1954.
10. Чирвинская М.В. Характеристика складчатых и разрывных дислокаций осадочной толщи Днепровско-Донецкой впадины по данным геофизики. Тр. Института геолог, наук, изд. АН УССР, Киев, 1956.
11. Чирвинская М.В. Основные черты тектоники Днепровско-Донецкой впадины по данным геофизических работ. Геологический сб. Львовского геологического общества, № 5-6, 1958.
Трест Укргеофизразведка
Рис. 1. Схема гипсометрии поверхности кристаллических пород фундамента Днепровско-Донецкой впадины.
Глубокие разведочные скважины: 1 - вскрывшие докембрийский фундамент и 2 - остановленные в осадочной толще и использованные для подсчета ее общей мощности; 3 - структурно-поисковые скважины, вскрывшие фундамент; пункты, для которых определена по кривым Za глубина: I - залегания возмущающей массы, S - поверхности докембрийского фундамента, 6 - залегания эффузивов предположительно палеозойского возраста; изогипсы поверхности докембрийских пород в пределах: 7 - бортовых частей Днепровско-Донецкой впадины, 8 - Днепровского грабена, характеризующие порядок глубины залегания фундамента; 9 - профили КМПВ и установленные по ним зоны региональных тектонических нарушений; 10 - зоны региональных тектонических нарушений, установленные по данным сейсморазведки МОВ; 11 - зоны региональных тектонических нарушений, выделенные по комплексу геофизических данных; 12 - предполагаемые по комплексу геофизических данных разрывные нарушения, выделенные на тектонической схеме треста Укргеофизразведка; 13 - сбросы в кристаллическом фундаменте, установленные бурением; 14 - предполагаемые выступы фундамента в центральной части Днепровского грабена: I - Черниговский, II - Лохвицкий; III - Лютеньский; IV - Октябрьский.
Рис. 2. Сейсмогеологический разрез по линии Царичанка - Михайловка - Машевка - Солоха - Бельск - Качановка (сост. Р.И. Андреева, В.К. Гавриш, В.Г. Чайка, Л.Ф. Кононенко, М.В. Чирвинская).
1 - границы стратиграфических комплексов, отражающие горизонты, приуроченные к породам: 2 - верхнего мела, 3 - юры, 4 - перми, 5 - карбона; преломляющие границы, приуроченные к породам: 6 - докембрия, 7 - карбона; 8 - линии разрывных тектонических нарушений.