Основные черты тектоники Каспийского моря и прилегающих районов суши
А.А. БОРИСОВ, Г.X. ДИКЕНШТЕЙН, Н.Е. КРАВЧЕНКО, Н.П. ЛОПАТИНА, Я.П. МАЛОВИЦКИЙ, В.А. КОРНЕВ
Каспийское море, площадь которого составляет около 400 тыс. км2, представляет собой современную субмеридиональную депрессию протяженностью до 1200 км при ширине около 300 км. Каспий располагается на стыке крупнейших структурных элементов Средней Азии, Западного Казахстана, Кавказа, Предкавказья и Северного Ирана. По его берегам расположены важнейшие нефтегазоносные районы. Крупные нефтяные месторождения выявлены и в море - в Азербайджанской ССР. Дагестанской АССР, а также у берегов Туркмении, где к западу от полуострова Челекен получена промышленная нефть [12]. Перспективы нефтегазоносности площади Каспийского моря оцениваются очень высоко и поэтому еще в тридцатые годы у берегов Апшеронского полуострова были начаты геофизические работы [1]. Особенно широко проводятся они в последние годы. Наряду с детальными морскими геофизическими съемками, задача которых - выявление локальных структур и подготовка площадей к глубокому бурению, производятся в больших объемах региональные геофизические исследования, направленные на изучение тектоники акватории Каспия в целом. Они включают гравиметрическую съемку, сейсморазведку методами отраженных и преломленных волн (МОВ и КМПВ), а также глубинное сейсмическое зондирование (ГСЗ). Полученные в результате этих исследований геологические и геофизические материалы, а также имеющиеся данные по прилегающим районам суши послужили основой для составления тектонической карты Каспийского моря (см. рисунок).
Анализ результатов морских сейсмических работ и их сопоставление с данными исследований, проведенных на суше, а также материалы бурения показывают, что в разных частях исследованной площади условные сейсмические горизонты имеют различный возраст. Так, в южной части Каспийского моря по данным КМГР объединения Азнефть и НИМГЭ ВНИИгеофизики прослеживаются отражающие площади, приуроченные к отложениям плиоцена, по которым удается построить карты по условным горизонтам, соответствующим кровле красноцветной толщи (на востоке) и кровле сабунчинской свиты продуктивной толщи (на западе). Эти горизонты прослеживаются на всем протяжении между Челекенским и Апшеронский полуостровами и к югу от них. В центральной части Каспийского моря прослеживается условный горизонт, который стратиграфически приурочен примерно к кровле меловых отложений, а в северной части - несколько устойчивых горизонтов, приуроченных к низам меловых отложений, кровле пермо-триаса и др. Кроме того, по данным ГСЗ для части акватории Южного Каспия изучено поведение поверхности палеозойского складчатого основания.
Анализ всех имеющихся в настоящее время геолого-геофизических данных позволяет выделить на площади, занятой Каспийским морем и прилегающими районами суши: окраинную часть докембрийской Русской платформы; область эпигерцинской платформы; альпийскую геосинклинальную область (в состав которой входят: Южно-Каспийская внутригеосинклинальная впадина и область альпийских горных сооружений - Большой Кавказ, Эльбрус и др.) и Терско-Каспийский краевой прогиб.
Окраинная часть Русской платформы и зона ее сочленения с эпигерцинской платформой устанавливаются достаточно отчетливо по соответствующим им гравимагнитным аномалиям [17]. Граница между этими структурными элементами проходит по системе разломов примерно в широтном направлении от залива Комсомолец на востоке до района, расположенного в дельте р. Волги южнее Астрахани (к северу от Полдневского вала). В западном направлении эта линия разломов, по-видимому, соединяется с зоной Главного Донецкого надвига, а на востоке проходит по южному краю или осевой линии Южно-Эмбенской зоны поднятия. Сочленение указанных разновозрастных платформ по системе нарушений обосновывается сейсмическими и буровыми данными в Астраханском районе и в пределах южной части Южно-Эмбенской зоны поднятия [21]. Аналогичная картина наблюдается и в зоне сочленения докембрийской и эпигерцинской платформ в районах северной части Азовского и Черного морей.
В 30-50 км к северу от указанной линии разлома проходит граница распространения соляных куполов [4], которая является южным ограничением обширной территории Северо-Каспийской впадины. Между нею и зоной разломов, разделяющих докембрийскую и эпигерцинскую платформы, располагаются крупные положительные структурные элементы окраинной части Русской платформы (на востоке - Южно-Эмбенская зона поднятия, на западе - Астраханский выступ и между ними - Северо-Каспийская зона поднятия), которые можно объединить в зону краевых поднятий Русской платформы.
К югу от зоны разломов располагается область эпигерцинской платформы. Ее южная граница также определяется зоной разломов, четко устанавливаемой по наличию гравитационной ступени с сопутствующей полосой интенсивных магнитных максимумов и проходящей от южного подножья Кубадага - Большого Балхана в северо-западном направлении через Каспийское море, примерно через середину Аграханского полуострова на Кавказском побережье и далее на запад в широтном направлении [16, 17]. Вдоль описанной зоны разломов в пределах Каспийского моря поверхность фундамента резко погружается (от 1-4 до 20 км и глубже), что отчетливо зафиксировано по данным сейсморазведки [4, 6].
Фундамент эпигерцинской платформы в пределах Каспийского моря разновозрастный: в южной части он сложен нерасчлененными породами палеозойского (допермского) возраста, в том числе, возможно, и очень древнего; в районах Мангышлака, Бузачей и северного Устюрта в его состав входят дислоцированные породы пермо-триаса, завершающие формирование герцинского складчатого основания.
В северной части эпигерцинской платформы выделяется Бузачинский выступ, который протягивается в запад-северо- западном направлении почти на 300 км (на морскую часть приходится 100 км). Амплитуда поднятия выступа по поверхности доюрских отложений составляет 1000 м.
Бузачинский выступ характеризуется также приподнятым залеганием юрских и меловых пород, в его наиболее повышенной части четвертичные отложения залегают на размытой поверхности различных горизонтов мола. На юге и на севере этот выступ ограничен прогибами и зонами разломов, отделяющими его соответственно от Мангышлакской зоны поднятия и от Северо-Каспийского выступа.
К запад-северо-западу от Бузачинского выступа на противоположном берегу Каспийского моря расположен кряж Карпинского [8] и его восточное погребенное морское продолжение. В пределах этого структурного элемента выделяется два примерно параллельных вала - Полдневско-Новогеоргиевский и Промысловско- Олейниковский, которые отделены друг от друга неглубоким прогибом. По данным бурения и сейсмических работ максимальные отметки поверхности доюрских отложений в пределах Бузачинского выступа примерно - 1-1,5 км, а кряжа Карпинского в прибрежных районах около - 1,8 км. С севера кряжа Карпинского по глубинному разлому граничит с прогибом (краевым- по Г.X. Дикенштейну и Н.Е. Кравченко), севернее которого установлен Астраханский выступ, расположенный уже в пределах докембрийской платформы. С юга он также ограничивается системой широтных нарушений, отделяющих его от Манычского прогиба.
На основании приведенных выше данных можно объединить в единую платформенную положительную зону кряж Карпинского и Бузачинский выступ. Оба названных структурных элемента на севере ограничены разломами п отделены ими от сопредельных структур Русской платформы, а на юге - системой нарушении, проходящих по южному борту Бузачинского выступа и, возможно, через Каспийское море смыкающихся с разломами южного края кряжа Карпинского. Наличие этой системы нарушений в пределах суши устанавливается достаточно достоверно, а в Каспийском море - предположительно по данным С.П. Вартанова и В.А. Корнева [4].
Морскими сейсмическими работами НИМГЭ устанавливается погружение Мангышлакской зоны поднятия в западном направлении и ее замыкание в центральной части Северного Каспия [4, 15]. По поверхности пермо-триасовых отложений это погружение превышает 2 км, а по кровле меловых отложений около 1,5 км. Дальнейшего продолжения на запад Мангышлакская зона поднятия не имеет и, таким образом, решается принципиальный вопрос, длительное время дискуссировавшийся в геологической литературе [3, 8, 13, 18 и др.].
В центральной части Каспийского моря отмечается крупный гравитационный максимум (М.А. Янушевич, 1960 г.), который сходен с гравитационным максимумом, установленным в районе залива Кара-Богаз-Гол [22].
В пределах центральной части Карабогазского свода отсутствуют пермо-триасовые и юрские отложения, а породы нижнего мела залегают непосредственно на гранитах палеозойского (допермского) фундамента. Юрские и пермо-триасовые отложения появляются только на склонах Карабогазского свода. Сходная геофизическая характеристика позволяет рассматривать Центрально-Каспийский гравитационный максимум как отображение ранее выделенного Э.Э. Фотиади [17] Центрально-Каспийского сводового поднятия, в пределах которого поверхность палеозойского фундамента погружена, вероятно, до 2,5-3 км. Наличие Центрально-Каспийского свода подтверждается поведением сейсмического горизонта, соответствующего поверхности меловых отложений, изогипсы которого обрисовывают крупный выступ, погружающийся в юго-западном направлении. Его размеры примерно равны 250х150 км.
Центрально-Каспийский и Карабогазский своды отделяются от Мангышлакской зоны поднятия глубоким Южно-Мангышлакским прогибом. Этот прогиб протягивается в запад-северо-западном направлении (в пределах суши и частично в море) на расстоянии 400 км при максимальной ширине 150 км в восточной части и 60 км в западной. По сейсмическим данным глубина залегания подошвы юрских отложений здесь достигает 4 км, тогда как на Карабогазском своде допермские палеозойские образования установлены на глубине 1000-1100 м. Южно-Мангышлакский прогиб, по-видимому, прослеживается в западном направлении в сторону погружения склона платформы и выполнен толщей юрских и меловых отложений, представляющих большой интерес в нефтегазоносном отношении. На северном борту прогиба открыто нефтяное месторождение Жетыбай, которое, по-видимому, является одним из крупнейших в Советском Союзе.
В западной части Северного Каспия отмечается пологое погружение поверхности фундамента и кровли меловых отложений от кряжа Карпинского в южном направлении, па фоне которого выделяется восточная часть Манычского прогиба. Последний отделяет кряж Карпинского от расположенной южнее Прикумско-Кизлярской зоны поднятия. Эта зона, устанавливаемая по данным бурения и геофизики, продолжается в море через северную часть Кизлярского залива и далее прослеживается в 165 км к северо-востоку от Махачкалы на сейсмическом профиле Махачкала - Кулалы. Глубина погружения фундамента в этих районах достигает 6 км, т.е. на 4 км больше по сравнению с соответствующими глубинами в пределах кряжа Карпинского. В центральной части Среднего Каспия изогипсы поверхности фундамента (проведенные на основании расчетов по аномалиям силы тяжести) и кровли меловых отложений (сейсмический горизонт) резко меняют простирание от субширотных на почти меридиональные, что, по-видимому, связано с наличием Средне- Каспийского свода.
К югу от Прикумско-Кизлярской зоны поднятия, Средне-Каспийского и Карабогазского сводов отмечается погружение поверхности доюрских и кровли меловых отложений. Далее на юге выделяется глубинный разлом, который ограничивает эпигерцинскую платформу и отделяет ее от альпийской складчатой области. Этот разлом, как уже отмечалось, устанавливается по резкому изменению градиента силы тяжести (гравитационная ступень), по цепочке магнитных максимумов, а также по сейсмическим данным [2, 4, 7, 16, 17]. В восточной части зона разломов раздваивается, и одна ветвь проходит по северному краю Большебалханской мегантиклинали, а вторая, характеризующаяся огромной амплитудой, располагается на южном крыло этой структуры и соответствует зоне сочленения глубокого погружения фундамента мезозойских и кайнозойских отложений и их приподнятого залегания на Кубадаге и Большом Балхане, Такое соотношение между северной и южной ветвями зоны разломов позволяет А.А. Борисову, В.А. Корневу и Я.П. Маловицкому считать, что собственно глубинным разломом можно называть лишь южную ветвь, и определяет их мнение о принадлежности Большебалхан-Кубадагской мегантиклинали к эцигерцинской платформе.
Указанная система глубинных разломов имеет принципиальное значение в истории геологического развития главнейших структурных элементов центральной и южной частей Каспийского моря. Она определяет южную границу эпигерцинской платформы, ее сочленение на западе с краевым прогибом, в центральной части - с глубокой внутригеосинклинальной Южно-Каспийской впадиной и на востоке - шовное сочленение с поднятием Большого Балхана.
Эти данные уже сейчас позволяют более обоснованно судить об истории геологического развития этого района, сочленении зон нефтегазонакопления западного и восточного берегов и т.д. В частности, по-видимому, правильно выделять в качестве единой крупной зоны нефтегазонакопления склон платформы в восточном Предкавказье вместе с Южно-Мангышлакским прогибом, рассматривая Центрально- Каспийский и Карабогазский своды как обрамляющие структуры.
Большой интерес представляют данные, полученные в результате обработки геофизических и других материалов по южной части Каспийского моря и увязке с прилегающими районами суши в Туркмении и Азербайджане. Южно-Каспийская впадина ограничена на востоке, юге и западе складчатыми сооружениями Копет-Дага и Кавказа, а на севере по глубинному разлому она примыкает к эпигерцинской платформе. В указанных границах размеры Южно-Каспийской впадины составляют в широтном направлении около 500 км и в меридиональном свыше 400 км.
Рассматриваемая впадина характеризуется распространением мощной толщи неоген-четвертичных отложений, она развивалась внутри и в окраинной зоне геосинклинальной области. В связи с этим название «внутригеосинклинальная впадина» вполне оправдано.
Суммарная мощность только неогеновых и четвертичных отложений возрастает от краевых частей впадины к центральной, где она, по-видимому, превышает 10 км.
О порядке мощностей дают представление данные сейсморазведки, проведенной НИМГЭ в районе Огурчинского. Здесь кровля красноцветной толщи отмечается на глубине порядка 2000-2500 м, по аналогии с соседними районами Западной Туркмении мощность толщи равна 2500-3000 м. Следовательно, суммарная мощность плиоценовых и четвертичных отложений в этом районе превышает 5000 м.
В Южно-Каспийской внутригеосинклинальной впадине можно выделить прибортовой пояс интенсивно дислоцированных складок, располагающийся в ее окраинных частях, и внутреннюю область относительно спокойной тектоники. Для прибортового пояса характерно распространение локальных линейных складок, частично брахиантиклинальных, осложненных большим количеством дизъюнктивных нарушений, образующих отдельные блоки. Этот пояс складок включает три зоны: на западе (в пределах Азербайджана) - Кобыстано-Куринскую [5, 9], на севере - Апшероно- Прибалханскую и на востоке - Гограньдаг-Окаремскую. Первая и третья зоны имеют субмеридиональные простирания и с востока и запада примыкают к разломам того же простирания, ограничивающим области интенсивных неоген-четвертичных движений.
Апшероно-Прибалханская зона складок, включающая в морской части Апшеронский порог, прослежена в северной части прибортового пояса, имеет запад-северо-западное простирание и протягивается на 450 км от района Боя-Дага на востоке до Апшеронского архипелага на западе [10, 19, 20]. С севера она ограничена узким Кусарско-Келькорским прогибом, который непосредственно примыкает к описанному выше глубинному разлому.
От прибортового пояса интенсивно дислоцированных складок к центральной части Южного Каспия отмечается значительное погружение пород, по которому определяется внутренняя область Южно- Каспийской внутригеосинклинальной впадины. Она занимает обширную площадь, но строение ее изучено еще недостаточно.
Ю.Н. Годин [7] рассматривал эту область как срединный массив, которому в современном структурном плане соответствует наложенная антропогеново-неогеновая впадина. По представлениям В.В. Федынского [16], нашедшим отражение на приводимой схеме, Южно-Каспийская впадина относится к океаническим с отсутствием гранитного слоя. Имеющиеся в настоящее время ограниченные фактические данные показывают, что здесь получили развитие складки иного типа, чем в прибортовом поясе [14]. Так, морскими сейсмическими исследованиями в районе о. Огурчинского выявлена локальная структура широтного простирания, протягивающаяся на 50 км при ширине 20-25 км. Ее амплитуда по кровле красноцветной толщи равна 200 м, и этот горизонт находится на глубине 2500 м. Дизъюнктивные нарушения в пределах Огурчинской структуры не отмечены [11]. Для сравнения укажем, что расположенная севернее и приуроченная к Прибалхано-Апшеронской тектонической зоне Челекенская структура разбита многочисленными нарушениями и имеет весьма сложное строение, ее амплитуда достигает 1500 м. К югу от Огурчинской складки выявлена Западно-Эрдеклинская структура такого же типа.
В заключение следует отметить, что Южно-Каспийская внутригеосинклинальная впадина представляет собой крупнейший нефтегазоносный бассейн. Поэтому выяснение ее глубинного геологического строения представляет большой научный и практический интерес.
ЛИТЕРАТУРА
1. Архангельский А.Д., Федынский В.В. Геологические результаты гравиметрических работ в Азербайджане. БМОИП, т. X, вып. 3-4, 1932.
2. Борисов А.А. О методике и результатах работ по составлению региональной структурной карты Туркмении по геофизическим данным. Прикладная геофизика, вып. 24, 1960.
3. Брод И.О. (ред.). Материалы по геологии и нефтегазоносности Восточного Предкавказья. Гостоптехиздат, 1960.
4. Вартанов С.П., Корнев В.А. Новые данные о геологическом строении Северного Каспия. ДАН СССР, т. 136, № 5, 1961.
5. Вебер В.В., Федынский В.В. Гравиметрическая картина юго-восточного Кавказа в палеогеографическом освещении. Изв. АН СССР сер. геол. № 5, 1947.
6. Гагельганц А.А., Гальперин Е.И., Кракшина Р.М., Косминская И.П. Строение земной коры центральной части Каспийского моря по данным ГСЗ. ДАН СССР, т. 123. № 3, 1958.
7. Годин Ю.Н. Комплексные геофизические исследования глубинного строения земной коры на примере Закаспия. XX межд. конгресс. Доклады советских геологов, 1958.
8. Карпинский А.П. Замечания о характере дислокаций пород в южной половине Европейской России. Горный журнал, т. III, сентябрь, 1883.
9. Куликов В.И. Глубинное геологическое строение Азербайджанской ССР (по данным геофизических исследований). Кн. «Состояние и перспективы развития разведочных геофизических исследований». Гостоптехиздат, 1961.
10. Вартанов С.П., Корнев В.А., Юров Ю.Г. Результаты сейсмических работ по профилю Челекен - Нефтяные Камни. Геология нефти и газа, 1959, № 3.
11. Маловицкий Я.П., Стерлигова Г.В. Северо-Огурчинское поднятие - новая перспективная для разведки площадь Западной Туркмении. Тематич. научно-техн. сб. «Новые данные о геологии и нефтегазоносности Средней Азии и прилегающих территорий». ГОСИНТИ, 1961.
12. Мирчинк М.Ф., Геодекян А.А., Баба-Заде Б.К., Денисевич В.В. О размещении зон нефтегазонакопления в Южно-Каспийской области прогибания. ННТ, геология, № 7, 1960.
13. Муратов М.В. Тектоническая структура и история развития областей, отделяющих Русскую платформу от горных сооружений Крыма и Кавказа. Сов. геология, сб. 48, 1955.
14. Соловьев В.Ф., Кулакова Л.С., Агапова Г.В. Современная тектоническая структура дна Южного Каспия. АН СССР, сер. геол. № 4, 1960.
15. Стерлягова Г.В. О замыкании Мангышлакской мегантиклинали (по данным морских сейсмических работ). Тематич. научно-техн. сб. «Новые данные о геологии и нефтеносности Средней Азии и прилегающих территорий». ГОСИНТИ, 1961.
16. Федынский В.В. Морская геофизическая разведка в СССР. Тр. XX Межд. геол. конгресс, доклады советских геологов, 1958.
17. Фотиади Э.Э. Геологическое строение Русской платформы по данным региональных геофизических исследований и опорного бурения. Гостоптехиздат, 1958.
18. Xаин В.Е. К проблеме строения Каспийской впадины и структурных связей между Кавказом и Закаспием. Геология нефти и газа, 1958, № 9.
19. Юнов А.Ю. Тектоническое строение северной части Южно-Каспийской впадины и перспективы ее нефтегазоносности. Тр. МИНХ и ГП, вып. 27, 1960.
20. Юнов А.Ю. О тектонике Апшеронского порога и прилегающей части Южно-Каспийской впадины. Тематич. научно-техн. сб. «Новые данные о геологии и нефтеносности Средней Азии и прилегающих территорий». ГОСИНТИ, 1961.
21. Яншин А.Л., Гарецкий Р.Г., Наумова С.Н., Шлезингер А.Е. О положении границы Русской платформы к востоку от Каспийского моря. БМОИП, отд. геол. № 4, 1961.
22. Янушевич М.А., Ласкина В.В., Корнев В.А. Тектоника залива Кара-Богаз-Гол и прилегающих районов по данным геофизических исследований. Прикладная геофизика, вып. 32, 1962.
ВНИИ геофизика, ВНИГНИ
Рисунок Схема тектоники Каспийского моря и прилегающих районов суши. Сост. с привлечением материалов М.С. Бурштара, Ю.Н. Година, Б.Ф. Дьякова, В.И. Куликова, М.В. Муратова, В.Ф. Соловьева, В.В. Федынского, В.Е. Хаина, Я.С. Эвентова, А.Ю. Юнова, А.Л. Яншина и др.
I- Астраханская зона поднятия; II - Северо-Каспийская зона поднятия; III - Южно-Эмбенская зона поднятия; IV - Мангышлакская зона поднятия; V - Южно-Мангышлакско-Устюртская впадина; VI - Центрально-Каспийский свод; VII -Карабогазский свод; VIII - Прибортовой пояс Южно-Каспийской впадины; IX - внутренняя часть Южно-Каспийской впадины; X - Терско-Каспийский краевой прогиб; XI - Прикумско-Кизлярская зона поднятия; XII – Манычский прогиб; XIII - зона поднятия (кряж Карпинского); XIV - Преддонецкий краевой прогиб.
1- зоны важнейших глубинных разломов, разделяющие крупные геотектонические области; 2 - крупные глубинные разломы (системы), разделяющие главные структурные элементы в пределах крупных геотектонических областей; 3 - региональные разломы и флексуры, разделяющие крупные тектонические блоки; 4 - крупные разломы, осложняющие чехол и фундамент; 5 - прочие разломы; 6 - граница докембрийской платформы и Преддонецкого краевого прогиба; 7 - отрицательные структурные элементы; 8 - положительные структурные элементы; 9 - докембрийская платформа (окраинная часть); 10 - эпигерцинская платформа; 11 - краевые прогибы; 12 - альпийская геосинклинальная область; 13 - установленная граница отсутствия гранитного слоя; 14 -область отсутствия гранитного слоя; 15 - граница распространения соляных куполов; 16 - антиклинали в альпийской складчатой области (Кавказ, Эльбрус).