К МЕТОДИКЕ ТЕКТОНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЗАКРЫТЫХ ТЕРРИТОРИЙ
И. Г. Гольбрайх, В. В. Забалуев, Г. Р. Миркин, В. М. Шапошников
Месторождения нефти и газа на платформах и прогибах в основном приурочены к антиклинальным структурам.
Выявление таких структур на закрытых территориях обычными геолого-геофизическими методами очень дорого и длительно.
Поиски структур по геолого-морфологической методике выполняются значительно быстрее и дешевле. По этой методике в основном получают качественные результаты и по ряду признаков намечают местоположения структур, а также иногда определяют их размеры и простирание.
Указанная методика основана на изучении различных характеристик рельефа и речной сети, обязанных своим происхождением новейшим движениям, наследующим древний структурный план. К числу таких признаков, характеризующих положительные структуры, относятся: сужение террас и русел рек в плане, уменьшение коэффициента извилистости, перегибы продольного профиля рек, усиление вреза, подъем цоколя террас, характер русла реки и ее аллювия, подмыв левых коренных берегов рек и др. Положительные структуры и части их нередко выражены в рельефе возвышенностями или останцами размыва, а также хорошо проявляются в конфигурации речной сети.
Геолого-геоморфологическая методика с успехом применяется ныне во всех районах СССР и в зарубежных странах [5, 7, 8, 9, 14, 15, 18, 19].
Более надежен морфометрический метод [21], успешно применяющийся для поисков локальных структур в районах Поволжья, Западной Сибири и Ставропольском крае. Некоторые структуры, обнаруженные этим методом, вводились в разведку без проверки их другими методами (Ставрополье).
О точных границах применения морфометрического метода пока еще трудно говорить, но тем не менее ясно, что он может применяться в районах с унаследованным развитием структур, т. е. практически на всех древних и молодых платформах.
Об этом свидетельствуют хорошие результаты, полученные как для Русской и Сибирской платформ, так и для Предкавказья и Западно-Сибирской низменности.
Геолого-геоморфологический и морфометрический методы поисков локальных поднятий хорошо дополняются методом изучения макро- и мегатрещиноватости горных пород, дающим количественные результаты. Последний базируется на том, что тектонические процессы в земной коре проявляются в двух основных формах - пликативной и разрывной. Обе формы взаимосвязаны. Качественные и количественные закономерности этой связи пытались установить многие исследователи и, в частности, Е.Н. Пермяков [16], предложивший метод определения параметров платформенных структур путем анализа тектонической трещиноватости горных пород.
Как показывают геоморфологические исследования, речная сеть очень чутко реагирует на тектонические движения, и большинство геоморфологических методов основано именно на изучении различных характеристик гидросети.
Вместе с тем совершенно очевидно, что эрозии в первую очередь подвергаются ослабленные зоны, т.е. зоны тектонической трещиноватости, полосы дробления, милонитизации и т. д.
При этом, чем меньше порядок водотока, тем вероятнее связь его с единичными трещинами и группами трещин. Водотоки более высоких порядков, обладая большей энергией, развиваются по более крупным зонам тектонических нарушений.
Естественно, что связь водотоков с тектонической трещиноватостью проявляется более четко, где меньше мощность рыхлых наносов. Так, на водораздельных пространствах Вилюйской синеклизы все более или менее крупные водотоки, как правило, протекают по коренным породам. Поэтому количество спрямленных участков рек несравненно больше на водоразделах, чем в долинах крупных рек с широкими аккумулятивными террасами.
Геологические наблюдения подобного рода были проведены рядом исследователей.
М.И. Плотникова [17] установила теснейшую связь направления извилин долины верхнего течения р. Нижней Тунгуски с тектонической трещиноватостью.
В.А. Милашев [11] в процессе исследований установил связь гидросети с разломами и тектонической трещиноватостью в бассейне рек Могды и Вилюйкан. По его данным диаграммы-розы направлений разломов и трещин почти идентичны диаграммам-розам направлений и суммарных спрямленных отрезков рек и ручьев района.
В своей работе 3.И. Барановская [1] указывает, что с тектонической трещиноватостью связаны такие характерные особенности гидросети, как ломаные очертания долин в плане с наличием крутых структурных поворотов, сквозные долины, крестообразное расположение долин, наличие встречных притоков и др. Ею также отмечается, что с зонами повышенной трещиноватости связаны озеровидные расширения русел и ступенчатость продольного профиля рек.
На непосредственную связь спрямленных участков рек с тектоническими нарушениями неоднократно указывали П.С. Воронов [2, 3], а также К.И. Геренчук [4].
Кроме ориентированных отрезков речной сети, существуют и другие, не менее многочисленные ориентированные элементы рельефа, хорошо различимые на аэрофотоснимках и топографических картах крупного масштаба. К ним относятся суходолы, прямолинейные понижения, полосы растительности, спрямленные берега озер, края болот, лесных массивов и т. п.
Связь таких элементов рельефа с тектонической трещиноватостью в частности отмечали: В.П. Мирошниченко [12] для Туркмении, И. Салли [20] для Северной Финляндии, Н.П. Москалев и В.Д. Скарятин [13] для Дагестана. Последние отмечают полное совпадение диаграмм-роз тектонической трещиноватости горных пород и дизъюнктивных нарушений с диаграммами-розами ориентированных элементов рельефа - мегатрещинами (Для краткости мы в дальнейшем совокупность указанных выше ориентированных элементов рельефа называем «мегатрещинами".).
Наши наблюдения в районах Вилюйской синеклизы (например, в бассейне р. Наманы) подтверждают отмеченные выше закономерности (рис. 1, А и Б).
Однако если имеется тесная связь между макро- и мегатрещинами, возникает вопрос: нельзя ли использовать их для структурно-тектонического анализа локальных площадей по методу Е.Н. Пермякова [16].
Напомним, что этот метод заключается в анализе тектонических трещин, возникающих при росте платформенных структур.
Определяя тип трещин по отношению к элементам простирания горных пород (продольный или диагональный) и формы роз-диаграмм, можно судить о тектоническом положении участка. Выведенные Е.Н. Пермяковым эмпирические формулы позволяют определить основные параметры структур (простирание, размеры, положение свода, амплитуду).
Таким образом, намеченная нами комплексная методика изучения закрытых территорий заключается в следующем.
1. Геолого-геоморфологическими методами намечаются участки возможных поднятий.
2. Строятся морфометрические карты этих участков и по ним определяются контуры поднятий.
3. В пределах полученного контура замеряются все ориентированные элементы рельефа (мегатрещины); строятся розы-диаграммы, по которым уточняются простирания и размеры структур, а также вычисляется их амплитуда.
При изучении локальных поднятий предложенный комплекс работ был, естественно, вначале проведен на выявленных структурах с целью проверки метода.
Очень хорошие результаты были получены на Северо-Ставропольской структуре (см. таблицу).
На рис. 2, А видно совпадение морфометрического контура, проведенного по скрытым остаточным высотам с контуром структуры, выявленной бурением. Простирания структуры, вычисленные по розе-диаграмме мегатрещиноватости, соответственно равны 58 и 317°, причем первое отвечает основному простиранию поднятия, а второе - направлению оси сочленения Северо-Ставропольской и расположенной юго-восточнее Пелагиадинской структур. На основании расчетов длина поднятия равна 18 км, ширина 8 км, амплитуда поднятия в этом контуре 90 м. Структура слабо асимметрична по крыльям и периклиналям.
В условиях Вилюйской синеклизы и Приверхоянского прогиба эта методика была опробована на наиболее достоверных структурах, установленных сейсмикой и бурением (Берге-Олойская и др.), а также по геолого-геоморфологическим и гравиметрическим данным (Тангнаринская, Хатырыкская и др., см. таблицу).
Берге-Олойская структура расположена в левобережной пойме р. Лены, в районе устьев рек Тюгенэ и Ситте. Контур ее проводится по явным остаточным высотам, оконтуренным замкнутыми горизонталями рельефа. Этот контур в основном совпадает с сейсмическими контурами Бергеинской и Олойской структур, но несколько смещен на северо-запад. При этом в пределах общего контура (рис. 2, Б) возможно выделение частных контуров, в общем совпадающих со сводами указанных локальных структур.
На восточном продолжении Олойской структуры по группе остаточных высот оконтуривается новая структура, названная нами Олойская II.
В пределах установленного контура были замерены мегатрещины и по ним построена роза-диаграмма (рис. 2, Б).
На основании расчетов были получены следующие параметры Берге-Олойской структуры: отношение длины к ширине - 3:1; отношение длины пологого крыла к длине крутого и отношение длин периклиналей равны 2:1. Таким образом, свод структуры смещен как вдоль, так и поперек оси. Амплитуда поднятия равна 530 м.
Если рассматривать Бергеинскую и Олойскую структуры как единое целое (в пределах оконтуривающей их общей изогипсы), то видно хорошее совпадение рассчитанных параметров с сейсмическими; наиболее приподнятая часть ее - Олойская, смещена вдоль обеих осей поднятия в отношении 2:1 и имеет амплитуду около 500 м.
Описанная выше методика может быть использована и при решении ряда задач регионального характера - для тектонического районирования, выяснения вопросов унаследованности дислокаций, для построения региональных структурных карт и т. д.
Убедительные результаты были получены при тектоническом районировании Предкавказья по данным морфометрического анализа. В частности, хорошо выделяется Ставропольский свод и зоны с общекавказским простиранием дислокаций.
На основании изучения мегатрещиноватости нами была составлена карта роз-диаграмм мегатрещиноватости Вилюйской синеклизы (рис. 1, В) и по ее данным построена карта средних простираний. На них отчетливо выделяются площади, характеризующиеся различными простираниями дислокаций. Так, выделяется полоса роз-диаграмм, главные лучи которых параллельны Верхоянской складчатой зоне. Эта полоса заходит на запад, вглубь Вилюйской синеклизы, почти до г. Вилюйска, отвечая, по-видимому, территории, вовлеченной в прогибание во время формирования Приверхоянского прогиба.
Перпендикулярно ей, по центру синеклизы протягивается полоса дислокаций преимущественно северо-восточного простирания, связанная с наиболее погруженными частями Вилюйской синеклизы, характеризующимися развитием дислокаций северо-восточного простирания. К востоку от г. Вилюйска она срезается описанной выше полосой, параллельной Верхоянью, но тем не менее, интенсивные лучи северо-восточного простирания наблюдаются и далее, до р. Лены. Южный борт Вилюйской синеклизы характеризуется развитием почти исключительно широтных дислокаций.
На стыке описанных выше разно ориентированных дислокаций наблюдается участок треугольной формы, особенно хорошо заметной на карте средних простираний, соответствующий, по-видимому, крупному поднятию. Здесь расположена наиболее приподнятая часть Лено-Вилюйского водораздела; с этим же участком связан крупный гравитационный максимум, а по данным магниторазведки рисуется Баппагайское поднятие. Естественно, что при очень слабой детальности (одна роза-диаграмма на сдвоенный планшет масштаба 1:100000) описываемые карты дают лишь самое общее представление о строении Вилюйской синеклизы. Тем не менее, на карте средних простираний проявляется сравнительно небольшая Усть-Вилюйская флексура.
Все эти данные позволяют заключить, что описанные карты отражают некоторые черты тектонического строения Вилюйской синеклизы и при последующей детализации могут служить дополнительным материалом при тектоническом районировании и построении структурных карт.
Приведенные карты не исчерпывают всех возможностей метода изучения мегатрещиноватости.
Пока еще незавершенные построения, проведенные с целью определения общего падения пород на тех или иных участках, позволяют обнаруживать крупные структуры непосредственно по картам средних простираний. В частности, для полосы примыкающей к Верхоянью, получено преобладающее падение в сторону Верхоянья, что вполне соответствует геологическим данным.
Интересен путь перевода различных характеристик роз-диаграмм в цифровые (отношение интенсивности главных лучей, разность главных лучей, азимутальная интенсивность и т. п.) и построение затем карт в изолиниях.
В основном изучение мегатрещиноватости - многообещающее направление в тектонических исследованиях, особенно на закрытых территориях.
Разработка предлагаемой нами методики еще далека от завершения. Пока неясны границы ее применения, не найдены надежные критерии обнаружения структур по данным мегатрещиноватости, много невыясненного в интерпретации морфометрических данных и результатов изучения мегатрещиноватости и т. д.
Цель данной статьи - обратить внимание исследователей, в первую очередь работающих в малоизученных закрытых регионах, на возможность получения дополнительных данных при использовании сравнительно простой и недорогой методики.
ЛИТЕРАТУРА
1. Барановская 3.И. Геоморфологический метод изучения тектонической трещиноватости. Тр. Гидропроекта, сб. 3, 1960.
2. Воронов П.С, Егорова Н.С. Анализ ориентированных спрямленных участков речных долин юго-восточного Таймыра для изучения неотектоники. Тр. НИИГА, т. 80, вып. 5, Госгеолтехиздат, 1958.
3. Воронов П.С., Кулаков Ю.Н. О связи конфигурации гидросети севера Сибири с новейшей тектоникой. Инф. бюлл. НИИГА, вып. 9,1958.
4. Геренчук К.И. Тектонические закономерности орографии и речной сети Русской равнины. Записки Геогр.общ. СССР, нов. сер., т. 20, Львов, 1960.
5. Горелов С.К. Некоторые закономерности новейшей тектоники локальных структур Поволжья и Северного Кавказа. ДАН, т. 126, № 1, 1959.
6. Еремеев В.Ф. Теория ортометрических, динамических и нормальных высот. Тр. ЦНИИГАИК, вып. 86, исслед. по геодезической гравиметрии, Геодезиздат, 1951.
7. Забалуев В.В. Геологическое строение центральной части Вилюйской синеклизы. Геология и геохимия, сб. 3(IX), Гостоптехиздат, 1960.
8. Зятькова Л.К. О методике структурно-геоморфологических исследований в центральной части Западно-Сибирской низменности. Изд. АН СССР геол. и геоф., № 9, Новосибирск, 1960.
9. Лебедев В.Г. Изв. АН СССР,сер. геогр., № 2, 1959.
10. Мелехова К.Д. Геологическое строение юго-западной части Вилюйской синеклизы. Тр. ВИИГРИ, вып. 186,сб. 6, Гостоптехиздат, 1961.
11. Милашев В.А. К вопросу о связи гидросети с разломами и тектонической трещиноватостью пород. Инф. бюлл. НИИГА, вып. 7, 1958.
12. Мирошниченко В.П., Шульц С.С. Аэрометоды изучения новейшей тектоники. Кн. «Неотектоника СССР», Изд. АН Латв. ССР, Рига, 1961.
13. Москалев Н.П., Скарятин В.Д. Кн. «Труды Всесоюз совещания по трещинным коллекторам нефти и газа», Гостоптехиздат, 1961.
14. Обедиентова Г.В. Природа, № 3, 1957.
15. Обедиентова Г.В. К вопросу о формировании платформенных структур в четвертичное время. Изв. АНСССР, сер. геогр., № 4, 1958.
16. Пермяков Е.Н. Тектоническая трещиноватость Русской платформы. Изд. БМОИП, нов. сер., вып. 12 (16),1949.
17. Плотникова М.И. О связи направлений извилин долин р. Нижней Тунгуски с тектонической трещиноватостью. Кн. «Материалы по геол. Сиб. платформы», Госгеолтехиздат, 1955.
18. Полканова Л.П., Розанов Н.М. Поиски локальных структур геоморфологическим методом в Бухаро-Хивинской нефтегазоносной области. Геол. нефти и газа, 1962, №3.
19. Рагозин Л.А. Геоморфологические признаки проявления погребенных тектонических структур в Западно-Сибирской низменности. Тр. СНИИГГИМС, вып. 10, Гостоптехиздат, 1960.
20. Салли И. О взаимоотношениях направлений трещин и сдвигов фундамента в средней части Северной Финляндии.Geologi, 10, № 1 (финск.), 1958.
21. Философов В.П. Краткое руководство по морфометрическому методу поисков тектонических структур. Изд.Саратовского ун-та, 1960.
ВНИГРИ, Ставропольский фил. ГрозНИИ
Таблица Рассчитанные параметры структур
|
Название структуры |
Основное простирание, град. |
Простирание осложнения, град. |
Ширина, км |
Длина, км |
Длина крутого крыла, км |
Длина пологого крыла, км |
Длина крутой периклинали, км |
Длина пологой периклинали, км |
Амплитуда поднятий, м |
|
Северо-Ставропольская |
58 |
317 |
8 |
18 |
3,5 |
4,5 |
8,5 |
9,5 |
90 |
|
Берге-Олойская |
304 |
345 |
14 |
45 |
5,3 |
8,7 |
14 |
31 |
530 |
|
Тангнаринская |
63 |
305 |
10 |
23 |
2,5 |
7,5 |
11,5 |
11,5 |
215 |
|
Хатырыкская |
273 |
7 |
16 |
27 |
7,5 |
8,5 |
12 |
15 |
330 |
Рис. 1. А - роза-диаграмма мегатрещиноватости района среднего течения р. Наманы; Б - роза-диаграмма макротрещиноватости горных пород района среднего течения р. Наманы; В - карта роз-диаграмм мегатрещиноватости Вилюйской синеклизы.
Рис. 2. А - структурная и морфометрическая карты Северо-Ставропольской структуры (изогипсы по кровле чокракского горизонта); Б - структурная и морфометрическая карты Бергеинской и Олойской структур (изогипсы по условному сейсмическому горизонту «Б»).
1 - скрытые остаточные высоты; 2 - явные остаточные высоты; 3- контуры структур по морфометрическим данным; 4 - стратоизогипсы; 5 - простирания структур по данным мегатрещиноватости.