|
УДК 551.242.5/.243 |
Основные черты геологического строения и развития эпиплатформенных рифтовых зон и авлакогенов
П. В. Анцупов, В. Н. Макаревич, В. С. Конищев
В пределах большинства континентов и океанических впадин Земли широко развиты сравнительно узкие и значительной протяженности грабены, генетически связанные с разломами типа нормальных сбросов и известные в литературе под названием рифтовых долин и авлакогенов.
Указанные структуры относятся к числу наиболее тектонически активных зон земной коры, а площадь, занятая ими в пределах континентов и океанов, превышает суммарную площадь всех континентов. Многие из них содержат в недрах важнейшие полезные ископаемые: нефть, газ, соли и др. Все это наряду с их своеобразным строением и развитием, предопределяет особый интерес к геологическому изучению структур. Установление системы рифтов земной коры относится к одному из наиболее важных открытий века в области тектоники. К структурам рифтовой системы относят современные рифтовые пояса материков и океанов (Африкано-Аравийский, Рейнский, Байкальский, системы рифтов, связанные со срединно-океаническими хребтами, и др.). Имеющийся фактический материал свидетельствует, что известные в пределах платформ узкие грабенообразные прогибы, образованные в более древние эпохи (в позднем рифее, палеозое), имеют много общего в своем строении и развитии с рифтами материков.
Узкие грабенообразные прогибы были впервые выделены под названием «авлакогены» на Русской платформе Н.С. Шатским [14], теория авлакогенов была развита в дальнейшем его последователями А.А. Богдановым, А.С. Новиковой и др.
Авлакогены - это крупные линейно ориентированные грабены длительного развития, протягивающиеся на многие сотни километров при относительно небольшой ширине (редко превышающей 100 км) которые фиксируют своим расположением направление глубинных разломов планетарного типа. Авлакогены выполнены осадочными и вулканогенно-осадочными толщами, мощностью более 4-5 км.
А.А. Богданов [4] по времени заложения выделил ранние авлакогены, которые возникли на ранних стадиях платформы (в позднем протерозое) и поздние авлакогены (пострифейские).
Тектонотипом ранних авлакогенов может служить Пачелмский авлакоген, строение которого охарактеризовано в последние годы геофизическими и буровыми работами в связи с изучением его нефтегазоносности [3].
Пачелмский авлакоген протягивается в северо-западном направлении от Прикаспийской впадины в сторону Московской синеклизы и имеет протяженность 600 км при ширине 50-60 и редко 100 км. Границами авлакогена служат глубинные разломы, отделяющие его от Воронежского массива и Токмовского свода. Вдоль системы разломов северо-западного простирания фундамент ступенчато прогружается к центральной части авлакогена. Основную роль в формировании структурного плана фундамента и нижнего (авлакогенного) структурного этажа осадочного чехла имели разломы северо-западного простирания, которые предопределили его блоковое строение. Последнее четко выражается колебанием глубин залегания поверхности кристаллического фундамента от абсолютных отметок от -1500 до -5000 м. Большое значение имеют также разломы северо- восточного и субширотного простираний, предопределившие формирование поперечных поднятий.
Согласно существующим воззрениям, Пачелмский авлакоген образовался в юго-восточной части древнего Сарматского щита в рифейское время, разделив его на собственно Сарматский и Волго-Уральский щиты [3, 13]. Образование Пачелмского авлакогена сопровождалось вулканической деятельностью [3]. В стадию авлакогена (по А.А. Богданову) здесь накопилась мощная терригенная формация, которая, по данным И.Е. Баланюка, имеет мощность до 2000 м. В вендский период Пачелмский авлакоген, как и большинство ранних авлакогенов Русской платформы, завершает свое развитие и над ним начинает формироваться синеклиза.
В стадию синеклизы (по А.А. Богданову) в вендское, палеозойское и мезозойское время над Пачелмским авлакогеном сформировалась относительно пологая Рязано-Саратовская синеклиза.
К числу поздних авлакогенов Русской платформы относится Донецко-Припятский авлакоген, изученный геофизическими методами разведки и глубоким бурением при проведении работ на нефть и газ. Донецко-Припятский авлакоген протягивается в северо-западном направлении от складчатых структур Донбасса на юго-востоке до Полесской седловины на северо-западе, более чем на 1000 км. Его ширина от 60-70 до 100-120 км. Донецко-Припятский авлакоген по характеру строения бортовых частей и своей внутренней структуре представляет сложно построенный грабен, который отделяется от смежных положительных структур (Украинского кристаллического щита, Белорусской и Воронежской антеклиз) системой ступенчатых разломов сбросового типа [1, 11]. Эти глубинные разломы [1, 2, 11], которые сформировались в авлакогенную стадию развития рассматриваемой структуры, представляют собой планетарную систему расколов земной коры и имеют амплитуду до 4-5 км и более. Днепровско-Донецкая и Припятская впадины, входящие в состав характеризуемого авлакогена, выполнены осадочной толщей мощностью до 4-5 в северо-западной части и более 7-10 км в юго-восточной.
Повсеместно распространенные в пределах региона среднедевонские и нижнефранские отложения образуют платформенный среднедевонско-нижнефранский структурный этаж. Вышележащие отложения верхнего девона и карбона составляют структурный этаж, сформировавшийся в стадию авлакогена. Пермско-мезозойско-кайнозойский структурный этаж характеризует стадию синеклизы, сформировавшейся на Донецко-Припятском авлакогеном [7]. На значительной части Днепровско-Донецкой впадины синеклиза начала формироваться с поздневизейского времени, однако в период до позднепермского времени существовали тектонические условия, характерные для авлакогенного развития [5].
Современная структура поверхности фундамента и нижних структурных этажей осадочной толщи наиболее полно изучены в северо-западной части авлакогена, в пределах Припятской впадины. Последняя по поверхности фундамента и нижним этажам осадочного чехла состоит из крупных блоковых структур ступенчатого строения, ограниченных региональными разрывными нарушениями типа нормальных сбросов, параллельных бортовым разломам авлакогена [1, 2]. Рассматриваемые крупные структуры, названные тектоническими ступенями, характеризуются на преобладающей своей части моноклинальным залеганием слоев от поверхности фундамента до подошвы верхней (фаменской) соленосной толщи. Последняя вследствие способности к пластическому перераспределению образует купола и брахиантиклинали, которые отражаются также и в вышележащих отложениях авлакогенного структурного этажа (рис. 1). Тектонические ступени осложнены более мелкими блоковыми структурами, ограниченными региональными и оперяющими разрывными нарушениями сбросового типа. Одной из характерных особенностей рассматриваемого региона является то, что как региональные, так и оперяющие разломы образовались в авлакогенную стадию развития и являются конседиментационными по отношению к авлакогенному структурному этажу. Поперечные разломы субмеридионального простирания создают поперечную зональность, расчленяя авлакоген по простиранию на ряд поднятий (горстов) и прогибов.
Донецко-Припятский авлакоген сформировался в верхнефранско-каменноугольное время, что подтверждается распространением верхне- франско-каменноугольных отложений, приуроченных к сравнительно узкой полосе дислокаций Донецко- Припятского авлакогена. В крайней северо-западной части этот поздний авлакоген, по-видимому, был наложен на ранний рифейский авлакоген, а на остальной территории - на платформенную структуру, формировавшуюся в среднедевонско-раннефранское время. Последняя перед заложением грабена на ее территории претерпела региональный подъем и была выведена на дневную поверхность (предверхнефранский перерыв). Образование рассматриваемого авлакогена сопровождалось проявлением вулканизма с образованием продуктов основного, иногда щелочного составов [9]. В более позднее время образовался платформенный пермско-мезозойско-кайнозойский структурный этаж с почти горизонтальным залеганием отложений, особенно в пределах Припятской впадины. Структурный план, сформировавшийся в авлакогенную стадию, не претерпел изменений и сохранился в основных чертах вплоть до настоящего времени.
Значительно большую территорию, по сравнению с внутриплатформенными авлакогенами, занимают рифтовые пояса и зоны, образовавшиеся в кайнозое.
В настоящей работе рассматриваются лишь эпиплатформенные рифтовые структуры континентов.
По Е.Е. Милановскому [10] рифтовые пояса - это протяженные, планетарного масштаба полосовидные зоны растяжения земной коры и верхней части мантии, развитые в пределах океанов и континентов, важнейшей структурной формой которых являются либо один глубокий и относительно узкий, обычно ступенчатый грабен, ограниченный нормальными сбросами большой глубины заложения (собственно «рифт»), либо несколько подобных грабенов. Большинство рифтовых поясов и зон наложено на платформенные области. Так, Рейнский рифтовый пояс, представленный системой кайнозойских грабенов, наложен на эпигерцинскую платформу Западной Европы, рифтовые зоны Африкано-Аравийского и Байкальского поясов наложены на позднедокембрийские платформенные области. Среди эпиплатформенных рифтовых поясов и зон по характеру структур, относительной роли вулканизма и истории формирования выделяют два типа: сводо-вулканический и щелевой слабовулканический [10]. Последний является наиболее распространенным, к нему относятся рифтовые зоны Восточной Африки, Аравии, Рейнского и Байкальского поясов. В структурном отношении указанные рифтовые зоны представляют собой грабены обычно ступенчатого строения, в пределах которых, как и в рассмотренных выше авлакогенах, развиты исключительно нормальные сбросы с наклоном слоев 40-70°. Глубина этих грабенов достигает 4-7 км.
Рифтовые структуры характеризуются ограниченными по масштабу явлениями вулканизма, причем извержения приурочены к седловинам между отдельными грабенами и к прибортовым ступеням грабенов. Вулканиты характеризуются основными разностями пород с преобладанием щелочных и субщелочных серий. Из эпиплатформенных рифтовых зон «щелевого» слабовулканического типа наиболее полно изучен Рейнский грабен [6, 12, 15]. Он протягивается в субмеридиональном направлении более чем на 300 км, при средней ширине 40-50 км. Складчатый фундамент до возникновения грабена был перекрыт платформенным чехлом пермских, триасовых и юрских отложений. Оба борта грабена образованы сложной системой ступенчатых сбросов. Внутреннее строение грабена определяется системой продольных сбросов, расчленяющих структуру на блоки, чаще всего вытянутые параллельно продольной оси грабена и разбитые на более мелкие блоки другими поперечными сбросами. Блоки образуют горсты, грабены, ступени (рис. 2).
Они имеют форму изогнутых или перекошенных моноклиналей, сводов, полусводов. Наряду с продольной зональностью, отмечается и поперечная система разломов. Поперечные разломы образуют структурные пороги, разделяющие грабен на ряд впадин.
Начало формирования Рейнского грабена относится к эоцену, а наиболее интенсивное погружение к олигоцену; опускание его продолжалось в неогеновое и четвертичное время. В результате длительного погружения грабена происходило накопление мощной осадочной толщи (около 4 км), где наряду с терригенно-карбонатными отложениями установлены соленосные образования [6, 12]. Структурные формы, образовавшиеся в рифтогенную стадию развития Рейнского грабена (главным образом в палеогене и неогене), являются конседиментационными [15].
В результате анализа геологического строения ранних и поздних авлакогенов и эпиплатформенных рифтовых зон можно сделать следующие выводы.
1. Все рассмотренные структуры представляют собой относительно узкие и протяженные ступенчатые грабены, ограниченные глубинными разломами типа сбросов.
2. Важнейшей чертой строения указанных грабенов являются блоковые структуры по поверхности фундамента, авлакогенным, рифтогенным и подстилающим их структурным этажам, среди которых наиболее развиты тектонические ступени, моноклинального строения, горсты и грабены. Блоковые структуры созданы продольными и поперечными разломами, образующими продольную и поперечную зональность. Некомпетентные соленосные формации, участвующие в строении авлакогенных и рифтогенных структурных этажей, образуют зачастую пликативные дислокации, пространственно и генетически связанные с подстилающими их блоковыми структурами.
3. Как авлакогены, так и рифтовые пояса и зоны являются структурами наложенными на древние щиты (ранние авлакогены), либо на участки, перекрытые платформенным чехлом (поздние авлакогены, рифтовые зоны).
4. В пределах авлакогенов и рифтовых зон развиты исключительно нормальные сбросы с наклоном 40-70°, что свидетельствует об образовании их в результате растяжения земной коры.
5. Рассмотренные структуры сформировались в авлакогенную и рифтогенную стадии развития и являются конседиментационными. В эту стадию широко проявились процессы галогенеза, а на отдельных участках вулканизма.
Приведенные в настоящем сообщении данные свидетельствуют, что процессы, сходные с кайнозойским рифтообразованием, происходили и в более ранние эпохи истории Земли в частности при образовании рифейских и девонских авлакогенов.
Платформенные рифты и авлакогены, выполненные мощными толщами осадочных образований, перспективны на нефть и газ, а в некоторых из них (Донецко-Припятский авлакоген, Рейнский и Суэцкий грабены, грабен Реконкаво в Бразилии) открыты промышленные месторождения [1,6]. Их своеобразная блоковая структура по поверхности фундамента и нижней части осадочного чехла обусловливает особенности формирования и размещения залежей нефти и газа. При проведении поисково-разведочных работ необходимо учитывать особенности зон нефтегазонакопления и залежей.
Зоны нефтегазонакопления связаны с крупными продольными сбросами, развитыми в краевых и внутренних частях рифтовых зон и авлакогенов. По этим сбросам происходит тектоническое экранирование коллекторских слоев непроницаемыми толщами. Локальными ловушками являются преимущественно блоковые структуры. Залежи в большинстве случаев пластовые тектонически, стратиграфически и литологически экранированные или массивные в структурных выступах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Айзберг Р.Е., Анцупов П.В., Горелик З.А., Дикенштейн Г.X., Макаревич В.Н., Синичка А.М. Принципы тектонического районирования Припятской впадины. - В об.: «Новые данные по геологии и нефтегазоносности Припятской впадины и смежных районов». М., «Недра», 1968.
2. Анцупов П.В. Разрывные нарушения в Припятской впадине. - В сб.: «Вопросы геологии территории БССР и некоторых смежных районов УССР». Минск, «Наука и техника», 1970.
3. Баланюк И.Е. Перспективы нефтегазоносности Пачелмского авлакогена. Вести. МГУ, сер. IV (геология), 1971, № 1.
4. Богданов А.А. О некоторых проблемах тектоники Европы (в связи с составлением первой международной тектонической карты Европы масштаба 1:2500000), 1-ая статья. Вести. МГУ, сер. IV (геология), 1961, № 5.
5. Доленко Г.Н., Варичев С.А., Галабуда Н.И. О палеозойском этапе формирования Днепровско-Донецкой впадины.- «Геотектоника», 1970, № 1.
6. Кудрявцев Н.А. Глубинные разломы и нефтяные месторождения. М., Гостоптехиздат, 1963.
7. Макаревич В.Н. О выделении структурных этажей в пределах внутриплатформенных структур (на примере Донецко-Припятского авлакогена). - В сб.: «Перспективы нефтегазоносности девонских отложений Припятского прогиба и Днепровско-Донецкой впадины». М., Изд. ВНИОЭНГ, 1970.
8. Макаревич В.Н. Эпиплатформенная рифтовая зона Днепровско-Припятского авлакогена. Докл. АН БССР т. XV, 1971, № 2.
9. Махнач А.С., Корзун В.П., Курочка В.П., Лапуть В.А., Урьев И.И., Шевченко Т.А. Литология и геохимия девонских отложений Припятского прогиба в связи с их нефтегазоносностью. Минск, «Наука и техника», 1969.
10. Милановский Е.Е. Основные типы рифтовых зон материков. Вестн. МГУ, геология, 1970, № 2.
11. Структурно-тектоническая карта Днепровско-Донецкой впадины. Составлена под руководством М.В. Чирвинской. Изд. ГУГК Министерства геологии СССР, 1966.
12. Тектоника Евразии (объяснительная записка к тектонической карте Евразии, масштаба 1:5000000). Гл. редактор А.Л. Яншин. М., «Наука», 1966.
13. Шатский Н.С. О происхождении Пачелмского прогиба. Бюл. МОИП, 1955, № 5.
14. Шатский Н.С. О прогибах Донецкого типа. Избр. труды, т. 2, М., «Наука», 1964.
15. Sittler С. The sedimentary trogh of the Rhine-graben «Tectonophysics», 1969, № 4-6.
Министерство геологии СССР, Объединение Белоруснефть
Рис. 1. Поперечный профиль через северо-западную часть Донецко-Препятского авлакогена (Припятская впадина).
Отложения: 1 -мезозойско-кайнозойские; 2 - данковские (надсолевой девон) и каменноугольные; 3 - фаменская (верхняя) соленосная толща; 4 - задонско-елецкие (межсолевые) отложения; 5 - франская (нижняя) соленосная толща; 6 - верхне-среднедевонские (подсолевые) отложения; 7 - верхнепротерозойские отложения; 8 - кристаллический фундамент. А - Украинский щит; поднятия: Б - Ельское, В - Прудокское; Г - Вишанское; Д - Белорусская антиклиза.
Рис. 2. Поперечный профиль через Рейнский грабен (нефтяное месторождение Пешельбронн) по Блюменредеру [6].
А - Вогезы (Хохвальд); Б - Лобзан; В - Мерквиллер Пешельбронн; Г - Сульц. 1 - граниты; 2-вогезские песчаники: а - мелетховые слои; б - верхнепешельброннские слои; в - нижнепешельброннские слои; г-красные слои; д - доломитовая зона (эоцен); е -юра; ж - кейпер; з -раковинные известняки; и - пестрые песчаники.