К оглавлению	УДК 551.244.2:553.981/574.14 + 574.12 + 575.172
	© В.И. Попков, 1991

Роль горизонтального сжатия в формировании платформенных антиклиналей Мангышлака и Устюрта

В.И. ПОПКОВ (КазНИПИнефть)

Среди исследователей, занимающихся изучением платформенных областей, укоренилось мнение о том, что формирование локальных поднятий контролируется прогрессирующими неравномерными опусканиями отдельных блоков фундамента. Однако в последние годы по различным нефтегазоносным регионам появляются убедительные доказательства важной роли тангенциальных сил в образовании платформенной складчатости [1 и др.]. В этом отношении заслуживают внимания геолого-геофизические материалы по складчато-надвиговым дислокациям запада Туранской плиты, объясняющие механизм образования антиклинальных ловушек нефти и газа (рис. 1).

Восточный Мангышлак. В платформенном чехле данного района выделяется ряд протяженных принадвиговых асимметричных антиклинальных зон, в ядерных частях которых обнажены породы от меловых до верхнепермских включительно. Во всех выходах доюрские отложения образуют моноклинали, погружающиеся к югу - юго-западу под углами 40-60°. Вне лобовых частей тектонических пластин отложения пермо-триаса дислоцированы слабо.

Наиболее крупный структурный элемент - Тумгачинский вал, простирающийся на северо-запад около 180 км. Геологосъемочными работами развитие надвигов доказано в пределах Белясеньской брахиантиклинали, расположенной в пределах юго-восточного окончания вала, где установлено надвигание среднетриасовых отложений на альбские. Амплитуда вертикального смещения 400 м. Надвиговая природа Тумгачинского разлома подтверждается сейсморазведкой, фиксирующей наклонное падение поверхности надвига к юго-западу под углом около 25-30°. В доюрской части разреза в зоне Тумгачинского вала не зарегистрировано регулярных отражений, что связано с большими углами наклона пермско-триасовых отложений в этом районе.

Примером взаимосвязи надвигов и платформенных антиклиналей является также Карамаинская структура (рис. 2). Здесь в обнажениях видно моноклинальное падение в южном направлении отложений нижнего триаса под углами 50-60°, и лишь на севере они формируют небольшую принадвиговую антиклиналь, в своде которой обнажены верхне-пермские образования. На коротком приразломном крыле доюрские отложения имеют восточное падение под углами 70-80°. Углы наклона на южном крыле достигают 35° для юрских и 20° для меловых пород. В висячем крыле местами сохранились байосские и неокомские отложения, надвинутые вместе с триасовыми по пологому разрыву на аптские и альбские. Последние в приразломной зоне имеют запрокинутое залегание и нормальное субгоризонтальное на расстоянии нескольких километров от нее. Поверхность надвига в плане имеет форму дуги, выгнутой к северу по направлению движения масс горных пород. Величина перекрытия нижнемеловых отложений триасовыми не менее 700 м. Аналогичное строение имеют и другие поднятия [2].

П-ов Бузачи. В платформенном чехле полуострова выделяется несколько субширотных антиклинальных зон, примыкающих с юга к надвигам. В южном направлении, в сторону Южно-Бузачинского прогиба, наблюдается ступенчатое погружение приразломных поднятий (В.И. Попков, 1985 г.). Однако гребень каждой последующей южной зоны взброшен относительно южного крыла более северной с амплитудой смещения по подошве юрских отложений до 300 м. Углы падения надвигов в платформенном комплексе 45-70°, но с глубиной происходит выполаживание их поверхности с переходом в субгоризонтальные срывы. Максимальная дислоцированность пермо-триаса отмечается в лобовых частях тектонических пластин, отвечающих в плане платформенным антиклиналям. Здесь, как и на поднятиях Восточного Мангышлака, отсутствуют какие-либо регулярные сейсмические отражения, в то время как в межгребневых зонах наблюдаются непротяженные сравнительно пологие отражающие площадки. Поверхности надвигов пересечены в ряде случаев скважинами.

Принадвиговую природу имеет и располагающаяся на стыке Туранской платформы и Прикаспийской синеклизы Каламкасская антиклинальная зона. Падение поверхности надвига, как и в более южных зонах, южное. Морфология складчато-надвиговых дислокаций п-ова Бузачи свидетельствует о транспортировке масс в северном направлении. Учитывая, что по данным высокоточной аэромагнитной съемки граница разновозрастных платформ проходит под Каламкасской антиклинальной зоной [3], можно говорить о надвиговом характере их сочленения.

Северный Устюрт. Крупнейшая принадвиговая структура - Кырынско-Токубайский платформенный вал, простирающийся в северо-западном направлении на 200 км при ширине 15-20 км и отделяющий Южно-Бузачинский линейный прогиб от собственно Северо-Устюртской системы прогибов. Северо-восточное более крутое крыло вала на всем протяжении оборвано крупным разрывом, амплитуда смещения которого по подошве юрских отложений измеряется несколькими сотнями метров. Углы падения слоев нижнего триаса, вскрытых скважинами на локальных поднятиях, осложняющих вал, колеблются от 40 до 65 Плотности пород нижнего триаса и пермо-триаса Горного Мангышлака одинаковы.

На отдельных участках отчетливо проявляется чешуйчатое строение Кырынско-Токубайского надвига. В лобовых частях тектонических чешуй доюрские породы смяты в асимметричные принадвиговые складки, в сводах которых триасовые образования в значительной степени размыты, и на эрозионную поверхность выведены отложения нижнего триаса (рис. 3). В тыловой части надвига появляются более молодые толщи триаса, а степень их дислоцированности убывает. Перекрывающие юрские отложения залегают с резко выраженным угловым несогласием.

Материалы сейсморазведки и высокоточной аэромагнитной съемки свидетельствуют о надвигании доюрских осадочных толщ с юго-запада на одновозрастные образования Северо-Устюртского массива с амплитудой горизонтального перемещения 15- 20 км. Подвижки по Кырынско-Токубайскому надвигу периодически возобновлялись и в более позднее время, но горизонтальная составляющая амплитуды смещения по нему не превышала нескольких сотен метров.

Достоверный материал о существовании в осадочном чехле чешуйчато-надвиговых дислокаций в других районах Северного Устюрта пока отсутствует. Статистический анализ взаимосвязи локальных поднятий и региональных разломов позволил установить некоторые закономерности в морфологии антиклиналей (Л.Г. Кирюхин и др., 1973 г.). Выявлено, что: 1) поднятия, приуроченные к зонам разломов, обладают большими амплитудами и площадями, чем поднятия, не связанные с разломами; 2) соотношения их коротких осей к длинным 1:5 - 1:3, а поднятий, не связанных с разломами, 1:1,5. Не исключено, что это может указывать на их генетическую взаимосвязь.

Южный Мангышлак. В платформенном чехле Жетыбай-Узеньской ступени выделяются три крупные антиклинальные зоны субширотного простирания: Узень-Карамандыбасская (протяженность 70 км), Жетыбайская (45 км), Тенге-Тасбулатская (70 км) и Актасская (12 км). Входящие в их состав локальные поднятия линейной формы с более крутым, часто осложненным разрывами южным крылом. В плане антиклинальные зоны имеют дугообразную форму, обращенную выпуклой стороной к югу (Актасская - к юго-западу). В доюрском осадочном комплексе этим антиклиналям отвечают фронтальные части чешуйчато-надвиговых дислокаций, в головных частях которых триасовые отложения интенсивно смяты, в результате чего их внутренняя структура не поддается расшифровке на временных сейсмических разрезах (рис. 4). Дислоцированные породы граничат с блоками, в пределах которых одновозрастные породы имеют пологоволнистое и моноклинальное залегание. В тыловых частях пластин отложения образуют субпараллельные синклинали с более крутыми южными крыльями.

Существование горизонтальных смещений подтверждается корреляцией разрезов, вскрытых на незначительном удалении друг от друга и отличающихся не только полнотой и мощностью, но и набором слагающих их фаций.

Очевидно, что Жетыбай-Узеньская ступень по тектоническому строению триасового комплекса (линзовидной форме блоков, конформности их укладки и трансляционному характеру перемещения блоков) может быть определена как многопорядковая складчато-чешуйчатая зона, блоком-упором для которой служил Южно-Мангышлакский геоблок. Последний испытал на себе воздействие направленного со стороны надвигающихся пластин тангенциального стресса, что привело к образованию в пограничной части Жазгурлинской депрессии Саукудук-Ушкуюнской антиклинальной зоны, а также линейного Тайбагарского прогиба.

Южнее, где триасовые отложения имеют пологоволнистое залегание, важное значение имеют сдвиги, простирающиеся в северо-восточном направлении под углом 40-50 по наиболее крупным из них установлено смещение палеозойских структур на 35 км. Большинство локальных поднятий связано с разрывами северо-восточной ориентации, а их длинные оси вытянуты в том же направлении.

Центральный и Южный Устюрт. Центрально-Устюртский выступ фундамента ограничен с севера и юга крупными региональными разломами, плоскости которых падают навстречу друг другу под углом 80-85°. Амплитуда смещения по северному взбросу по подошве платформенного чехла достигает 700 м, а по южному - 400.

На южном крыле Айбугирской антиклинали скважинами подсечены взбросы, по которым отложения келловея надвинуты на аптские. На Шорджинской антиклинали установлено надвигание отложений сеномана-турона на глины олигоцена.

Локальные поднятия платформенного чехла линейной или брахиантиклинальной формы. Для них свойственны асимметричность и нарушенность крутых крыльев разрывами. В целом территория изучена несравненно слабее, но косвенные данные позволяют предполагать широкое развитие надвиговых структур и в этом районе.

Происхождение складчато-надвиговых дислокаций. Приведенные сведения о наличии дислокаций данного типа по различным, зачастую отстоящим друг от друга на сотни километров районам запада Туранской плиты свидетельствуют о важном значении тангенциальных напряжений в формировании ее структуры. Процессы сжатия в пределах запада Туранской плиты достоверно фиксируются, начиная с позднего палеозоя, и связаны с формированием континентальной коры Средиземноморского пояса, но и в последующем они проявлялись неоднократно. В конце триаса молодая платформа получила мощный импульс сжимающих сил, направленных с юго-запада и обусловленный закрытием Палеотетиса. В структурную перестройку на территории молодой платформы оказался вовлеченным не только осадочный чехол, но и палеозойский фундамент и, возможно, более глубокие горизонты земной коры. В это время происходило закрытие пермско-триасовых прогибов с образованием на их месте складчатых интракратонных сооружений. Сокращение площади платформы сопровождалось формированием или же обновлением крупных сдвигов и надвигов.

Осадочный чехол реагировал на тангенциальный стресс образованием послойных срывов и пластин, формированием в их лобовых частях зон смятия и чешуйчатых надвигов. Наиболее ярко эти процессы проявились в пределах раннекиммерийских прогибов, выполненных мощными призмами осадочных образований верхней перми и триаса. В ряде случаев они были выжаты за пределы прогибов и по пологим (10-15°) срывам надвинуты на одновозрастные образования смежных областей, протягивающихся на 15-20 км. Оценочные расчеты показывают, что сокращение площади платформы в конце триасового периода для запада Туранской плиты превышало 100 км (современная ширина платформы в этой части 600-750 км).

Образовавшись в предъюрское время большинство надвиговых дислокаций оставались активными и в последующем, однако масштабы горизонтального сжатия и, как следствие, подвижки по ним были менее значительными. Амплитуда смещения по отдельным надвигам в юрском и меловом периодах, а также в кайнозое редко превышала несколько сотен метров, достигая в отдельных случаях 700- 800 м, а в целом сокращение площади запада Туранской плиты в сумме исчисляется десятками километров.

Следствием снижения величины горизонтальных подвижек явилось и то, что в отличие от доюрского осадочного комплекса для перекрывающих отложений не свойственны мощные зоны приразломного (принадвигового) смятия горных пород. Здесь более обычно развитие фронтальных антиклиналей, группирующихся в цепочки и валы и обладающих рядом характерных черт. Прежде всего, это высокоамплитудные линейные и брахиантиклинальные формы с четко выраженным асимметричным строением. Более короткое и крутое принадвиговое крыло оборвано близвертикальными разломами в верхних горизонтах и выполаживающимися на глубине с переходом в субгоризонтальные срывы.

Фронтальные поднятия, как и контролирующие их надвиги, развивались импульсивно и преимущественно за счет постседиментационных движений. Помимо предъюрского выделяется еще ряд крупных размывов, имеющих региональный характер: преднеокомский, преддатский, предсреднемиоценовый. В эти короткие промежутки геологической истории складчато-надвиговые дислокации набирают до 65-80 % современной амплитуды. Между периодами активизации отмечаются паузы относительного тектонического покоя с постепенным замедлением, вплоть до полного прекращения во второй части паузы подвижек по надвигам и роста поднятий.

Таким образом, можно говорить о том, что не только формирование, но и последующее развитие структуры континентальной коры молодой платформы происходило в режиме периодически действующих сил горизонтального сжатия. Отражение многих складок и надвигов в современном ландшафте, а в ряде мест дислоцированность плиоцен-антропогеновых толщ в зонах разрывов свидетельствует о продолжающейся их жизни и в настоящее время.

Принятие горизонтального сжатия в качестве главного структурообразующего фактора для отдельных антиклиналей или зон, удаленных друг от друга на сотни километров, равносильно признанию его одним из универсальных механизмов дислокационного процесса в регионе, поскольку общая организация структуры территории, в том числе и закономерности пространственного распространения, морфологии и истории развития складчато- надвиговых дислокаций, не могут быть объяснены локальными явлениями. Следовательно, концептуальная основа традиционных представлений о тектонике запада Туранской плиты, которая формировалась на базе представлений о ведущем значении вертикальных движений, находится в противоречии с конкретными фактическими материалами по строению складчатых дислокаций осадочного чехла и должна быть заменена на новую, гораздо более естественную объясняющую образование платформенных антиклиналей.

Изложенное позволяет по-новому подойти к объяснению закономерностей пространственного размещения скоплений нефти и газа, а также к выбору рациональной методики поисково-разведочных работ. В районах развития складчато-надвиговых дислокаций плотность антиклинальных ловушек достигает 17 % (последняя определялась как отношение суммы площадей локальных поднятий к общей площади тектонического элемента, который они осложняют), а средняя амплитуда составляет 160, 65 и 45 м по триасовым, юрским и меловым горизонтам, в то время как за их пределами плотность антиклинальных ловушек не превышает 3 %, а средняя амплитуда - 60, 45 и 20 м соответственно. Здесь же отмечается разнообразный спектр неантиклинальных ловушек - стратиграфически, тектонически экранированных, зоны приразломного дробления (особенно в карбонатных породах) и другие, что свидетельствует о значительном аккумуляционном потенциале этих зон.

Кроме того, для зон приразломного смятия по сравнению с сопредельными блоками характерна повышенная степень кататенеза ОВ, что свидетельствует о более полной реализации нефтегазоматеринского потенциала осадочных толщ. Импульсный характер развития структур данного типа может способствовать эмиграции микронефти из породы, а также выделению УВ в свободную фазу с последующим заполнением находящихся поблизости ловушек. Все это в совокупности обусловливает высокие перспективы нефтегазоносности зон складчато-надвиговых дислокаций и аномально высокую плотность запасов. Подтверждением служат хорошо изученные Жетыбай-Узеньская и Бузачинская зоны, где доказана продуктивность триасовых, юрских и меловых отложений, и только в антиклинальных ловушках этих двух зон содержится более 90 % всех разведанных запасов УВ Арало-Каспийского региона.

На примере Бузачинской зоны нефтегазонакопления можно также видеть, что высокая плотность разрывных нарушений и выход их на дневную поверхность не всегда приводит к полному разрушению нефтегазовых скоплений. При оценке слабоизученных регионов, имеющих сходное строение, необходимо восстанавливать динамическую обстановку формирования разрывов, которые могут служить как каналами миграции (обстановка растяжения), так и экранами (условия сжатия).

Выявленная приуроченность многих платформенных антиклиналей - потенциальных ловушек УВ - к фронтальным частям надвигов и региональным сдвигам дает возможность более целенаправленно вести их поиск, поскольку, как известно, проще обнаружить региональный разрыв, нежели отдельную локальную складку. Установление морфологии дислокаций может способствовать выбору более оптимальной методики полевых сейсмических работ и последующей обработки материалов. Необходимо также иметь в виду, что в зонах развития терригенного разреза пермо-триаса (Бузачи, Устюрт) интенсивная дислоцированность и уплотненность отложений в фронтальных частях пластин ведут к утрате ими коллекторских свойств, в результате чего вероятность открытия залежей нефти и газа здесь невелика. Иначе обстоит дело в районах развития карбонатных отложений триаса, где дислокационные процессы способствовали улучшению ФЕС пород за счет трещинообразования и процессов выщелачивания, в результате чего на этих участках широко распространены порово-трещинные, каверново-поровые коллекторы, а основными путями фильтрации флюидов являются трещины [4]. Примером месторождений, приуроченных к таким зонам, могут служить Южно-Жетыбайское и Тасбулатское.

С учетом того, что доюрские отложения в фронтальных частях надвигов зачастую подвержены интенсивным деформациям (в ряде случаев это зоны приразломного смятия) структурный план вышележащих толщ не всегда может быть надежной основой при выборе местоположения скважин, предназначенных для бурения на доюрский комплекс. Особенно это относится к крупным линейным структурам.

Установление надвиговых дислокаций в осадочном чехле Мангышлака и Устюрта позволяет выдвинуть новое, пока еще не традиционное для платформенных областей направление геологоразведочных работ - поиски залежей нефти и газа в под- надвиговых зонах.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Камалетдинов М.А., Казанцев Ю.В., Казанцева Т.Т. Происхождение складчатости.- М.: - Наука.- 1981.

2. Панков В.А., Попков В.И., Хафизов И.А. Надвиговые структуры Восточного Мангышлака // Докл. АН СССР.- 1988. - Т. 303.-№ 5,-С. 1197-1199.

3. Попков В.И., Калинин М.И., Сейфулин Ш.М. Глубинное строение Северного Каспия // Докл. АН СССР.- 1989.-Т. 305,- № 1.- С. 409-412.

4. Чербянова Л.Ф., Попков В.И., Проняков В.А. Цитологические особенности и коллекторские свойства триасового вулканогенно-карбонатного комплекса Южного Мангышлака // Геология нефти и газа.- 1984.- № 11.- С. 55-59.

Abstract

Evidence is provided suggesting a broad development, in the Turanian plate sedimentary cover, of structures formed under the influence of horizontal compression forces. The history and mechanism of their formation are considered. It has been substantiated that the fold-thrust dislocation zones exhibit a high assumulation potential which enhances markedly their petroleum possibilities.

Рис. 1. Обзорная тектоническая карта платформенного чехла Мангышлака и Устюрта.

Границы тектонических элементов: 1 - II порядка, 2 - ступеней, валов, седловин; 3 - месторождения УВ; 4 - локальные поднятия; 5 - местоположение разрезов, приведенных на рис. 2-4 (цифры возле разреза - номера рисунков); I - Северо-Устюртская синеклиза (КС - Култукско-Самская, Бр - Барсакельмесская депрессии; А – Арыстановская, И Ирдалинская моноклинали; Б - Бузачинский свод, ЮБ - Южно-Бузачинский прогиб, КТ - Кырынско-Токубайский вал, Ак - Актумсукский выступ), II - Центрально-Мангышлакско-Устюртская система поднятий (К - Каратауский, Т - Тумгачинский, ББ - Беке-Башкудукский, ЦУ - Центрально-Устюртский валы; ВМ - Восточно-Мангышлакские дислокации, Ч - Чакырганский прогиб), III - Южно- Мангышлакско-Устюртская система прогибов (ЖУ - Жетыбай-Узельская), Кк - Кокумбайская, Ш - Шахпахтинская, АК - Аксу-Кендырлинская ступени; С - Сегендыкская, Ж - Жазгурлинская, У - Учкудукская, АА - Ассаке-Ауданская депрессии; Ка - Карагинская, Кр - Карынжарыкская, Би - Биринжикская седловины; ПР - Песчано-Ракушечный свод)

Рис. 2. Геологический разрез через Карамаинскую антиклиналь:

1 - терригенный комплекс юры; 2 - геологические границы; 3 - перерывы в осадконакоплении; 4 - разрывы; 5 - геологические границы литологических толщ в долнапинской свите нижнего триаса (T1d)

Рис. 3. Сейсмический (а) и сейсмогеологический (б) разрезы через Кызан-Акшимраускую антиклиналь.

Отражающие горизонты в подошве: II - сенона-турона, III - неокома, V₁ - юры. Прерывистой линией показаны отражающие площадки в триасе, жирной - плоскость надвига

Рис. 4. Сейсмический разрез, иллюстрирующий строение мезозойских отложений Жетыбай-Узеньской ступени.

Отражающие горизонты в подошве: III - неокома, V₁ - юры;- кровля карбонатного комплекса среднего триаса;- подошва карбонатного комплекса среднего триаса;- подошва оленекского яруса