|
УДК 551.24(574.1) |
|
|
|
© Д.М. Мурзагалиев, 1995 |
ПАЛЕОРИФТЫ ПРИКАСПИЙСКОЙ СИНЕКЛИЗЫ И ИХ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ
Д.М. Мурзагалиев (АО "Геофизик")
Начиная с позднего протерозоя на древних платформах формировались линейные тектонические элементы, которые рядом исследователей отнесены к категории рифтовых структур [1, 3, 5]. Такие проявления древнего рифтогенеза отмечаются на Восточно-Европейской платформе. Все они перекрыты осадочным чехлом, например внутриконтинентальные палеорифты Прикаспийской синеклизы, к которым по ряду геолого-геофизических признаков можно отнести следующие: Пачелмский, Хобдинский, Аралсорский, кряжа Карпинского (Палеорифт кряжа Карпинского приурочен к южной периферии Прикаспийской синеклизы.) и Южно-Эмбинский (рис. 1).
Южно-Эмбинский палеорифт ограничен глубинными разломами сбросового типа. Кровля докембрийского фундамента по разломам опущена на глубину до 12-13 км. Предполагается, что в нижней части рифтовая долина сложена рифейскими и нижнепалеозойскими образованиями (рис. 2, а). В геофизических полях эта структура выражена гравитационным и магнитным максимумами шириной 20-60 км и длиной 250-300 км. Положение регионального магнитного поля в целом совпадает с гравитационным, но осевая часть магнитного максимума смещена к северу. По расчетным данным магматические породы имеют высокую интенсивность намагничивания, характерную для пород основного и ультраосновного составов. Преобладают тела субмеридионального простирания.
Гравитационный максимум представляет собой систему линейно вытянутых аномалий, состоящих из ряда локальных аномалий. Напряженность гравитационного поля возрастает к юго-западу, т.е. к центру палеорифта. На площадях Равнинная, Тортай, Шолькара и Елемес в нижне-среднекаменноугольных образованиях установлено широкое развитие вулканогенных пород (Соловьев Б.А. и др., 1991). Вероятно, геодинамическая эволюция региона в девоне и карбоне сопровождалась формированием рифтов сводово-вулканического типа. Раннегерцинский этап тектогенеза привел к раскрытию рифта и накоплению девон-каменноугольных отложений толщиной 7-10 км. В раннепермское время в результате коллизии и столкновения Северо-Устюртской и Гурьевской микроплит рифтовая зона сформировалась в инверсионное поднятие. В акватории Северного Каспия по данным магнитотеллурического зондирования выделяется зона повышенной электропроводности. Ей соответствует аномально высокое значение геотермического градиента. Эти геофизические признаки автором интерпретируются как следствие пластического растяжения коры под рифтом. По поверхности Мохоровичича на глубине 34-36 км выделяется Северо-Каспийское поднятие, что не исключает внедрение мантийного диапира по ослабленным зонам.
Палеорифт кряжа Карпинского выражен линейной магнитной аномалией шириной 80 км и протяженностью более 500 км. Источник аномалии по расчету находится в теле фундамента на глубине около 18 км. В акватории Северного Каспия интенсивная положительная аномалия смещается к северу. Это, вероятно, отображает горизонтальный сдвиг рифта кряжа Карпинского относительно Южно-Эмбинского по трансформным швам скольжения. В девонских отложениях обнаружено внедрение мелких массивов и даек щелочных ультрамафитов. Это указывает на регенерацию рифта и растяжение его ложа по листрическим разломам, служившим магмоподводящими каналами. По фундаменту рифтовая структура представляет собой разновеликие блоки, ступенчато погружающиеся до 13-15 км. Здесь накапливались рифей-нижнепалеозойские отложения. Позднегерцинский этап рифтогенеза знаменуется столкновением микроконтинентов на юге с формированием покровно-надвиговых дислокаций в структуре кряжа Карпинского (см. рис. 2, б).
Пачелмский палеорифт является юго- восточной ветвью Московско-Пачелмской рифтовой системы Восточно-Европейской платформы. Впервые он выделен Н.С. Шатским (1955 г.) в виде глубоких линейных грабенообразных прогибов-авлакогенов в нижней части платформенного чехла. Палеорифту вне Прикаспийской впадины соответствует отрицательное линейное магнитное поле, интенсивность которого уменьшается к юго-востоку. На широте Саратова отрицательное поле сменяется положительным. Основные структуро-формирующие разломы имеют северо-западное простирание. Амплитуда их по внешнему борту 3-4 км, а во впадине достигает 5 км. Центральные зоны грабена осложнены крупными выступами фундамента и расчленены узкими рвами оседания [1], сложенными, вероятно, отложениями раннерифейского возраста. Зоне грабена по поверхности Мохоровичича соответствует вытянутая в северо-западном направлении область неглубокого залегания, характеризующаяся утонением гранитогнейсового слоя. Юго-восточная ветвь Пачелмского палеорифта по фундаменту выражена системой разломов, формирующих протяженные грабены, сохранившие простирание, свойственное Пачелмскому палеорифту (рис. 3, а).
В магнитном поле ей соответствует отрицательное линейно вытянутое поле, интенсивность которого уменьшается к центру Прикаспийской синеклизы.
В гравитационном поле она выражена узколокализованной зоной аномалии максимумов, четко картируемых в юго-восточном направлении на расстоянии более 250 км.
Аралсорский палеорифт простирается с юго-запада на северо-восток. В гравитационном поле он выражен положительной аномалией силы тяжести, протягивающейся на расстояние около 375 км при ширине до 75 км. В районе сочленения Аралсорского и юго-восточной ветви Пачелмского палеорифтов выявлено обширное по площади мантийное поднятие по поверхности Мохоровичича. В рельефе кристаллического фундамента рифту соответствует крупное сводовое поднятие (220x13 км).
Хобдинский палеорифт занимает северо-восточную часть Прикаспийской синеклизы. В гравитационном поле он отражен региональным максимумом субширотного простирания размером 325x100 км. В рельефе кристаллического фундамента выделено одноименное сводовое поднятие размером 280x120 км. Его вершина располагается на глубине 19 км. По поверхности Мохоровичича выделяется крупное мантийное поднятие изометричной формы. Северо-восточная ветвь Хобдинского палеорифта в виде узкого рва шириной 40 км и протяженностью около 250 км прослеживается до Предуральского прогиба. Система субмеридиональных разломов образует ряд самостоятельных грабенов с амплитудой по фундаменту от 2 до 5 км (см. рис. 3, б). Толщина рифейско-нижнепалеозойских отложений в центре Хобдинского палеорифта составляет 3-4 км, а на плечах сокращается до 1,5-2,0 км.
В районе Хобдинского и Аралсорского палеорифтов по материалам ГСЗ в верхней части мантии выделяется высокоскоростной слой. Сравнение теоретической и экспериментальной кривых силы тяжести дает удовлетворительное совпадение в том варианте интерпретации, когда плотность высокоскоростного слоя принята равной 3,3 г/см3 (Неволин Н.В. и др., 1977). Следовательно, логично предполагать, что верхняя мантия в зонах палеорифтов расслоена, а высокоскоростной слой представляет собой внедрение пород верхней мантии. По региональным профилям КМПВ и ГСЗ установлено, что в пределах Аралсорского и Хобдинского палеорифтов отсутствует "гранитный" слой. Породы осадочного чехла залегают непосредственно на "базальтовом" слое. Толщина магмо-метаморфической коры земли уменьшена до 15-20 км, тогда как в сопредельных районах величина ее составляет 30-35 км. Кровля астеносферы по данным МТЗ отбивается как высокопроводящий слой и залегает на глубине 90-130 км, а в Актюбинском Приуралье - на глубине 215 км. Более высокое положение проводящего слоя свидетельствует о большей разогретости мантии под впадиной. Тепловой поток под гравитационными максимумами составляет 60- 70 мВт/м2, что на 20 % выше, чем среднее значение для Восточно-Европейской платформы.
Моделирование гравитационного поля Прикаспийской впадины показало, что гравиактивные массы в основном сосредоточены в верхней части консолидированной земной коры. Верхняя кромка уплотнения в Аралсорском и Хобдинском палеорифтах местами приподнята до низов осадочного чехла, что указывает на процессы возможной их базификации. Применительно к теоретическим геолого-геофизическим моделям континентальных палеорифтов [1-5] рассмотренные палеорифтовые структуры Прикаспийской синеклизы по характеру проявления в геофизических полях можно объединить в две системы:
1. Палеорифты кряжа Карпинского и Южно-Эмбинский в структуре фундамента выражены линейным прогибом- авлакогеном, а в структуре осадочного чехла - инверсионными валообразными поднятиями покровно-надвиговой дислокации. В гравитационном и магнитном полях палеорифты проявляются максимумами аномалий. Для обоих палеорифтов характерно обратное соотношение поверхностей Мохоровичича и фундамента. Возможно, что они формировались на слабомагнитном субстрате и поэтому на фоне субнормального магнитного поля они выражены повышенными значениями ΔТа.
2. Аралсорский и Хобдинский палеорифты по поверхностям Мохоровичича и фундамента представляют собой сводовое поднятие, занимающее значительную часть территории, а осадочный чехол образует типичную надрифтовую депрессию. Рифты находят отображение только в гравитационном поле в виде
Характерные геолого-геофизические признаки палеорифтов Прикаспийской синеклизы аномалии максимума силы тяжести, а в магнитном поле выражены слабоотрицательными значениями ΔТа. Такие особенности физических полей характерны для рифтов, заложенных на магнитном субстрате, когда кора палеорифта менее магнитна [4].
В целом обобщенная геолого-геофизическая модель палеорифтов Прикаспийской синеклизы в общих чертах аналогична теоретическим и реальным моделям, а физические параметры земной коры тождественны физическим полям современного рифта [1-5].
Таким образом, центральная часть Прикаспийской синеклизы представляет собой внутриконтинентальную рифтовую систему тройного сочленения палеорифтов: Пачелмского, Хобдинского и Аралсорского. Преобладающее растяжение, инъекция мантийного материала, вероятно, привели к значительной базификации нижних частей "гранитного" слоя и образованию субокеанической коры.
Наиболее характерные геолого-геофизические признаки рассмотренных палеорифтов Прикаспийской синеклизы (таблица) являются индикаторами глубинной перестройки земной коры в процессе рифтогенеза. Однако геофизические признаки континентальных рифтов усложняются многими факторами, изменяющимися со временем. Так, тепловой поток, гравитационные и термальные аномалии существенно различны в рифтах, находящихся на разных стадиях эволюции рифтогенеза. Например, глубинные термальные процессы проявляются не во всех рифтах, а лишь там, где тепловой поток связан с конвективным переносом тепла при подъеме магмы. Геологическая природа локальных магнитных максимумов и минимумов по простиранию рифта также зависит от ряда факторов. К ним относятся минеральный состав осевого интрузивного комплекса, глубина его залегания и толщина пострифтового осадочного чехла.
В этом аспекте результаты исследования, по мнению автора, не претендуют на исчерпывающее решение проблемы, однако могут быть использованы как материалы по конкретным районам при систематизации главных геофизических признаков для разработки геолого-геофизических моделей палеорифтовых структур.
ЛИТЕРАТУРА
1. Валеев Р.Н. Авлакогены Восточно-Европейской платформы. - М.: Недра, 1978.
2. Геологические структуры / Пер. с англ.; Под ред. Т. Уемуры, Ш. Мицутани. - М.: Недра, 1990.
3. Милановский Е.Е. Рифтогенез в истории Земли. - М.: Недра, 1987.
4. Орлюк М.И., Пашкевич Н.К. Теоретические магнитные модели континентальных палеорифтов и островных дуг // Геофизический журнал. - 1993. - Т.15. - № 5. - С. 32-40.
5. Рамберг М., Морган И. Физическая характеристика и направления эволюции континентальных рифтов // Докл. XXVII МГК. Тектоника. Т.7. - М.: Наука, 1984.
The author having analyzed geologic-geophysical information concluded that the midland rifts have played a leading role in the Near-Caspian basin formation. Central part of the Near- Caspian syneclise is a midland rifting system of triple paleorifts joint, that is Pachelmsky, Khobdinsky and Aralsorsky. Prevailing extension, mantle material injection resulted in large basification of lower granite layer and sub- oceanic crust formation. The most characteristic geologic-geophysical features of the investigated syneclise’s paleorifts are indicative of deep Earth's crust reconstruction in process of rifting. However, geophysical features of continental rifts are complicated by many factors varying with time. Thus, heat flow, gravity and thermal anomalies are significantly different in rifts being at various stages of rifting evolution. Geological nature of local magnetic maxima and minima along the rift strike also depends on a number of factors: mineral composition of axial intrusive complex, depth of its occurrence and thickness of paleorift sedimentary cover. Therefore, the results obtained could be used as data on specific areas in course of systematization of major geophysical features for geologic- geophysical modelling of paleorift structures.
|
Признак |
Палеорифт |
|
|
||
|
Южно-Эмбинский |
кряжа Карпинского |
Пачелмский |
Аралсорский |
Хобдинский |
|
|
Структура поверхности Мохоровичича |
Сводовое мантийное поднятие |
Относительно приподнятое залегание |
Сводовое мантийное поднятие |
||
|
Структура поверхности фундамента |
Линейный прогиб- авлакоген |
Линейные горсты, грабены |
Сводовое поднятие |
||
|
Толщина земной коры |
Сокращенная за счет растяжения |
||||
|
Гравитационное поле |
Линейный максимум |
Переменного знака |
Максимум овальной формы |
||
|
Структура осадочного чехла |
Инверсионная, покровно-надвиговая |
Надрифтовая впадина |
|||
|
Магнитное поле |
Линейный максимум |
Линейный минимум |
Отрицательное изометричное |
||
|
Тепловой поток |
Не изучен |
Повышенный |
|||
|
Магнитотеллурические аномалии |
Выражены со смещением |
Выражены с совпадением |
|||
|
Палеовулканическая активность |
Эпизодическая по формационным типам отложений |
||||
|
Соотношение поверхностей |
Обратное |
Прямое положительное |
|||
|
Тип земной коры |
Субконтинентальный |
Субокеанический |
|||
|
Палеомагматизм |
Слабо выражен |
Не изучен |
|||
Рис.1. СХЕМА ПАЛЕОРИФТОВОЙ СИСТЕМЫ ПРИКАСПИЙСКОЙ СИНЕКЛИЗЫ
1 - палеорифты (цифры в кружках): 1 - Пачелмский, 2 - Хобдинский, 3 - Аралсорский, 4 - кряжа Карпинского, 5 - Южно-Эмбинский; 2 - разломы; 3 - изолинии рельефа поверхности Мохоровичича; мантийные поднятия: I - Хобдинское, II - Аралсорско-Шунгайское, III - Северо-Каспийское
Рис.2. ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПАЛЕОРИФТОВ: ЮЖНО-ЭМБИНСКОГО (а) И КРЯЖА КАРПИНСКОГО (б)
М - поверхность Мохоровичича; Ф - кровля фундамента
Рис. 3. ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЮГО-ВОСТОЧНОЙ ВЕТВИ ПАЧЕЛМСКОГО (а) И СЕВЕРО-ВОСТОЧНОЙ ВЕТВИ ХОБДИНСКОГО (б) ПАЛЕОРИФТОВ
