К оглавлению журнала

  

УДК 551.4

©Б.М. Чиков, 1996

МОРФОТЕКТОНИЧЕСКАЯ КАРТА ЧЕХЛА МОЛОДЫХ ПЛАТФОРМ

(на примере Западной Сибири)

Б.М. Чиков (Институт геологии СО РАН)

В практике геологического анализа и прогноза нефтегазоносности отложений чехла молодых платформ широко используется метод построения карт рельефа структурных поверхностей [1,2]. Обычно это выраженные в геолого-геофизических характеристиках поверхности ограничения крупных геологических тел пластообразной формы. Такими телами могут быть как осадочный чехол в целом, так и его части: формации, формационные комплексы, структурные ярусы и т.п. Границам характерных литолого-стратиграфических единиц осадочного чехла в первом приближении соответствуют сейсмические отражающие горизонты. Для Западной Сибири условно принимается, что поверхность a1 (Ф) отвечает подошве юрского комплекса, или кровле доюрского основания, поверхность А2(Б) – приблизительно кровле баженовской свиты. Стратиграфическое положение и геологическая природа отражающих поверхностей более строго определяются при комплексной обработке геолого-геофизической информации. Но это возможно лишь в районах, где плотность сейсмопрофилирования, опорного бурения и стратиграфических исследований достигает "критической массы".

Карты рельефа структурных поверхностей по способу построения представляют собой разновидность гипсометрических карт. Они содержат сведения о приведенной глубине залегания граничной поверхности, морфологических особенностях рельефа и степени его расчлененности, а также о распределении типовых неоднородностей рельефа по площади и их ориентировке. Эта информация служит основой для морфотектонического районирования и составления морфотектонических карт. Соответственно, чем точнее гипсометрическая карта, тем качественнее будет карта морфотектоники. Эти карты не исключают применения традиционных подходов структурного анализа и, по сути, отображают результаты углубленного исследования тектоники осадочного выполнения нефтегазоносных бассейнов.

Идея морфотектонического анализа заключается в поиске структурной упорядоченности рельефа заданной поверхности, в той или иной степени отражающей закономерности общего тектонического строения осадочного чехла. Такой анализ системы структурных поверхностей является первым этапом разработки трехмерной тектонической модели чехла и основой создания морфологического каркаса поверхностей, между которыми заключены обособленные формационные комплексы мезозоя и кайнозоя. Эти комплексы, в свою очередь неодинаковые по объему, обладают характерным распределением и упорядоченностью вещественного состава, индивидуальными особенностями распределения физико-механических и флюидных параметров. Морфотектоническое районирование способствует созданию современной тектонической модели чехла молодых (и древних) платформ, позволяет выделять иерархическую систему в унаследованном или наложенном структурном плане чехла в целом, а также намечать (прогнозировать) положение "нафтидоконтролирующих" парагенезов. Следовательно, морфотектонические карты – промежуточное звено в тектоническом анализе, переход от анализа формы геологических тел к анализу тектоники их совокупностей.

Исходные принципы морфотектонического районирования включают:

1. Выбор типовых неоднородностей рельефа структурных поверхностей, соответствующих цели и масштабу районирования.

2. Разработку классификации морфотектонических районов на основе выбранных неоднородностей (региональных морфотипов) и адаптированной к условиям чехла молодой платформы.

В последующем морфотектонический анализ регулируется операционными принципами районирования: соподчиненности, пересечения границ, однородности описания и пр. (Чиков Б.М., 1986).

Выбор регулирующей неоднородности рельефа структурной поверхности не относится к строго формализованным процедурам. Он основан на качественном сравнительном анализе степени и амплитуд расчлененности поверхности, сопоставлении конфигурации и характера сочетания морфологических особенностей рельефа, их ориентировки.

Формализованная часть анализа включает амплитудно-градиентный анализ определения амплитуд и градиентов перепада отметок в конкретных точках, зонах или участках, а также анализ плотности таких перепадов на единицу площади. Формализации поддается и выбор положения так называемого среднего (нормированного) уровня морфотипа – условного уровня средних значений глубин, разделяющего морфотип на соразмерные площади относительных поднятий и прогибов; с помощью нормированного уровня удается определить региональную (надпорядковую) тенденцию погружения или перегиба структурной поверхности в пределах морфотипа, а также наглядно представить в последних закономерности распределения неровностей рельефа высоких порядков. Кроме того, нормированный уровень позволяет формально определить степень расчлененности рельефа с помощью замкнутых контуров заданной мерности.

Для морфотектонического анализа особое значение имеют градиентные структуры, характеризующие степень контрастности изменения глубины погружения поверхности, сочетания текстурных рисунков на карте, а также аномалии общего структурного плана. Природа градиентных структур, как правило, определяется связью с крупными тектоническими нарушениями земной коры или эрозионными контрастами рельефа. Наиболее часто встречаются три разновидности градиентных морфоструктур:

1. Однонаправленный перепад отметок – моноклиналь (моносклон) (рис. 1, А); аналогичные перепады характеризуют и изометричные морфоструктуры. Отношение перепада h к проекции его поперечного размера l характеризует крутизну склона в любой точке:

d = h/l

Это безразмерная величина, представляющая собой градиент изменения h в направлении, ортогональном склону. С ее помощью удается формально оценить степень расчлененности структурной поверхности. Технически эта величина определяется в участках сближения изопахит между точками перегиба склона к днищу погружения и вершинной части поднятия.

2. Контрастные сочленения рисунков изогипс – контраст (см. рис. 1,Б).

3. Дискордантные системы морфологических особенностей рельефа линеаментного типа – линеамент (см. рис. 1, В).

Выделению градиентных структур также способствуют характерные системы перегибов изогипс, региональные отличия фрагментации рельефа и т.п. В общем случае градиентные структуры фиксируют границы морфотипов или их крупных частей, а метрические характеристики локальных градиентов позволяют разрабатывать приемы амплитудно-градиентного анализа применительно к конкретным структурным поверхностям.

Морфологические особенности и масштаб проявления градиентных морфоструктур могут меняться на площади в широком диапазоне. Нередко морфоформы типа моноклиналь (моносклон) продолжаются структурами иного морфологического типа; также часто отмечаются их дискордантные (секущие) соотношения. Поэтому в процессе морфотектонического анализа необходимо разрабатывать ранговые системы типизации и соподчинения градиентных структур, которые могут изменяться в соответствии с изменением задач анализа.

Процедурная основа метода морфотектонического районирования заданной структурной поверхности обусловлена следующими операциями:

Качественный анализ гипсометрии структурных поверхностей Западно-Сибирской плиты позволил убедиться, что число региональных морфотипов невелико, а все их разнообразие сводится к двум наиболее распространенным типам упорядоченности: ареальному и поясному. Типизация региональных неоднородностей рельефа, или морфотипов, основывается на трех главных признаках: 1) степень "гладкости" поверхности, или ее ровность, насыщенность локальными морфоструктурами и т.п.; 2) интенсивность расчленения поверхности (множественность элементов расчленения и амплитуда); 3) градиентные характеристики склонов.

Кроме линеаментных систем, к часто встречаемым морфотипам относятся:

1. Выравненное плато (равнина) с локализованными малоамплитудными поднятиями и прогибами; отклонение от нормированного уровня не более первых десятков метров;

2. Увалисто-мульдовое плато (увалистая равнина) с малоградиентными, но амплитудными (до первых сотен метров) поднятиями и прогибами;

3. Область ареальных ступенчатых (блоковых) поднятий и прогибов с выраженными градиентными соотношениями и перепадом отметок в сотни метров;

4. Система контрастных эшелонированных амплитудных поднятий (валов) и прогибов (трогов), обычно высокоградиентных и амплитудных (до первых тысяч метров);

5. Системы направленного ступенчатого погружения – чередование ориентированных моносклонов и выравненных ступеней – плато.

Профили основных морфотипов, соотнесенных с нормированным уровнем, показаны на рис. 2.

Как отмечалось, границы региональных морфотипов определяются преимущественно по положению градиентных структур; в случае плавного перехода одного морфотипа в другой эти границы устанавливаются в результате инженерного решения по косвенным соображениям (принцип операционного согласования). Последующий анализ таких согласований лежит в основе выработки эмпирических правил и приемов принятия решений в случае неявных соотношений морфотипов.

По мере вовлечения в сравнительный анализ других плит молодых платформ появится возможность уточнить как характеристику типовых особенностей региональных морфотипов, так и их конечное множество. Детализация структуры морфотипов относится уже к процедуре разработки легенды, которая должна находиться в рамках типизации, отражать специфику внутреннего устройства региональных морфотипов структурной поверхности.

На основе морфологических особенностей расчленения поверхностей, амплитудных и градиентных характеристик морфоструктур разного ранга разработана первичная система классификаций, или систематика региональных морфоструктурных элементов и их соподчиненности в ареальном и поясном вариантах (рис. 3).

В конкретных ситуациях выделенные морфотипы подчас встречаются в сложных комбинациях, что определяет специфику региональной морфотектоники. Причем региональные проявления морфотипов могут иметь как ареальную, так и поясную конфигурацию. Показательна схема морфотектонического районирования поверхности доюрского основания юга Западной Сибири(Данные по рельефу поверхности a1 юга Западно-Сибирской плиты предоставлены Н.П. Запиваловым.) (рис. 4). Здесь в качестве главных элементов обособляются: южный периферический пояс (Исилькуль-Барабинская зона ступенчатого погружения и Омь-Камская зона мозаичного расчленения), а также обширная внутренняя область (ареал), охватывающая Иртышское увалисто-мульдовое плато и Нюрольско-Пудинскую систему ступенчатого (блокового) расчленения. Эти морфоструктурные области (зоны) в свою очередь содержат морфоструктурные элементы более высоких порядков.

Распределение градиентных структур и зон линеаментного типа дает общее представление об элементах блочности и зональности в морфоструктуре подошвы юрского комплекса. Причем выделяемые на рис. 4 зоны и блоки обладают характерной индивидуальностью рельефа поверхности A1, что позволяет проводить сравнительный анализ морфотипов не только в рассматриваемом регионе и не только поверхности доюрского основания – большой интерес представляют пространственное сопоставление и временная эволюция морфологических особенностей структурных поверхностей.

В целом рельеф структурных поверхностей осадочного чехла Западно-Сибирской плиты выравнивается по мере удаления от поверхности складчатого основания, градиентные характеристики морфоструктур становятся менее контрастными. Но принципиальные особенности характерных морфотипов остаются подобными, что позволяет направленно изучать вопросы унаследованности развития структурных зон, перераспределения структурных планов, связи сложных деформационных явлений и др.

Таким образом, морфотектоническая карта – не только графический результат амплитудно-градиентного анализа морфологии рельефа конкретной структурной поверхности осадочного чехла, но и объективное средство выявления наиболее общих закономерностей упорядоченности ее строения (тектоника поверхности). Этажная последовательность морфотектонических карт в регионе представляет собой объемный каркас структуры осадочного чехла, позволяющий разрабатывать его трехмерные тектонические модели и устанавливать связь между отложениями определенных литофаций и особенностями морфологии маркирующих поверхностей (тектоника объема).

В представленном виде метод морфотектонического анализа достаточно универсален и позволяет надежно коррелировать результаты морфотектонического районирования как по обширным площадям развития структурных поверхностей осадочных чехлов, так и по поверхностям разных возрастных уровней.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Геология нефти и газа Западной Сибири / А.Э. Конторович, И.И. Нестеров, Ф.К. Салманов и др. - М.: Недра, 1975.
  2. Рудкевич М.Я. Тектоника Западно-Сибирской плиты и ее районирование по перспективам нефтегазоносности. - М.: Недра, 1969.

ABSTRACT

Morphotectonic maps are the result of amplitude-gradient analysis of structural surfaces of the sedimentary cover and a method for revealing general regularities in distribution of typical non-uniformities of their relief. The basic material for compiling morphotectonic maps are structural relief maps and the methodical basis – general and interpretive principles of zoning. Typizatioi- of regional non-uniformities in the relief of structural surfaces is based on a degree of their smoothness, intensity of morphotype dissection and gradient characteristics of morphostruc-ture slopes. A particular attention is being given to regional gradient systems of three types responsible for the surface block dissection. According to hierarchic systematics of morphotectonic elements, typiza-tion of morphotypes of the first level is based on area parameters (areals and belts), the second one - on the character of morphotype relief dissection (leveled or ridge-synclined plateau, areal of step dissection), and the third one - on amplitude-gradient characteristics of morphostructures. As it was exemplified on the morphotectonic map of southern West Siberian plate a peripheral morphotectonic belt including the Isilkul-Barabin zone of step-like subsidence and Om-Kamsk zone of mosaic dissection, and the extensive interior areal including the Irtysh ridge-synclined plateau and the Nyurolsk-Pudinsk system of step-like block dissections have been isolated.

Рис.1. ТИПЫ РЕГИОНАЛЬНЫХ ГРАДИЕНТНЫХ МОРФОСТРУКТУР: А - МОНОКЛИНАЛЬ (МОНОСКЛОН), Б - КОНТРАСТ, В - ЛИНЕАМЕНТ

1 - изолинии, приведенные к нормированному уровню, 2 - осевая часть градиентной зоны

Рис.2. СХЕМАТИЧЕСКИЕ ПРОФИЛИ РЕЛЬЕФА ОСНОВНЫХ МОРФОТИПОВ: А - ПЛАТО ВЫРАВНЕННОЕ, Б - ПЛАТО УВАЛИСТО-МУЛЬДОВОЕ, В - ОБЛАСТЬ (СИСТЕМА) СТУПЕНЧАТОГО РАСЧЛЕНЕНИЯ, Г - СИСТЕМА СТУПЕНЧАТОГО ПОГРУЖЕНИЯ

Превышение (1) и погружение (2) поверхности относительно нормированного уровня; 3 - предполагаемые разломы

Рис.3. СИСТЕМАТИКА РЕГИОНАЛЬНЫХ МОРФОСТРУКТУРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Рис.4. МОРФОТЕКТОНИЧЕСКАЯ КАРТА ПОВЕРХНОСТИ А, ЮГА ЗАПАДНО-СИБИРСКОЙ ПЛИТЫ (на основе карты рельефа)

Типовые особенности регионального рельефа: 1 - плато выравненное относительно нормированного уровня; 2 - область относительного прогибания с выравненной (а) и расчлененной (б) поверхностью; 3 - относительное поднятие с выравненной (а) и расчлененной (б) поверхностью; 4 - склоновая система; 5 - линейно-поясные градиентные структуры: а - региональная система, б - линеаментные структуры высоких порядков; 6 - локальные морфоструктуры: вершина локального поднятия (а) и малая контрастная впадина (б); 7 - основные морфоструктурные единицы: а - системы поднятий и валов (1 - Таро-Солдатская, 2 - Верхнедемьянская, 3 - Межовская, 4 - Пудинская, 5 - Колпашевская), б - системы прогибов и мульд (6- Тарско-Васюганская, 7 - Нюрольская, 8 - Бакчар-Парабельская); 8 - тенденция погружения нормированной поверхности; 9 - граница распространения мезо-кайнозойского чехла; 10 - малоградиентные ограничения морфотектонических элементов структурной поверхности; 11 - внешняя граница Омско-Новосибирского пояса ступенчатого погружения (а) и его подзон (б); региональные поднятия: I - Омско-Новосибирский пояс, в том числе Iа - Исилькуль-Барабинская и Iб - Омь-Камская зоны;

II - Обь-Иртышский ареал, в том числе IIа - Иртышское увалисто-мульдовое плато и IIб - Колпашевская область ступенчатого расчленения